DE2047895B2 - Halte- und Nachführvorrichtung für einen Ultraschall-Fehlerdetektor - Google Patents

Description

des Winkelhebels an dem am Werkstoff angreifenden Glied um einen festen Punkt schwenkbar angelenkt ist und daß die Verbindungseinrichtung ein elastisch nachgebendes Mittel aufweist, das auf den Winkelhebel eine das Glied gegen die Oberfläche des Werkstoffes drükkende Kraft ausübt.

Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur das eine Lenkerpaar üurch eine Stift-Schlitz-Verbindung mit dem «n der Oberfläche anliegenden Glied verbunden. Der als Teil eines Winkelhebels ausgebildete Lenker ist daiegen ohne Spiel schwenkbar an dem Glied angelenkt. Iber diesen Winkelarm wird das Glied durch eine Federkraft fest gegen die durchlaufende Werkstoff-Oberfläche gedruckt. Die lediglich durch die Stift-Schlitz-Verbindung mit dem anderen Lenker verbundene Seite des Gliedes wird durch eine Kraft gegen die durchlaufende Werkstoffoberfläche gedruckt, die sich aus dem Eigengewicht der Vorrichtung und aus dem Drehmoment zusammensetzt, das infolge der Reibung der durchlaufenden Werkstoffoberfläche das Glied um den festen Anlenkpunkt des anderen Lenkers zu drehen sucht. Dadurch wird auch die durch die Stift-Schlitz-Verbindung angelenkte Seite des Gliedes gegen die durchlaufende Oberfläche des Werkstoffes gepreßt. wobei durch geeignet gewählte Abmessungen der Vorrichtung erreicht werden kann, daß die anpressende Kraft in etwa über die gesamte Berührungsfläche des Gliedes mit der durchlaufenden Oberfläche gleich ist. Obwohl das das Detektorelement tragende Glied durch die Stift-Schlitz-Verbindung verkippbar ist und Unebenheiten der Oberfläche folgen kann, treten wegen dieser Anpreßkraft auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten keine Flatterbewegungen des Gliedes auf.

Diese vorteilhafte Wirkungsweise kann erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung erreicht werden, die einfach und robust aufgebaut ist und gegenüber den bekannten Vorrichtungen keinen erhöhten Konstruktionsaufwand erfordert. Die kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung macht es möglich, dessen Ausdehnung senkrecht zur Bewegungsrichtung des durchlaufenden Werkstoffs nahezu auf die Ausdehnung des Ultraschaü-Detektorelements zu reduzieren, so daß mehrere dieser erfindungsgemäß aufgebauten Vorrichtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Werkstoffs nebeneinander in einer Mehrkanalanordnung verwendet werden können. Weiterhin kann das Detektorelement für Reparatur- und Inspektionszwekke sowie zur Verhinderung einer Beschädigung infolge anomaler Betriebsbedingungen genügend weit aus der am Werkstoff angreifenden Stellung herausbewegt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung folgt größeren Unebenheiten der Oberfläche des zu prüfenden Werkstoffes durch Verschiebung des mit dem Winkelhebel verbundenen Kolbens in dem Zylinder. Die Anhebelind Absenkgeschwindigkeit kann dabei mit Hilfe von Ventilen gesteuert werden, wie dies auch bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist. Kleineren Unebenheiten der Oberfläche folgt der mit dem Winkelarm verbundene Teil des Gliedes durch die elastische Verbindung zwischem dem Winkelarm und dem Kolben, während der andeie Teil des Gliedes solchen Unebenheiten durch die Stift-Schlitz-Verbindung und die oben beschriebene Anpreßkraft folgt.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halte- und Nachführvorrichtung,

F i g, 2 eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß. Fig.1.

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halte- uj>d Nachführvorrichtung und

F i g. 4 Aufzeichnungsdiagramme zur Veranschaulichung des Ergebnisses eines mit Hilfe der erfindungsgemäßen Fehler-Feststellvorrichtung an mit künstlichen Fehlern versehenen Werkstücken durchgeführten Versuchs.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Halte- und Nachführvorrichtung zur Ultraschallfeststellung von Fehlern in einem auf einem Rollgang 1 laufenden Werkstoff 2 darstellt. Bei der dargestellten Ausführungsform wird ein Detektorelement 3 von einem am Werkstoff liegenden Glied b/.w. Schuh 6 getragen.

Dem Schuh 6 wird über eine Leitung 4 Kühlwasser zugeführt. Das Wasser fließt über eine Leitung 5 zur Kontaktfläche zwischen dem Werkstoff 2 und dem Schuh 6 und tritt durch nicht dargestellte öffnungen a»n Boden des Schuhs 6 aus, um die Oberfläche des Werkstoffs 2 zu benetzen und zu kühlen. Ein aus vier schematisch bei A, B, C und D angedeuteten Lenkern bestehender Mechanismus bzw. Gestänge ist zwischen dem Schuh 6 und einem Haltearm 22 angeordnet und dient zum Heben und Senken des Schuhs 6, so daß er Schwankungen der Berührungsebene zwischen ihm und dem Werkstoff 2 zu folgen vermag. Der Schuh 6 wird durch das Vierlenker-Gestänge praktisch parallel zur Oberfläche des Werkstoffs gehalten. Dieses Gestänge besitzt die Form eines Parallelogramms und wird mit Hilfe eines Spannschlosses 8 eingestellt. Der Schwenkpunkt C des Gestänges ist verschieblich in einen im Schuh 6 vorgesehenen Schlitz 23 eingesetzt und ist daher begrenzt verkippbar, so daß der Schuh 6 kleinen Oberflächen-Unregelmäßigkeiten des Werkstoffs nachzufolgen vermag.

Der durch die Strecke A-B gebildete Lenker bildet einen Arm bzw. Teil eines Winkelhebels 7. In spezieller Ausführungsform ist mindestens ein und sind, wie dargestellt, vorzugsweise zwei Winkelhebel 7 vorgesehen, die sich gemäß den Zeichnungen jeweils an einer Seite des Schuhs 6 befinden. Die unteren Enden der Winkelhebel sind auf beschriebene Weise schwenkbar mit dem Schuh 6 verbunden, während die oberen Enden der Winkelhebel 7 schwenkbar am einen Ende von Stangen 9 angebracht sind. Die anderen Enden der Stangen 9 sind durch eine Querleiste 9a miteinander verbunden, die mit eher Öffnung bzw. Bohrung zur Aufnahme einer Feder-Tragstange 11 versehen ist. Die Tragstange 11 durchsetzt verschieblich die Bohrung in der Querleiste 9a und trägt eine auf sie aufgeschobene Schraubenfeder 10, die sich mit dem einen Ende in einem Federsitz 12 abstützt und mit dem anderen Ende an der Querleiste 9a anliegt, um letztere vom Federsitz 12 wegzudrängen. Wenn sich der Schuh 6 in der am Werkstoff angreifenden Stellung befindet, d. h. an die Oberfläche des Werkstoffs 2 andrückt, ermöglicht die Schraubenfeder 10 eine Auf- und Abbewegung des Schuhs über vergleichsweise große Strecken in Abhängigkeit von lotrechten Bewegungen des Werkstoffs 2.

Das Detektorelement, der Schuh und das Gestänge werden mit Hilfe eines Druckluft-Zylinders 13 angehoben und gesenkt, der an vom Halterarm 22 getragenen

Konsolen 14 schwenkbar gelagert ist.

F i g. 3 veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halte- und Nachführvorrichtung. Genauer gesagt, wird ein magnetisch betäligbares Ventil bzw. einfach ein Magnetventil 17 durch einen mechanischen oder optischen Grenzschalter 21 betätigt, der auf den laufenden Werkstoff 2 anspricht. Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Grenzschalter die Form eines Photozellen-End- bzw. -Grenzschalters. Über einen Filter 18 und einen öler 19 zugeführte Druckluft wird über Geschwindigkeits-Regelventile 20 und Leitungen 15 und 16 unter der Steuerung durch das Magnetventil 17 an das eine oder andere Ende des Druckluft-Zylinders 13 angelegt. Der Druckluft-Zylinder 13 kann somit mit Druckluft beaufschlagt werden, um seinen Kolben sich zum Heben oder Ablassen des Schuhs 6 in der einen oder anderen Richtung bewegen zu lassen.

Zur Vermeidung einer Beschädigung einer Anzahl von Detektorelementen der Mehrkanalanordnung infolge von anormalen Laufbedingungen des Werkstoffs 2 können die Detektorelemente 3 bis auf einen Punkt angehoben werden, an welchem sie ein beträchtliches Stück von der Werkstoffoberfläche entfernt sind. Hierbei wird der Schuh 6 durch Betätigung des Druckluft-Zylinders 13 aus der in F i g. 1 strichpunktiert eingezeichneten Betriebs- bzw. Werkstoff-Berührungsstellung in eine ausgezogen eingezeichnete Stellung verlagert. Alle Detektorelemente können ein ausreichendes Stück von der Werkstoffoberfläche wegbewegt werden, so daß sie vor einer Beschädigung bei anomalen Betriebsbedingungen geschützt sind.

Um die Detektorelemente wieder in die normale Betriebsstellung zurückzubringen, wird der Zylinder 13 im entgegengesetzten Sinn betätigt, so daß der Schuh 6 in die Normalstellung abgelassen wird. In dieser Stellung wird der Schuh 6 durch eine vom Zylinder 13 ausgehende Kraft gegen die Oberfläche des Werkstoffs 2 angedrückt.

Fig.4 veranschaulicht das Ergebnis eines Fehler-Feststellversuchs, der mit Hilfe der erfindungsgemäßen

ίο Vorrichtung an mit künstlichen, rillenförmigen Fehlern versehenen Proben durchgeführt wurde. F i g. 4a bis 4c zeigen Fehler-Feststelldiagramme für Laufgeschwindigkeiten von 10 m/min. 60 m/min bzw. 66 m/min. In F i g. 4 bedeutet der Buchstabe »w« die Breite der ril lenförmigen Fehler. An Hand dieses Ergebnisses ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Fehlerfeststell-Charakteristiken jeweils ähnlich sind, obgleich das Ausgangssignal mit zunehmender Durchlaufgeschwindigkeit abnimmt. Wie durch die linke Kurve in Fig.4c veranschaulicht, können kleine Fehler von 5 mm Breite bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten von 60 m/min und mehr zufriedenstellend festgestellt werden. Weiterhin ist kein Anzeichen für ein Fehlanzeigeecho vorhanden, das anderenfalls durch unvollständige Ankopplung der Ultraschallwellen infolge mangelhafter Nachführbewegung des Schuhs verursacht wird.

Obgleich vorstehend ein Schuh-Ankopplungssysterr zur Ankopplung der durch das Detektorelement 3 er zeugten Ultraschallwellen an den zu untersuchender Werkstoff dargestellt und beschrieben ist, ist es für der Fachmann offensichtlich, daß der Schuh durch einer Gleit- oder Drehblock ersetzt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Halte- und Nachführvorrichtung für einen Ultraschall-Fehlerdetektor mit einem Hallearm zur Haiterung der Vorrichtung, einem am Werkstoff angreifenden Glied, einem an diesem Glied montierten Detektorelement zur Feststellung von Werkstoff-Fehlern, einem aus vier Lenkern bestehenden Gestänge mit zwei praktisch parallelen Lenkern, die quer zu dem am Werkstoff angreifenden Glied auf Abstand angeordnet sind und am einen Ende schwenkbar an diesem Glied und am anderen Ende schwenkbar am Haltearm angebracht sind, wobei die Schwenkachsen des aus vier Lenkern bestehenden Gestänges in einer parallel zur Werkstoffoberfläche verlaufenden Ebene liegen und mindestens ein Lenker des Gestänges einen Arm eines Winkelhebel.s bildet, dessen Schwenkpunkt eine der Schweißverbindungen mit dem Haltearm darstellt und dessen anderer Arm davon absteht, mit einer Stift-Schlitz-Verbindung, mit der der zum Lenker des Winkelhebels parallele Lenker mit dem am Werkstoff angreifenden Glied verbunden ist und die eine begrenzte Auf- und Abbewegung dieses Gliedes zuläßt, mit einem doppelt wirkenden Zylinder mit einem einen abstehenden Arm aufweisenden und zum Ausfahren und Einfahren des abstehenden Arms auf Differenzdruck ansprechenden Kolben und ein ^r zwischen den abstehenden Arm und das entfernte Ende des anderen Arms des Winkelhebels eingefügten Verb'ndung- einrichtung, um das am Werkstoff angreifende Glrd beim Aus- und Einfahren des abstehenden Arm\ in eine und aus einer Werkstoffberiihrungsstellung zu verlagern, d a durch gekennzeichnet, daß der den Lenkei bildende Arm des Winkelhebels (7) an dem am Werkstoff angreifenden Glied (6) um einen festen Punkt (B) schwenkbar angelenkt ist, und daß die Verbindungseinrichtung ein elastisch nachgebendes Mittel (10) aufweist, das auf den Winkelhebel (7) eine das Glied (6) gegen die Oberfläche des Werkstoffes drückende Kraft ausübt.

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   Die Erfindung betrifft eine Halte- und Nachführvorrichtung für einen Ultraschall-Fehlerdetektor mit einem Haltearm zur Halterung der Vorrichtung, einem am Werkstoff angreifenden Glied, einem an diesem Glied montierten Detektorelement zur Feststellung Von Werkstoffehlern, einem aus vier Lenkern bestehenden Gestänge, mit zwei praktisch parallelen Lenkern, die quer zu dem am Werkstoff angreifenden Glied auf Abstand angeordnet sind und am einen Ende lchwenkbar an diesem Glied und am anderen Ende Schwenkbar am Haltearm angebracht sind, wobei die Schwenkachsen des aus vier Lenkern bestehenden Gestänges in einer parallel zur Werkstoffoberfläche verlaufenden Ebene liegen und mindestens ein Lenker des Gestänges einen Arm eines Winkelhebels bildet, dessen Schwenkpunkt eine der Schwenkverbindungen mit dem Haltearm darstellt und dessen anderer Arm davon absteht, mit einer Stift-Schlitz-Verbindung, mit der der zum Lenker des Winkelhebels parallele Lenker mit dem am Werkstoff angreifenden Glied verbunden ist und die eine begrenzte Auf- und Abbewegung dieses Gliedes zuläßt, mit einem doppelt wirkenden Zylinder mit einem einen abstehenden Arm aufweisenden und zum Ausfahren und Einfahren des abstehenden Arms auf Differenzdruck ansprechenden Kolben und einer zwischen den abstehenden Arm und das entfernte Ende des anderen Armes des Winkelhebels eingefügten Verbindungseinrichtung, um das am Werkstoff angreifende Glied beim Aus- und Einfahren des abstehenden Armes in eine und aus einer Werkstoffberührungsstellung zu verlagern.

   Solche Vorrichtungen, wie sie aus der Zeitschrift »Materialprüfung«, Band 7 (1965, Nr.8, Seite 296 bis 300) bekannt sind, dienen dazu, die abstrahlende Fläche eines Ultraschall-Fehlerdetektors ständig in einem konstanten Abstand parallel zu der Oberfläche des zu prüfenden durchlaufenden Werkstoffes zu halten. Der Ultraschall-Fehlerdetektor sitzt in einem diesen Abstand bestimmenden Schuh, der auf der Oberfläche des durchlaufenden Werkstoffes gleitet. Das aus vier parallelen Lenkern bestehenden Gestänge stellt dabei sicher, daß der Schuh sich parallel zu der Werkstoffoberfläche auf- und abbewegen kann und somit Unebenheiten die ser Oberfläche folgen kann. Die Gleitfläche des Schuhs bleibt bei dieser Auf- und Abbewegung stets parallel zu ihrer ursprünglich eingestellten Lage.

   Bei dieser Vorrichtung ist es unbedingt erforderlich, daß die Gleitfläche des Schuhs beim Aufsetzen auf die zu prüfende Oberfläche exakt parallel zu dieser einge stellt wird. Da das aus vier Lenkern bestehende Gestänge nur eine Parallelverschiebung dieser Gleitfläche zuläßt, ergibt sich anderenfalls eine schlechte Ankopplung des Ultraschall-Detektors und eine ungleichmäßige Abnützung des Schuhes. Diese ungleichmäßige Abnützung hat zur Folge, daß der Schuh die abstrahlende Fläche des Ultraschall-Detektors nicht mehr parallel zu der zu prüfenden Oberfläche führt. Bei der bekannten Vorrichtung wird dieser Nachteil dadurch abgeschwächt, daß die Verbindungen zwischen dem Schuh und den Lenkern des Gestänges als Stifte ausgebildet sind, die in Längsschlitze eingreifen. Dadurch ist neben einer Parallelverschiebung des Schuhes auch ein Verkippen gegenüber seiner ursprünglichen Lage in einem begrenzten Maße möglich. Es können daher kleinere Ungenauigkeiten der Einstellung des Schuhes beim Aufsetzen auf die zu prüfende Oberfläche ausgeglichen werden und außerdem kann der Schuh auch Oberflächenunebenheiten folgen, die im Verhältnis zur Gleitfläche des Schuhs klein sind. Die Stift-Schlitz-Verbindung der vier Lenker mit dem Schuh kann diesen jedoch nicht gleichmäßig gegen die Oberfläche des durchlaufenden Werkstoffes drücken, so daß bei höheren Durchlaufgeschwindigkeiten geringe Unebenheiten der Oberfläche den Schuh zum Flattern bringen und eine zuverlässige Werkstoffprüfung unmöglich wird.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halte- und Nachführvorrichtung für einen Ultraschall-Fehlerdetektor zu schaffen, die die abstrahlende Fläche dieses Detektors ständig parallel zu einer durchlaufenden, zu prüfenden Werkstoffoberfläche hält, die Oberflächenunebenheiten großer und kleiner Ausdehnung folgen kann und die auch bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten eine zuverlässige Werkstoffprüfung ermöglicht, ohne daß durch Oberflächenunebenheiten ein Flattern der Nachführvorrichtung hervorgerufen wird.

   Diese Aufgabe wird bei einer Halte- und Nachführvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der den Lenker bildende Arm