DE2559125B2 - Vorrichtung zur Markierung von Fehlstellen bei der Ultraschallprüfung von Werkstücken - Google Patents
Vorrichtung zur Markierung von Fehlstellen bei der Ultraschallprüfung von WerkstückenInfo
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Description
Die Erfinöuag betrifft eine Vorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine solche Vorrichtung ist bereits aus der AT-PS 2 66 488 bekannt Dabei ist die Elektrode unbeweglich
und mit Abstand gegenüber dem Werkstück angeordnet Mit dieser Anordnung ist der Nachteil verbunden,
daß zum jedesmaligen Zünden arie auch während der Dauer eines jeden Lichtbogens eine relativ hohe
Spannung erforderlich ist Zu diesem Zweck ist neben einem Stromkreis niederer Spannung ein Stromkreis
sehr viel höherer Spannung vorgesehen, der jeweils von dem Stromkreis niedriger Spannung eingeschaltet wird.
Es ist also eine rehtiv komplizierte Schaltung
erforderlich.
Demgegenüber liegt der Erf:-dung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art so weiterzubilden, daß die Schaltung bedeutend vereinfacht werden
kann, indem nur ein Wechselstromkreis mit niedriger Spannung erforderlich ist, dagegen der bei der
bekannten Vorrichtung zusätzlich erforderliche Wechselstromkreis hoher Spannung zum Zünden des
Lichtbogens entfällt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Elektrode zwischen dem Werkstück und
dem Kern einer von dem Wechselstrom beaufschlagten Spule hin- und herbeweglich ist. Die Elektrode schwingt
also mit der Frequenzlies Wechselstroms zwischen dem Werkstück und dem Spulenkern hin und her und
schließt und öffnet jeweils den Stromkreis an der Berührungsstelle mit dem Werkstück, wobei jeweils ein
Funke überspringt bzw. ein Lichtbogen gezündet und damit die Fehlstelle markiert wird. Wegen des
anfänglichen direkten Kontaktes, also geringen Widerstandes, kann die Spannung weit schwächer sein und
trotzdem wird eine gute Markierung erreicht. Aufgrund ihrer Einfachheit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine geringere Störanfälligkeit und damit auch eine längere Lebensdauer auf.
Zur näheren Erläuterung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine axonometrische Ansicht der Vorrichtung,
F i g. 2 zeigt die Vorrichtung schematisch, in Seitenansicht, teilweise geschnitten;
F i g. 3 zeigt in Seitenansicht bzw. axialem Schnitt den Ultraschallempfänger und -geber mit der erfindungsgemäßen
M arkierungs- Elektrode;
F i g. 4a einen Halter für den Ultraschallsender;
F i g. 4b einen axialen Schnitt durch den Halter;
Fig.5 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Fig,6 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung für automatischen Betrieb;
Fig. 7a eine Abwicklung eines zylindrischen Werkstücks mit einer markierten Fehlerstelle;
Fig. 7a eine Abwicklung eines zylindrischen Werkstücks mit einer markierten Fehlerstelle;
F i g. 7b die Darstellung der Impulse längs des Weges der Ultraschallsende- und Empfangsanordhunp bzw. der
Markierungselektrode über das Werkstück.
ίο F ig. 8 zeigt ein Foto gemäß F ig. 7a.
Der in das Gestell oder Gehäuse 1 eingebaute Motor 2 treibt über Keilriemen 3 ein Getriebe 4, welches über
eine elastische Kupplung 5, Schneckengetriebe 6 und elastische Kupplung 7 eine senkrechte Welle 8 antreibt
Von der senkrechten Welle 8 wird die Bewegung zu einem Stirnradgetriebe übertragen, welches aus einem
Ritzel 9 und einem Zahnrad 10 mit Schrägverzahnung besteht Das Zahnrad 10 treibt einen Drehtisch 11 an.
Auf der Achse 8 ist ein Kegelrad 12 angeordnet welches mit einem Kegelrad 13 in ständigem Eingriff steht Die
Bewegung des Kegelrades 13 wird durch eine Welle 14 zu einem zylindrischen Ritze! 15 übertragen, welches
mit einem Zahnrad 16 kämmt
Die Bewegung wird weiter durch eine elektromagnetische
Kupplung 17 zu einer Welle 18 und dann zu den Zahnrädern 19 und 20 übertragen, wobei eine
Wechselmöglichkeit der Zahnräder zur Erzielung verschiedener Vorschubwerte vorgesehen ist. Die
Bewegung des Wechselrades 20 wird zum kegelförmigen Ritzel 21 und durch ein Kegelrad 22, die in
ständigem Eingriff bleiben, zu einer Schraubenspindel 23 übertragen. Die Bewegung der Schraubenspindel 23
kann auch von Hand mittels einer Kurbel 20a (F i g. 2) erfolgen.
Die Schraubenspindel 23 kann auch von einem Reduktionsmotor 24 angetrieben werden, nachdem
vorher die elektromagnetische Kupplung 17 ausgekuppelt ist. Der Reduktionsmutor 24 ist auf einer
senkrechten Säule 25 befestigt, welche auf dem Gehäuse ι befestigt ist. Die Schraubenspindel 23 treibt eine
Schraubenmutter 26, welche längs einer Führung 25a auf der senkrechten Säule 25 gleitet. Auf der
Schraubenmutter 26 ist mittels einer Achse 27 ein waagerechter Arm 28 montiert, welcher mit einer Nut
^5 28a versehen ist.
Der waagerechte Arm 28 kann sich in Horizontalebene um die Achse 27 um einen bestimmten Winkel
drehen. Auf der Säule 25 sind zvei elektrische Begrenzungskontakte 29 eingesetzt, die von einem auf
so der Schraubenmutter 26 befestigten Nocken 30 betätigt
werden. Die elektrischen Kontakte 29 bestimmen somit uen Hub der Schraubenmutter 26 auf der Führung 25a
der Säule 25.
In der Nut 28a des waagerechten Armes 25 gleitet eine waagerechte Schraubenmutter 31, welche von
Hand durch eine Schraubenspindel 32 betätigt wird. An der waagerechten Schraubenmutter 31 ist ein Gestell 33
befestigt, welches mit einer Nm 34 versehen ist. In der Nut 34 gleiten zwei Halter 35, die unabhängig von Hand
durch zwei Schrauben 36 betätigt werden. Auf jedem Halter 35 ist eine Stange 37 befestigt, an deren unterem
Ende je ein Halteteil 38 befestigt wird, woran je ein piezoelektrischer Sender 39 angebracht ist (F i g. 3). Die
Halteteile 38 können in Horizontal- bzw. Vertikalebene folgendermaßen eingestellt werden (F i g. 3,4a und 4b):
— man löst eine Schraube 40, die die Drehung des Halteteils 38 in Horizontalebene erlaubt,
— man löst die Schraube 41, die die Drehung des
Halteteils 38in Vertikalebene erlaubt
Die piezoelektrischen Sender 39 sind in dem Halter 38 mittels einiger Schrauben 42 und einiger Büchsen
(nicht dargestellt) befestigt, deren Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser der piezoelektrischen
Sender 39 ist, welcher mit einem piezoelektrischen Kristall 39a versehen ist
An einer der beiden Stangen 37 ist ein Halter 43 für eine Spule 44 und einer dieser zugeordnete Elektrode
44a befestigt Die Maschine ist mit einem Ultraschalldefektoskop
45 (Fig.5 und 6) und einem Steuerblock 46
(F ig^6) für die Spule 44 ausgerüstet Die Verbindung
zwischen dem piezoelektrischen Sender 39 und dem Ultraschalldefektoskop 45 wird mittels zweier Kabel 47
und diejenige zwischen dem Bogenschreiber 44 und seinem Steuerblock 46 mittels eines Kabels 48
hergestellt; der zweite Anschluß des Steuerblocks 46 an dem zu prüfenden Werkstück 49 wird durch ein anderes
Kabel 50 hergestellt
Das zu prüfende Werkstück 49 wird in einen Behälter 51 eingetaucht welcher auf dem Drehtisch 11 mittels
eines Ringes 49a befestigt ist Der Behälter 51 ist mit einem Entleerungsstöpsel (nicht dargestellt) versehen.
Die Zentrierung des zu prüfenden Werkstückes 49 auf dem Drehtisch 11 erfolgt mittels eines bzw. einiger
Ringe 49a. Der Steuerblock 46 ist durch zwei Kabel 52 mit dem Ultraschalldefektoskop 45 verbunden. Die
Kabel 52 sind an ein Relais 53 angeschlossen, welches mit Kontakten 54 versehen ist. Das Ultraschalldefektoskop
45 ist mittels zweier Kabel 55 und Kabel 56 mit den Kontakten 54 bzw. 57 verbunden. Der Kontakt 57
gehört zu einem Kontaktgeber 58. Ein Kabel 59 verbindet die Kontakte 54 des Relais 53 mit den
Kontakten 57 des Kontaktgebers 58. Der Kontaktgeber 58 ist mit einigen Kontakten 60 versehen, an die die
Netzspannung, z. B. 220 Volt, angelegt wird.
Die Kontakte 60 sind an die Primärwicklung eines Abspannungstransformators 61 angeschlossen. Die
Kabel 48 und 50 stellen die Verbindung zwischen der Sekundärwicklung des Abspannungstransformators 61 «o
und dem Bogenschreiber 44 bzv. dem zu prüfenden Werkstück 49 her.
Das Blockschaltbild gemäß F i g. 6 für eine automatisierte
Vorrichtung zeigt einen Steuerblock 62 für die allgemeine Stromversorgung, an den ein Steuerblock 63 «
für den Antriebsmotor 2 und ein Steuerblock 64 für den Getriebemotor 24 angeschlossen sind; an den Getriebemotor
24 für die Spindel 23 ist ein Steuerblock 65 für die elektromagnetische Kupplung sowie ein Steuerblock 66
für die den Hub der Schraubenmutter 26 steuernden elektrischen Kontakte 29 angeschlossen. Über eine
Zwischensteuerung 67 ist der Steuerblock 62 an dem Steuerblock 46 für die Spule 44 sowie an das
Ultraschalldefektoskop 45 angeschlossen.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Nach Einschalten des Steuerblocks 62 wird der Steuerblock 63 betätigt, wodurch der Elektromotor 2
eingeschaltet wird. Dieser setzt über das Getriebe 4, den Schneckenreduktor 6, die senkrechte Welle 8, das
zylindrische Ritzel mit Schrägverzahnung 9 und das &o
Zahnrad 10 den Drehtisch 11 in Drehbewegung, auf dem der Behälter 51 befestigt ist. In diesem befindet sich das
zu prüfende Werkstück 49 (z.B. ein Gleitlager mit Weißmetallschicht, deren Adhärenz an den Stahlstützkörper
geprüft werden soll).
Durch das Kegelrad ZZ und das Kegelrad 13 wird die Bewegung von der senkrechten Welle 8 zur Welle 14,
zum zvlindrischen Ritzel 15 und zu dem frei auf der Welle eingesetzten Rad 16 übertragen.
Die elektromagnetische Kupplung 17 erlaubt in der von dem Steuerblock 65 gesteuerten Stellung »gekoppelt«
die Weiterübertragung der Bewegung durch die Welle 18, die Zahnräder 19 und 20, das kegelförmige
Ritzel 21 und das Kegelrad 22 zur Schraubenspindel 23 und zur Schraubenmutter 26, an der der waagerechte
Arm 28 angelenkt ist
Durch die Zusammensetzung der Drehbewegung des zu prüfenden Werkstückes und der vertikalen Trunslationsbewegung
des waagerechten Arms 28 wird die gesamte Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes 49
nach einer schraubenförmigen Bahn abgetastet wobei die Steigerung durch den Durchmesser des piezoelektrischen
Kristalls 39a des Senders 39 gegeben ist Man braucht hierbei nur auf die Berührung oder die teilweise
Oberdeckung der vom Sender bei aufeinanderfolgenden Drehungen geprüften Zonen zu achten.
Bei einem gegebenen Verhältnis der Zahnräder 19 und 20 hat die erzielte Bahn ev;e gleichbleibende
Steigung, abgesehen von der Drehzahl ies Drehtisches 11, die sich in Abhängigkeit vom Durchmesser des
geprüften Werkstückes 49 mittels des Getriebes 4, verändern kann.
Durjh Austausch der Zahnräder 19 und 20 erhält man schraubenförmige Bahnen mit verschiedenen Steigungen,
die den Durchmessern der piezoelektrischen Kristalle 39a der bestmöglichen gewählten Sender 39
entsprechen.
Für schnelle senkrechte Bewegungen des waagerechten Arms 28 nach Beendigung der Prüfungsarbeit läßt
man den Reduktionsmotor 24 an, indem man dessen Steuerblock 64 betätigt, welcher gleichzeitig die
elektromagnetische Kupplung 17 mittels ihres Steuerblocks 65 entkuppelt
Um den Hub des waagerechten Arms 28 zu begrenzen, ist die Vorrichtung mit zwei elektrischen
Kontakten 29 ausgerüstet die auf der senki echten Säule befestigt sind und folgendermaßen arbeiten:
Wenn die piezoelektrischen Sender 39 die ganze Hohe des zu prüfenden Werkstückes 49 überquert
haben und dessen Unterseite erreichen, betätigt der Nocken 30 den unteren elektrischen Kontakt 29.
welcher den Steuerblock 66 einschaltet, der seinerseits den Steuerblock 65 für die elektromagnetische Kupplung
17 betätigt, indem er sie entkuppelt, sowie den Steuerblock 63 für den Elektromotor 2, indem er ihn
abstellt.
Der Reduktionsmotor 24 dreht die Schraubenspindel 23 unter Anhebung des waagerechten Arms 28, bis der
Nocken 30 den oberen elektrischen Kontakt 29 betätigt. Dieser veranlaßt durch seinen Steuerblock 66 und durch
c^en .'k-juerblock 64 die Abstellung der ganzen Anlage.
Der Elektromotor 2 und die Steuerung zum Anlauf bzw. Anhalt des waagerechten Arms 28 können auch
von Hand durch die Steuerblöcke 63 und 64 betätig! werden.
Die vertikale Bewegung des Arms 28 kann auch durch Handbetätigung in der Stellung »entkuppelt« der
elektromagnetischen Kupplung 17 erfolgen. Je nach den Durchmessern der geprüften Werkstücke müssen die
piezoelektrischen Sender 39 näher oder ferner vorr. Mittelpunkt des Drehtisches 11 angelegt werden.
Diese Arbeit wird von Hand mittels der Schraubenspindel 32 durchgeführt, die die waagerechte Schraubenmutter
31 entlang der Nut 28a des waagerechten Arms 28 bewegt.
Mittels der Spindel 36 werden die Halter 33 — und
damit die Spule 44 mit der Elektrode 44a gegenüber dem Werkstück 49 auf den richtigen Abstand eingestellt.
Nachstehend wird nochmals beispielsweise beschrieben, wie die Haftung der Weißmetallschicht an dem
stählernden Stützkörper eines Gleitlagers mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung geprüft wird:
Man füllt den Behälter 51 bis zum vorher festgestellten Niveau mit Wasser. Ein Musterstück mit bekannter
Adhärenz der Weißmetallschicht an den Stahlstützkör per wird in den Behälter 51 eingetaucht und zentriert.
Die Stellungen und die Abstände der piezoelektrischen Sender 39 und der Spule 44 relativ zur Oberfläche des
Musterstückes werden festgelegt, und gleichzeitig werden die Einstellungen des Ultraschalldefektors 45
durchgeführt, um auf dem Bildschirm 45a des Defektoskops einen maximalen Sendeimpuls zu erzielen.
Das Musterstück wird herausgenommen; das zu
sinken und die Markierungsvorrichtung wird das anzeigen.
Die Signalisierungsspannung der Markierungsvorrichtung wird durch die Kabel 52 (F i g. 5) an das Relais
53 angelegt. Hierbei wird der Kontakt 54 geschlossen und der Kontaktgeber 58. welcher die Kontakte 60
schließt und die Primärwicklung des Transformators 61 an Spannung legt, wird unter Spannung gesetzt. In der
Siekundärwicklung entsteht eine Spannung, die mittels
ίο der Kabel 48 und 50 an die Spule 44 und das zu prüfende
Werkstück 49 angelegt wird. Über das Werkstück wird der Stromkreis geschlossen, wobei die Elektrode 44a
zwischen der Werkstückoberfläche und dem Spulenkern hin und her schwingt, wobei sie den Stromkreis
schließt und öffnet. Durch die hierbei zwischen Elektrode 44a und Werkstück 49 überspringenden
Funken wird die Fehlstelle markiert. Der Lichtbogen
Weißmetall zur Beseitigung der Gußunregelmäßigkeiten abgedreht wurde, wird eingetaucht und zentriert.
Zwischen dem zu prüfenden Werkstück und dem Steuerblock 46 für die Spule 44 wird mittels Kabels 50
eine Verbindung hergestellt. Da die Adhärenz der Weißinetallschicht an den Stahlstützkörper verteilt ist,
wird der Sendeimpuls auf dem Bildschirm 45a des Defektoskops verschiedene Größen haben, wobei sein
Maximalwert der besten Adhäsionsqualität entspricht.
Für einen gewünschten Adhärenzgrad, wird die Markierungsvorrichtung des Defektoskops auf dessen
Wert eingestellt. Alle Sendeimpulse, welche einen Adhärenzgrad unter dem angenommenen angeben,
werden von der Markierungsvorrichtung angezeigt. Nach Beendigung aller Vorarbeiten setzt man die
Vorrichtung in Gang.
Die piezoelektrischen Sender 39 untersuchen nun die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes 49 auf der
erwähnten schraubenförmigen Bahn. Wenn an einer bestimmten Stelle des Lagers der Adharenzgrad der
Weißmetp.llschicht kleiner als der angenommene ist. wird der Sendeimpuls auf dem Bildschirm 45a des
Defektoskops 45 unter den angenommenen Wert lütt -vii-iicuijic jpuicii am uci Lagci uuci name in uci
Zone mit einem Adhärenzgrad unter dem angenommenen hervor(F i g. 7a und 7b).
Bei jedem Durchgang durch einen Fehlerbereich wird die Elektrode 44a eine Linie markieren, welche die
gleiche Länge wie der betreffende Fehlerbereich hat. Man erhält somit eine Anzahl von Parallellinien
2ϊ verschiedener Länge, deren Hüllkurve die Form und
Größe der Fehlerstelle anzeigt (Fig. 7a und Fig. 8). Laut Fi j,. 7a werden auf einer Bahn A-B vier Punkte
verschiedenen Adhärenzgrades dargestellt.
In F i g. 7b sind die diesen vier Punkten entsprechen-
i" den Sendeimpulse dargestellt. Nach der Untersuchung
der gesamten Oberfläche des zu prüfenden Werkstükkt:s 49. betätigt der Nocken 30 den unteren elektrischen
Kontakt 29, wobei er den Steuerblock 63 für den Elektromotor 2 und die Zwischensteuerung 67 für den
i'->
Bogenschreiber 44 abstellt. Gleichzeitig wird über Steuerblock 64 der Reduktionsmotor 24 eingeschaltet,
wodurch der waagerechte Arm 28 in seine obere Stellung gehoben wird. Nun wird die ganze Anlage
durch den oberen elektrischen Kontakt 29 ausgeschaltet und man nimmt das geprüfte und markierte Werkstück
49 aus der Vorrichtung heraus.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Vorrichtung zur Markierung von Fehlstellen bei der Ultraschallprüfung von Werkstücken mit einer zusammen mit der LHtraschall-Sende- und Empfangsanordnung längs des Werkstücks bewegbaren Elektrode, die in einen über das Werkstück verlaufenden Wechselstromkreis eingeschaltet ist, der jeweils beim Auftreten eines Fehlers geschlossen wird und die Fehlerstelle durch Lichtbogen auf dem Werkstück markiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (44a) zwischen dem Werkstück (49) und dem Kern einer von dem Wechselstrom beaufschlagten Spule (44) hin und herbeweglich ist.
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1975
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- 1975-10-21 FR FR7532141A patent/FR2296848A1/fr active Granted
- 1975-12-30 DE DE2559125A patent/DE2559125C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3518083A1 (de) * | 1985-05-20 | 1986-11-20 | Alexander Dr.med. 7400 Tübingen Stanowsky | Medizinische sonde zur lokalisierung der grenze zwischen unterschiedlichen gewebe- oder materialstrukturen bzw. -defekten |
Also Published As
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DE2559125A1 (de) | 1976-08-05 |
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FR2296848B1 (de) | 1979-06-15 |
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FR2296848A1 (fr) | 1976-07-30 |
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