DE2905399A1 - DEVICE AND DETERMINATION OF SURFACE DEFECTS ON METALLIC OBJECTS - Google Patents
DEVICE AND DETERMINATION OF SURFACE DEFECTS ON METALLIC OBJECTSInfo
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Description
Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern anDevice for the determination of surface defects
metallischen Gegenständenmetallic objects
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern an metallischen Gegenständen kreisförmigen Profils wie runden Knüppeln, runden Stangen, Stahlrohren oder dergleichen und befasst sich insbesondere mit einer Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern, die geeignet ist, in wirksamer Weise beim Lauf durch die Fertigungsstraße die Oberflächenfehler solcher metallischer Gegenstände zu ermitteln, die sich auf hoher Temperatur befinden und die mit konstanter Geschwindigkeit in Axialrichtung in der Fertigungsstraße solcher runder Knüppel oder dergleichen vorgeführt werden.The invention relates to a device for determining surface defects on metallic objects circular profile such as round billets, round bars, steel tubes or the like and is particularly concerned with a device for detecting surface imperfections that is capable of effectively running through the Production line to identify the surface defects of such metallic objects that are at high temperature and which are located at a constant speed in the axial direction in the production line of such round billets or the like can be demonstrated.
Bisher wurden in einer Warmwalzstraße für runde Knüppel die Hochtemperaturknüppel oder dergleichen, die vom letzten Gerüst des Warmwalzwerkes stammten, visuell inspiziert, um Risse, das Ablösen der Walzhaut oder Defekte in der Gestalt der runden Knüppel durch visuelle Betrachtung festzustellen; die Ergebnisse dieser individuellen Beobachtung wurden dann als Teil der geforderten Walzkontrolldaten verwendet. In neuerer Zeit hat sich die Walzgeschwindigkeit bei dieser Bauart von Warmwalzstraßen so erhöht, daß die Verlässlichkeit der Ergebnisse dieser visuellen Betrachtung sich erheblich verschlechterten; insbesondere hat die Erfassung von Oberflächenfehlern bei mittleren und kleinen Größen sich als fast unmöglich herausgestellt, wenn die Walzerzeugnisse bei der hohen Geschwindigkeit der Fertigungsstraße vorbeiliefen. Da die Ermittlung von Oberflächenfehlern bei einem solchen Warmwal ζVorgang unmöglich wurde, wurden viele der gewalzten kein Konditionieren erfordernden Walzerzeugnisse aufgrund fehlerhafter Inspektion an den nächstenHeretofore, in a hot rolling mill for round billets, the high-temperature billets or the like that were produced by last stand of the hot rolling mill came, visually inspected, for cracks, the peeling of the mill skin or Detect defects in the shape of the round billets by visual inspection; the results of this individual Observations were then required as part of the roll control data used. Recently, the rolling speed in this type of hot rolling mill has increased so that the The reliability of the results of this visual inspection deteriorated significantly; in particular has the capture of surface imperfections in medium and small sizes turned out to be almost impossible when the Rolled products at the high speed of the production line rush past. Since it became impossible to detect surface defects in such a hot rolling process, many of the rolled products that did not require conditioning were due to improper inspection on the next
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Bearbeitungs- oder Konditionierschritt gegeben und dies aufgrund von Störungen in der Ermittlung von Rissen oder Fehlern.Processing or conditioning step given and this due to disturbances in the determination of cracks or defects.
Wird nun das obengenannte Verfahren der Ermittlung von Oberflächenfehlern durch visuelle Beobachtung ersetzt durch ein Verfahren zur Ermittlung von Oberflächenfehlern mittels Wirbelstrom, so besteht eine erste anwendbare Durchführungsform darin, daß eine zwangsgekühlte Spule einer mit Wasserkühlung arbeitenden Konstruktion für die Wirbelstromrißdetektorspule verwendet wird, und daß ein zu inspizierendes Material durch die Spule in deren Axialrichtung bewegt wird. In diesem Fall jedoch, stellt sich ein Nachteil dahingehend ein, daß dann, wenn eine abgeglichene Brückenschaltung verwendet wird, um das Wirbelstromrißdetektorsignal von der Spule zu erfassen, wie dies bei gewöhnlichen Wirbelstromrißdetektoreinrichtungen der Fall ist, daß dann die Kapazität, Oberflächendefekte relativ geringer Größe zu ermitteln, nicht mehr ausreichend ist, mit dem Ergebnis, daß die Materialien mit Oberflächendefekten relativ geringer, jedoch unzulässiger Größe in solchen als brauchbar befundenen Materialien auftreten würden; darüber hinaus kann der Spalt zwischen dem Spuleninnendurchmesser und dem Außendurchmesser der zu inspizierenden Materialien nicht groß genug gemacht werden, mit dem Ergebnis, daß jedesmal dann, wenn Materialien unterschiedlichen Außendurchmessers inspiziert werden sollen, die Spule durch eine mit dem entsprechenden Innendurchmesser ersetzt werden müsste.Now the above method of identifying surface imperfections is used replaced by visual observation by a method for determining surface defects using eddy currents, Thus, a first applicable embodiment is that a force-cooled coil is one with water cooling working construction is used for the eddy current crack detector coil, and that a material to be inspected through the coil is moved in the axial direction thereof. In this case, however, there is a disadvantage in that, when a balanced bridge circuit is used to detect the eddy current crack detector signal from the coil, As is the case with conventional eddy current crack detector devices, then the capacitance, surface defects To determine a relatively small size is no longer sufficient, with the result that the materials with surface defects are relatively small, but inadmissible size such materials found useful would occur; in addition, the gap between the coil inner diameter and the outside diameter of the materials to be inspected cannot be made large enough, with the result that every time then, if materials with different outer diameters are to be inspected, the coil through one with the corresponding one Inside diameter would have to be replaced.
Während nach einem alternativen Verfahren eine Wirbelstromdetektorsonde der Bauart, wie sie zur Ermittlung von Defekten in Stumpfschweißzonen stumpfgeschweißten Rohren verwendet wird, in Betracht gezogen werden kann, verbleibt doch das obenerwähnte Problem der nicht zufriedenstellenden Ermittlungskapazität selbst in diesem Fall-ungelöst. Darüber hinaus kann der Spalt zwischen der Sonde und der Oberfläche des zu inspizierenden Materials nicht breit genug gemacht werden, damit die mit Wasser kühlende Kontruktion großer Abmessung ver-While according to an alternative method, an eddy current detector probe the type of construction used for the detection of defects in butt weld zones of butt welded pipes, can be considered, the above-mentioned problem of unsatisfactory detection capacity remains unsolved even in this case. In addition, can the gap between the probe and the surface of the material being inspected cannot be made wide enough so that the large-scale construction that cools with water
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wendet werden muß, um die Kühlkapazität zum Kühlen der Sonde zu steigern, was somit Anlaß für viele ungelöste Probleme gibt, wie beispielsweise die Schwierigkeit, die Größe bzw. die Tiefe von den Defekten in verschiedenen Bereichen zu diskriminieren und eng das Material auf Defekte über die gesamte Oberfläche zu inspizieren. Besonders extreme Schwierigkeiten stellen sich ein, um wirksam lineare Oberflächendefekte oder Rißfehler zu ermitteln, die runden Knüppeln oder dergleichen eigen sind und die sich in Axialrichtung in den Produkten erstrecken. must be applied to the cooling capacity to cool the probe to increase, which gives rise to many unsolved problems, such as the difficulty in determining the size or discriminate the depth of the defects in different areas and narrow the material for defects across the board to inspect the entire surface. Particularly extreme difficulties arise in order to effectively remove linear surface defects or to determine crack defects which are peculiar to round billets or the like and which extend in the axial direction in the products.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Oberflächenfehler ermittelnde Vorrichtung vorzuschlagen, wodurch metallisches Material mit kreisförmiger Außengestalt sowie runde Knüppel, runde Stangen, Stahlrohre oder dergleichen auf Oberflächenfehler über deren gesamte Oberfläche hin nicht-kontaktierend, während sie durch die Förderstraße geführt werden, untersucht werden können. Dies soll insbesondere auch dann möglich sein, wenn die Materialien sich auf erhöhter Temperatur befinden.The invention is therefore based on the object of a surface defect To propose an investigative device, creating metallic material with a circular outer shape as well round billets, round bars, steel tubes or the like for surface defects over their entire surface non-contacting as they are passed through the conveyor line. This is particularly intended also be possible when the materials are at an elevated temperature.
Erreicht wird dies überraschend bei einer Vorrichtung zur Ermittlung von Oberflächenfehlern der eingangs genannten Art durch ein zylindrisches um seine Achse bei konstanter Geschwindigkeit drehbares Element, das in der Förderstraße zum Zuführen metallischer zu untersuchender Materialien mit kreisförmiger Außengestalt in Richtung von deren zentralen Achse angeordnet ist, derart, daß eine Vertikalbewegung sowie eine Bewegung von der einen Seite zur anderen unter rechten Winkeln zur Straße möglich wird, wodurch das Material bei konstanter Geschwindigkeit längs der Förderstraße in Richtung von seiner Mittelachse durch das zylindrische Element bewegt wird. Eine Vielzahl von Wirbelstromfehlerdetektorsensoren. sowie ein Entfernungsdetektorsensor» je mit einer Spule versehen, sind auf eben diesem Kreis an einem Ende des zylindrischen Elementes derart angeordnet, daß die Entfernung jedes Sensors von der Mitte des zylindrischen Elementes innerhalb eines bestimmten Bereichs einstellbar ist. Am anderen Ende des zylindrischen ElementesSurprisingly, this is achieved with a device for determining surface defects of the type mentioned at the beginning by a cylindrical one around its axis at constant speed rotatable element in the conveyor line for feeding metallic materials to be examined with circular External shape is arranged in the direction of its central axis, such that a vertical movement as well as a Movement from side to side at right angles to the road becomes possible, making the material at constant Speed is moved along the conveyor line in the direction of its central axis through the cylindrical member. One Variety of eddy current flaw detector sensors. as well as a distance detector sensor » each provided with a coil, are arranged on this circle at one end of the cylindrical element in such a way that that the distance of each sensor from the center of the cylindrical element is within a certain range is adjustable. At the other end of the cylindrical element
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befindet sich die Drehscheibe eines Drehwinkeldetektors, um den Drehwinkel des zylindrischen Elementes zu ermitteln; eine auf dem festen Teil angeordnete Detektorspule steht einer Vielzahl von Vorsprüngen gegenüber, die unter gleichen Abständen auf dem Außenumfang der Scheibe angeordnet sind, wobei der Drehwinkel detektor ' aus der Scheibe und der Detektorspule besteht.there is the turntable of a rotation angle detector to determine the rotation angle of the cylindrical element; one arranged on the fixed part detection coil faces a plurality of projections which are at equal intervals are arranged on the outer circumference of the disc, the rotation angle detector 'consisting of the disc and the detector coil consists.
Die Vorrichtung nach der Erfindung lässt sich innerhalb eines bestimmten Bereichs bei Materialien unterschiedlicher Außendurchmesser anwenden, ohne daß es notwendig würde, die Rißdetektorspule oder -spulen zu verändern.The device according to the invention can be used within a certain range for materials of different outer diameters without the need to modify the crack detection coil or coils.
Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird es zudem möglich, Oberflächendefekte, die von Defekten geringer Tiefe bis zu großen Defekten reichen, bei hohem Genauigkeitsgrad nachzuweisen, ohne daß ein Einfluß durch ein Biegen der zu untersuchenden Materialien in Kauf genommen werden müsste und ohne daß es notwendig wäre, die Materialien um ihre Achse zu drehen; es genügt vielmehr, die Materialien bei konstanter Geschwindigkeit in deren axiale Richtung zu bewegen.With the device according to the invention it is also possible Surface defects ranging from shallow defects to large defects are sufficient to detect with a high degree of accuracy, without any influence from bending the to be examined Materials would have to be accepted and without it being necessary to rotate the materials about their axis; rather, it is sufficient to move the materials at a constant speed in their axial direction.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden die Wirbelstromfehlerdetektorsensoren, der Entfernungsdetektorsensor sowie die Drehscheibe auf dem zylindrischen Element gelagert, so daß dann, wenn das zylindrische Element außen in Drehung versetzt wird, sie zusammen mit der Drehung des zylindrischen Elements auf seiner Achse gedreht werden. Diese drehenden Teile kommen nahe an die Oberfläche der zu untersuchenden Materialien; somit wird eine Kühlkonstruktion mit eingebaut, um diese Teile zu kühlen, wenn die Materialien sich auf hoher Temperatur befinden. Das zylindrische Element kann beispielsweise drehbar auf einem Wagen gelagert sein; die Detektorspule ist an dem Wagenkonstruktionsteil, der stationär bezüglich der Drehung des zylindrischen Elementes ist, befestigt. Zwischengeschaltet zwischen zylindrisches Element und Wagenbauteil sind Signalübertragungseinrichtungen wie Schlupfringe oder Drehkopplungstransformat.oren, die Detektor-In the device according to the invention, the eddy current fault detector sensors, the distance detector sensor and the turntable mounted on the cylindrical element, so that then, when the cylindrical element is rotated on the outside, they are rotated along with the rotation of the cylindrical element on its axis. These rotating parts come close to the surface of the materials to be examined; thus a cooling structure is built in to cool these parts, when the materials are at high temperature. The cylindrical element can, for example, be rotatable on a Car to be stored; the detection coil is on the carriage structure which is stationary with respect to the rotation of the cylindrical member is attached. Signal transmission devices are connected between the cylindrical element and the carriage component such as slip rings or rotary coupling transformers, the detector
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signale von den Sensoren aufnehmen; die Detektor- oder Ermittlungssignale von den rotierenden Sensoren werden auf den sich nicht drehenden Wagenbauteil übertragen. Zusätzlich sind Längenmeßeinrichtungen zum Messen der geförderten Länge wie ein Impulsgenerator für Materialvorschubseinrichtungen -wie Rollen vorgesehen, wodurch das Detektorsignal dieser Längenmeßeinrichtung sowie das Detektorsignal der Riß- und Entfernungsdetektorsensoren und des Drehwinkeldetektors an eine arithmetische Einheit gegeben werden, die ihrerseits eine Ausgangsinformation, welche Größe und Ort des ermittelten Defekts beinhaltet, erzeugt. Eine Regeleinrichtung für die selbsttätige Ausrichtung ist vorgesehen, die auf Detektorsignale von dem Entfernungsdetektorsensor sowie dem Drehwinkeldetektor anspricht, so daß die Bewegung des zylindrischen Elementes vertikal und von Seite zu Seite derart geregelt wird, daß Fehlerdetektorsensoren immer konzentrisch mit dem Außenumfang des zu inspizierenden Materials gedreht werden. Mit der Oberflächenfehlerermittlungseinrichtung nach der Erfindung lassen sich durch Verwendung eines Wirbelstromfehlerdetektorkreises der Phasendetektorbauart mit einem Rückkopplungsverstärker, an den eine positive Rückführung über einen Teil der pick up signals from the sensors; the detector or detection signals from the rotating sensors transferred to the non-rotating carriage component. In addition, length measuring devices for measuring the conveyed Length like a pulse generator for material feed devices -like rollers provided, whereby the Detector signal of this length measuring device and the detector signal of the crack and distance detector sensors and of the rotation angle detector are given to an arithmetic unit, which in turn provides output information, which Includes size and location of the identified defect. A control device for the automatic alignment is provided, which responds to detector signals from the distance detector sensor and the rotation angle detector, so that the movement of the cylindrical member is controlled vertically and from side to side in such a way that flaw detector sensors must always be rotated concentrically with the outer circumference of the material to be inspected. With the surface defect detection device according to the invention can be achieved by using an eddy current fault detector circuit of the phase detector type with a feedback amplifier to which a positive feedback via part of the
Fehlerdetektorspule gelegt wird, die Linearisierung der Eingangs- und Ausgangscharakteristik sowie ein Anstieg in dem Detektorbereich der Größe (Tiefe) der Defekte mit dem Ergebnis erreichen, daß der Spalt zwischen dem zu inspizierenden Material und dem Fehlerdetektorsensor ausreichend groß gemacht werden könnte: somit können selbst Materialien bei hoher Temperatur auf Oberflächenfehler über die gesamte Fläche bei hohem Grad von Empfindlichkeit und Genauigkeit, ohne daß eine Überhitzung der Spule heraufbeschworen wird, inspiziert werden. Weiterhin kann aufgrund der Tatsache, daß mit der Oberflächendefektdetektoreinrichtung nach der Erfindung die Fehlerdetektorgeschwindigkeit nach Wunsch verändert werden kann, indem man in geeigneter Weise die Drehgeschwindigkeit der Fehlerdetektorsensoren durch das zylindrische Element sowie die Anzahl der Fehlerdetektorsensoren wählt, von der Notwendigkeit abgesehenFault detector coil is placed, the linearization of the input and output characteristics and an increase in reach the detector area of the size (depth) of the defects with the result that the gap between the one to be inspected Material and the flaw detector sensor could be made sufficiently large: thus even materials at high Temperature on surface defects over the entire area with a high degree of sensitivity and accuracy without a Coil overheating should be inspected. Furthermore, due to the fact that with the surface defect detection device according to the invention the fault detector speed can be changed as desired by suitably the speed of rotation of the flaw detector sensors through the cylindrical member as well as the number of Flaw detector sensors selects, regardless of need
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werden, die Förderstraßengeschwindigkeit der zu inspizierenden Materialien herabzusetzen; in gewissen Fällen lässt sich die Vorschubsgeschwindigkeit sogar erhöhen.will reduce the conveyor line speed of the materials to be inspected; in certain cases the Even increase the feed speed.
Bei Materialien mit einer Durchbiegung kann aufgrund der vorgesehenen Ausrichtre'geleinrichtungj die selbsttätig die Drehung des FeMerdetektorsensors korrigiert, um so immer konzentrisch mit dem Außenumfang des Materials zu sein, der Effekt am Fehlerdetektorsignal einer Änderung im Spalt zwischen dem Sensor und dem Material positiv eliminiert werden; ein hoher Genauigkeitsgrad kann für die Ermittlungsergebnisse sichergestellt sein.In the case of materials with a deflection, due to the intended Ausrichtre'geleinrichtungj the automatic rotation of the FeMerdetektorensensor corrected, so always concentric being with the outer circumference of the material, the effect on the flaw detector signal of a change in the gap between the Sensor and the material are positively eliminated; a high degree of accuracy can be ensured for the determination results be.
Von der Fehlerermittlungseinrichtung gefundene Fehlerdaten nach der Erfindung umfassen Ort und Größe der Defekte für jedes zu inspizierende Material; durch Verwendung dieser Daten wird es also möglich, wirksam die gewünschten Konditioniervorgänge wie beispielsweise das Markieren der Defekte, das Herausschneiden mittels einer Warmsäge, die Zurückweisung fehlerbehafteter Materilien etc. vorzunehmen und diese Vorgänge sogar zu automatisieren. Weiterhin wird es möglich, das Vorhandensein eines Grundes oder von Gründen für Defekte im Walzvorgang, den die Materialien erlitten haben, nachzuweisen wie beispielsweise in dem Fall, daß die Defekte ähnlicher Größe und Gestalt an ähnlichem Ort in einer Vielzahl von Materialien aufgefunden werden; die Daten lassen sich zur Walzstufe als Kontrollinformation für die Produktionsstraße von zu inspizierenden Materialien rückführen.Defect data found by the defect determination device according to the invention include the location and size of the defects for any material to be inspected; by using this data it is thus possible to effectively carry out the desired conditioning processes such as marking the defects, cutting them out with a hot saw, rejecting them to carry out faulty materials etc. and these processes even automate it. Furthermore, it becomes possible to detect the existence of a cause or reasons for defects in the rolling process that the materials have suffered, such as in the case that the defects are more similar Size and shape can be found in a similar location in a variety of materials; the data can be used for Return the rolling stage as control information for the production line of materials to be inspected.
Es kann also eine genaue Rückführung der Daten ohne eine Verzögerung bezüglich des Warmwalzens von Materialien, eine Information, die zwischen brauchbaren und defekten Produkten diskriminiert, sowie eine Information für die Herstellung von Markierungen entsprechend der Größe der Defekte etc. entsprechendThus, an accurate feedback of the data can be achieved without a delay in hot rolling materials, a Information that discriminates between usable and defective products, as well as information for the manufacture of Markings according to the size of the defects etc. accordingly
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Ort und Größe (Tiefe) der ermittelten Oberflächendefekte erhalten werden.Location and size (depth) of the determined surface defects can be obtained.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen inThe invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. These show in
Fig. 1 ein Schaltdiagramm mit der Grundkonstruktion eines Fehler- oder Rißermittlungssystems in einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Ermitteln von Oberflächenfehlern; Fig. 1 is a circuit diagram showing the basic construction of a Defect or crack detection system in a device according to the invention for detecting surface defects;
Fig. 2 einen Teillängsschnitt einer Ausführungsform der mechanischen Konstruktion der Oberflächenfehlerermittlungseinrichtung nach der Erfindung;2 shows a partial longitudinal section of an embodiment of the mechanical construction of the surface defect detection device according to the invention;
Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie IH-III in Fig. 2; Fig. 4 ist ein Schnitt längs IV-IV der Fig. 2; undFig. 3 is a section along the line IH-III in Fig. 2; Figure 4 is a section on IV-IV of Figure 2; and
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems zur elektrischen Signalverarbeitung in Kombination mit der mechanischen Konstruktion der Fig. 2.Figure 5 is a block diagram of one embodiment of a System for electrical signal processing in combination with the mechanical construction of the Fig. 2.
Nach Fig. 1 wird ein zu untersuchendes Material 1, beispielsweise ein warmer Knüppel, der bei konstanter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles A ohne Drehung um seine Achse vorgeführt wird, durch ein zylindrisches Element 2 bewegt. Das zylindrische Element 2 dreht sich bei konstanter Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles B; Wirbelstromfehlerdetektrospulen 3 sind an Orten nahe der Umfangswandung des zylindrischen Elenentes 2 vorgesehen, wodurch die Außenfläche des durch das zylindrische Element 2 in Axialrichtung (Pfeil A) geführten Materials 1 spiralförmig über die gesamte Oberfläche durch die Spulen 3 abgetastet wird. Ein durch jede Spule abgetastetes Signal wird an einen Signaldetektorkreis 5 auf dem sich nicht drehenden Teil über Signalübertragungseinrichtungen 4 gelegt, wobei letztere aus einem Schleifring oderAccording to Fig. 1, a material 1 to be examined, for example a warm billet, which is at constant speed is presented in the direction of arrow A without rotation about its axis, moved by a cylindrical element 2. The cylindrical element 2 rotates at constant speed in the direction of arrow B; Eddy current fault detection coils 3 are provided at locations near the peripheral wall of the cylindrical Elenentes 2, whereby the outer surface of the material 1 guided in the axial direction (arrow A) through the cylindrical element 2 in a spiral shape over the entire surface is scanned by the coils 3. A signal sampled by each coil is sent to a signal detection circuit 5 placed the non-rotating part via signal transmission devices 4, the latter from a slip ring or
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einem Drehkopplungstransformator bestehen; der Signaldetektorkreis 5 erzeugt ein Fehlersignal. Anders ausgedrückt, der Wirbelstromfehlerdetektorsensor 10 wird gebildet durch die Spule 3 sowie den Signaldetektorkreis 5. Der Fehlerdetektorkreis des Sensors 10 hat die in Fig. 1 gezeigte Grundkonstruktion. Insbesondere ist der Sensor 10 so ausgelegt, daß ein Wechselstromsignal fester Frequenz an die Spule 3 von einem Bezugssignalgenerator 6 über einen Verstärker 7 gelegt wird, so daß ein Wirbelstrom in dem Teil des Materials 1 kurz unterhalb der Spule 3 erzeugt wird; eine Änderung in dem einem Defekt im Material T zugeordneten Wirbelstrom wird als Veränderung der Spulenimpedanz festgestellt, woraufhin ein Fehlerdetektorausgangssignal (Fehlersignal) von einem Phasendetektor 8 geliefert wird. Ein Phasenschieber 9 (Fig. 1) erzeugt Synchronisiersignale für Phasendetektorzwecke. Wenn in diesem Fall E. die Eingangsspannung oder das Bezugsfrequenzsignal zum Verstärker 7 und Z1 und Z9 die Impedanzen der beiden die Fehlerdetektorspule 3 bildenden Spulenelemente bedeuten, so wird das resultierende Ausgangssignal E des Verstärkers 7 gegeben durchconsist of a rotary coupling transformer; the signal detector circuit 5 generates an error signal. In other words, the eddy current flaw detector sensor 10 is formed by the coil 3 and the signal detector circuit 5. The flaw detector circuit of the sensor 10 has the basic structure shown in FIG. In particular, the sensor 10 is designed so that an alternating current signal of a fixed frequency is applied to the coil 3 from a reference signal generator 6 via an amplifier 7, so that an eddy current is generated in the part of the material 1 just below the coil 3; a change in the eddy current associated with a defect in the material T is detected as a change in the coil impedance, whereupon a defect detector output signal (defect signal) is supplied by a phase detector 8. A phase shifter 9 (Fig. 1) generates synchronization signals for phase detector purposes. If in this case E. the input voltage or the reference frequency signal to the amplifier 7 and Z 1 and Z 9 mean the impedances of the two coil elements forming the fault detector coil 3, the resulting output signal E of the amplifier 7 is given by
Eout ~ Ein Z1
1 - G-TT-T-, E out ~ E in Z 1
1 - G-TT-T-,
In der vorstehenden Gleichung bedeutet G die Verstärkung des Verstärkers 7.In the above equation, G represents the gain of the amplifier 7.
Durch geeignete Wahl des Wertes der Spulenimpedanzen Z1 und Z„ und Normbedingungen wird es möglich, das Rückkopplungsverhältnis des Kreises zu verändern; auch durch Veränderung des Verstärkungsgrads des Verstärkers 7 und der Fehlerdetektorphase θ wird es möglich, den Bereich zu verändern, in welchem ein Ausgang mit guter Linearität bezüglich der Tiefe der Defekte hergestellt werden kann. Als Ergebnis wird selbst dann, wenn der Spalt zwischen der Spule 3 und der Oberfläche des MaterialsA suitable choice of the value of the coil impedances Z 1 and Z 1 and standard conditions makes it possible to change the feedback ratio of the circuit; also by changing the gain of the amplifier 7 and the defect detection phase θ, it becomes possible to change the range in which an output with good linearity with respect to the depth of the defects can be made. As a result, even if the gap between the coil 3 and the surface of the material
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um bis zu 7 bis 10 mm vergrößert wird, eine. Schaltkreisauslegung hergestellt werden, die für eine Sensorcharakteristik mit ausgezeichneter Linearität und somit für eine Oberflächendefektermittlung bei hohem Genauigkeitsgrad sorgt; hierdurch wird nicht nur der Temperatureffekt aufgrund der Materialien bei hohen Temperaturen vermindert, sondern auch die gewünschte automatische Nicht-Kontaktfehlerermittlung der Materialien in der Warmwalzstraße mittels einer einfachen Kühlkonstruktion herbeigeführt und darüberhinaus können die Abmessungstoleranzgrenzen in der Auslegung zur Anordnung der Spulen 3 auf dem zylindrischen Element 2 verbreitert werden.is enlarged by up to 7 to 10 mm, one. Circuit design can be made for a sensor characteristic with excellent linearity and thus ensures surface defect detection with a high degree of accuracy; through this not only the temperature effect due to the materials at high temperatures is reduced, but also the desired one automatic non-contact defect detection of the materials in the hot rolling mill by means of a simple cooling structure brought about and, moreover, the dimensional tolerance limits in the design for the arrangement of the coils 3 on the cylindrical element 2 are widened.
Zusätzlich zu den Spulen 3 der Fehlerermittlungssensoren 10 wird eine andere Spule 11 der gleichen Konstruktion auf dem zylindrischen Element 2 auf dem gleichen Kreis wie die Spulen nach Fig. 3 angeordnet; obwohl nicht dargestellt, ist die Spule 11 mit einem anderen Signaldetektorkreis verbunden, der identisch dem Signaldetektorkreis 5 der Fig. 1 ist, nur daß der Phasendetektor 8 und der Phasenschieber. 9 durch einen Detektor ersetzt sind, der den Ausgang des Verstärkers 7 einem Linearnachweis aussetzt und so einen entfernungsermittelnden Sensor 12 (Fig. 5) bildet. Der die Entfernung ermittelnde Sensor 12 ist vorgesehen, um die Entfernung (den Spalt) zwischen den Spulen (3) der Fehlerermittlungssensoren 10 und der Oberfläche des Materials 1 zu messen.In addition to the coils 3 of the failure detection sensors 10, another coil 11 of the same construction is mounted on the cylindrical element 2 arranged on the same circle as the coils of Figure 3; although not shown is the coil 11 is connected to another signal detector circuit which is identical to the signal detector circuit 5 of FIG. 1, except that the phase detector 8 and the phase shifter. 9 are replaced by a detector, the output of the amplifier 7 a linear detection suspends and so forms a distance-determining sensor 12 (Fig. 5). The sensor 12 determining the distance is provided the distance (the gap) between the coils (3) of the flaw detection sensors 10 and the surface of the material 1 to measure.
In Fig. 1 ist auch mit dem Bezugszeichen 13 ein Drehwinkeldetektor vorgesehen, der den Drehwinkel des sich drehenden zylindrischen Elementes 2 durch Impulsermittlung erfasst und mit 15 ist eine Längenmesseinrichtung, beispielsweise ein Impulsgenerator bezeichnet, der durch Impulszählen die Vorschublänge des Materials 1 aus der Zahl von Umdrehungen der das Material 1 fördernden Rollen-14 zählt.In Fig. 1, the reference number 13 is a rotation angle detector provided which detects the angle of rotation of the rotating cylindrical member 2 by pulse detection and at 15 is a length measuring device, for example a pulse generator, the feed length by counting pulses of the material 1 counts from the number of revolutions of the roller 14 conveying the material 1.
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Nach der Erfindung wird die FÖrder- oder Vorschublänge des Materials 1 ausgedrückt als eine Impulszahl durch die- Längenmesseinrichtung 15 gemessen; der Drehwinkel des zylindrischen Elements 2 wird auch durch Impulszählung vermittels des Drehwinkeldetektors 13 gemessen, wodurch Ort und Größe der Fehler in der Oberfläche des Materials 1 entsprechend den resultierenden Impulszahlen und dem Fehlerermittlungsausgangssignal (Fehlersignal) des Fehlerermittlungssensors 10 gemessen. Ebenfalls abhängig von den Ermittlungssignalen des entfernungsermittelnden Sensors 12 und der Impulszahl des Drehwinkeldetektors 13 werden Größe und Richtung der Exzentrizität des Drehweges der fehlerermittelnden Spulen 3 bezüglich der Außenfläche des Materials 1 gemessen; das zylindrische Element 2 wird vertikal von einer Seite zu anderen unter rechten Winkeln zu seiner Axialrichtung bewegt, so daß die Exzentrizität auf Null reduziert und hierdurch eine selbsttätige Ausrichtungsregelung herbeigeführt wird. According to the invention, the conveyor or feed length of the Materials 1 expressed as a number of pulses by the length measuring device 15 measured; the angle of rotation of the cylindrical member 2 is also determined by pulse counting by means of the Rotation angle detector 13 measured, whereby the location and size of the defects in the surface of the material 1 corresponding to the resulting pulse numbers and the error detection output signal (error signal) of the error detection sensor 10 measured. Also dependent on the detection signals of the distance-determining sensor 12 and the number of pulses from the rotation angle detector 13 the size and direction of the eccentricity of the Measured the rotational path of the error-detecting coils 3 with respect to the outer surface of the material 1; the cylindrical element 2 is moved vertically from side to side at right angles to its axial direction so that the eccentricity on Zero is reduced and an automatic alignment control is thereby brought about.
Anhand der Figuren 2 bis 5 soll nun die mechanische Konstruktion sowie die Konstruktion des für die Verarbeitung des elektrischen Signals für eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art erläutert werden.With reference to Figures 2 to 5, the mechanical construction and the construction of the processing of the electrical Signal for a device of the type described above will be explained.
Nach den Figuren 2, 3 und 4 ist das zylindrische Element 2 auf seiner Innenfläche mit einer wärmeisolierenden Schicht 16 versehen und umfasst an einem Ende die Wirbelstromfehlerdetektorspulen 3 sowie die Entfernungsdetektorsensorspule 11 und am anderen Ende den Drehwinkeldetektor 13 mit einer Drehscheibe 17 entsprechend Fig. 4 sowie eine Antriebsscheibe 18. Zwischen diesen Elementen sind die Signalübertragungseinrichtungen 4 mit Schleifringen 21 vorgesehen, die am Gehäuseteil zwischen den Lagern 19 und 20 angeordnet sind. Das zylindrische Element 2 wird bei konstanter Geschwindigkeit durch die Riemenscheibe 18 in Drehung versetzt, welche von einem Motor 23 über einen Keilriemen 22 angetrieben wird. Auf diese Weise werden dieAccording to Figures 2, 3 and 4, the cylindrical element 2 is on its inner surface with a heat insulating layer 16 and comprises the eddy current flaw detection coils 3 and the distance detection sensor coil 11 at one end and at the other end the rotation angle detector 13 with a turntable 17 corresponding to FIG. 4 and a drive pulley 18. The signal transmission devices are located between these elements 4 provided with slip rings 21 which are arranged on the housing part between the bearings 19 and 20. The cylindrical element 2 is set in rotation at constant speed by the pulley 18, which is driven by a motor 23 via a V-belt 22 is driven. In this way, the
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Spulen 3 und 11 sowie die Drehscheibe 17 zusammen mit dem zylindrischen Element 2 in Drehung versetzt.Coils 3 and 11 and the turntable 17 together with the cylindrical element 2 are set in rotation.
Nach der dargestellten Ausführungsform sind vier Einheiten der Fehlerdetektorspule 3 unter gleichem Abstand angeordnet; die Fehlerdetektorspulen 3 und die Entfernungsdetektorspule 11 sind jeweils durch Positionsmechanismen 24 und 25 in radialer Richtung des zylindrischen Elements 2 innerhalb eines gewissen Bereichs beweglich, so daß sämtliche dieser Spulen auf dem gleichen Kreis bei einem gewünschten Radius von der Mitte des zylindrischen Elements 2 aus positioniert sind.According to the illustrated embodiment, there are four units the flaw detection coil 3 arranged at the same distance; the flaw detection coils 3 and the distance detection coil 11 are inside the cylindrical member 2 in the radial direction by positioning mechanisms 24 and 25, respectively movable within a certain range so that all of these coils are on the same circle at a desired radius are positioned from the center of the cylindrical member 2.
Drehbar ist das zylindrische Element 2 durch Lager 19 und auf einer Hubeinrichtung 29 eines Wagens 28 gelagert, der mittels Rädern 27 auf Schienen 26 bewegbar und stillsetzbar ist, wobei die Schienen horizontal unter rechten Winkeln zur Vorschubsrichtung (Richtung des Pfeiles A) des Materials 1 angeordnet sind; die vertikale Lage des zylindrischen Elementes 2 ist durch die Hubvorrichtung 29 unter rechten Winkeln zur Laufrichtung des Materials 1 verstellbar. Der Wagen 28 ist auf Schienen 26 vermittels einer nicht dargestellten Antriebsquelle bewegbar; hier ist ebenfalls eine Verschiebeeinrichtung 30 (Fig. 5) vorgesehen, wodurch, wenn das zylindrische Element 2 in seine Lage auf der Förderbahn für das Material 1 gebracht ist, die Wirkung der Antriebsquelle so geregelt wird, daß der Wagen 28 sich ein kleines Stück vor und zurück bewegen kann.The cylindrical element 2 is rotatably supported by bearings 19 and on a lifting device 29 of a carriage 28 which is movable and can be stopped by means of wheels 27 on rails 26, the rails being horizontal at right angles to the direction of advance (Direction of arrow A) of the material 1 are arranged; the vertical position of the cylindrical element 2 can be adjusted by the lifting device 29 at right angles to the direction of travel of the material 1. The carriage 28 is movable on rails 26 by means of a drive source not shown; here is also a shifting device 30 (Fig. 5) is provided, whereby when the cylindrical element 2 is brought into position on the conveying path for the material 1 is, the action of the drive source is controlled so that the carriage 28 can move a little back and forth.
Das zylindrische Element 2 wird durch die Hubvorrichtung 29 aus Gründen der vertikalen Ausrichtung bezüglich der Achse des Materials 1 bewegt; das zylindrische Element 2 wird auch durch die Verschiebeeinrichtung 30 von einer Seite zur anderen (in der Zeichenebene der Fig. 2 -nach vorne und rückwärts) zum Zwecke einer Ausrichtung bezüglich der Achse des Materials bewegt. Aufgrund dieser zusammengesetzten Bewegung wird die Größe der Exzentrizität zwischen dem zylindrischen Element und dem Material 1 auf Null vermindert. In Fig. 2 ist eineThe cylindrical element 2 is by the lifting device 29 for reasons of vertical alignment with respect to the axis moving the material 1; the cylindrical element 2 is also moved from one side to the other by the displacement device 30 (in the plane of the drawing in FIG. 2 -forwards and backwards) for the purpose of alignment with respect to the axis of the material emotional. Because of this compound movement, the amount of eccentricity between the cylindrical member becomes and material 1 reduced to zero. In Fig. 2 is a
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Schutzrolle 31 auf jeder Seite der Fehlerdetektorspule 3 gezeigt, um zu verhindern, daß diese die Oberfläche des Materials 1 kontaktiert und, obwohl in Fig. 2 nicht gezeigt, sind ähnliche Rollen auf den Seiten der Entfernungsdetektorsensorspule 11 vorgesehen.Guard roller 31 is shown on each side of the flaw detection coil 3 to prevent it from hitting the surface of the Material 1 contacts and, although not shown in Fig. 2, there are similar rollers on the sides of the range detector coil 11 provided.
Während die Spulen 3 an vier Stellen gelagert sind, die beispielsweise um OL /2 unter Abstand zueinander -siehe Fig. 3, die eine beispielsweise Ausführungsform der Anordnung von Fehlerdetektorspulen bezüglich des zylindrischen Elementes 2 zeigt- angeordnet sind, kann die Anzahl der Spulen nach Wunsch gewählt werden; bezeichnet N die Anzahl der verwendeten Spulen 3, so wird die Beziehung zwischen der Umdrehungszahl η (Upm) des zylindrischen Elementes sowie die Fördergeschwindigkeit V (m/Min) des Materials 1 gegeben mitWhile the coils 3 are stored at four locations, which are for example arranged at a distance from one another by OL / 2 - see FIG to get voted; If N denotes the number of coils 3 used, then the relationship between the number of revolutions η (rpm) of the cylindrical element and the conveying speed V (m / min) of the material 1 is given by
V = NLn X 1O~3 (m/Min).V = NLn X 10 ~ 3 (m / min).
In der Gleichung bezeichnet L die Wirklänge (mm) der Spulen in Axialrichtung (in Richtung des Pfeiles A) und somit wird es durch Vornahme der Fehlerermittlung mit der Beziehung zwischen der Vorschubgeschwindigkeit V und der Anzahl der Umdrehungen n, die die obengenannte Gleichung erfüllt, möglich, eng spiralförmig die Außenfläche des Materials über seine gesamte Oberfläche abzutasten.In the equation, L denotes the effective length (mm) of the coils in the axial direction (in the direction of arrow A) and thus becomes it by making the error detection with the relationship between the feed rate V and the number of Revolutions n, which satisfies the above equation, are possible to tightly spiral the outer surface of the material over its to scan the entire surface.
In Fig. 2 bezeichnet 32 Wasserkühlkreise mit Zuführungsleitungen, die so angeordnet sind, daß sie Kühlwasser an die Träger 35 und 36 für die Spulen 3 und 11 durch die Innenseite einer Wasserzuführung und eines Ablaufrings 33 führen, der auf dem sich nicht-drehenden Teil der Hubvorrichtung 29 angeordnet ist; und durch einen Flanschteil 34 führen, der in Gleitkontakt mit dem Ring 33 steht und Leitungen beliefert, die Wasser beispielsweise an die Spiralkanäle im Gehäuseteil des zylindrischenIn FIG. 2, 32 denotes water cooling circuits with supply lines which are arranged so that they supply cooling water to the carriers 35 and 36 for the bobbins 3 and 11 through the inside of a water supply and a drainage ring 33, which is on the the non-rotating part of the lifting device 29 is arranged; and pass through a flange portion 34 which is in sliding contact stands with the ring 33 and supplies lines, the water, for example, to the spiral channels in the housing part of the cylindrical
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Elements 2 vermittels der Zentrifugalkraft aufgrund ihrer Rotation liefern, wodurch eine Überhitzung der Spulen und des zylindrischen Elements durch das Zwangskühlen der Wasserkühlkreise 32 verhindert wird. Während nach Fig. 2 die Signalübertrageeinrichtung 4 zur elektrischen Verbindung der Fehlerdetektorspulen 3 und Entfernungsdetektorsensorspule 11 auf dem sich drehenden Teil mit den Signaldetektorkreisen auf dem sich nicht-drehenden Teil Schleifringe 21 im Gehäusemittelabschnitt des zylindrischen Elementes 2 aufweisen, so lassen sich diese durch Drehkupplungstransformatoren ersetzen, von denen jeder ein auf dem sich nicht drehenden Teil gelagerten Außenringkern umfasst und ein Innenringkern auf dem sich drehenden Teil konzentrisch und unter einem kleinen Spalt zum Außenringkern angeordnet ist, wobei Wicklungen auf den Kernen vorgesehen sind, wodurch stationäre Spulenausbildungen durch den äußeren Ringkern und die beweglichen (Dreh)spulenausbildungen durch den Innenringkern geschaffen werden und hierdurch die Fehlerdetektorspulen 3 sowie die Entfernungsdetektorsensorspule 11 mit den stationären Spulenausbildungen durch die bewegliche Spuleneinrichtung gekoppelt werden: hierdurch werden die Signale von den Spulen 3 und 11 auf dem sich drehenden Teil auf den sich nicht-drehenden Teil übertragen. Entsprechend dem gleichen obengenannten Prinzip des Entfernungsdetektorsensors 12 erzeugt der Drehwinkeldetektor 13 Impulssignale einer Periode, die dem Drehwinkel des zylindrischen bei konstanter Geschwindigkeit sich drehenden Elements 2 entspricht und umfasst noch die Drehscheibe 12 und eine Detektorspule 37 nach Fig. 4. Die sich drehende Scheibe 17 kann beispielsweise eine Vielzahl von Vorsprüngen auf ihrem Außenumfang in Intervallen von 10° umfassen; die Vorsprünge umfassen einen einzigen Bezugsvorsprung 38 großer Höhe sowie verbleibende Vorsprünge 39 relativ geringer Höhe. Die Detektorspule 37 erzeugt Impulse, deren Amplitude proportional zur Höhe der Vorsprünge bei einer Periode ist, die abhängig von der Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 17 ist; somit wird eine Gesamtheit von 36 Impulssignalen einschließlich eines einziges BezugsimpulsesElements 2 by means of centrifugal force due to their rotation, causing overheating of the coils and of the cylindrical member is prevented by the forced cooling of the water cooling circuits 32. While according to Fig. 2 the Signal transmission device 4 for the electrical connection of the fault detection coils 3 and the distance detection sensor coil 11 on the rotating part with the signal detector circuits on the non-rotating part slip rings 21 have in the middle section of the housing of the cylindrical element 2, these can be converted by rotary coupling transformers each of which includes an outer ring core supported on the non-rotating part and a The inner ring core is arranged concentrically on the rotating part and under a small gap to the outer ring core, wherein windings are provided on the cores, whereby stationary coil formations through the outer toroidal core and the movable (rotating) coil formations through the inner ring core are created and thereby the error detection coils 3 and the distance detection sensor coil 11 with the stationary coil formations are coupled by the movable coil device: this causes the signals transferred from the spools 3 and 11 on the rotating part to the non-rotating part. According to that The same above-mentioned principle of the distance detector sensor 12, the rotation angle detector 13 generates pulse signals Period corresponding to the angle of rotation of the cylindrical member 2 rotating at constant speed and also comprises the rotating disk 12 and a detector coil 37 according to FIG. 4. The rotating disk 17 can, for example a plurality of protrusions on its outer periphery at intervals of 10 °; the projections comprise a single one Reference projection 38 of great height and remaining projections 39 of relatively small height. The detector coil 37 generates pulses whose amplitude is proportional to the height of the protrusions at a period which depends on the speed of rotation the turntable 17 is; thus a total of 36 Pulse signals including a single reference pulse
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großer Amplitude von der Detektorspule 37 für jede Umdrehung der Drehscheibe 17 erzeugt. Da die relativen örtlichen Winkelbeziehungen zwischen dem bezugsimpulserzeugenden Bezugsvorsprung 38 sowie die Spulen 3 und 11 durch die Anordnung der Spulen 3 und 11 sowie der Drehscheibe 17 auf dem zylindrischen Element 2 vorgegeben sind, werden die Fehlersignale von den Fehlerdetektorspulen 3 sowie das Spaltdetektorsignal aus der Distanzdetektorsensorspule 11 den Winkelstellungen auf der Außenfläche des durch diese Impulssignale zu inspizierenden Materials zugeordnet. Die Längenmeßeinrichtung 15 misst auch die Axiallänge des Materials 1, indem sie Impulse zählt, von denen jeder einer Einheitslänge des Materials 1 entspricht; das Fehlersignal wird dem Ort des Fehlers in Materiallängsrichtung durch den Ausgangsimpuls der Längenmeßeinrichtung 15 zugeordnet.large amplitude from the detection coil 37 for each revolution the turntable 17 is generated. Since the relative local angular relationships between the reference pulse generating reference projection 38 and the coils 3 and 11 by the arrangement the reels 3 and 11 and the turntable 17 on the cylindrical element 2 are given, the error signals from the error detection coils 3 and the gap detection signal from the distance detector sensor coil 11, the angular positions on the outer surface of the through these pulse signals assigned to the material to be inspected. The length measuring device 15 also measures the axial length of the material 1, by counting pulses each of which corresponds to a unit length of the material 1; the error signal is the The location of the error in the longitudinal direction of the material is assigned to the length measuring device 15 by the output pulse.
Die Konstruktion eines Verarbeitungssystems für elektrische Signale zur Durchführung der obengenannten Signalverarbeitung kann beispielsweise von der in Fig. 5 gezeigten Art sein. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 10 den Wirbelstromfehlerdetektorsensor mit seiner Spule 3 sowie dem Signaldetektorkreis 5, wobei der Entfernungsdetektorsensor die Entfernungsdetektorsensorspule 11 sowie den zugeordneten Signaldetektorkreis umfasst; 13 ist der Drehwinkel des Detektors mit Drehscheibe 17 und Detektorspule 37; 15 ist die Längenmeßeinrichtung mit einem Impulsgenerator oder dergleichen; 40 ein Spitzendetektor zur Ermittlung des Spitzenwertes eines Fehlersignals aus dem Fehlerdetektorsensor 10; 41 ein Verstärker; 42 ein automatischer Verstärkerregelkreis (AGC-Kreis) zum Regeln der Verstärkung des Spitzendetektors 40 zum Kompensieren des Amplitudenwerts des Fehlersignals ensprechend einer Änderung in der Amplitude des Spaltdetektorsignals vom Entfernungsdetektorsensor 12; 43 ist eine arithmetische Einheit, die den Spitzenwert des vom Spitzendetektor 40 ermittelten Fehlersignals, das Winkellagesignal vom Drehwinkeldetektor 13 sowie die Längendetektorimpulse von den Längenmeßeinrichtungen 15 empfängt, wobei aus diesen Signalen ein Fehlerdetektorausgangssignal sowie eine Ortsinformation erzeugt werden; 44 ist einThe construction of an electrical signal processing system for performing the above signal processing may be of the type shown in FIG. 5, for example. In this figure, reference numeral 10 denotes the eddy current flaw detection sensor with its coil 3 and the signal detector circuit 5, the distance detector sensor the distance detection sensor coil 11 as well as the associated signal detection circuit comprises; 13 is the angle of rotation of the detector with turntable 17 and detector coil 37; 15 is the length measuring device with a pulse generator or the like; 40, a peak detector for detecting the peak value of an error signal from the error detection sensor 10; 41 an amplifier; 42, an automatic gain control (AGC) circuit for controlling the gain of the peak detector 40 to compensate of the amplitude value of the error signal corresponding to a change in the amplitude of the gap detector signal from the range detector sensor 12; 43 is an arithmetic unit which calculates the peak value of the error signal detected by the peak detector 40, the angular position signal from the rotation angle detector 13 and the length detector pulses from the length measuring devices 15 receives, an error detector output signal and location information being generated from these signals; 44 is a
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Aufzeichner für Angabe und Aufzeichnung der Ausgangsinformationen der arithmetischen Einheit 43; 45 eine Markiervorrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie sich durch die Ausgangsinformation des arithmetischen Kreises regeln lässt, wodurch beispielsweise Ort und Größe des Fehlers in dem zu untersuchenden Material markiert werden; 46 ist ein selbsttätiger Ausrichtungsregler, der auf die Detektorsignale vom Entfernungsdetektorsensor sowie dem Drehwinkeldetektor 13 anspricht, wodurch die Arbeitsweise der Hubvorrichtung 29 sowie der Verschiebeeinrichtung 30 geregelt wird, welche das zylindrische Element 2 vertikal von Seite zu Seite bewegen.Recorder for specifying and recording the output information the arithmetic unit 43; 45 a marking device which is designed to move through the output information of the arithmetic circle can be regulated, whereby, for example, the location and size of the error in the material to be examined to be marked; 46 is an automatic alignment control that responds to the detection signals from the range detector sensor and the rotation angle detector 13 responds, whereby the operation of the lifting device 29 and the displacement device 30, which move the cylindrical member 2 vertically from side to side.
Der Spitzenwert jedes Eehlersignals aus dem einzigen oder aus einer Vielzahl von Fehlerdetektorsensoren 10 nach Fig. 3 wird durch den Spitzendetektor 40 ermittelt'und der Spitzenwert wird dann an die arithmetische Einheit 43 durch den Verstärker 41 gegeben. Andererseits ermittelt der Entfernungsdetektorsensor 12 die Größe des Spaltes zwischen den Spulen 3 und 11 und das Material 1 setzt abhängig vom Detektorsignal aus dem Entfernungsdetektorsensor 12 den AGC-Kreis 42 dem Ausgangsspitzenwert des Spitzendetektors 40 einer selbsttätigen Verstärkungsregelung aus, wodurch das Fehlersignal, welches mit einer Änderung im Spalt variiert, kompensiert wird. Auf diese Weise werden Änderungen im Niveau des Fehlersignalspitzenwertes aufgrund von Änderungen im Spalt zwischen dem Material 1 und der Spule 3 praktisch vollkommen eliminiert. Der durch den Spitzendetektor 14 ermittelte Fehlersignalspitzenwert wird auf ein gewünschtes. Niveau durch den Verstärker 41 verstärkt und wird dann an die arithmetische Einheit 43 gegeben. Da die auf diese Weise angelegten Eingangssignale einfach anzeigen, daß gewisse Fehlersignale auf der Zeitbasis angeordnet sind, ist es somit unmöglich, ihre entsprechende Beziehung zu den Defektbereichen auf der Oberfläche des Materials allein aus diesen Signalen abzuleiten. Als Ergebnis bestimmt abhängig vonThe peak value of each error signal from the single or a plurality of error detector sensors 10 of FIG. 3 is determined by the peak detector 40 and the peak value is then given to the arithmetic unit 43 through the amplifier 41. On the other hand, the distance detection sensor detects 12 the size of the gap between the coils 3 and 11 and the material 1 depends on the detector signal from the range detector sensor 12 the AGC circuit 42 the output peak value of the peak detector 40 of an automatic Gain control off, whereby the error signal, which varies with a change in the gap, is compensated. In this way, changes in the level of the error signal peak due to changes in the gap between the Material 1 and the coil 3 practically completely eliminated. The error signal peak value detected by the peak detector 14 is on a desired one. Level is amplified by the amplifier 41 and then given to the arithmetic unit 43. Since the input signals applied in this way simply indicate that certain error signals are placed on the time base it is thus impossible to determine their corresponding relationship to the defect areas on the surface of the material alone derive these signals. As a result, determined depending on
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dem Drehwinkeldetektorimpulssignal aus dem Drehwinkeldetektor 13 und dem Längendetektorimpulssignal aus der Längenmeßeinrichtung 15. die arithmetische Einheit 43 den Ort des Defekts in der Materialoberfläche zum ErzeugungsZeitpunkt jedes Fehlersignals entsprechend dem Drehwinkel des zylindrischen Elementes 2, wie er auf der Basis der Positionsbeziehungen zwischen dem Bezugsvorsprung 38 und den Spulen 3 und 11 und der gemessenen Länge bestimmt ist, wenn man als Bezugspunkt den Ausgangsimpuls verwendet, wie er aus den Längenmeßeinrichtungen 15 bei Erfassen des vorderen Endes des Materials 1 durch den Distanzdetektorsensor 12 erzeugt wird. Auf diese Weise erzeugt die arithmetische Einheit 43 ein Fehlersignal sowie eine Positionsinformation; der Rekorder oder Aufzeichner 44 besteht beispielsweise aus einer Registrierfeder, die die Größe des Defekts entsprechend der Ortsinformation auf Registrierpapier oder dergleichen aufzeichnet. Die Markiervorrichtung 45 speichert zeitweise mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung oder dergleichen die Ausgangsinformation der arithmetischen Einheit 43, die eine Angabe für Größe und Ort des Defektes gibt; nach einem bestimmten Zeitpunkt wird der defekte Bereich im entsprechenden Material mit einer Farbe entsprechend der Tiefe des Defekts entsprechend dem gespeicherten Inhalt markiert.the rotation angle detector pulse signal from the rotation angle detector 13 and the length detector pulse signal from the length measuring device 15. The arithmetic unit 43 the location of the defect in the material surface at the time of generation of each error signal corresponding to the angle of rotation of the cylindrical member 2 as determined on the basis of the positional relationships between the Reference projection 38 and the coils 3 and 11 and the measured length is determined if the reference point is the output pulse used as it is from the length measuring devices 15 when the front end of the material 1 is detected by the distance detector sensor 12 is generated. In this way, the arithmetic unit 43 generates an error signal and position information; The recorder or recorder 44 consists, for example, of a registration spring that corresponds to the size of the defect the location information is recorded on recording paper or the like. The marking device 45 temporarily stores by means of a data processing device or the like, the output information of the arithmetic unit 43, which is an indication of The size and location of the defect; after a certain point in time, the defective area will be in the appropriate material with a color corresponding to the depth of the defect according to the stored content.
Die aus der arithmetischen Einheit 43 abgeleitete Information umfasst die Größe und den Ort des Defekts in der Außenfläche des Materials; somit wird es möglich, zu einem relativ frühen Zeitpunkt und genau das Auftreten einer Situation zu ermitteln, wo eine Vielzahl zu inspizierenden Materialien ähnliche Defekte an ähnlichen Orten umfassen. Zurückzuführen ist dies auf Verformungsvorgänge vor der Fehlererfassung der Materialien und somit wird es durch Rückführung bzw. Rückkopplung der Ausgangsinformation der arithmetischen Einheit an die vorhergehende Walzstraße als Kontrollinformation beispielsweise möglich, das Auftreten von Fehlern erheblich zu vermindern.The information derived from the arithmetic unit 43 includes the size and location of the defect in the outer surface of the material; thus it becomes possible at a relatively early stage Determine the timing and exact occurrence of a situation where a large number of materials to be inspected have similar defects include in similar places. This can be traced back to deformation processes prior to the detection of defects in the materials and thus it is achieved by feeding back the output information from the arithmetic unit to the previous one Rolling train as control information, for example, possible to considerably reduce the occurrence of errors.
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Nach Fig. 5 regelt der selbsttätige Ausrichtregler 46 selbsttätig den Ausrichtvorgang, wobei abhängig von den Spaltdetektorsignalen aus dem Entfernungsdetektorsensor 12 und den Drehwinkeldetektorimpulssignalen aus dem Drehwinkeldetektor 13 die Hubvorrichtung 29 und die Verschiebevorrichtung 30 derart geregelt werden, daß eine Abweichung zwischen irgend zwei um 180° auseinander gelegenen Spaltdetektorsignalen immer auf Null für jede Drehwinkelposition gebracht wird und das zylindrische Element 2 vertikal von Seite zu Seite derart bewegt wird, daß die Drehwege der Spulen 3 und 11 immer konzentrisch mit dem Außenumfang des Materials 1 kurz unterhalb den Spulen 3 und 11 sind, wodurch jeder Fehler in den Ergebnissen der Fehlerermittlung aufgrund des Biegens im Material 1 eliminiert werden.According to FIG. 5, the automatic alignment controller 46 automatically regulates the alignment process, depending on the gap detector signals from the distance detector sensor 12 and the rotation angle detector pulse signals from the rotation angle detector 13, the lifting device 29 and the displacement device 30 are controlled such that a deviation between any two gap detector signals that are 180 ° apart are always brought to zero for each angle of rotation position is and the cylindrical member 2 is moved vertically from side to side so that the rotational paths of the spools 3 and 11 are always concentric with the outer circumference of the material 1 just below the coils 3 and 11, eliminating any flaw can be eliminated in the results of the defect detection due to the bending in the material 1.
Während nach Fig. 5 die Ausgangsinformation der arithmetischen Einheit 43 als Regelinformation für die Markiervorrichtung 45 verwendet wird, wird es auch möglich, die Information zu dem Zwecke zu verwenden, die Schneidstellungen des Materials mittels einer Warmsäge festzulegen, um Materialien entsprechend der Größe der Defekte zu sortieren. Auch wird es möglich, die Information als Regelinformation in der vorhergenannten Weise zu dem Zweck zu verwenden, beispielsweise das Kaliberprogramm der Warmwalzstraße zu verändern, zu dem Zweck, die Walzen zu wechseln oder zu dem Zweck, Erhöhung oder Verminderung beim Brennputzen zu wählen und dergleichen.While according to Fig. 5, the output information of the arithmetic unit 43 as control information for the marking device 45 is used, it also becomes possible to use the information for the purpose of the cutting positions of the material using a hot saw to sort materials according to the size of the defects. It will also be possible to use the To use information as control information in the aforementioned manner for the purpose, for example the caliber program to change the hot rolling mill for the purpose of that To change rollers or for the purpose of increasing or decreasing the burn cleaning and the like.
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