DE2725354A1 - Pruefkopf zur induktiven oberflaechenpruefung von metallischen werkstuecken - Google Patents

Description

SKP KUQELLAGERPABRIKEN QMBH Eohweinfurt,

to DT 77 019 DT

Prüfkopf zur induktiven Oberflächenprüfung von metallischen Werkstücken

Die Erfindung betrifft einen Prüfkopf zur induktiven Oberflächenprüfung von metallischen Werkstücken mit in Bohrungen eines Trägerkörpers angeordneten Wirbelstromsonden, wobei Jede Wirbelstromsonde Teil eines eigenen Schwingkreises ist und durch eine ein- oder mehrlagige Spule mit Ferritkern gebildet ist, deren Achse im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes gerichtet ist.

Ein PrUfkopf der genannten Gattung ist bekannt, mit der die Oberfläche metallischer Rohre geprüft wird, indem das Rohr relativ zu den Wirbelstromsonden schraubenförmig und der PrUfkopf parallel zur Mantellinie des Rohres hin und her bewegt wird, so daß eine flächenmäßige Sondierung der Oberfläche zum Entdecken von Längs- und Querfehlern (Rissen) gegeben ist (DT-PS 2 0J7 787). Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß komplizierte störungsanfällige Antriebselemente zum Erteilen der Hin- und Herbewegung des Prüfkopfes vorgesehen werden müssen. Trotz dieser Antriebselemente läßt die Fehlererkennbarkeit bzw. Anzeigeempfindlichkeit des bekannten Prüfkopfes zu wünschen übrig, denn Risse, deren Richtung nahezu oder genau in der Richtung der Verbindungslinie der punktförmigen Einzelsonden liegen werden schwach oder gar nicht angezeigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten PrUfkopf der angegebenen Art zu schaffen, der eine große flächenhafte Anzeigeempfindlichkeit für Längs- und Querfehler besitzt und dabei ohne einen Antrieb für die Hin- und Herbewegung auskommt.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trägerkörper für die Wirbelstromsonden aus einem elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Werkstoff hergestellt ist. Im Trägerköroer entstehen somit elektromagnetische Felder, die die Resonanzfrequenz der Schwingkreise der einzelnen Wirbelstromsonden erhöhen, und die in überraschender Weise dazu beitragen, eine flächenmäßige Sondierung der Werkstückoberfläche zu ermöglichen, das ist eine Sondierung, bei der ein anzeigeempfindliches Induktionsfeld der punktförmigen Wirbelstromsonden auch zwischen diesen Sonden in fast voller Stärke vorhanden ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung liegen die werkstückseitigen Enden der Ferritkerne und die werkstückseitige Stirnfläche des Trägerkörpers in einer gemeinsamen Ebene. Diese Anordnung bewirkt, daß die Ferritkerne im Trägerkörper der Oberfläche des Werkstucks zum Erzeugen eines starken anzeigeempfindlichen Induktionsfeldes nahe gegenüberliegend angeordnet werden können, wobei durch die dämpfende Wirkung des elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Werkstoffe des Trägerkörpers gleichzeitig eine störende Fehlanzeige gehindert ist, die durch Annäherungs- und Entfernungsbewegungen der Oberfläche des WerkstUcks, z.B. durch Formfehler des unter dem PrUfkopf bewegten Werkstücks, hervorgerufen werden könnte.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Trägerkörper im Bereich der Sonden senkrecht zur Oberfläche des WerkstUcks verlaufende schlitzförmige Einschnitte auf, die nach zusätzlichen Merkmalen der Erfindung in Richtung der Bewegung der Oberfläche des Werkstücks relativ zum Trägerkörper verlaufen, und die in die betreffende, die Wirbelstromsonde aufnehmende Bohrung einmUnden können. Diese Einschnitte bilden einen Luftspalt, der eine Wirbelstromerzeugung um die Spulen herum und eine entsprechende, schädliche Erwärmung des Trägerkörpers verhindert, denn das Induktionsfeld der Spulen ist im Trägerkörper nicht kurzgeschlossen. Durch diese Einschnitte werden die einzelnen Schwingkreise der Wirbelstromsonden auch zum Teil elektromagnetisch entkoppelt, so daß die Anzeigeempfindlichkeit vergrößert ist, vor allem wenn es sich um in Differenz geschaltete Wirbelstromsonden handelt.

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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist der Abstand der Wirbelstromsonden voneinander wesentlich kleiner als der Durchmesser der Ferritkerne und die Achsen der Spulen der WirbeIstromsonden sind senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks gerichtet. Dadurch ergibt sich unter dem PrUfkopf ein flächenmäßiges Induktionsfeld hoher Intensität, welches zwischen den benachbarten Wirbelstromsonden nur geringfügig an Intensität verliert, so daß Längs- und Querfehler der Oberfläche des Werkstücks mit großer Genauigkeit angezeigt werden.

Schließlich kann der Trägerkörper nach der Erfindung aus Messing gefertigt sein.

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeisoieles mit den zugehörigen Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigen:

Pig. 1 eine Ansicht der werkstückseitigen Stirnfläche eines erfindungsgemäßen Prüfkopfes, und

Pig. 2 einen teilweisen Längsschnitt entlang der Linie A-A des in Pigur 1 gezeigten PrUfkopfes.

Mit 1 ist in den Figuren 1 und 2 ein Trägerkörper aus elektrisch leitendem Messing bezeichnet, der in einer Halterung 2 aus Kunststoff befestigt ist. Im Trägerkörper 1 sind fünf zylindrische Bohrungen 3 quer zur Bewegungsrichtung - siehe Pfeil 4 - der Oberfläche 5 (in Figur 2 strichpunktiert eingezeichnet) des zu untersuchenden Werkstücks eingearbeitet. In Jeder Bohrung 3 ist eine Wirbelstromsonde 6 eingebaut, die Teil eines eigenen Schwingkreises darstellt. Jede Wirbelstromsonde 6 besitzt eine einlagige Spule 7 mit Ferritkern 8, deren Achse 9 senkrecht zur Oberfläche 5 des Werkstücks gerichtet ist.

Im übrigen liegen die werkstückseitigen Enden der Ferritkerne 8 und die

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werkstUckseitige Stirnfläche des Trägerkörpers 1 in einer gemeinsamen Ebene 10, die der Oberfläche 5 des Werkstücks in geringem Abstand gegenüberliegt. Vorteilhafterweise wird die Fläche 10 nach dem Einbau, z.B. Kleben, der Spulen 7 mit Ferritkern 8 in die Bohrungen 3 plangeschliffen.

Der Trägerkörper 1 weist senkrecht zur Oberfläche 5 des Werkstücks verlaufende schlitzförmige Einschnitte 11 auf, die in Richtung der Bewegung der Oberfläche 5 relativ zum Trägerkörper 1 gerichtet sind und jeweils in eine die Wirbelstromsonde 6 aufnehmende zylindrische Bohrung 3 einmünden.

Der Abstand der Wirbelstromsonden voneinander ist kleiner als der Durchmesser der Ferritkerne, der nur etwa 0,8 mm betragen kann. Außerdem sind die Wirbelstromsonden 6 in Zick-Zack-Linie quer zur Bewegungsrichtung - siehe Pfeil 4 - angeordnet, so daß die gesamte Oberfläche 5 des Werkstücks flächenmäßig sondiert und geprüft wird, obwohl punktförmige Wirbelstromsonden ό im Trägerkörper 1 eingebaut sind.

Die einzelnen Wirbelstromsonden haben vorzugsweise eine Resonanzfrequenz, die ungefähr gleich der prüffrequenz ist. Sie können in an sich bekannter Weise paarweise (in Differenz mit Brückensehaltung zwischen zwei Spulen) arbeiten und mit Einzelverstärkern ausgerüstet sein.

In Figur 2 sind die Kabel 12 der einzelnen Spulen 7 nach oben aus den Bohrungen 3 herausgeführt und in einem Lötstützpunkt 13 an der Halterung 2 befestigt.

Der erfindungsgemäße Prüfkopf hat den großen Vorteil, daß dieser durch flächenhafte Sondierung der Werkstückoberfläche eine große Anzeigegenauigkeit für Längs- und Querfehler besitzt, ohne daß er auch in Querrichtung hin- und herbewegt werden muß.

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Das oben beschriebene AusfUhrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Prüfkopfes kann im Rahmen des Erfindungsgedankens abgewandelt werden. So können die Spulen der Wirbelstromsonden auch mehrlagig ausgebildet sein. Anstelle von Messing kann ein anderer elektrisch und/oder magnetisch leitfähiger Werkstoff für den Trägerkörper vorgesehen sein, der die gewünschte Dämpfungswirkung der einzelnen Schwingkreise besitzt
und außerdem dem Werkstoff, z.B. Wälzlagerstahl, des betreffenden Werkstücks bezüglich Unempfindlichkeit der Anzeige gegenüber Annäherungsund Entfemungsbewegungen der Oberfläche des Werkstücks angepaßt ist.

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Leerseite

Claims (7)

1. SKP KÜOELLAOERPABRIKEN OMBH Schweinfurt, 2. β. 1977

   TPA/vH/tib DT 77 019 DT

   Patentansprüche

   l.JPrUfkopf zur induktiven Oberflächenprüfung von metallischen Werk-— stUcken mit in Bohrungen eines Trägerkörpers angeordneten Wirbelstromsonden, wobei Jede Wirbelstromsonde Teil eines eigenen Schwingkreises ist und durch eine ein- oder mehrlagige Spule mit Ferritkern gebildet ist, deren Achse im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstückes gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus einem elektrisch und/oder magnetisch leitfähigen Werkstoff hergestellt ist.
2. 2. Prüfkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die werketUckseitigen Enden der Ferritkerne (8) und die werkstückseitige Stirnfläche des Trägerkörpers (1) in einer gemeinsamen Ebene (10) liegen.
3. 3. Prüfkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) im Bereich der Wirbelstromsonden senkrecht zur Oberfläche (5) des Werkstücks verlaufende schlitzförmige Einschnitte (11) aufweist.
4. 4. Prlifkopf nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (11) in Richtung der Bewegung der Oberfläche (5) des Werkstücks relativ zum Trägerkörper (1) verlaufen.

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5. 5. Prilfkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte (11) in der betreffenden, die Wirbelstromsonde (6) aufnehmenden Bohrung (3) einmUnden.
6. 6. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Wirbelstromsonden (6) voneinander wesentlich kleiner als der Durchmesser der Ferritkerne (8) ist.
7. 7. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus Messing gefertigt ist.

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