DE3321375C2

DE3321375C2 - Method and device for measuring surface defects on metals

Info

Publication number: DE3321375C2
Application number: DE19833321375
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Hiroshima; Tetsuya Amagasaki Hyogo Hirota
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-06-14
Filing date: 1983-06-14
Publication date: 1987-04-02
Also published as: JPS58218644A; JPH0335624B2; DE3321375A1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Oberflächenfehlstellen an Metallen ist erfindungsgemäß in der Lage gleichzeitig alle Fehlstellen unabhängig davon, ob diese zur Oberfläche hin offen, nicht offen oder Lochfehlstellen sind, sowie die Fehlstellen unabhängig ihrer Ausbreitungsrichtung zu erkennen. Dabei können die Fehlstellen hinsichtlich ihrer Eigenschaften unterschieden werden. Hierzu mißt ein Magnetfelddetektor ein resultierendes Magnetfeld, das von Magnetfeldern, die längs und senkrecht zur Oberfläche eines Untersuchungsobjektes (11) verlaufen, gebildet wird. Das resultierende Magnetfeld besteht aus dem Streumagnetfeld aufgrund von Oberflächen-Fehlstellen, das durch die Komponente des resultierenden Magnetfeldes entlang der Oberfläche des Untersuchungsobjektes (11) erhalten wird und dem Magnetfeld aufgrund eines Wirbelstroms, das auf der Oberfläche des Untersuchungsobjektes (11) durch die Komponente senkrecht zur Oberfläche erhalten wird.A method and a device for measuring surface defects on metals is according to the invention capable of simultaneously detecting all defects, regardless of whether they are open to the surface, not open, or hole defects, as well as the defects regardless of their direction of propagation. The defects can be differentiated with regard to their properties. For this purpose, a magnetic field detector measures a resulting magnetic field that is formed by magnetic fields that run lengthways and perpendicular to the surface of an object under investigation (11). The resulting magnetic field consists of the stray magnetic field due to surface defects, which is obtained by the component of the resulting magnetic field along the surface of the object under investigation (11), and the magnetic field due to an eddy current, which is obtained on the surface of the object under investigation (11) by the component perpendicular to the surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Oberflächenfehlstellen an Metallen durch Erzeugen eines resultierenden Magnetfeldes durch Magnetisieren eines Untersuchungsobjektes mit zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Magnetfeldern und durch Messen des resultierenden Magnetfeldes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zwei Magnetfeldgeneratoren, die rechtwinklig zueinander verlaufende Magnetfelder erzeugen, mindestens einem in beiden sich rechtwinklig kreuzenden Magnetfeldern angeordneten Magnetfelddetektoren und einer Signalverarbeitungsschaltung.The invention relates to a method for measuring surface defects on metals by generating a resulting magnetic field by magnetizing an object under investigation with two magnetic fields running at right angles to each other and by measuring the resulting magnetic field, as well as a device for carrying out the method with two magnetic field generators which generate magnetic fields running at right angles to each other, at least one magnetic field detector arranged in both magnetic fields crossing at right angles, and a signal processing circuit.

Ein Verfahren zur zerstörungsfreien Untersuchung von metallischen Prüfkörpern ist aus der DE-OS 32 17 256 bekannt. Bei dem darin beschriebenen Meßverfahren werden zwei zueinander rechtwinklig verlaufende Magnetfelder auf der Oberfläche eines Rohres erzeugt, wobei jedem Magnetfeld ein Streufluß-Magnetfelddetektor zugeordnet ist. Beide Magnetfelder werden auf der Oberfläche des Rohres erzeugt, wobei je nach Stellung des Magnetfeldgenerators ein resultierendes Magnetfeld von den Magnetfelddetektoren gemessen werden. Die resultierenden Magnetfelder setzen sich dabei jeweils aus dem longitudinalen Magnetfeld und dem tangentialen Magnetfeld zusammen. Beide Magnetfelder erzeugen bei einem Riß in der Rohroberfläche ein Streumagnetfeld. Die resultierenden Magnetfelder liegen dabei ebenfalls in der Oberflächenebene des Rohres. Durch Addition der nacheinander von beiden Magnetfelddetektoren gemessenen resultierenden Magnetfelder ist es möglich, Risse in der Prüfoberfläche mit beliebiger oberflächenparalleler Orientierung festzustellen. Ein derartiges Meßverfahren hat den Nachteil, daß lochartige Fehlstellen schwache Meßsignale ergeben. Dies führt dazu, daß ein Untersuchungsobjekt mehrfach und getrennt mit unterschiedlichen Meßverfahren in Bezug auf Risse und Hohlstellen untersucht werden muß.A method for the non-destructive examination of metallic test specimens is known from DE-OS 32 17 256. In the measuring method described therein, two magnetic fields running at right angles to one another are generated on the surface of a pipe, with a leakage flux magnetic field detector being assigned to each magnetic field. Both magnetic fields are generated on the surface of the pipe, with a resulting magnetic field being measured by the magnetic field detectors depending on the position of the magnetic field generator. The resulting magnetic fields are each made up of the longitudinal magnetic field and the tangential magnetic field. Both magnetic fields generate a leakage magnetic field when there is a crack in the pipe surface. The resulting magnetic fields are also in the surface plane of the pipe. By adding the resulting magnetic fields measured one after the other by both magnetic field detectors, it is possible to detect cracks in the test surface with any orientation parallel to the surface. This type of measuring method has the disadvantage that hole-like defects produce weak measuring signals. This means that an object under investigation must be examined several times and separately using different measuring methods with regard to cracks and cavities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen Fehlstellen unabhängig von ihrer Orientierung und Konfiguration gemessen werden können.The invention is based on the object of creating a method and a device for carrying out the method with which defects can be measured regardless of their orientation and configuration.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das resultierende Magnetfeld durch ein parallel zur Objektoberfläche verlaufendes erstes Magnetfeld und ein senkrecht zur Objektoberfläche verlaufendes zweites Magnetfeld erzeugt wird und sich aus einem Streumagnetfeld aufgrund von Oberflächenfehlstellen im ersten Magnetfeld und einem Reaktionsmagnetfeld aufgrund des von dem zweiten Magnetfeld erzeugten Wirbelstromes zusammensetzt.To achieve this object, the invention provides that the resulting magnetic field is generated by a first magnetic field running parallel to the object surface and a second magnetic field running perpendicular to the object surface and is composed of a stray magnetic field due to surface defects in the first magnetic field and a reaction magnetic field due to the eddy current generated by the second magnetic field.

Erfindungsgemäß wird das Untersuchungsobjekt durch zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Magnetfelder magnetisiert, wobei eines der Magnetfelder oberflächenparallel und das andere senkrecht zur Untersuchungsoberfläche verläuft. Der Fehlstellennachweis erfolgt durch das resultierende Magnetfeld, das sich - im Gegensatz zur Entgegenhaltung - nicht in der Untersuchungsoberflächenebene erstreckt, sondern räumlich. Dadurch ist es möglich, Fehlstellen unabhängig von ihrer Gestaltung und Orientierung, zum Beispiel sowohl Risse als auch Löcher in einer Messung gleichzeitig nachzuweisen.According to the invention, the object under investigation is magnetized by two magnetic fields running at right angles to each other, with one of the magnetic fields running parallel to the surface and the other perpendicular to the surface under investigation. The defect detection is carried out by the resulting magnetic field, which - in contrast to the prior art - does not extend in the plane of the surface under investigation, but spatially. This makes it possible to detect defects regardless of their shape and orientation, for example both cracks and holes in one measurement at the same time.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht dabei einen einzigen Magnetfelddetektor vor, der das resultierende Feld senkrecht zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes mißt, sowie eine Signalverarbeitungsschaltung, die das Signal des Magnetfelddetektors in die Komponenten des ersten und des zweiten Magnetfeldes zerlegt. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Unterscheidung der Fehlstellen hinsichtlich ihrer Konfiguration, beispielsweise in Risse oder Löcher.The device for carrying out the method provides a single magnetic field detector that measures the resulting field perpendicular to the surface of the object under investigation, as well as a signal processing circuit that breaks down the signal from the magnetic field detector into the components of the first and second magnetic fields. This advantageously enables the defects to be distinguished in terms of their configuration, for example into cracks or holes.

Die Fehlstellenerkennung erfolgt nicht durch Addition von zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zwei unabhängigen, nacheinander gemessenen Streumagnetfeldmeßsignalen, sondern durch Erfassen eines einzigen Detektorsignals, das zur Unterscheidung der Fehlstellenart zusätzlich zerlegt werden kann.The defect detection is not carried out by adding two independent, consecutively measured stray magnetic field measurement signals for non-destructive material testing, but by detecting a single detector signal, which can be further broken down to distinguish the type of defect.

Mit der Erfindung können beispielsweise folgende Messungen in vorteilhafter Weise durchgeführt werden:
Es ist möglich,

Oberflächen-Fehlstellen an Metallen unabhängig von der Querschnittsgestaltung der Fehlstellen in Tiefenrichtung zu messen,
Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art zu messen und die Eigenschaften der Fehlstellen zu unterscheiden,
Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art auf einem im Querschnitt runden Untersuchungsobjekt auf dem Umfang und auf der Länge zu messen,
die Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art auf einem Objekt mit flacher ebener Oberfläche mit hoher Geschwindigkeit abzutasten und zu messen, wie beispielsweise einer Stahlstange mit rechteckigem Querschnitt, und
die Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art auf einem Objekt mit flacher ebener Oberfläche, wie beispielsweise einer Stahlstange bei hoher Geschwindigkeit abzutasten und zu messen und die Eigenschaften der nachgewiesenen Fehlstellen zu unterscheiden.

The invention can be used to advantageously carry out the following measurements:
It is possible,

To measure surface defects on metals independently of the cross-sectional shape of the defects in depth direction,
To measure surface defects of different types and to distinguish the properties of the defects,
to measure surface defects of various types on the circumference and length of a round cross-section object under investigation,
to scan and measure the surface defects of various types on an object with a flat, plane surface at high speed, such as a steel bar with a rectangular cross-section, and
To scan and measure surface defects of various types on an object with a flat, plane surface, such as a steel bar, at high speed and to distinguish the properties of the detected defects.

Derartige Untersuchungsmethoden unterscheiden sich von den herkömmlichen in der Anwendung mehrerer Magnetfelder. Die Besonderheit besteht in dem Fehlstellennachweis durch das resultierende Magnetfeld, das das Magnetfeld senkrecht zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes einschließt, wodurch der Fehlstellennachweis unabhängig von der Richtung und der Konfiguration der Fehlstelle ermöglicht wird.Such examination methods differ from conventional ones in the use of several magnetic fields. The special feature is that defects are detected using the resulting magnetic field, which encloses the magnetic field perpendicular to the surface of the object under investigation, which enables the defect to be detected regardless of the direction and configuration of the defect.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Fehlstellen-Meßverfahrens, Fig. 1 is a schematic representation of the principle of the defect measuring method according to the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels mit einer Kombination eines Magnetfeldgenerators mit einem Magnetfelddetektor, Fig. 2 is a side view of an embodiment with a combination of a magnetic field generator with a magnetic field detector,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Magnetfeldgenerators und der Detektorschaltung, Fig. 3 is a block diagram of the magnetic field generator and the detector circuit,

Fig. 4 die Darstellung des rotierenden Magnetfeldes in einem Diagramm, Fig. 4 the representation of the rotating magnetic field in a diagram,

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem rotierenden Magnetfeld und der Fehlstellenart, Fig. 5 is a schematic diagram explaining the relationship between the rotating magnetic field and the type of defect,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines modifizierten Ausführungsbeispiels des Magnetfeldgenerators und der Detektorschaltung, Fig. 6 is a block diagram of a modified embodiment of the magnetic field generator and the detector circuit,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Meßvorrichtung für Stahlröhren, Fig. 7 is a side view of a measuring device for steel tubes,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für Vierkantstähle, Fig. 8 is a schematic representation of an embodiment for square steels,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8, Fig. 9 is a side view of an embodiment according to Fig. 8,

Fig. 10 eine Ausschnittvergrößerung aus Fig. 9, Fig. 10 is an enlarged detail of Fig. 9,

Fig. 11 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 10, Fig. 11 is a section along the line XIII-XIII in Fig. 10,

Fig. 12 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für Stahlröhren, Fig. 12 is a schematic representation of an embodiment for steel tubes,

Fign. 13 und 14 eine Seitenansicht und einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12, Figs. 13 and 14 show a side view and a cross section through the embodiment according to Fig. 12,

Fig. 15 eine Erläuterung des Magnetfeldes in dem Ausführungsbeipiel gemäß Fig. 12, Fig. 15 an explanation of the magnetic field in the embodiment according to Fig. 12,

Fig. 16 eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 12, Fig. 16 is a partially cut-out side view of an embodiment according to Fig. 12,

Fig. 17 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 und Fig. 17 is a longitudinal section through the embodiment according to Fig. 12 and

Fig. 18 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 12. Fig. 18 is a block diagram of the electrical circuit of the embodiment according to Fig. 12.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist die Erfindung im wesentlichen dadurch charakterisiert, daß entgegengesetzt zueinander und auf beiden Seiten eines Untersuchungsobjektes 11 angeordnete Magnetfeldgeneratoren 12, 12 ein parallel zur Oberfläche des Objektes 11 verlaufendes Magnetfeld erzeugen, und daß an der Ober- und Unterseite entgegengesetzt angeordnete Magnetfeldgeneratoren 13, 13 ein senkrecht auf dem ersten Magnetfeld stehendes zweites Magnetfeld erzeugen, so daß ein Magnetfelddetektor 14 (in Fig. 1 nicht gezeigt, aber in Fig. 2), der über der Oberfläche des Objektes 11 angeordnet ist, das von den in den zuvorgenannten Magnetfeldern befindlichen Fehlstellen erzeugte Magnetfeld mißt.With reference to Fig. 1, the invention is essentially characterized in that magnetic field generators 12 , 12 arranged opposite one another and on both sides of an object 11 under investigation generate a magnetic field running parallel to the surface of the object 11 , and that magnetic field generators 13 , 13 arranged opposite one another on the top and bottom generate a second magnetic field perpendicular to the first magnetic field, so that a magnetic field detector 14 (not shown in Fig. 1, but in Fig. 2), which is arranged above the surface of the object 11 , measures the magnetic field generated by the defects located in the aforementioned magnetic fields.

Die Magnetfeldgeneratoren 12, 12 erzeugen das Magnetfeld, wie bei der konventionellen magnetischen Fehlstellenuntersuchung und messen den Streufluß, der in dem Teil erzeugt wird, wo eine den magnetischen Fluß 12 a kreuzende Fehlstelle 11 a existiert. Die Magnetfeldgeneratoren 12 können ein Gleichstromfeld erzeugen, es ist aber vorteilhaft, wie im folgenden beschrieben, den Magnetfeldgenerator mit einem Wechselstrommagnetfeld zu verwenden, so daß ein Drehmagnetfeld für die Materialstelle, die untersucht werden soll, verwendet wird, um dadurch die Fehlstellenuntersuchung durchzuführen, die nicht auch von Fehlstellen, die sich in die Tiefe des Objektes 11 erstrecken, beeinflußt wird.The magnetic field generators 12 , 12 generate the magnetic field as in the conventional magnetic defect inspection and measure the leakage flux generated in the part where a defect 11a crossing the magnetic flux 12a exists . The magnetic field generators 12 may generate a direct current field, but it is advantageous, as described below, to use the magnetic field generator with an alternating current magnetic field so that a rotating magnetic field is used for the material location to be inspected, thereby performing the defect inspection which is not also influenced by defects extending into the depth of the object 11 .

Andererseits erzeugen die Magnetfeldgeneratoren 13, 13 das Wechselstrommagnetfeld, um einen Wirbelstrom 13 a an der Oberfläche des Untersuchungsobjektes 11 zu induzieren. Der Wirbelstrom 13 a wird gestört, wenn Fehlstellen 11 a und 11 b auf der Oberfläche des Objektes 11 existieren, wobei auf diese Weise das durch die Fehlstellen turbulente magnetische Feld gemessen wird. Außerdem kann die Fehlstelle 11 b, die parallel zum magnetischen Fluß 12 a ist, durch das turbulente magnetische Feld nachgewiesen werden.On the other hand, the magnetic field generators 13 , 13 generate the alternating current magnetic field to induce an eddy current 13 a on the surface of the object 11 under inspection. The eddy current 13 a is disturbed when defects 11 a and 11 b exist on the surface of the object 11 , thus measuring the turbulent magnetic field caused by the defects. In addition, the defect 11 b which is parallel to the magnetic flux 12 a can be detected by the turbulent magnetic field.

Ein einziger Magnetfelddetektor genügt und ein derartiger Detektor mit enger Bündelung braucht lediglich so angeordnet werden, daß er die Messung des zu der Oberfläche des Objektes 11 senkrechten Magnetfeldes ermöglicht. In diesem Fall dient der Magnetfelddetektor 14 dazu, die zur Oberfläche des Objektes 11 senkrechte Komponente in dem zusammengesetzten Magnetfeld, das von den Fehlstellen erzeugt wird, und den Magnetfeldern, die von den Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 erzeugt werden, zu messen, wodurch das Meßsignal für die Existenz der Fehlstellen durch die Höhe oder die Änderung des Signalniveaus meßbar ist und mit der außerdem die Eigenschaften der Fehlstellen durch die im folgende beschriebene Signalverarbeitung unterschieden werden können.A single magnetic field detector is sufficient and such a narrow beam detector need only be arranged to enable the measurement of the magnetic field perpendicular to the surface of the object 11. In this case, the magnetic field detector 14 serves to measure the component perpendicular to the surface of the object 11 in the composite magnetic field generated by the defects and the magnetic fields generated by the magnetic field generators 12 and 13 , whereby the detection signal for the existence of the defects can be measured by the height or the change in the signal level and also with which the properties of the defects can be distinguished by the signal processing described below.

In Fig. 2 ist ein Konstruktionsbeispiel mit einer Kombination von zwei Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 mit einem Magnetfelddetektor 14 gezeigt. Der Magnetfeldgenerator, der aus einem auf dem Kopf stehenden U-förmigen Eisenkern 12 b, der unmittelbar über der Oberfläche des Objektes 11 angeordnet ist und aus Wicklungen 12 c, 12 c, die auf die freien Enden des Eisenkernes 12 b gewickelt sind, um von einem Wechselstrom durchflossen zu werden, besteht, soll einen magnetischen Fluß parallel zur Oberfläche des Objektes 11 erzeugen. Der Magnetfeldgenerator 13 besteht aus einem Spulenkern 13 b, der in seiner Länge kleiner ist als die freien Schenkel des Eisenkerns 12 b und einer Wicklung 13 c, die auf dem Spulenkern 13 b gewickelt ist, um von einem Wechselstrom durchflossen zu werden. Er ist in der Mitte zwischen den freien Schenkeln des Generators 12 angeordnet, um dadurch ein zu dem Objekt 11 senkrechtes Magnetfeld zu erzeugen. Der Magnetfelddetektor 14 ist an der dem Objekt 11 zugewandten Stirnfläche am magnetischen Pol des Spulenkerns 13 b angeordnet und liegt direkt gegenüber der Oberfläche des Objektes 11. Daher werden die magnetischen Felder an dem gegenüber dem Magnetfelddetektor 14 befindlichen Teil der Oberfläche des Objektes 11 parallel und senkrecht zur Oberfläche des Objektes 11 erzeugt, wodurch die Fehlstellenuntersuchung gemäß dem zuvorgenannten Prinzip ermöglicht wird. Fig. 2 shows a design example with a combination of two magnetic field generators 12 and 13 with a magnetic field detector 14. The magnetic field generator, which consists of an upside-down U-shaped iron core 12 b arranged immediately above the surface of the object 11 and of windings 12 c , 12 c wound on the free ends of the iron core 12 b so that an alternating current flows through it, is intended to generate a magnetic flux parallel to the surface of the object 11. The magnetic field generator 13 consists of a coil core 13 b which is smaller in length than the free legs of the iron core 12 b and a winding 13 c wound on the coil core 13 b so that an alternating current flows through it. It is arranged in the middle between the free legs of the generator 12 in order to generate a magnetic field perpendicular to the object 11. The magnetic field detector 14 is arranged on the end face facing the object 11 at the magnetic pole of the coil core 13 b and is located directly opposite the surface of the object 11. Therefore, the magnetic fields are generated on the part of the surface of the object 11 opposite the magnetic field detector 14 parallel and perpendicular to the surface of the object 11 , which enables the defect investigation according to the aforementioned principle.

Im folgenden wird eine elektrische Schaltung erläutert, die mit den Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 und dem Magnetfelddetektor 14 gemäß Fig. 2 verbunden ist. In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung gezeigt. Hierbei erzeugen die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 beide die Wechselstrommagnetfelder. Im einzelnen erzeugen die Oszillatoren 21 und 22 jeweils eine Sinusschwingung mit einer Kreisfrequenz ω, und ihre Ausgangssignale werden jeder Wicklung 12 c oder 13 c der jeweiligen Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 über jeweils einen Verstärker 23 oder 24 zugeführt, um das Magnetfeld zu erzeugen, wobei ein Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 den Abtast-Halteschaltungen 25 bzw. 26 zugeführt wird. Die Abtast-Halteschaltungen 25 bzw. 26 erhalten auch die Ausgangssignale der Oszillatoren 21 bzw. 22, um auf diese Weise das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 in Synchronisation mit der Phase eines jeden Ausgangssignals abzutasten und zu halten. Die Ausgangssignale der Abtast-Halteschaltung 25 und 26 werden auf Aufzeichnungseinheiten 27 und 28 aufgezeichnet, dann den Komparatoren 29 und 30 zugeführt und mit einem voreingestellten Vergleichsreferenzwert dort jeweils verglichen, so daß, wenn das Ausgangssignal größer ist als der Referenzwert, das vorbestimmte Signal wie bei der Fehlstellenmessung erzeugt wird und durch Fehlstellenzähler 31 und 32 gezählt wird. Die Fehlstellenzähler 31 und 32 sind mit den Ausgangsanschlüssen der Komparatoren 29 und 30 verbunden und Markiervorrichtungen 33 und 34 werden von den Komparatoren gesteuert, um Farbmarkierungen an den Stellen aufzutragen, an denen die Fehlstelle entdeckt wurde. Da die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13, der Magnetfelddetektor 14 und das Untersuchungsobjekt 11 relativ zueinander bewegt werden, werden die Markiervorrichtungen 33 und 34, wie bei den konventionellen Geräten, im richtigen Zeitpunkt angesteuert, in dem die Stelle, die die Fehlstelle einschließt, sich aus der Nachweiszone des Magnetfelddetektors 14 nach der Fehlstellenmessung entfernt.An electric circuit connected to the magnetic field generators 12 and 13 and the magnetic field detector 14 shown in Fig. 2 will be explained below. An example of the electric circuit is shown in Fig. 3. Here, the magnetic field generators 12 and 13 both generate the AC magnetic fields. More specifically, the oscillators 21 and 22 each generate a sinusoidal wave having an angular frequency ω, and their output signals are supplied to each winding 12 c or 13 c of the respective magnetic field generators 12 and 13 through an amplifier 23 or 24 to generate the magnetic field, and an output signal of the magnetic field detector 14 is supplied to the sample-hold circuits 25 and 26 , respectively. The sample-hold circuits 25 and 26 also receive the output signals of the oscillators 21 and 22 , respectively, so as to sample and hold the output signal of the magnetic field detector 14 in synchronization with the phase of each output signal. The output signals of the sample-hold circuits 25 and 26 are recorded on recording units 27 and 28 , then supplied to the comparators 29 and 30 and compared with a preset comparison reference value therein, respectively, so that when the output signal is larger than the reference value, the predetermined signal is generated as in the defect measurement and is counted by defect counters 31 and 32. The defect counters 31 and 32 are connected to the output terminals of the comparators 29 and 30 , and markers 33 and 34 are controlled by the comparators to apply color marks at the locations where the defect is detected. Since the magnetic field generators 12 and 13 , the magnetic field detector 14 and the object under investigation 11 are moved relative to each other, the marking devices 33 and 34 are controlled, as in the conventional devices, at the right time when the point enclosing the defect moves away from the detection zone of the magnetic field detector 14 after the defect measurement.

Die Oszillatoren 21 und 22 werden synchron angesteuert, um zu ermöglichen, daß ihre Oszillator-Ausgangssignale untereinander eine vorbestimmte Phasenverschiebung haben. Unter der Annahme, daß die beiden Oszillator-Ausgangssignale sich mit einer Phasenverschiebung von 90° unterscheiden, wird das Ausgangssignal des Oszillators 21 durch sin ω t repräsentiert, während das Ausgangssignal des Oszillators 22 durch cos ω t repräsentiert wird, wodurch in dem Fall, in dem die Abtast-Halteschaltungen 25 und 26 das Abtasten mit dem Takt zum Aufnehmen der Spitzenwerte der Ausgangssignale sin ω t und cos ω t der Oszillatoren 21 bzw. 22 ausführen, der Fehlstellennachweis mit höchster Empfindlichkeit durchführbar ist. In anderen Worten: Bei Betrachtung der Schaltungshälfte, die den Oszillator 21 enthält, wird der Streufluß von einer Fehlstelle durch einen hohen Signal-Rausch-Abstand in Übereinstimmung mit dem Takt für das stärkste magnetische Feld gemessen, mit dem Ergebnis, daß das Riß-Fehlstellennachweis-Signal (eine Fehlstelle parallel zum Fluß 12 a ist nicht aufspürbar) des Magnetfeldes aufgrund des Magnetfeldgenerators 12 von dem Fehlstellenzähler 31 gezählt wird, wobei die Markiervorrichtung 33 die Markierung entsprechend dem gezählten Wert anbringt.The oscillators 21 and 22 are driven synchronously to allow their oscillator outputs to have a predetermined phase shift with each other. Assuming that the two oscillator outputs differ with a phase shift of 90°, the output of the oscillator 21 is represented by sin ωt while the output of the oscillator 22 is represented by cos ωt , whereby in the case where the sample-hold circuits 25 and 26 perform sampling with the clock for picking up the peak values of the output signals sin ωt and cos ωt of the oscillators 21 and 22 , respectively, the defect detection can be carried out with the highest sensitivity. In other words, considering the circuit half including the oscillator 21 , the leakage flux from a defect is measured by a high signal-to-noise ratio in accordance with the clock for the strongest magnetic field, with the result that the crack defect detection signal (a defect parallel to the flux 12a is not detectable) of the magnetic field due to the magnetic field generator 12 is counted by the defect counter 31 , and the marking device 33 applies the mark corresponding to the counted value.

Ähnlich wie zuvor, wird auf der Schaltungshälfte des Oszillators 22 in dem Fall, in dem der von dem magnetischen Feld, das durch den Magnetfeldgenerator 13 gebildet wird, erzeugte Wirbelstrom durch die Fehlstelle gestört wird, das magnetische Feld durch einen hohen Signal-Rausch-Abstand in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt der höchsten Turbulenz des Magnetfeldes gemessen und das Ergebnis der Messung wird von dem Fehlstellenzähler 32 gezählt und durch die Markiervorrichtung 34 gekennzeichnet. Der Oszillator 22 weist die Turbulenz des Feldes, die durch den Wirbelstrom verursacht wird, nach, so daß Rißfehlstellen in verschiedenen Richtungen sowie auch lochförmige Fehlstellen nachgewiesen werden, um dadurch wenigstens die Unterscheidung von Rißfehlstellen zu ermöglichen, die den magnetischen Fluß 12 a, der von anderen Fehlstellen erzeugt wird, kreuzen. Mit den Ausgangssignalen der Abtast- und Halteschaltungen 25 und 26 (die aufgezeichneten Inhalte in den Aufzeichnungsgeräten 27 und 28) können unter Berücksichtigung der Informationen von den in dem Objekt 11 bestehenden Fehlstellen weitere detaillierte Differenzierungen durchgeführt werden.Similarly to the above, on the circuit half of the oscillator 22 , in the case where the eddy current generated by the magnetic field formed by the magnetic field generator 13 is disturbed by the defect, the magnetic field is measured by a high signal-to-noise ratio in accordance with the timing of the highest turbulence of the magnetic field, and the result of the measurement is counted by the defect counter 32 and marked by the marker 34. The oscillator 22 detects the turbulence of the field caused by the eddy current, so that crack defects in various directions as well as hole-shaped defects are detected, thereby enabling at least discrimination of crack defects crossing the magnetic flux 12a generated by other defects. With the output signals of the sample and hold circuits 25 and 26 (the recorded contents in the recorders 27 and 28 ), further detailed differentiations can be carried out taking into account the information from the defects existing in the object 11 .

In dem Fall, in dem die Ausgangssignale der Oszillatoren von den Magnetfeldern sin ω t und cos ω t sind, kreuzen sich die von beiden Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 erzeugten Magnetfelder senkrecht untereinander, wodurch das resultierende Magnetfeld ein Drehmagnetfeld wird, das sich mit einer Drehfrequenz von 2π/ω dreht. Das Drehmagnetfeld dreht sich, wie in Fig. 4 gezeigt, um einen Punkt genau unter dem Magnetfeldgenerator 13 in der Nähe der Oberfläche des Objektes 11 und verändert sich parallel zur Oberfläche des Objektes 11 bei einer Phase ωt=0, schräg nach oben unter einem Winkel von 45° bei einer Phase von ωt=π/4 und senkrecht zur Oberfläche bei einer Phase von ωt=π/2.In the case where the output signals of the oscillators are from the magnetic fields sin ωt and cos ωt , the magnetic fields generated by both magnetic field generators 12 and 13 cross perpendicularly with each other, whereby the resulting magnetic field becomes a rotary magnetic field rotating with a rotation frequency of 2π/ω. The rotary magnetic field rotates, as shown in Fig. 4, about a point just below the magnetic field generator 13 near the surface of the object 11 and changes parallel to the surface of the object 11 at a phase ωt =0, obliquely upward at an angle of 45° at a phase of ωt =π/4, and perpendicular to the surface at a phase of ωt = π /2.

In dem Fall, in dem eine Fehlstelle 11 c in Form einer offenen Nut im Querschnitt senkrecht zur Oberfläche des Objektes 11 im magnetischen Feld parallel zur Oberfläche angeordnet ist, wie in Fig. 5a gezeigt, erreicht die zur Oberfläche des Objektes 11 senkrechte Komponente des Streuflusses ein Maximum. Auf ähnliche Weise erreicht in dem Fall, in dem eine im Querschnitt V-förmige Fehlstelle 11 d in dem zur Oberfläche des Objektes 11 senkrechten Feld angeordnet ist, die entsprechende Komponente des Streuflusses das Maximum, und in dem Fall, in dem eine im Querschnitt in Relation zur Oberfläche des Objektes 11 schräge Fehlstelle 11 d in Form einer Vertiefung, in dem senkrecht zur Richtung der in Relation zur Oberfläche schrägen Vertiefung verlaufenden Magnetfeldes angeordnet ist, erreicht die entsprechende Komponente des Streuflusses den Maximalwert. Daher braucht die Abtastspeicherung nur hinsichtlich der Phase übereinstimmend mit der Fehlstelle, die sich in dem Objekt 11 befindet, ausgeführt zu werden oder es ist erforderlich, beispielsweise diese dann zu überprüfen, wenn die schrägverlaufende Fehlstelle gemäß Fig. 5c vermutlich aufgespürt worden ist. Die Abtastspeicherung wird dann in Übereinstimmung mit den Zeitpunkten für ωt=π/4 und 5π/4 ausgeführt, wobei eine solche Fehlstelle durch einen hohen Rausch-Signal-Abstand aufgespürt werden kann.In the case where a defect 11c in the form of an open groove in the cross section perpendicular to the surface of the object 11 is arranged in the magnetic field parallel to the surface, as shown in Fig. 5a, the component of the leakage flux perpendicular to the surface of the object 11 reaches a maximum. Similarly, in the case where a defect 11d in the form of a V-shaped cross section is arranged in the field perpendicular to the surface of the object 11 , the corresponding component of the leakage flux reaches the maximum, and in the case where a defect 11d in the form of a depression oblique in the cross section with respect to the surface of the object 11 is arranged in the magnetic field perpendicular to the direction of the depression oblique with respect to the surface, the corresponding component of the leakage flux reaches the maximum value. Therefore, the sample storage only needs to be carried out in phase coincidence with the defect located in the object 11 or it is necessary to check it, for example, when the oblique defect according to Fig. 5c is presumably detected. The sample storage is then carried out in accordance with the times for ωt =π/4 and 5π/4, such a defect being detectable by a high noise-signal ratio.

Das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 wird in Verbindung mit den Phasen der Magnetfelder, die von den Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 erzeugt werden, aufgenommen, wodurch die Fehlstellen unterschiedlicher Form hinsichtlich ihres in die Tiefe gehenden Querschnitts aufgespürt werden können und wobei auch die Formen unterschieden werden können, indem der Abtastzeitpunkt verändert wird.The output signal of the magnetic field detector 14 is recorded in conjunction with the phases of the magnetic fields generated by the magnetic field generators 12 and 13 , whereby the defects of different shapes can be detected with respect to their deep cross-section and also the shapes can be distinguished by changing the sampling time.

Die Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Oszillatoren 21 und 22 ist nicht auf 90° beschränkt, sondern kann wunschgemäß eingestellt werden.The phase difference between the output signals of oscillators 21 and 22 is not limited to 90°, but can be adjusted as desired.

Die Intensität des Magnetfeldes ist, wenn die Phasendifferenz auf einen Winkel von 90° oder 270° festgelegt wird, in jeder Winkelrichtung gleich, aber sie kann bei einem anderen Winkel als oben genannt in einer bestimmten Richtung vergrößert werden, wobei es vorzuziehen ist, zu entscheiden, daß die Phasendifferenz, die der Querschnittsform der Fehlstelle entspricht, in Richtung der Tiefe der Fehlstelle gemessen wird.The intensity of the magnetic field is the same in any angular direction when the phase difference is fixed at an angle of 90° or 270°, but it may be increased in a certain direction at an angle other than the above, and it is preferable to decide that the phase difference corresponding to the cross-sectional shape of the defect is measured in the direction of the depth of the defect.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Fehlstellen-Meßvorrichtung, in dem ein Oszillator 41 mit der Kreisfrequenz ω das eine magnetische Feld erzeugt und ein Oszillator 42 mit der Kreisfrequenz m ω das andere magnetische Feld. Im einzelnen wird das Ausgangssignal sin ωt des einen Oszillators 41 dem Verstärker 43 zugeführt und dadurch verstärkt, um der Wicklung 12 c des Magnetfeldgenerators 12 zugeführt zu werden, wodurch das Magnetfeld parallel zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes 11 gebildet wird. Das Ausgangssignal sin m ω t des anderen Oszillators 42 wird dem Leistungsverstärker 44 zugeführt und dadurch verstärkt, um der Wicklung 13 c des Magnetfeldgenerators 13 zugeführt zu werden, wodurch der zur Oberfläche des Objektes 11 senkrechte magnetische Fluß gebildet wird. Die Ausgangssignale beider Oszillatoren brauchen nur hinsichtlich ihrer Frequenz unterschiedlich zu sein (m 1), wobei der Wert von m kein bestimmter sein muß, allerdings vorzugsweise einen Wert von zwei oder größer wegen der verschiedenen Aufgaben der Frequenzen bei der Unterscheidung der Signalkomponenten auf der Basis der beiden Magnetfelder haben soll. Fig. 6 shows a block diagram of another embodiment of the defect measuring device in which an oscillator 41 with the angular frequency ω generates one magnetic field and an oscillator 42 with the angular frequency m ω generates the other magnetic field. In detail, the output signal sin ωt of one oscillator 41 is fed to the amplifier 43 and thereby amplified to be supplied to the winding 12c of the magnetic field generator 12 , whereby the magnetic field parallel to the surface of the object 11 is formed. The output signal sin m ωt of the other oscillator 42 is fed to the power amplifier 44 and thereby amplified to be supplied to the winding 13c of the magnetic field generator 13 , whereby the magnetic flux perpendicular to the surface of the object 11 is formed. The output signals of both oscillators need only differ in their frequency ( m 1), whereby the value of m need not be a specific one, but should preferably have a value of two or greater because of the different tasks of the frequencies in distinguishing the signal components on the basis of the two magnetic fields.

Das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 wird den Synchrondetektoren 47 und 48 jeweils über die Verstärker 45 und 46 zugeführt, wobei die Synchrondetektoren 47 und 48, die Ausgangssignale von den Oszillatoren 41 bzw. 42 erhalten haben, um dadurch die Phasenerfassung, bezogen auf die Schwingungsausgangssignale der Oszillatoren, auszuführen. Daher wird der Streufluß, der von den Fehlstellen in dem von den Magnetfeldgenerator 12 erzeugten Magnetfeld verursacht wird, abgerufen durch den Synchrondetektor 47 und die Turbolenz, die von der Fehlstelle in dem von dem Generator 13 erzeugten Magnetfeld verursacht wird, wird von dem Synchrondetektor 48 abgerufen, so daß die Ausgangssignale der Synchrondetektoren 47 und 48 in Komparatoren 49 und 50 eingegeben werden und mit dem Vergleichsreferenzwert verglichen werden, der darin jeweils festgelegt ist. Die Ausgangssignale werden, wenn sie größer sind als der Referenzwert auch wie bei der Fehlstellenmessung getrennt durch Fehlstellenzähler 51 und 52 gezählt und von einer gemeinsamen Markiervorrichtung 53 markiert, wobei die Markiervorrichtung selbstverständlich auch getrennt vorgesehen sein kann.The output of the magnetic field detector 14 is supplied to the synchronous detectors 47 and 48 via the amplifiers 45 and 46 , respectively, the synchronous detectors 47 and 48 having received outputs from the oscillators 41 and 42 , respectively, to thereby perform phase detection with respect to the oscillation outputs of the oscillators. Therefore, the leakage flux caused by the defects in the magnetic field generated by the magnetic field generator 12 is detected by the synchronous detector 47 and the turbulence caused by the defects in the magnetic field generated by the generator 13 is detected by the synchronous detector 48 , so that the outputs of the synchronous detectors 47 and 48 are input to comparators 49 and 50 and compared with the comparison reference value set therein, respectively. The output signals, if they are larger than the reference value, are counted separately by defect counters 51 and 52 , as in the case of defect measurement, and are fed from a common Marking device 53 , whereby the marking device can of course also be provided separately.

Auf diese Weise wird die Frequenz zur Magnetisierung verschieden gewählt, um den Fehlstellennachweis in Verbindung mit jedem Magnetfeld zu ermöglichen, wobei als Ergebnis die Unterscheidung der Fehlstellenart möglich ist. Auch ist es möglich, wegen der verschiedenen Frequenzen, das Drehmagnetfeld durch Schwingung in Verbindung mit jeder Phase zu erzeugen, wodurch der Fehlstellennachweis ohne Rücksicht auf die Querschnittsform der Fehlstelle in Richtung ihrer Tiefe durchführbar ist.In this way, the frequency of magnetization is chosen differently to enable the defect detection in connection with each magnetic field, as a result of which it is possible to distinguish the type of defect. Also, due to the different frequencies, it is possible to generate the rotating magnetic field by oscillation in connection with each phase, whereby the defect detection can be carried out regardless of the cross-sectional shape of the defect in the direction of its depth.

Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung, in der ein zu untersuchendes rohrförmiges Objekt 11 in Längsrichtung der Vorrichtung bewegt wird und sich um seine Achse dreht. Zu beiden Seiten des Bereiches, in dem das Objekt 11 bewegt wird, sind die magnetischen Pole des Magnetfeldgenerators 12, der von Schlittenteilen 35, 35 getragen wird und der über ein Joch 12 magnetisch gekoppelt ist, entgegengesetzt zueinander angeordnet. Die Wicklungen 12 c, 12 c an den Polen werden von einer (nicht dargestellten) Stromquelle versorgt, um das Magnetfeld zu bilden. Ein größerer Teil des Magnetflusses dieser Wicklungen geht durch das Objekt 11, das so angeordnet werden muß, daß es von dem umfangsmäßig verlaufenden Magnetfeld gleichmäßig durchsetzt wird. Die Schlittenteile 35, 35 stützen sich auf eine Schiene 36 auf ihren beiden sich längs erstreckenden Seiten und sind in Längsrichtung auf der Schiene 36 frei beweglich, wobei die Schiene 36 horizontal und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objektes 11 angeordnet ist. Eine Zuführgewindespindel 37 ist unterhalb der Schiene 36 und parallel zu ihr angeordnet und weist an beiden Enden jeweils entgegengesetzt gedrehte Gewindegänge auf, wobei auf den Schraubenwindungen Muttern 38, 38 laufen, die an den Schlittenteilen 35, 35 jeweils befestigt sind, so daß ein Handrad 39, das an einem Ende der Gewindespindel 37 befestigt ist, in Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzt gedreht wird, um die Pole an dem Magnetfeldgenerator 12 auf das Objekt 11 hin oder von dem Objekt 11 weg in gleichem Ausmaß zu bewegen. Oberhalb des Bewegungsbereiches des Objektes 11 ist ein Luftzylinder 40 montiert, der nach unten gerichtet ist und der an seinem unteren Ende den Magnetfeldgenerator 13 und den Magnetfelddetektor 14 aufnimmt, die in Kombination, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet sind. Der Magnetfeldgenerator 13 bildet ein in Relation zum Objekt 11 radiales Magnetfeld, wodurch das parallel zur Oberfläche des Objektes 11 verlaufende sowie das senkrecht dazu verlaufende Magnetfeld genau unterhalb des Magnetfelddetektors 14 erzeugt werden, wobei auf diese Weise der zuvor genannte Fehlstellennachweis ermöglicht wird. Der Luftzylinder 40 wird angesteuert, um den Magnetfeldgenerator 13 und den Detektor 14 in ihrer Position auszurichten und die Zuführgewindespindel 37 wird gedreht, um den Magnetfeldgenerator 12 in seiner Lage auszurichten, um dadurch eine Anpassung der Vorrichtung an Untersuchungsobjekte verschiedenen Durchmessers zu erlauben. Fig. 7 shows a device in which a tubular object 11 to be examined is moved in the longitudinal direction of the device and rotates about its axis. On either side of the area in which the object 11 is moved, the magnetic poles of the magnetic field generator 12 , which is carried by carriage parts 35, 35 and which is magnetically coupled via a yoke 12 , are arranged opposite to each other. The windings 12c , 12c at the poles are supplied by a power source (not shown) to form the magnetic field. A major part of the magnetic flux of these windings passes through the object 11 , which must be arranged so that it is evenly penetrated by the circumferentially extending magnetic field. The carriage parts 35, 35 are supported on a rail 36 on both of their longitudinally extending sides and are freely movable longitudinally on the rail 36 , the rail 36 being arranged horizontally and perpendicular to the direction of movement of the object 11. A feed screw 37 is arranged below the rail 36 and parallel to it and has oppositely turned threads at both ends, the screw threads carrying nuts 38, 38 which are attached to the carriage parts 35, 35 respectively, so that a handwheel 39 attached to one end of the screw spindle 37 is rotated clockwise or counterclockwise to move the poles on the magnetic field generator 12 towards or away from the object 11 by the same amount. Above the movement range of the object 11, an air cylinder 40 is mounted which is directed downward and which receives at its lower end the magnetic field generator 13 and the magnetic field detector 14 which are arranged in combination as shown in Fig. 2. The magnetic field generator 13 forms a magnetic field radial in relation to the object 11 , whereby the magnetic field running parallel to the surface of the object 11 and the magnetic field running perpendicular thereto are generated just below the magnetic field detector 14 , thus enabling the aforementioned defect detection. The air cylinder 40 is controlled to align the magnetic field generator 13 and the detector 14 in their position and the feed screw 37 is rotated to align the magnetic field generator 12 in its position, thereby allowing adaptation of the device to examination objects of different diameters.

Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung, die zum Nachweis von Fehlstellen in einem Objekt 11, das im Querschnitt als Vierkant, wie beispielsweise Stahlstangen oder Vierkantstahl, gestaltet ist, verwendet wird. Im allgemeinen, wenn die Magnetfeldgeneratoren in Zusammenstellung mit dem Detektor, wie in Fig. 2 gezeigt, senkrecht zur Beförderungsrichtung des Objektes 11 während der Beförderung bewegt werden, wird die Objektoberfläche auf einem Zickzack-Kurs untersucht. Eine solche Kombination ist aber wegen des Eisenkerns schwer, wodurch die Bewegungsvorrichtung entsprechend groß dimensioniert werden muß und wodurch es auch schwierig wird, diese schnell zu bewegen, so daß sich der Nachteil ergibt, daß die Untersuchungsgeschwindigkeit gering ist. Die Vorrichtung aus Fig. 8 hat diesen Nachteil jedoch beseitigt. Fig. 8 shows an apparatus used for detecting defects in an object 11 which is shaped in cross section as a square, such as steel bars or square steel. In general, when the magnetic field generators in combination with the detector as shown in Fig. 2 are moved perpendicular to the direction of conveyance of the object 11 during conveyance, the object surface is examined in a zigzag course. However, such a combination is heavy because of the iron core, which means that the moving device must be dimensioned accordingly large and also makes it difficult to move it quickly, so that the disadvantage arises that the inspection speed is low. However, the apparatus of Fig. 8 has eliminated this disadvantage.

Die Vorrichtung ist derart konstruiert, daß ein Magnetfeldgenerator 12, bei dem die magnetischen Pole einander entgegengesetzt auf beiden Seiten des Beförderungsbereiches des Objektes 11 angeordnet sind, das Magnetfeld parallel zur Oberfläche, die hinsichtlich der Fehlstellen untersucht werden soll, erzeugt. Ein Magnetfeldgenerator 13, der gegenüber der Oberfläche, die untersucht werden soll, angeordnet ist, und aus einer im wesentlichen rechtwinkligen Luftkernwicklung, deren innere Dimension größer ist als die Breite der Untersuchungsfläche, besteht, erzeugt das dazu senkrechte Magnetfeld. Ein Magnetfelddetektor 14, der innerhalb der Wicklung des Generators 13 angeordnet ist, wird in Richtung der Breite des Objektes 11 hin und her bewegt. In wenigen Worten ausgedrückt, sind die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 stationär, während lediglich der leichtgewichtige Detektor 14 bewegt wird.The apparatus is constructed in such a way that a magnetic field generator 12 , in which the magnetic poles are arranged opposite each other on both sides of the conveying area of the object 11 , generates the magnetic field parallel to the surface to be examined for defects. A magnetic field generator 13 , arranged opposite the surface to be examined and consisting of a substantially rectangular air core winding whose inner dimension is larger than the width of the examination surface, generates the magnetic field perpendicular thereto. A magnetic field detector 14 , arranged within the winding of the generator 13 , is moved back and forth in the direction of the width of the object 11. In a nutshell, the magnetic field generators 12 and 13 are stationary, while only the lightweight detector 14 is moved.

Im folgenden wird die zuvorgenannte Vorrichtung unter Zuhilfenahme der Fign. 9 und 10 erläutert.In the following, the aforementioned device is explained with the aid of Figs. 9 and 10.

Zu beiden Seiten des Bewegungsbereiches des im Querschnitt rechteckigen Objektes 11, das in Längsrichtung für die Fehlstellenuntersuchung befördert werden muß, ist ein Magnetfeldgenerator 12 zum Erzeugen des Magnetfeldes entlang der Oberfläche (obere Oberfläche) des Untersuchungsobjektes 11 vorgesehen. Der Generator 12 weist Kerne 12 d, 12 d auf, auf die die Wicklungen 12 c, 12 c gewickelt sind, sowie ein Joch 12 e unterhalb des Objektes 11 und sich in dessen Breitenrichtung erstreckend auf, wobei die Kerne 12 d, 12 d teilweise beweglich auf dem Joch 12 e über die Stützplatten 61, 61 jeweils gelagert sind.On both sides of the movement range of the object 11 having a rectangular cross section which must be conveyed in the longitudinal direction for the defect inspection, a magnetic field generator 12 is provided for generating the magnetic field along the surface (upper surface) of the inspection object 11. The generator 12 has cores 12 d , 12 d on which the windings 12 c , 12 c are wound, and a yoke 12 e below the object 11 and extending in the width direction thereof, the cores 12 d , 12 d being partially movably supported on the yoke 12 e via the support plates 61, 61 respectively.

Die beweglichen Auflageflächen 62 sind am unteren Ende der Stützplatten 61, 61 montiert, die Gewindemuttern 63, 63 sind an den unteren Oberflächen der Auflageflächen 62, 62 montiert und die Schnecke mit den Gewindeteilen an beiden Enden einer Gewindespindel 64 überbrückt in der Breite das Objekt 11 und weist jeweils einander entgegengesetzte Gewindegänge auf, so daß die Spindel 64 sich im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt drehen muß, um jeden der Kerne 12 d auf dem Joch 12 e in Breitenrichtung des Objektes 11 gleiten zu lassen, wobei die Kerne 12 d sich in Richtung auf das Objekt zu oder von dem Objekt weg bewegen.The movable support surfaces 62 are mounted on the lower end of the support plates 61, 61 , the threaded nuts 63, 63 are mounted on the lower surfaces of the support surfaces 62, 62 and the worm with the threaded parts at both ends of a threaded spindle 64 bridges the object 11 in width and has respective opposite threads so that the spindle 64 must rotate clockwise or counterclockwise to slide each of the cores 12 d on the yoke 12 e in the width direction of the object 11 , whereby the cores 12 d move toward or away from the object.

Ein Magnetfeldgenerator 13 zum Erzeugen eines zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes 11 senkrechten Magnetfeldes ist oberhalb der Oberfläche angeordnet und verwendet eine Luftkernwicklung, die aus einem elliptischen Spulenhohlkörper 13 d besteht, der sich in der Breitenrichtung des Objektes 11 erstreckt, sowie aus einer Wicklung 13 c, die auf den Spulenkörper 13 d gewickelt ist, wobei die Luftkernspule an der oberen Oberfläche beider Enden an der unteren Oberfläche eines U-förmigen Montageteiles 65, 65 jeweils montiert ist und wobei die Montageteile 65, 65 an der oberen Oberfläche an der unteren Oberfläche einer Stützplatte 66 eines Nachfolgemechanismus montiert ist. Eine Zylinderstützplatte 67 ist auf der Stützplatte 66 des Nachfolgemechanismus vorgesehen und trägt an der oberen Oberfläche einen Zylinder 68, dessen Kolbenstange 69 nach unten ragt. Die Kolbenstange 69 ist durch die Zylinderstützplatte 67 geführt und trägt an dem äußeren Ende den Nachfolgemechanismus 66 über eine Universalverbindung 70 in seiner oberen Mitte, um dadurch der Stützplatte 66 zu erlauben, sich frei und schräg in Relation zur Kolbenstange 69 zu bewegen, wobei die Stützplatte 66 des Nachfolgemechanismus an ihren Unterseiten nicht dargestellte Rollen aufweist. Diese sind an Seitenteilen angebracht, die in Transportrichtung des Objektes 11 vorne und hinten angeordnet sind. Die Rollen sind an beiden Breitseiten des Objektes 11 vorgesehen, um drehend in Kontakt mit dem Objekt zu kommen und dessen Krümmung zu folgen.A magnetic field generator 13 for generating a magnetic field perpendicular to the surface of the object 11 under examination is arranged above the surface and uses an air core winding consisting of an elliptical coil hollow body 13 d extending in the width direction of the object 11 and a winding 13 c wound on the coil body 13 d , the air core coil being mounted on the upper surface of both ends to the lower surface of a U-shaped mounting part 65, 65 respectively, and the mounting parts 65, 65 being mounted on the upper surface to the lower surface of a support plate 66 of a follower mechanism. A cylinder support plate 67 is provided on the support plate 66 of the follower mechanism and carries on the upper surface a cylinder 68 whose piston rod 69 downwards. The piston rod 69 is guided through the cylinder support plate 67 and carries at the outer end the follower mechanism 66 via a universal joint 70 at its upper center, thereby allowing the support plate 66 to move freely and obliquely in relation to the piston rod 69 , the support plate 66 of the follower mechanism having rollers (not shown) on its undersides. These are attached to side parts which are arranged at the front and rear in the transport direction of the object 11. The rollers are provided on both broad sides of the object 11 in order to come into rotational contact with the object and to follow its curvature.

An der Unterseite der Stützplatte 66 ist an einem Ende quer zum Objekt 11 über eine L-förmige Befestigung 72 ein Motor 71 montiert. Eine Abtriebswelle 71 a des Motors 71 erstreckt sich nach innen und ist an ihrem äußeren Ende mit einer Gewindestange 74 koaxial über ein Kupplung 73 verbunden, wobei die Gewindestange 74 an ihren beiden Enden in den Montageteilen 65, 65 über Lager gelagert ist, so daß sie sich in Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzt entsprechend der Drehung des Motors 71 drehen kann. Die Gewindestange 74 ist auch durch den oberen Teil eines Detektor-Aufnahmegehäuses 75 geführt und greift darin in eine Gewindemutter ein, so daß das Gehäuse 75 auf der Gewindestange 74 quer zum Objekt 11 der Drehbewegung in Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzt der Gewindestange 74 folgend bewegt wird.A motor 71 is mounted on the underside of the support plate 66 at one end transverse to the object 11 via an L-shaped mount 72. An output shaft 71a of the motor 71 extends inwardly and is connected at its outer end to a threaded rod 74 coaxially via a coupling 73 , the threaded rod 74 being supported at its two ends in the mounting members 65 , 65 via bearings so that it can rotate clockwise or counterclockwise according to the rotation of the motor 71. The threaded rod 74 is also passed through the upper part of a detector receiving housing 75 and engages a threaded nut therein so that the housing 75 is moved on the threaded rod 74 transverse to the object 11 following the clockwise or counterclockwise rotation of the threaded rod 74 .

Fig. 11 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 10. Der untere Teil des Gehäuses 75 ist in einem Hohlraum des Spulenkörpers 13 d des Magnetfeldgenerators 13 angeordnet und Führungsrollen 76, 76 drehbar in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Spulenkörper 13 d sind in Relation zur Bewegungsrichtung auf beiden Seiten des Gehäuses 75 montiert, so daß sie sich drehend in Kontakt mit dem Spulenkörper 13 d bewegen, wenn das Gehäuse 75 sich bewegt und auch eine Drehbewegung des Gehäuses 75, verursacht durch die Drehung der Gewindestange 74 verhindern. Das Gehäuse 75 ist an der Bodenfläche offen. Durch diese Öffnung ist das obere Ende eines den Magnetfelddetektor 14 aufnehmenden Detektorhalters 77 gleitend in das Gehäuse 75 eingefügt, in dem eine Druckfeder 82 angeordnet ist, um den Halter 77 nach unten zu drücken. Der Magnetfelddetektor 14 ist in dem unteren Ende des Detektorhalters 77 eingefügt und auf die Untersuchungsoberfläche nach unten gerichtet (in Richtung auf das Objekt 11), wobei der Detektorhalter an dem unteren Ende einen Schuh 78 trägt, so daß die Untersuchungsoberfläche des Detektors 14 über den Schuh 78 mit der untersuchten Oberfläche des Objektes 11 in Kontakt gebracht wird. Fig. 11 shows a section along the line XIII-XIII in Fig. 10. The lower part of the housing 75 is arranged in a cavity of the bobbin 13d of the magnetic field generator 13 , and guide rollers 76, 76 rotatably in contact with the upper surface of the bobbins 13d are mounted on both sides of the housing 75 in relation to the direction of movement so that they rotatably move in contact with the bobbin 13d when the housing 75 moves and also prevent rotational movement of the housing 75 caused by rotation of the threaded rod 74. The housing 75 is open at the bottom surface. Through this opening, the upper end of a detector holder 77 receiving the magnetic field detector 14 is slidably inserted into the housing 75 , in which a compression spring 82 is arranged to press the holder 77 downward. The magnetic field detector 14 is inserted into the lower end of the detector holder 77 and directed downwards towards the examination surface (towards the object 11 ), the detector holder carrying a shoe 78 at the lower end so that the examination surface of the detector 14 is brought into contact with the examined surface of the object 11 via the shoe 78 .

Die Gewindestange 74 ist an dem der Montageseite des Motors 71 abgewandten Ende drehbar an einem Montageteil 65 über ein Lager gelagert und über eine Kupplung 73 mit einem Positionsdetektor 80 verbunden, der ein Potentiometer oder einen Drehkodierer verwendet. Der Positionsdetektor 80 ist an der Stützplatte 66 des Nachfolgemechanismus über eine L-förmige Befestigung 72 befestigt, so daß die Bewegung des Magnetfelddetektors 14 aufgrund der Drehung der Gewindestange 74 in Uhrzeigerrichtung oder umgekehrt von dem Positionsdetektor 80 in Richtung quer zum Objekt 11 gemessen wird. Zusätzlich kennzeichnet das Bezugszeichen 81 in Fig. 10 ein Leitungskabel, um das Signal zwischen dem Magnetfelddetektor 14 und dem Signalprozessor zu übertragen.The threaded rod 74 is rotatably supported on a mounting part 65 via a bearing at the end opposite to the mounting side of the motor 71 and is connected to a position detector 80 using a potentiometer or a rotary encoder via a coupling 73. The position detector 80 is attached to the support plate 66 of the follower mechanism via an L-shaped mount 72 so that the movement of the magnetic field detector 14 due to the rotation of the threaded rod 74 in the clockwise direction or vice versa is measured by the position detector 80 in the direction transverse to the object 11. In addition, reference numeral 81 in Fig. 10 denotes a lead cable for transmitting the signal between the magnetic field detector 14 and the signal processor.

Im folgenden wird die Arbeitsweise einer derartigen Vorrichtung näher erläutert. In Fig. 9 wird die Gewindespindel 64 zunächst gedreht, um einen Abstand zwischen den Kernen 12 d, 12 d am Magnetfeldgenerator 12 einzurichten, der der Breite des beförderten Objektes 11entspricht. Dann wird die Kolbenstange 69 am Zylinder 68 zurückgezogen, um den Magnetfeldgenerator 13 und den Detektor 14 in einen sicheren Bereich oberhalb des Beförderungsbereiches des Objektes 11 zu bringen. Daraufhin werden die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 mit Strom versorgt. In diesem Zustand wird das Objekt 11 eingeführt. Dann wird durch einen Detektor, beispielsweise durch ein photoelektrisches Rohr, der Eintritt des Objektes 11 in die Fehlstellen-Nachweiszone festgestellt und die Kolbenstange 69 am Zylinder 68 wird vorwärts bewegt, bis der Schuh 78 an dem Detektorhalter 77 gegen die Untersuchungsoberfläche des Objektes 11 stößt. Der Motor 71 wird angesteuert, um die Gewindestange 74 zu drehen, so daß das Gehäuse 75, das den Detektorhalter 77 trägt, in den Luftkernteil des Spulenkörpers 13 d quer zum Objekt 11 bewegt wird und der Schuh 78 sich auf der Untersuchungsoberfläche mit gleitendem Kontakt bewegt. Hierbei erkennt der Magnetfelddetektor 14 das überlagerte Magnetfeld, das in der Nähe der Untersuchungsoberfläche des Objektes 11 erzeugt wird, um den Fehlstellennachweis auf dem Untersuchungsobjekt auszuführen.The operation of such an apparatus will now be explained in more detail. In Fig. 9, the lead screw 64 is first rotated to establish a distance between the cores 12 d , 12 d on the magnetic field generator 12 which corresponds to the width of the object 11 being conveyed. Then the piston rod 69 on the cylinder 68 is retracted to bring the magnetic field generator 13 and the detector 14 to a safe area above the conveying area of the object 11. Thereupon, the magnetic field generators 12 and 13 are supplied with power. In this state, the object 11 is introduced. Then, the entry of the object 11 into the defect detection zone is detected by a detector, for example a photoelectric tube, and the piston rod 69 on the cylinder 68 is moved forward until the shoe 78 on the detector holder 77 abuts the inspection surface of the object 11 . The motor 71 is driven to rotate the screw rod 74 so that the housing 75 supporting the detector holder 77 is moved into the air core part of the bobbin 13d across the object 11 and the shoe 78 moves on the inspection surface with sliding contact. At this time , the magnetic field detector 14 detects the superimposed magnetic field generated near the inspection surface of the object 11 to carry out the flaw detection on the inspection object.

Hinsichtlich der Bewegung des Gehäuses 75, das u.a. den Magnetfelddetektor 14 und anderes in einem vorbestimmten Abstand trägt, kann sich der Motor 71 in umgekehrter Drehrichtung drehen, um das Gehäuse 75 zurückzubewegen. Auf diese Weise wird das Gehäuse 75 innerhalb einer vorbestimmten Breite auf einem Zickzack-Kurs auf der Untersuchungsoberfläche des vorwärtsbewegten Objektes 11 bewegt, wobei die vorbestimmte Breite entsprechend der Breite des Objektes 11 festgelegt wird.Regarding the movement of the housing 75 which supports the magnetic field detector 14 and others at a predetermined distance, the motor 71 may rotate in the reverse direction to move the housing 75 backward. In this way, the housing 75 is moved within a predetermined width on a zigzag course on the inspection surface of the advancing object 11 , the predetermined width being set according to the width of the object 11 .

Die Führungsrollen 76, die auf beiden Seiten des Gehäuses 75 montiert sind, drehen sich auf der oberen Oberfläche des Spulenkörpers 13 d aufgrund des Kontaktes mit ihr, um dadurch die Bewegung des Gehäuses 75 zu erleichtert und zu verhindern, daß das Gehäuse 75 zusammen mit der Gewindespindel 74 gedreht wird.The guide rollers 76 mounted on both sides of the housing 75 rotate on the upper surface of the spool 13d due to contact therewith, thereby facilitating the movement of the housing 75 and preventing the housing 75 from being rotated together with the lead screw 74 .

Darüber hinaus sind nicht dargestellte Rollen auf beiden Seiten des Magnetfeldgenerators 13 in Relation zur Bewegungsrichtung an der Stützplatte 66 des Nachfolgemechanismus montiert, die drehbar in Kontakt mit der Untersuchungsoberfläche des Objektes 11 sind, wobei die Stützplatte 66 schräg über eine Universalverbindung 70 frei beweglich ist, so daß der Detektorhalter 77 einer Krümmung des Objektes 11 folgen kann. Darüber hinaus folgt der Detektorhalter 77, da er von der Druckfeder 82 nach unten gedrückt wird, der Unebenheit der Untersuchungsoberfläche, so daß eine Beschädigung des Halters nicht befürchtet werden muß.In addition, rollers (not shown) are mounted on both sides of the magnetic field generator 13 in relation to the direction of movement on the support plate 66 of the follower mechanism, which are rotatably in contact with the examination surface of the object 11 , the support plate 66 being freely movable obliquely via a universal joint 70 so that the detector holder 77 can follow a curvature of the object 11. In addition, the detector holder 77 , since it is pressed downward by the compression spring 82 , follows the unevenness of the examination surface so that there is no fear of damage to the holder.

Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Lage ist, Fehlstellen verschiedener Art über den gesamten Umfang und die gesamte Länge eines im Querschnitt runden Objektes zu untersuchen.In the following, another embodiment is explained which is capable of examining defects of various types over the entire circumference and the entire length of an object with a round cross-section.

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht dieses Ausführungsbeispiels und die Fign. 13 und 14 sind weitere Darstellungen davon. Ein ringförmiger Elektromagnet 4 zum Erzeugen eines mit dem Untersuchungsobjekt konzentrischen Wechselstrom-Magnetfeldes ist innerhalb der Transferzone des Objektes (Stahlrohr), das in Längsrichtung befördert wird, angeordnet. Der Elektromagnet 4 weist an seinem inneren Umfang vier Magnetpole 4 a und 4 b mit gegenseitigem Winkelabstand von 90° auf, wobei die einander entgegengesetzten Pole 4 a, 4 a durch Wicklungen 6 a, 6 a und die anderen einander entgegengesetzten Pole 4 b, 4 b jeweils durch die Wicklungen 6 b, 6 b gebildet werden. Ein Wechselstrom ia = Im sin ω t durchfließt die Wicklungen 6 a, 6 a an den Polen 4 a, 4 a als Erregerstrom und ein Erregerstrom ia = Im cos ωt, der sich von dem ersten Erregerstrom in der Phase um die π/2 unterscheidet, fließt durch die Wicklungen 6 b, 6 b an den Polen 4 b, 4 b. Dadurch werden senkrecht kreuzende Magnetfelder erzeugt, deren Intensität Ha und Hb sich mit der Zeit ändert. Daher ändert das zusammengesetzte Magnetfeld beider Felder seine Orientierung mit der Zeit, indem es dem Intensitätswechsel beider Felder folgt. In anderen Worten: Im Zentrum der ringförmigen Elektromagneten ist die Feldintensität Hc aufgrund der Wechselstrom-Phasenverschiebung konstant und das Drehmagnetfeld mit der Rotationsgeschwindigkeit ωt ist gebildet. In wenigen Worten, unter der Annahme, daß die virtuellen Magnetpole rotieren, setzt die Wirbelstrom erzeugende Position von dem Drehmagnetfeld ihre Drehung fort. Der gegenüber dem äußeren Umfang des Objektes 11 angeordnete Magnetfelddetektor 14 mißt die Turbulenz des Magnetfeldes, wenn eine Fehlstelle existiert, wodurch die Fehlstelle nachgewiesen wird. Andererseits wird davon ausgegangen, daß das Objekt 11 umfangsmäßig von den einander entgegengesetzten Polen 4 a, 4 a oder 4 b, 4 b bzw. den virtuellen magnetischen Polen magnetisiert wird, so daß die Fehlstellen in Richtung des Flusses und andererseits senkrecht zur Umfangsrichtung durch den Streufluß aufgrund der Fehlstellen nachgewiesen werden. Fig. 12 is a perspective view of this embodiment and Figs. 13 and 14 are further illustrations thereof. An annular electromagnet 4 for generating an alternating current magnetic field concentric with the object under examination is arranged within the transfer zone of the object (steel pipe) which is conveyed in the longitudinal direction. The electromagnet 4 has four magnetic poles 4 a and 4 b on its inner circumference with a mutual angular distance of 90°, the opposite poles 4 a , 4 a being formed by windings 6 a , 6 a and the other opposite poles 4 b , 4 b being formed by windings 6 b , 6 b respectively. An alternating current ia = Im sin ωt flows through the windings 6 a , 6 a at the poles 4 a , 4 a as an excitation current and an excitation current ia = Im cos ωt , which differs from the first excitation current in phase by π/2, flows through the windings 6 b , 6 b at the poles 4 b , 4 b . This creates perpendicularly crossing magnetic fields whose intensity Ha and Hb changes over time. Therefore, the composite magnetic field of both fields changes its orientation over time, following the change in intensity of both fields. In other words, at the center of the ring-shaped electromagnets, the field intensity Hc due to the AC phase shift is constant, and the rotary magnetic field with the rotational speed ωt is formed. In a few words, assuming that the virtual magnetic poles rotate, the eddy current generating position of the rotary magnetic field continues to rotate. The magnetic field detector 14 arranged opposite to the outer circumference of the object 11 measures the turbulence of the magnetic field when a defect exists, thereby detecting the defect. On the other hand, it is assumed that the object 11 is circumferentially magnetized by the opposite poles 4 a , 4 a or 4 b , 4 b or the virtual magnetic poles, so that the defects are detected in the direction of the flux and on the other hand perpendicular to the circumferential direction by the leakage flux due to the defects.

Zu beiden Seiten des ringförmigen Magneten sind in Längsrichtung des Objektes ringförmige Magnetspulen 5, 5 angeordnet, durch die das Objekt 11 hindurchgeführt ist, wobei die Magnetspulen 5, 5 mit Strom versorgt werden, um einen magnetischen Fluß 5 a umfangsmäßig zu erzeugen, um ein Magnetfeld in Längsrichtung des Objektes 11 zu bilden. Dieses Magnetfeld wird auf dem gesamten äußeren Umfang gebildet, so daß, wenn der sich mit dem Fluß 5 a kreuzende Fehlstellenverlauf in irgendeiner Position am äußeren Umfang des Objektes 11 existiert, der magnetische Streufluß erzeugt wird und von dem Magnetfelddetektor 14 gemessen wird, wodurch die Fehlstelle nachgewiesen wird. Die ringförmigen Magnetspulen 5, 5 können alternativ mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom versorgt werden.On both sides of the ring-shaped magnet , ring-shaped magnetic coils 5, 5 are arranged in the longitudinal direction of the object through which the object 11 is passed, the magnetic coils 5, 5 being supplied with current to generate a magnetic flux 5a circumferentially to form a magnetic field in the longitudinal direction of the object 11. This magnetic field is formed on the entire outer circumference, so that when the defect path intersecting with the flux 5a exists at any position on the outer circumference of the object 11 , the leakage magnetic flux is generated and measured by the magnetic field detector 14 , thereby detecting the defect. The ring-shaped magnetic coils 5 , 5 can alternatively be supplied with alternating current or with direct current.

Die Fign. 15-(i) bis -(iv) sind beispielhafte Darstellungen der Orientierung des Magnetfeldes, des an der äußeren Umfangsfläche des Objektes 11 erzeugten magnetischen Flusses und des Wirbelstromes, der in das Drehmagnetfeld induziert wird. In diesem erzeugt der ringförmige Elektromagnet 4 am äußeren Umfang des Objektes 11 das Magnetfeld 40 a in Umfangsrichtung des Objektes und ein Wirbelstrom 40 b wird in der Nähe der virtuellen Pole in das Drehmagnetfeld induziert, wobei die ringförmigen Magnetspulen 5, 5 das Magnetfeld 5 a, das sich axial von dem Objekt 11 auf seinem äußeren Umfang erstreckt, erzeugen. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen &ominus; die Orientierung des virtuellen Poles auf der Basis der Orientierung der magnetischen Pole 4 b, 4 b, wie in Fig. 12 gezeigt. Entsprechend mißt der Magnetfelddetektor 14 in einem Fall, in dem die rißähnliche Fehlstelle axial und auf dem Umfang des Objektes 11 in dessen Randbereich besteht, das von den Fehlstellen verursachte Streufeld von dem umfangsmäßigen Magnetfeld 40 a, das von dem ringförmigen Elektromagneten 4 erzeugt wird, und das axiale Magnetfeld 5 a, das von den ringförmigen Magnetspulen 5, 5 erzeugt wird. In einem Fall, in dem eine lochähnliche Fehlstelle besteht, mißt der Detektor 14 die Turbulenz des Magnetfeldes, das von dem turbulenten Wirbelstrom aufgrund der Fehlstelle verursacht wird, wobei dadurch die Fehlstellen nachgewiesen werden. Der Magnetfelddetektor 14 wird mit einer geringeren Geschwindigkeit gedreht als die Drehgeschwindigkeit des Magnetfeldes, so daß die Phasenlage seiner Position mit der des virtuellen Poles des Drehmagnetfeldes übereinstimmt. Der Magnetfelddetektor 14 tastet den äußeren Umfang des Objektes 11 spiralförmig im Zusammenhang mit der Vorwärtsbewegung des Objektes 11 ab, wobei dadurch eine genaue Fehlstellenuntersuchung über der äußeren Umfangsfläche des Objektes 11 durchgeführt wird. Figs. 15-(i) to -(iv) are explanatory views showing the orientation of the magnetic field, the magnetic flux generated on the outer peripheral surface of the object 11, and the eddy current induced in the rotating magnetic field. In this, the ring-shaped electromagnet 4 on the outer periphery of the object 11 generates the magnetic field 40 a in the circumferential direction of the object, and an eddy current 40 b is induced in the rotating magnetic field near the virtual poles, the ring-shaped magnetic coils 5, 5 generate the magnetic field 5 a extending axially from the object 11 on its outer periphery. In the drawing, reference symbol φ denotes the orientation of the virtual pole based on the orientation of the magnetic poles 4 b , 4 b as shown in Fig. 12. Accordingly, in a case where the crack-like defect exists axially and on the circumference of the object 11 in the peripheral portion thereof, the magnetic field detector 14 measures the leakage field caused by the defects from the circumferential magnetic field 40 a generated by the annular electromagnet 4 and the axial magnetic field 5 a generated by the annular magnetic coils 5, 5 . In a case where a hole-like defect exists, the detector 14 measures the turbulence of the magnetic field caused by the turbulent eddy current due to the defect, thereby detecting the defects. The magnetic field detector 14 is rotated at a speed lower than the rotational speed of the magnetic field so that the phase of its position coincides with that of the virtual pole of the rotating magnetic field. The magnetic field detector 14 scans the outer circumference of the object 11 in a spiral manner in conjunction with the forward movement of the object 11 , thereby performing a precise defect inspection over the outer peripheral surface of the object 11 .

Fig. 16 ist eine teilweise ausgeschnittene Frontansicht einer konkreten Ausführungsbeispiels und Fig. 17 ist ein Längsschnitt davon, in dem eine zylindrische Trommel 91 in der Transferzone des Objektes, das in Längsrichtung weiterbewegt wird, auf einer Platte 92 konzentrisch mit dem Objekt 11 befestigt ist. Die Trommel 91 weist in der Mitte auf der Innenseite ihres Umfangs einen ringförmigen Elektromagneten 4 auf, der konzentrisch mit der Trommel 91 über Winkelbleche 93 an ihr montiert ist. An dem oberen und unteren sowie dem rechten und dem linken Teil des ringförmigen Elektromagneten 4 stehen zwei Paare von Magnetpolen 4 a und 4 b radial nach innen ab, so daß die beiden magnetischen Flüsse sich in dem Zentrum des Elektromagneten 4 senkrecht kreuzen. Die Wicklungen 6 a und 6 b sind jeweils auf die magnetischen Pole 4 a und 4 b gewickelt. Stützscheiben 94 und 95, die jeweils in ihrem Zentrum eine mit der Trommel 91 konzentrische Durchlaßbohrung aufweisen, sind jeweils an beiden Stirnflächen der Trommel 91 befestigt. Ringförmige Magnetspulen 5, 5 sind jeweils konzentrisch an den äußeren Seitenflächen der Stützscheiben 94 und 95 montiert. Fig. 16 is a partially cutaway front view of a concrete embodiment and Fig. 17 is a longitudinal section thereof, in which a cylindrical drum 91 in the transfer zone of the object being moved in the longitudinal direction is mounted on a plate 92 concentric with the object 11. The drum 91 has at the center on the inside of its circumference an annular electromagnet 4 which is mounted thereon concentrically with the drum 91 via angle plates 93. At the upper and lower and right and left parts of the annular electromagnet 4, two pairs of magnetic poles 4 a and 4 b project radially inward so that the two magnetic fluxes perpendicularly cross at the center of the electromagnet 4. The windings 6 a and 6 b are wound on the magnetic poles 4 a and 4 b , respectively. Support disks 94 and 95 , each having a through hole concentric with the drum 91 in their center, are each attached to both end faces of the drum 91. Annular magnetic coils 5, 5 are each mounted concentrically on the outer side surfaces of the support disks 94 and 95 .

Eine scheibenähnliche Montageplatte 96 weist in ihrem Zentrum eine mit der Trommel 91 konzentrische runde Bohrung auf und ist an der inneren Umfangsfläche der Trommel 91 zwischen dem ringförmigen Magneten und der Stützscheibe 94 befestigt. Das kreisförmige Bohrloch nimmt ein zylindrisches Teil 98 etwa in seiner axialen Mitte drehbar über ein Lager 97 auf, so daß das Objekt 11 innerhalb des zylindrischen Teils 98 bewegt wird. Ein Flansch 98 a befindet sich an dem einen axialen Ende des zylindrischen Teils 98 etwa in der axialen Mitte der Trommel 91. An der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Teils 98 auf der der Bewegungsrichtung des Objektes 11 abgewandten Seite ist eine Riemenscheibe 101 montiert. Ein Synchronisationsriemen 103 wird durch eine nicht dargestellte Aussparung über eine Riemenscheibe 101 und eine Riemenscheibe 102, die auf einer Abtriebswelle eines seitlich angeordneten Motors 100 montiert ist, geführt, so daß die Drehbewegung des Motors 100 auf das zylindrische Teil 98 über die Riemenscheibe 102, den Synchronisationsriemen 103 und die Riemenscheibe 101 übertragen wird, wobei dadurch das zylindrische Teil 98 gedreht wird.A disk-like mounting plate 96 has a circular hole concentric with the drum 91 at its center and is fixed to the inner peripheral surface of the drum 91 between the annular magnet and the support disk 94. The circular hole rotatably receives a cylindrical member 98 at approximately its axial center via a bearing 97 so that the object 11 is moved within the cylindrical member 98. A flange 98a is provided at one axial end of the cylindrical member 98 at approximately the axial center of the drum 91. A pulley 101 is mounted on the outer peripheral surface of the cylindrical member 98 on the side opposite to the direction of movement of the object 11 . A timing belt 103 is passed through a not shown recess via a pulley 101 and a pulley 102 mounted on an output shaft of a laterally arranged motor 100 , so that the rotational motion of the motor 100 is transmitted to the cylindrical member 98 via the pulley 102 , the timing belt 103 and the pulley 101 , thereby rotating the cylindrical member 98 .

An zwei diametral entgegengesetzten symmetrischen Positionen an der äußeren Endfläche des Flansches 98 a am zylindrischen Teil 98 sind Sensorhalter 105, 105, in denen sich Magnetfelddetektoren 14 befinden, radial beweglich jeweils über Verbindungsmechanismen 104, 104 montiert. Die Verbindungsmechanismen 104, 104 weisen jeweils eine Blattfeder 106, 106 auf, um jeden Sensorhalter 105, 105 radial nach innen zu drücken.At two diametrically opposite symmetrical positions on the outer end surface of the flange 98a on the cylindrical part 98 , sensor holders 105 , 105 in which magnetic field detectors 14 are located are mounted radially movably via link mechanisms 104 , 104 , respectively. The link mechanisms 104 , 104 each have a leaf spring 106 , 106 for urging each sensor holder 105 , 105 radially inward.

Ein Gleitring 107 ist zwischen dem Flansch 98 a und der Montageplatte 96 befestigt und eine Schleifbürste 108 in schleifendem Kontakt mit dem Gleitring 107 ist auf der Montageplatte 96 über ein Verbindungsteil 109 montiert, so daß ein Signal von einem Magnetfelddetektor 14 in den jeweiligen Sensorhaltern 105 über den Schleifring 107 und die Schleifbürste 108 von der Vorrichtung nach außen abgegriffen wird.A slip ring 107 is fixed between the flange 98a and the mounting plate 96 , and a grinding brush 108 in sliding contact with the slip ring 107 is mounted on the mounting plate 96 via a connecting part 109 , so that a signal from a magnetic field detector 14 in the respective sensor holders 105 is picked up from the device to the outside via the slip ring 107 and the grinding brush 108 .

Fig. 18 zeigt als Beispiel ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung für die obige Vorrichtung. In dieser Zeichnung sind die Wicklungen 6 a, 6 b auf die magnetischen Pole 4 a und 4 b am ringförmigen Elektromagneten 4 gewickelt und erhalten die Wechselströme Im sin ωt und Im cos ωt, die sich in ihrer Phase um die π/2 unterscheiden, und die jeweils von einem Oszillator 111 über Leistungsverstärker 112 erzeugt werden. Das Drehmagnetfeld, das seine Orientierung mit der Zeit ändert, wird dabei im zentralen Teil des ringförmigen Elektromagneten 4 gebildet. Die ringförmigen Magnetspulen 5, 5 erhalten einen Gleichstrom, der von einer Gleichstromquelle zugeführt wird und der von einem Leistungsverstärker 114 verstärkt wird, wobei dadurch das axiale magnetische Feld auf der äußeren Oberfläche des Objektes 11 erzeugt wird. Der Erregerstrom für jede ringförmige Magnetspule 5 ist nicht auf Gleichstrom beschränkt, sondern kann auch Wechselstrom sein. Fig. 18 shows, by way of example, a block diagram of an electric circuit for the above device. In this drawing, the windings 6 a , 6 b are wound on the magnetic poles 4 a and 4 b on the annular electromagnet 4 and receive the alternating currents Im sin ωt and Im cos ωt which differ in phase by π/2 and which are each generated by an oscillator 111 through power amplifiers 112. The rotating magnetic field which changes its orientation with time is thereby formed in the central part of the annular electromagnet 4. The annular magnetic coils 5, 5 receive a direct current which is supplied from a direct current source and which is amplified by a power amplifier 114 , thereby generating the axial magnetic field on the outer surface of the object 11. The exciting current for each annular magnetic coil 5 is not limited to direct current but may also be alternating current.

Die Magnetfelddetektoren 14, 14, die sich in den Sensorhaltern 105 befinden, messen das Streumagnetfeld, das durch die auf der äußeren Oberfläche des Objektes 11 befindlichen rißähnlichen Fehlstellen erzeugt wird, und die sich in Umfangs- und Axialrichtungen erstrecken sowie die Turbulenz des Magnetfeldes, die verursacht wird, wenn der Wirbelstrom, der durch das Drehmagnetfeld induziert wird, durch lochähnliche Oberflächenfehlstellen oder anderen Fehlstellen gestört wird, die auf der äußeren Umfangsfläche des Objektes 11 vorhanden sind, so daß jedes Meßsignal jedem Verstärker 115 über die Schleifbürsten 108 und den Schleifring 107 zugeführt wird und mit dem Verstärker 115 verstärkt wird und danach einem Komparator 116 zugeführt wird, der ein Ausgangssignal jedes Verstärkers, d.h. ein Ausgangssignal eines jeden Magnetfelddetektors 14 vergleicht. Wenn die Differenz zwischen beiden Signalen so hoch ist, daß der eine Detektor 14 die Existenz einer nachteiligen Fehlstelle feststellt, trägt der Markierer 117 eine Markierung an der Stelle der Fehlstelle auf, wobei das Ausgangssignal jedes Verstärkers 115 einem Aufzeichnungsgerät 118 zugeführt wird, so daß das Meßsignal von jedem Detektor 14 dort aufgezeichnet wird.The magnetic field detectors 14 , 14 provided in the sensor holders 105 measure the leakage magnetic field generated by the crack-like defects present on the outer surface of the object 11 and extending in the circumferential and axial directions and the turbulence of the magnetic field caused when the eddy current induced by the rotating magnetic field is disturbed by hole-like surface defects or other defects present on the outer peripheral surface of the object 11 , so that each measurement signal is supplied to each amplifier 115 via the grinding brushes 108 and the slip ring 107 and amplified by the amplifier 115 and thereafter supplied to a comparator 116 which compares an output signal of each amplifier, that is, an output signal of each magnetic field detector 14 . If the difference between the two signals is so high that one detector 14 detects the existence of a disadvantageous defect, the marker 117 applies a mark at the location of the defect, the output signal of each amplifier 115 being fed to a recording device 118 so that the measurement signal from each detector 14 is recorded there.

Bei einer Vorrichtung, die derart konstruiert ist, wird der Motor 100 gesteuert, um das zylindrische Teil 98 innerhalb der Trommel 91 zu drehen, während das Objekt 11 vorwärts bewegt wird. Dann legt sich jeder Sensorhalter 105 mit seiner unteren Oberfläche an die äußere Umfangsfläche des Objektes 11 an und bewegt sich in Zusammenhang mit der Rotation des zylindrischen Teils 98 und der Vorwärtsbewegung des Objektes 11 spiralförmig auf diesem, wodurch die Oberflächen-Fehlstellenuntersuchung durchgeführt wird. In diesem Fall liegt jeder Sensorhalter 105, da jeder von ihren radial auf das Objekt 11 über die Blattfeder 106 gedrückt wird, exakt auf der äußeren Oberfläche des Objektes 11 an, um dadurch zuverlässig den kleinen Schwingungen oder Krümmungen des Objektes 11 zu folgen.In an apparatus thus constructed, the motor 100 is controlled to rotate the cylindrical member 98 within the drum 91 while the object 11 is advanced. Then, each sensor holder 105 abuts with its lower surface on the outer peripheral surface of the object 11 and moves spirally thereon in conjunction with the rotation of the cylindrical member 98 and the advancement of the object 11 , thereby performing the surface flaw inspection. In this case, since each of them is radially pressed onto the object 11 via the leaf spring 106 , each sensor holder 105 abuts precisely on the outer surface of the object 11 , thereby reliably following the small vibrations or curvatures of the object 11 .

Die Anzahl der Magnetfelddetektoren in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel kann einer oder mehrere sein.The number of magnetic field detectors in the above embodiment may be one or more.

Das Ausgangssignal eines jeden Magnetfelddetektors 14 hängt nicht von dem gegenseitigen Vergleich der Komparatoren 116 ab, sondern die Komparatoren können den Nachweis bestehender Fehlstellen durchführen, in dem in jedem ein Referenzwert festlegt ist.The output signal of each magnetic field detector 14 does not depend on the mutual comparison of the comparators 116 , but the comparators can detect existing defects by specifying a reference value in each one.

Claims

1. Method for measuring surface defects on metals by generating a resulting magnetic field by magnetizing an object under investigation with two magnetic fields running at right angles to each other and by measuring the resulting magnetic field, characterized in that the resulting magnetic field is generated by a first magnetic field running parallel to the object surface and a second magnetic field running perpendicular to the object surface and is composed of a stray magnetic field due to surface defects in the first magnetic field and a reaction magnetic field due to the eddy current generated by the second magnetic field.

2. Method according to claim 1, characterized in that the resulting magnetic field is measured by a single magnetic field detector ( 14 ) and that the measurement signal of the magnetic field detector ( 14 ) is broken down into components which correspond to the components of the first and the second magnetic field.

3. Method according to claim 2, characterized in that the resulting magnetic field is generated by several alternating currents which have the same frequency and are in a determined phase relationship to one another.

4. Method according to claim 2, characterized in that the resulting magnetic field is generated by several alternating currents of different frequencies.

5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that, in the case of an examination object ( 11 ) with a round cross-section, an alternating magnetic field is generated to form a rotating magnetic field in radial directions perpendicular to the surface of the examination object, and that in addition a magnetic field is generated in the axial direction parallel to the surface of the examination object, so that the stray magnetic flux due to the surface defects and the magnetic field due to the eddy current which is induced when the direction of the rotating magnetic field is perpendicular to the surface of the examination object are measured by a magnetic field detector ( 14 ) rotating around the examination object ( 11 ).

6. Device for carrying out the method according to claim 1, with two magnetic field generators which generate magnetic fields running at right angles to one another, at least one magnetic field detector arranged in both magnetic fields crossing at right angles and a signal processing circuit, characterized in that the first magnetic field generator ( 12 ) generates the first magnetic field parallel to the surface of the examination object ( 11 ) and the second magnetic field generator ( 13 ) generates the second magnetic field perpendicular to the surface of the examination object ( 11 ), that a single magnetic field detector ( 14 ) measures the resulting magnetic field perpendicular to the surface of the examination object and that a signal processing circuit breaks down the output signal of the magnetic field detector into the components of the first and second magnetic fields.

7. Device according to claim 6, characterized in that the first and second magnetic field generators ( 12, 13 ) have oscillators ( 21, 22 ) with the same oscillation frequency, the oscillation phases of which are different from one another.

8. Device according to claim 6, characterized in that the first and second magnetic field generators ( 12, 13 ) have oscillators ( 41, 42 ) which differ in their oscillation frequency.

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the first magnetic field generator ( 12 ) is arranged on both sides with respect to the width of the longitudinally moved examination object ( 11 ) and generates a magnetic field along the examination surface, that the second magnetic field generator ( 13 ) is arranged opposite the examination surface, is hollow on the inside, extends in the transverse direction of the examination object, and generates a magnetic field perpendicular to the examination surface, that the magnetic field detector ( 14 ) is arranged in the hollow part of the second magnetic field generator and that the magnetic field detector can be moved back and forth in the transverse direction of the examination object.

10. Device according to claim 9, characterized in that a plurality of first magnetic field generators are provided which generate a magnetic field along the examination surface.

11. Device according to one of claims 6 to 8 for carrying out the method according to claim 5, characterized in that the one magnetic field generator ( 4 ) generates an alternating magnetic field in radial directions of an examination object ( 11 ) with a round cross-section, that the other magnetic field generator ( 15 ) generates a magnetic field in the axial direction of the examination object and that the magnetic field detector ( 14 ) rotates around the examination object, which measures the stray magnetic field caused by the surface defects and the magnetic field induced due to the eddy current when the direction of the rotating magnetic field is perpendicular to the surface of the examination object.

12. Device according to claim 11, characterized in that the magnetic field generator ( 14 ) has an annular core which encloses the examination object and is provided with several symmetrically arranged magnetic pole pairs ( 4a , 4b ) , the magnetic poles being arranged diametrically opposite one another in the annular core and facing circumferentially different sections of the examination object.