DE3228382A1

DE3228382A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektromagnetischen erfassung von fehlern in metallgegenstaenden

Info

Publication number: DE3228382A1
Application number: DE19823228382
Authority: DE
Inventors: Eiichi Kyoto Nakaoka
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1981-07-30
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 1983-02-17
Also published as: US4507610A

Description

Erfassung von Fehlern in MetallRegenständen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur· elektromagnetischen !Prüfung von Metallgegenständen auf eventuell vorhandene Defekte oder Fehler.

Die zerstörungsfreie Fehlerprüfung auf der Grundlage des Prinzips elektromagnetischer Indtiktion wird zur Erfassung von Fehlern in verschiedensten Hetallmaterialien weithin angewandt, da diese Methode nicht nur ein schnelles und genaues Aufspüren von Fehlern erlaubt, sondern es auch möglich macht, die Größe der erfaßten Fehler zu erkennen. Andererseits besteht ein inaer größerer Wunsch nach Verbesserung des Fehler erfassungsvertnögens eines entsprechenden Irüfgeräts, d.h. die Fehlererfassung soll schneller und genauer erfolgen und "stabil" (d.h. beständig) sein. Zur Verbesserung des Fehlererfassungsvermögens des Geräts ist es notwendig, daß die Sonde bzw. der Fühler so klein wie möglich ausgelegt und so nahe wie möglich an zu prüfenden Objekt angeordnet ist, und zwar auf solche Weise, daß eine schnelle Abtastung der Ober-·

Dresdner Bank ι München) Kto. 3 939 844

Bayer. \fof«nsbank (München) Kto. SOS 341 Postscheck (München) Kto Θ70-43-804

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fläche des Objekts erfolgen, kann.

Wenn man diese Forderungen erfüllen will, geht dies jedoch mehr oder weniger auf Kosten der Stabilität des Fehlererfassungsvermogens des Geräts· Zur Erzielung einer guten Stabilität muß daher das !^fassungsvermögen auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten werden, oder man muß eine Vielzahl von Fühlern vorsehen, so daß das ganze Gerät große Abmessungen bekommt und dadurch die Kosten für eine Installierung steigen.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurden vom Urheber der vorliegenden Erfindung bereits zerstörungsfreie Verfahren und Vorrichtungen zur elektromagnetischen Fehlerprüfung vorgeschlagen, bei denen ein Sensor in Form eines Magnetkerns innerhalb einer Fühlspule gedreht wird (vgl. die Japanischen Patentanmeldungen Nr. 53-135378 und 53-135378 vom 30. April 1978). Mit diesen Verfahren und Vorrichtungen konnte der Bereich der Erfassung wesentlich erweitert werden, ohne die Empfindlichkeit der Erfassung zu reduzieren. Jedoch ist dabei der Freiraum oder Spalt (die sogenannte "Abhebung") zwischen dem vorderen Ende des rotierenden Kerns und der Oberfläche des abgetasteten Objekts sehr klein. Zur leichteren Wartung ist es aber vorteilhafter, wenn diese Abhebung großer ist.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine zerstörungsfreie Methode zur elektromagnetischen Erfassung von Fehlern in Metallgegenständen anzugeben, die einfach durchzuführen ist, eine höhere Empfindlichkeit bei größerer Abhebung hat und es gestattet, einen großen Bereich auf einmal abzudecken und Fehler zu erfassen, die sich in allen Sichtungen erstrecken· Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das im Patent-

anspruch 1 angegebene Verfahren und durch die im Patentanspruch 12 beschriebene Vorrichtung gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind in jeweiligen Unter ansprächen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das auf Fehler zu prüfende Objekt nahe einem Fühlkopf angeordnet, der einen Teil eines Sensorrings aus elektrisch leitendem Material umfaßt, welcher innerhalb einer elektromagnetischen Koppelspule angeordnet ist, die durch einen hochfrequenten Strom erreg* wird. Das Objekt und der Fühlkopf werden relativ zueinander bewegt, so daß ein Fehler im Objekt eine Änderung der? Impedanz der Spule bewirkt. Diese Impedanzänderung wird gefühlt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält eine elektromagnetische Koppelspule, die durch einen hochfrequenten Strom erregt wird, und einen aus elektrisch leitendem Material bestehenden Sensorring, der innerhalb der Spule angeordnet ist und von dem ein Teil zu einem Fühlkopf ausgebildet ist. Die Vorrichtung enthält außerdem eine Einrichtung zum Halten eines auf Fehler zu prüfenden Objekts nahe dem Fühlkopf, eine Einrichtung zum Herstellen einer Relativbewegung zwischen Fühlkopf und Objekt sowie eine Einrichtung 2um Fühlen einer durch einen Fehler im Objekt verursachten Impedanzänderung der Spule.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Veranschaulichung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 veranschaulicht in ähnlicher Ansicht wie Fig. Λ diö Prüfung eines stabähnlichen Objekts;

«δFig. 4 veranschaulicht in ahnlicher Ansicht wie Fig. 1 eine andere Ausführungsform der Erfindung;

j Fig. 5 zeigt schematisch, wie die innere Oberfläche eines \ 5 Eohrs geprüft wird;

Fig. 6 zeigt schematisch, wie ein nahtgeschweißtes Rohr ge- ; prüft wird;

Figuren 7a bis 7e zeigen verschiedene Formen des Sensors; Figuren 3a bis 8e zeigen verschiedene Formen des Fühlkopfs;

Fig. 9 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3 und zeigt zusätzlich eine Einrichtung zum Drehen des Sensors;

Fig. 10 zeigt in ähnlicher Ansicht wie Fig. 1 eine Anordnung mit einer Einrichtung zum Drehen des Sensors;

Fig. 11 zeigt perspektivisch und teilweise aufgeschnitten eine konkrete Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fehlerprüfvorrichtung.

In den Figuren 1 und 2 ist scheraatisch eine elektromagnetisehe Koppelspule 10 dargestellt, die ein Anschlußklemrnenpaar 11 aufweist und aus einer Vielzahl von Windungen besteht. Der Einfachheit halber ist die Spule 10 in Fig. 2 nur als einzige Windung gezeichnet. Ein Spaltring 12 aus elektrisch leitendem Material ist innerhalb der Spule 10 und konzentrisch mit dieser angeordnet. Der Ring 12 wird nachstehend als Sensorring bezeichnet. Mit dem Sensorring 12 ist ein elektrischer Leiter 15 verbunden, der den Ring zu einea Stromkreis schließt und den Fühlkopf bzxi. die Sonde bildet. Dieser Fühlkopf 13 steht nach außen aus der Spule 10 hervor, so daß er nahe an die Oberfläche eines auf Fehler oder Defekte zu prüfenden Objekts 14 gebracht werden kann, wie es weiter unten noch ausführlicher beschrieben werden wird. Die Kombination des

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Sensorrings 12 mit dem Fühlkopf 13 wird nachstehend als "Sensor" bezeichnet.

Die Gestalt der elektromagnetischen Koppelspule 10 muß nicht in jedem Fall kreisförmig wie in Pig. 1 sein, sondern kann auch allgemein elliptisch sein, wie es in Fig. 4 gezeigt ist· Die elliptische Form trägt dazu bei, die Induktivität der Spule zu vermindern und einen starken Strom im Sensorring 12 und damit im Fühlkopf 15 zu induzieren,

Das zu prüfende Objekt 14 kann eine flache Platte wie im Falle der Fig. 1 oder 4 sein, eine Stange oder ein Stab wie im Falle der Fig. 3 oder ein Bohr wie im Falle der Fig. 5 oder 6. Der Stat» oder das Eohr können den gezeigten kreisformigen Querschnitt oder irgendeine andere Querschnittsform haben ·

Das zu prüf ende Objekt (Prüfling) 14 kann außerhalb des Sensorrings 10 angeordnet werden, wie es in den Figuren 1 und 4 dargestellt ist, egal ob das Objekt 14 eine flache Platte oder ein Stab oder ein Eohr beliebiger Querschnittsform ist. In den beiden letztgenannten Fällen wird der Stab bzw. das Sohr gedreht und gleichzeitig in Axialrichtung verschoben, oder der Stab bzw. das Sohr wird gedreht, während der Sensor an ihm entlangbewegt wird, so daß der Fühlkopf eine Schraubenlinie auf der äußeren Um fangs fläche des Stabes bzw. des Rohrs beschreibt, um im wesentlichen die ganze äußere TJmfangsfläche des Prüflings abzutasten.

Wenn der Prüfling 14 ein stabahnliches Element ist, dann kann er zur Prüfung innerhalb des Sensorrings und koaxial mit die-, sem angeordnet werden, so daß er sich durch den Ring erstreckt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.' Zur Prüfung kann dann der Sensor um den Stab gedreht werden, während der Stab gleichzeitig, in Axialrichtung durch den Seosorring 12 bewegt wird, so daß der Fühlkopf 13 eine Schraubenlinie auf der äußeren ümfangs-

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fläche des Stabes beschreibt· Es ist auch möglich, den. Stab axial durch den Sensorring 12 hindurchzubewegen, so daß der !füllkopf 13 die äußere Oberfläche des Stabes axial und linear von einem zum anderen Ende der Stablänge abtastet. Am Ende eines linearen Abtasthubes kann der Stab dann um einen bestimmten Winkel gedreht werden, so daß bei erneuter Axialbewegung des Stabes der Fuhlkopf 13 einen Streifen in Längsrichtung des Stabes abtastet, der längs neben dem beim vorherigen Hub abgetasteten geraden Streifen liegt.

Gemäß der Fig. 5 ist der Sensor innerhalb des ein Rohr darstellenden Erüflings 14 angeordnet, um die innere Wandfläche des Rohrs zu prüfen. Wenn der Sensor um die Achse des Rohrs 14 gedreht wird, tastet er die Innere TJmfangsfläche des Rohrs ab· Vorteilhafterweise ist der Fuhlkopf 13 linear ausgebildet und liegt in Längsrichtung des Rohrs, um axiale Fehler an der Innenoberfläche des Rohrs wirksam zu erfassen. Wenn das Rohr während der Drehung des Sensors gleichzeitig in Axialrichtung bewegt wird, wird die innere Oberfläche des Rohrs durch den Fühlkopf schraubenförmig abgetastet.

Im Falle der Fig. 6 ist das Objekt 14- ein Nahtrohr, dessen Naht von der Außenseite des Rohrs her geprüft wird, wobei sich das Rohr axial durch den Sensorring 12 erstreckt. Die Große, Form und Richtung des Fühlkopfs 13 muß speziell für den jeweiligen Anwendungsfall gewählt sein, um Fehler wirksam erfassen zu können.

Die Figuren 7a bis 7e zeigen Beispiele für verschiedene An-Ordnungen des Sensors relativ zum Rcüfling 14-.

Im Falle der Fig. 7 a steht der Fuhlkopf 13 nach außen vom Sensorring 12 vor, so daß er nahe an die flache Oberfläche eines Prüflings 14 gelegt werden kann.

Im Falle der Fig. 7b erstreckt sich der Fuhlkopf 13 vom Sensorring 12 radial nach innen, so daß er nahe an die

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Oberfläche eines st abähnlichen Piriif lings 14 gebracht yerdeii: kann, der axial durch den Ring 12 geführt ist. '_.

Im Falle der Fig. 7c ist de* Senöorring 12 mit zwei

gegenüberliegenden Fühlköpfen 13a und 13b versehen,; die si&h vom Sensorring 12 radial nacht innen erstrecken, tun &ah,e an.· diametral gegenüberliegende Stellen eines stabformigeai ~Ρτνβ-lings 14 zu reichen, der axial durch den Ring 12 g«£S&rt igt Die Verwendung zweier Fühlköpfe erhöht den Wirküingsgritd dfi||_; Fehler erfassung. . "^

Im Falle der Fig. 7d besteht der Sensorring 12 ^us SSW6i ^p ringen 12a und 12b, die konzentrisch ineinander angeordnet?, und elektrisch hint er einandecges obalt et sind, wobei sich § Fühlkopf 13 vom inneren Ring 12b'^adial nach innen um nahe an den Prüfling 14 zu reichen. Diese Doiyp^ nung vermindert die Induktiirität jftes Sensors und erhöht dsfe· durch den Wirkungsgrad der Stromiiöwanälung mit 4er elektromagnetischen Eoppelspule, die in cter Figur nicht dargestel|Lt

ist. ■■" ^; )

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Im Falle der Fig. 7e umschließt 4er Fühlkopf 13 die atißerei' Umfangsflache eines Eröflings 14, der sich radial dtcpch. dip. Sensorring 12 erstreckt, ähnlich me bei dem hea*köramlicheii| aiif Wirbels tr on induktion besÄiereiiden Fehl erprüf verfahren 4',-

In den Figuren 8a bis Se s^k- Be|s|>iele für verschiedene Formen des Fühlkopfs 13 darjgestei^t. ,.

Im Falle der Fig. 8a «rstr|Ä sföh der Fühlkopf φ

linig und in Längsrichtung ^s Ej^iflings. Durct& Dr9hm dej|'; Prüflings um seine Acfee iö^'es täglich, die sich iMi3 richtung des Prüflings ersta?eckei^den Fehler" zu -erfassen«

Im Falle der Fig. 8b ers.tr#kt sääi der Fühlkopf A3 Sä Längsrichtung des Prüflingä"oiätnd l!st mit einem Halbrohr eines ferromagnetische^ Hat#ials vie z.B. Ferrit versehen*

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- 12 - - ϊ:

*1 um die magnetische Kopplung zwischen dem Fühlkopf 13 und ^: dem Erüfling 14 au verbessern.

Itj Έφ1$ der Pig. 8c erstreckt sich der Fühlkopf 13 geradläai$: in TJmfangsrichtung des Prüflings und kann dadurch in TJt£a»gs£ichtung des Frtflings ausgedehnte Fehler erfassen, wem der Prüfling in Axialdichtung bewegt wird.

Im Falle der Fig. 8d besteht der Fühlkopf 13 aus einer einzelnen Schleife oder Windung, die in Längsrichtung des Früflings langgezogen ist. Hit dieser Anordnung können Fehler erfaßt werden, die sich in "der axialen Richtung des Prüflings erstrecken, ähnlich wie mit den Anordnungen nach den Figuren

.,; 8a und 8b.

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Im Falle der Fig. 8e ist der Fühlkopf 13 wie eine liegende "8" ausgebildet, d.h. er erstreckt sich in. Axialrichtung des stabförmigen Prüflings 14. Der Fühlkopf kann auch so angeordnet werden, daß die "8" aufrecht steht, d.h. sich in Ümfangsrichtung des Prüflings 14 erstreckt.

Im Falle der Fig. 8f besteht dec Fühlkopf 13 aus einer einzigen kreisrunden Schleife oder Windung. Bei dieser Anordnung hängt das Er fassungsvermögen des Sensors nicht davon ab, in £jl5 welcher Richtung sich die Fehler erstrecken.

j Im Falle der Fig. 8g besteht der Fühlkopf aus einer einzigen kreisrunden Schleife bzw. Windung und einem innerhalb der Windung angeordneten Magnetkern 16 z.B. aus Ferrit, wodurch die elektromagnetische Kopplung zwischen dem Fühlkopf und dem Prüfling verbessert wird.

Nachstehend sei die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Anordnungen erläutert. Da die Arbeitsprinzipien bei allen aen verschiedenen Anordnraigen die gleichen sind, sei die Erläuterung anhand der Fig„ 1 gegeben. Wenn, die elektromagnetische Koppelspule 10 über die Klemmen 11 durch einen hoch-

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frequenten Strom aut; einer Quelle 20 beaufschlagt wird, erzeugt sie ein hochfrequentes Magnetfeld, welches eng mit dem Sensorring 12 verkettet ist. Da der Hing 12 einen Stromkreis "bildet, der durch den Fühlkopf 13 völlig oder nahezu kurzgeschlossen ist, wird in diesem Ring 12 ein starker hochfrequenter Strom induziert, der durch den Fühlkopf 13 fließt, so daß ein hochfrequentes Magnetfeld erzeugt wird. Dieses Magnetfeld erregt das Objekt 14, so daß örtlich in demjenigen Bereich des Objokts, der unmittelbar unter dem Fühlkopf 13 liegt, ein hochfrequenter Strom induziert wird.

Wenn der Fühlkopf 13 und der Prüfling 14 relativ zueinander bewegt werden und dabei irgendein im Prüfling vorhandener Fehler in eine Position unterhalb des Fühlkopfs gelangt, dann ändert sich die Verteilung und der Betrag des hochfrequenten Stroms, der in dem vom Fühlkopf bedeckten Bereich des Prüflings induziert wird; Stromverteilung und -betrag werden anders als i-η Falle, daß der Fühlkopf keinen Fehler erfaßt. Das hei3t, iie elektromagnetische Kopplung zwischen dem Fühlkopf 15 und dem Prüfling 14 ändert sich, und dadurch ergibt sich eine kleine Änderung im Betrag und in der Phase des durch den Sensorring 12 fließenden Hochfrequenzstroms. Dies bedeutet, daß sich die von den Klemmen 11 gesehene Impedanz der elektromagnetischen Koppelspule 10 und infolgedessen der durch die Spule fließende Hochfrequenzstrom ändert. Durch Fühlen dieser Änderung mittels einer die Spule 10 enthaltenden Brückenschaltung 21 ist es möglich, den Fehler als elektrisches Signal zu erfassen.

Um die Oberfläche des Prüflings 14 abzutasten, müssen der Fühlkopf 15 und der Prüfling 14 entweder beide relativ zueinander oder einer gegenüber dem anderen bewegt werden.

Die Fig. 9 zeigt schematisch einen Mechanismus, durch welchen der Sensorring 12 gemeinsam mit dem Fühlkopf 13 "um eine gemeinsame Achse innerhalb der konzentrischen elektromagnetischen Koppelspule 10 gedreht werden können. Die Spule 10 ist

an einem Maschinenrahmen 22 feet angeordnet, derart, daß sich die Achse der Spule 10 horizontal erstreckt. Am Sensorring 12 ist ein Zahnkranz 23 mit Innenverzahnung "befestigt, der sich gleichzeitig mit dem Hing dreht. Hit dem Zahnkranz 23 kämmt ein Zahnrad 24, und wenn das Zahnrad 24 durch einen Motor 25 gedreht wird, drehen sich der innenverzahnte Zahnkranz 23 und somit der Sensorring 12 mit dem Fühlkopf 13 um eine gemeinsame Achse. Wenn gleichzeitig mit der Drehung des Sensorrings 12 der stabförmige Prüfling 14 in Axialrichtung gegenüber der Spule 10 oder dem Sensorring 12 bewegt wird, tastet der Fühll'ropf 13 die äußere Umfangsfläche des Prüflings schraubenformic ab. Durch geeignete Wahl der Vorschubgeschwindigkeit -les !Prüflings 14 relativ zur Drehgeschwindigkeit des Fühll-ropfs 1;' ist es möglich, praktisch die gesamte Außenfläche de:3 PrCfI 11133 abzutasten.

Die Fig. 10 zeigt einen Mechanismus 'ihril-_ch demjenigen nach Fig. 9· In der Fig. 10 sind Teile, die einzelnen Teilen der Fig. 9 entsprechen, mit den gleichen Bez^igszahlen wie dort bezeichnet, so daß keine weitere ErI iuterung gegeben zu werden braucht, mit Ausnahme des Hinweises, daß der Fühlkopf außerhalb des'S ens or rings 12 angeoriiet ist (wie im Falle der Fig. 1) und zur Abtastung der f 2 ich er. Oberfläche eines Prüflings 14 ausgelegt int. In den F"illen der Figuren 9 und 10 ist der· Seruorrlng 12 durch g-eei^nete (nicht dargestellte) Mittel drehbar innerhalb der Spule 10 gelagert.

Die Fig. 11 zeigt ·. ine konkrete pral. *;ir.c:i Au:;, rühr ungs form der in Fig. 9 lediglich schematisch ^ezcgtcn Anordnung.

In der Fi^. 11 sind die gleichen Bezüge zahl on wie in Fig. 9 zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet. Der feste Hahnen 22 ist als Rinrajlied gezuigt, in ve ".,Λ cn aittols zweier Radialkugellager ein hohler Zylinder ΓΙ6 drehbar gelagert ist. Der Sensorring 12 ist an einem Ende diones drehbaren Hohl-Zylinders 26 befestigt, so daß er sich gleichzeitig mit diesem dreht. Am gegenüberliegender Enco den Hohlaylinders 26 ist eine Rietnonscl oibe "0 befcoiict, Ein Motor (nicht dcj?-

gestellt) treibt die Riemenscheibe 28 über einen Treibriemen (ebenfalls nicht dargestellt) an, so daß der Hohlzylinder 26 und der Sensorring 12 mit dem Fühlkopf 13 tun den stabförmigen Prüfling 14 gedreht werden. Eine Grundplatte 29 hält den Bahnen 22 und die Spule 10. Zwei V-förmig eingeschnittene Rollen 30 halten den Prüfling 14 koaxial mit dem Sensorring 12, so daß der Prüfling axial gegenüber dem Sensor bewegt werden kann.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich w±rd, ist es bei der Erfindimg nur der Pohl kopf 13» der nahe an den Prüfling 14 gebracht werden muß. Die Form des Fühlkopfs 13 "und seine Anordnung gegenüber dem Prüfling ist von Anwendungsfall zu Anwendungsfall verschieden.

Bei den dargestellten Ausführungsformen ist der Sensorring 12 nur mit einem oder zwei Fühlköpfen versehen. Falls nötig kann der Sensorrinp jedoch auch mit drei oder noch mehr Piihlköpfen ausgestattet sein. Um es möglich zu machen, gleich *■ 3?tig Fehler unterschiedlicher Typen in einem Prüfling zu er fas ε on, Izann der S ens err ing auch mit zwei oder mehr Fühlköpfen unterschiedlicher Typen versehen sein.

Da an den Prüfling ein hochfrequentes Magnetfeld angelegt wird, um einen hochfrequenten Strom darin zu induzieren, kann der Prüfling aus magnetischem oder aus unmagnetischem Material bestehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Feststellung von Materialfehlern in einem Metallgegenstand nicht nur bei kaltem Material, sondern auch dann, wenn das Material heiß ist.

Zur Herstellung der Relativbewegung zwischen Sensor und Prüfling wird praktischerweise der Prüfling "bewegt.· Es ist jedoch auch möglich, den Sensor oder sowohl den Sensor als auch den Prüfling zu bewegen. Ferner ist es möglich,

-ΙΟΙ den Prüf ling linear gegenüber einem stationären Sensorring zu "bewegen und dabei gleichzeitig den Fühlkopf hin- und hergehend senkrecht zur Richtung dieser Linearbewegung auszulenken. Genauso gut kann ein stabförmiger Prüfling um seine Achse gedreht werden, während der Fühlkopf senkrecht zur Bewegungsrichtung des Prüflings hin- und herbewegt wird. Durch dieses Vorgehen erreicht man eine Zicksack-Abtastung der Oberfläche des Prüflings, wodurch der Abtastbereich verbreitert wird.

Da bei der Erfindung der Fühlkopf 13 von dem innerhalb der elektromagnetischen Koppelspule 10 angeordneten Sensorring 12 absteht und nur er an die Oberfläche eines Prüflings gelegt zu werden braucht, kann die Struktur des Fühlkopfs sehr einfach gemacht werden und mit Prüflingen unterschiedlichster Formen oder Konturen zusammenwirken.

Durch Ausbildung des Fühlkopfs als lange lineare Leitung; ist es möglich, langgestreckte Fehler wirksam zu erfassen.

Bei einer relativ großen Abhebung (d.h. großem Abstand zwischen Fühlkopf und Prüfling) kann die Empfindlichkeit der Erfassung auf einem hohen Wert gehalten werden. In der Praxis kann ein 50 mm langer Fühlkcpf bei einer Abhebung von 3 mm einen 0,3 mm tiefen Materialfehler axt einem Hutζsignal/ Rauschsignal-Verhältnis S/Π = 3 erfassen.

Das Verfahren und die Vorrichtung ge-aäß der Erfindung eignen sich zur xvdrksamen Erfascung yon K at er i al fehlern verschiedener Formen, die sich in verschiedenen Richtuncen in Objekten unterschiedlichster Gestalt oder Kontur orstrecken.

Claims

TlEDTKF — ΒίΊMι ιμγ» — "Kiλΐi«ic ^{: :} -* "■-"' Patentanwalt· und IltUIrvfc DUHLING rVlN^E _{: : :} -_{: :} .Vertreter beim ERA

r± r% Vs, "bipL-lng. KTiedtke

CIRUPE - rELLMANN - «RAMS Dipl.-Chern. G. BühHng

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K Grams

Bavariaring 4, Postfach 20240Gt. 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München»

29. Juli 1962

DE 2351/case Shimadzu-6]

Pat ent Einsprüche

erfahren sin? elektromagnetischen Erfassung von. Fehlern in einen Objekt, dadurch gekennzeichnet,

daß das zu prüfende Objekt (14-) nahe einem Pühlkopf £5 (13) angeordnet wird, der einen Teil eines Sensorrings

(12) umfaßt, welcher aus elektrisch leitenden Material besteht und innerhalb einer durch einen hochfrequenten Strom erregten elektromagnetischen Koppelspule (10) angeordnet ist;

daß eine Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Eühlkopf hervorgerufen wird, so daß ein Hat er ial fehl er iüi Objekt eine Änderung der Impedanz der Spule bewirkt; und daß diese lindarung der Spuleninpedans erfaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennseichriet, daß der Kohlkopf (13) gegenüber dem Objekt (14) bewegt x*ir&,

□rostiger Bank (Muncden) Kto. 3 93 844

Bayer Vereinsbank (München) Kto 508941

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

Λ
3. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (14) gegenüber dem Fühlkopf (13) bewegt wird.
4. Verfahr on nach Anspruch 1 für den Fall, daß das Objekt ein langgestrecktes Element ist, gekennzeichnet durch

eine solche Anordnung des Objekts (14), daß es sich koaxial durch den Sensorring (12) erstreckt, und durch Drehung des Sensorrings um seine mit dem Objekt gemeinsame Achse.
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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (14) während der Drehung des Sensorrings (12) in Axialrichtung bewegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 für den Fall, daß das Objekt ein rohrförmiges Element ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelspule (10) und der Sensorring (12) innerhalb des rohrförmigen Objekts (14) geführt werden, wobei der Fühlkopf (13) so angeordnet ist, daß er Mater ialfehler in der Innenfläche des rohrförmigen Objekts erfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorring (12) mit dem Fühlkopf (13) um die Achse des Sensorrings gedreht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (14) in Axialrichtung relativ zum Fühlkopf (13) bewegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 für den Fall, daß das Objekt ein plattenförmiges Element ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (14) außerhalb des Sensorrings (12) angeordnet wird und der Fühlkopf (13) nahe an die Oberfläche des Objekts gebracht wird.
10.Verfah.ren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorring (12) mit dem Fühlkopf (13) um seine eigene

Achse gedreht wird, während das Objekt (14) relativ zur Koppelspule (10) "bewegt wird.
11· Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzelehnet, daß der Sensorring (12) mit dem FShlkopf (13) um seine eigene Achse gedreht, wird, während die Koppelspule (10) und der Sensorring (12) mit dem Fühlkopf (13) relativ zum Objekt (14) bewegt werden.
12. Vorrichtung zur elektromagnetischen Erfassung von Fehlern in einem Objekt, gekennzeichnet durch:.

eine elektromagnetische Koppelspule (10); _: ■ eine Einrichtung (20, 11) zum Senden eines hochfrequenten Stroms in die Koppelspule; einen Sensorring (12), der innerhalb der Kbppelspule angeordnet ist und aus elektrisch leitendem Material besteht, wobei ein Teil dieses leitenden Materials zn ei- \ nem Fühlkopf (13) ausgebildet ist; eine Einrichtung (30) zum Halten des auf Fehler zu prüfenden Objekts (14) nahe dem Fühlkopfj

eine Einrichtung (28, 30) zum Herstellen einer KeIativbewegung zwischen Fühlkopf und Objekt, derart daß der Fühlkopf die Oberfläche des Objekts abtastet; und ..

eine Einrichtung (21) zum Fühlen einer durch einen Fehler im Objekt verursachten .änderung der Impedanz der Koppelspule (10).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Herstellen der Relativbewegung zwischen Fühlkopf (13) und Objekt (14) eine Anordnung (26, 27) enthält, um den Sensorring (12) mit dem Fühlkopf (13) innerhalb der Koppelspule (10) und um die Achse" der Spule drehbar zu lagern, sowie eine Anordnung (28) "■; zum Drehen des Sensorringe um seine Achse, so daß der 's Fühlkopf (13) die Oberfläche des Objekts (14) abtastet, 'Z-

~ 4 m
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch, gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Herstellen der Relativbewegung zwischen dem Objekt (14) und dem Sensorring (12) eine Anordnung enthält, um das Objekt um seine eigene Achse zu drehen.
15- Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Herstellen der Relativbewegung zwischen dem Objekt (14) und dem Sensorring (12) eine Anordnung (30) zur linearen Bewegung des Objekts enthält.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorring (12) ein Spaltring aus elektrisch

leitendem Material ist, der konzentrisch innerhalb der Klöppelspule (10) angeordnet ist, und daß der Fühlkopf

(13) aus einem elektrisch leitendem Draht besteht, der mit dem Spaltring zur Bildung eines geschlossenen Stromkreises verbunden ist und der außerhalb des Rings einen Teil hat, welcher nahe an die Oberfläche des Objekts

(14) gelegt werden kann.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Teil des Drahtes (13) geradlinig ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

daß der besagte Teil des Drahtes (13) kreisförmig verläuft .
19· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Teil des Drahtes (1;) gebogen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Teil des Drahtes (13) mit einem Glied aus ferromagnetisch em Material (16) versehen ist.