DE4324332C2 - Einrichtung zum Prüfen von langgestreckten Gegenständen ggf. mit Querschnittsunregelmäßigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen von langgestreckten Gegenständen, insbesondere Drähten, die ggf. Querschnittsunregelmäßigkeiten aufweisen, mit einem vom Gegenstand durchlaufenen rotierenden Prüfkopf mit mindestens einer an teilweise beweglichen Sondenhaltemitteln vorge­ sehenen, auf kreisförmigen Sondenumlaufbahnen um den Gegen­ stand geführten Prüfsonde, insbesondere einer Wirbelstrom­ sonde, und einer bei rotierendem Prüfkopf extern betätigbaren Schaltvorrichtung zur Änderung des radialen Abstandes zwi­ schen Gegenstand und Prüfsonde. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Problem, die im allgemeinen mit hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten nahe der Oberfläche eines durch den Prüfkopf laufenden Gegenstandes geführten, empfindlichen Prüfsonden bei Auftreten von Querschnittsunregelmäßigkeiten vor Kontakt mit dem Gegenstand und damit ggf. vor Zerstörung zu schützen, indem sie rechtzeitig schnell von einer gegen­ standsnahen Prüfstellung in eine vom Gegenstand weiter entfernte Abhebestellung zurückgezogen werden. Insbesondere bei Querschnittsunregelmäßigkeiten begrenzter axialer Ausdeh­ nung, wie sie z. B. in Form von Schweißraupen oder scharfkan­ tigen Ansätzen bei zusammengeschweißten Drähten in kontinu­ ierlich betriebenen Drahtziehanlagen auftreten, sollen die Prüfsonden nach dem Durchlaufen der kritischen Bereiche des Gegenstandes durch den Prüfkopf wieder mit hoher Reproduziergenauigkeit in die gegenstandsnahe Prüfstellung zurückgesetzt werden.

Stand der Technik

Prüfungen auf Oberflächenfehler sind ein wichtiger Teil der Qualitätskontrolle bei der Produktion von metallischen Halbzeugprodukten, wie Rohren, Stäben oder Drähten. Ziel ist dabei vor allem eine lückenlose Prüfung der Oberflächen mit hoher Auflösung auch für kleine Fehler, z. B. Risse mit einigen Zehntel mm Tiefe, im Takt und mit der Geschwindigkeit des Herstellungsprozesses. Derartige Prüfungen werden heute häufig unter Nutzung der Rotiersonden-Wirbelstromtechnik durchgeführt, bei der eine Wirbelstromsonde mit hoher Umlauf­ geschwindigkeit im Abstand von ca. 1 bis 2 mm von der Ober­ fläche eines durch einen rotierenden Prüfkopf der Prüfein­ richtung durchlaufenden Gegenstandes geführt werden, und die Oberfläche dabei entlang einer spiralförmig um den durchlau­ fenden Gegenstand verlaufenden Abtastbahn geprüft wird.

Zerstörungsgefahr für die Prüfsonden besteht dort, wo am Prüfgegenstand Unregelmäßigkeiten der Zentrizität und/oder des Querschnittes in der Größenordnung des Prüfabstandes auftreten, denn ein Kontakt zwischen Prüfsonde und Prüfgegen­ stand könnte eine Havarie der Prüfeinrichtung zur Folge haben.

Eine bekannte Rotationssonden-Prüfeinrichtung, bei der die Prüfsonden bei Umdrehungszahlen des Prüfkopfes von bis zu 1800 U/min von ihrer Prüfstellung zurückgezogen werden können, ist in "Materials Evaluation" 6 (1991) Seiten 691 bis 694 beschrieben. An einer für den Anschluß an Walzvorrichtun­ gen für Stahlstäbe vorgesehene Prüfmaschine hebt eine Ab­ hebevorrichtung die Prüfköpfe ab, bevor die unregelmäßig verformten und nicht mehr zentrisch durch die Prüfvorrichtung laufenden Enden gewalzter Stahlstäbe durch den Prüfkopf laufen. Die Abhebevorrichtung weist zwei konzentrisch um den Gegenstand rotierende Scheiben verschiedener Durchmesser auf, die gegeneinander um eine gemeinsame zentrische Achse ver­ drehbar sind. Zwei jeweils eine Prüfsonde tragende hebelar­ tige Sondenhaltemittel sind rotationssymmetrisch einander gegenüber jeweils nahe dem äußeren Umfang der inneren Scheibe drehbar gelagert. An der äußeren Scheibe angebrachte Hebel­ bolzen greifen in von der Drehachse der Hebel entfernt angeordnete Langlöcher in den Hebeln. Die Stellung der Hebel, bei denen Hebelbolzen, Drehachse und Prüfsonde etwa auf einer tangential zum Prüfgegenstand verlaufenden Linie angeordnet sind, und damit auch die Stellung der Prüfsonden zum Gegen­ stand, bleibt so lange unverändert, solange beide Scheiben mit gleicher Geschwindigkeit rotieren.

Bei Auftreten einer Unregelmäßigkeit des Gegenstands­ querschnittes, die über einen Sensor detektiert wird, steuert der Sensor eine hydraulische Bremse an, die an der äußeren Scheibe mechanisch angreift und deren Drehbewegung ver­ langsamt. Dies führt zu einer relativen Bewegung der äußeren gegenüber der inneren Scheibe gegen die Drehrichtung des Prüfkopfes derart, daß die in die Langlöcher der Hebel eingreifenden, an der äußeren Scheibe angebrachten Hebelbol­ zen die Prüfsondenhebel um deren Drehachse verdrehen. Bei dieser Drehung werden die jeweils an der anderen Seite des Hebels angebrachten Prüfsonden vom Gegenstand abgehoben. Die relative Verdrehung beider Scheiben gegeneinander wird durch an den Hebeln angebrachte Anschlagbolzen begrenzt. Bei Entlastung der Bremse wird die relative Verdrehung der beiden Scheiben gegeneinander rückgängig gemacht, und die Prüfköpfe kehren in ihre Prüfstellung zurück.

Derartige Abhebevorrichtungen mit kraftschlüssigen Berührungs­ kontakt zwischen mechanischen Bremsen und rotierenden Schei­ ben sind bei deutlich höherer Rotationsgeschwindigkeiten von Prüfköpfen, wie sie bei modernen Prüfmaschinen für hohe Durchsatzleistungen auftreten, und die beispielsweise bis zu 9000 U/min oder mehr betragen können, nicht, oder nur unter Inkaufnahme von hohem Materialverschleiß und dem damit verbundenen Wartungsaufwand einsetzbar. Sollten länge Ab­ hebezeiten notwendig sein, was bei axial lang ausgedehnten Fehlern zum Beispiel als Folge von Produktionsmaschinenfeh­ lern der Fall sein kann, erfordert die Abhebung längere Einwirkungszeiten der Bremsen, was unter Umständen zur Abbremsung des gesamten Prüfkopfes und zu erhöhtem Verschleiß funktionswichtiger Teile führen kann.

Bei einer aus der US-Patentschrift 3 612 987 bekannten Prüfvorrichtung mit einem rotierenden Prüfkopf sind Streu­ flußsonden derart an Hebeln angeordnet, daß sie durch Drehung der Hebel zwischen einer prüfgegenstandsnahen Prüfstellung und einer Abhebestellung umschaltbar sind. Die Drehung eines Hebels wird durch einen an dem Hebel angreifenden Elektroma­ gneten bewirkt. Bei eingeschalteten Elektromagneten wird entgegen der Kraft einer Feder die Prüfstellung eingenommen, bei ausgeschaltetem Elektromagneten bewirkt die Federkraft eine Drehung in die Abhebestellung; diese für die Streufluß­ sonden sichere Stellung wird bei Stromausfall automatisch eingenommen. Die Umschaltung in die Prüfstellung und deren Aufrechterhaltung erfordern eine gesonderte Zufuhr elektri­ scher Energie, deren Betrag insbesondere bei hohen Drehzahlen beachtlich sein kann.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für unter Umständen mit sehr hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten rotierende Prüf­ köpfe eine wartungs- und verschleißarm arbeitende Abhebevor­ richtung für Prüfsonden zu schaffen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Insbesondere sollte bei der Abhebe­ vorrichtung die Zeit zwischen der Erkennung relevanter Querschnittsänderungen des Gegenstandes und dem Abheben bzw. Rücksetzen der Prüfsonden konstant und relativ kurz sein, die Rücksetzung in die Prüfstellung soll mit hoher Reproduzierge­ nauigkeit erfolgen, und es sollen beliebig lange Abhebungen ohne Energieaufwand ermöglicht werden.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung eine Prüf­ vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Mit dieser Erfindung wird eine Schaltvorrichtung geschaffen, die ein Umschalten zwischen zwei energetisch gleichwertigen, stabilen Schaltzuständen ermöglicht. Stabil heißt hier, daß die Schaltzustände jeweils ohne zusätzliche Energiezufuhr von außen insbesondere bei rotierendem Prüfkopf über beliebig lange Zeiträume aufrechterhalten werden können. Bei dem einen stabilen Schaltzustand, der der Prüfstellung der Schalt­ vorrichtung entsprechen kann, sind die um einen durch den Prüfkopf durchlaufenden Gegenstand umlaufenden Prüfsonden in einem genau festlegbaren, geringen Prüfabstand, typischer­ weise 1 bis 2 mm, von der Oberfläche des Gegenstandes ent­ fernt angeordnet. Bei dem anderen stabilen Schaltzustand ist der Abstand zwischen der Oberfläche des durchlaufenden Gegen­ standes und den Prüfsonden deutlich größer, also z. B. 4 bis 5 mm. In diese Abhebestellung können die Prüfsonden mittels der Schaltvorrichtung schnell vom Gegenstand weg zurückgezo­ gen werden. Jeder Schaltzustand entspricht dabei einer geometrisch genau definierten Konfiguration der einzelnen Teile der Schaltvorrichtung zueinander.

Schaltvorrichtungen in schnell rotierenden Prüfköpfen sind während der Rotation insbesondere radial nach außen ge­ richteten Fliehkräften unterworfen, die leicht ein Mehr­ tausendfaches der Erdbeschleunigung bewirken können. Bei der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist es dabei besonders vorteilhaft, daß die einzelnen Stellelemente der Schaltvor­ richtung so angeordnet sind, daß die Anordnung der teilweise aneinander angreifenden Stellelemente durch die Fliehkräfte allein praktisch nicht bewegt werden kann. Die Anordnung der Stellelemente ist somit fliehkraftneutral. Damit ist eine unbeabsichtigte Verstellung der Schaltvorrichtung aufgrund von Fliehkräften auch bei sehr hohen Rotationsgeschwindig­ keiten des Prüfkopfes ausgeschlossen.

Die Umschaltung der Schaltvorrichtung kann durch eine an der Anordnung der Stellelemente angreifende mechanische Umschal­ tung erfolgen, die im Zusammenwirken mit den Stellelementen zwei eigenstabile Schaltzustände aufweist. Für den Betrieb der Umschaltung bei rotierendem Prüfkopf ist es dabei be­ sonders vorteilhaft, daß die Umschaltung durch die bei rotierendem Prüfkopf auftretenden Fliehkräfte stabilisierbar ist.

Durch die fliehkraftneutrale Anordnung von Stellelementen und die daran angreifende, durch Fliehkräfte stabilisierbare Umschaltung ist eine Schaltvorrichtung geschaffen, die nicht einfach Lösungen für Schaltvorrichtungen für ruhende oder langsam rotierende Systeme weiterentwickelt, um sie gegen bei schneller rotierenden Systemen auftretende Fliehkräfte relativ unempfindlich zu machen. Vielmehr werden die be­ sonderen Bedingungen schnell rotierender Systeme für eine anwendungsoptimierte Schaltvorrichtung neuer Art genutzt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, die einzelnen Stellelemente der Schalt­ vorrichtung, die teilweise aneinander angreifen, jeweils nahe, insbesondere aber an ihrem Masseschwerpunkt drehbar zu lagern. Damit verschwindet für jedes Stellelement die Summe der an ihm angreifenden, direkt durch Fliehkräfte bewirkten Drehmomente. Derart gelagerte Stellelemente haben keine Vorzugsstellung, d. h., es muß für die Aufrechterhaltung einer bestimmten Drehstellung auch bei rotierendem Prüfkopf keine Kraft aufgewendet werden. Das gleiche gilt dann auch für eine Anordnung von teilweise aneinander angreifenden derartigen fliehkraftneutral gelagerten Stellelementen.

Wenn eine Umschaltung an einem dieser Stellelemente angreift und dieses verdreht, sind neben der zur Drehbeschleunigung der einzelnen Stellelemente aufzubringende Kraft als störe­ nde Kräfte nur die in den Lagerungen und in den Angriffstel­ len der Stellelemente untereinander auftretende Reibungskräf­ te zu überwinden. Besonders bei leichtgewichtigen Stellele­ menten ist daher die aufzubringende Energie für die Umschal­ tung der Stellelementanordnung relativ gering.

Ein weiterer großer Vorteil einer derartigen bistabilen Schaltvorrichtung, in der beide Schaltzustände ohne Energie­ zufuhr stabil sind, ist, daß nur während des Umschaltprozes­ ses selbst von außen auf die Schaltvorrichtung eingewirkt werden muß. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist für die Umschaltung nur ein kurzer Energieimpuls notwendig. Dieser Energieimpuls kann durch berührungslos arbeitende Energieim­ pulsübertrager, insbesondere durch eine oder mehrere Wir­ belstrombremsen, in Form von Bremsenergie auf durch Wir­ belstrombremsen bremsbare rotierenden Scheibe übertragen werden.

Auch diese Art der berührungslosen Beeinflussung der Schalt­ vorrichtung von außen ist in besonders vorteilhafter Weise an die Betriebsbedingungen in schnell rotierenden Prüfköpfen angepaßt. Dadurch, daß zwischen einem zu bremsenden bewegten Teil, hier also z. B. einer rotierenden Scheibe, und einer unbewegten Wirbelstrombremse keinerlei Berührungskontakt existiert, ist ein Bremsvorgang verschleißfrei beliebig oft durchführbar. Hiermit entfallen Wartungsarbeiten der Prüf­ vorrichtung, etwa solche zum Austausch von Bremsbelägen oder Bremsscheiben. Dies ist besonders bei Prüfvorrichtungen von Vorteil, die für den kontinuierlichen Einsatz vorgesehen sind, als z. B. in kontinuierlich arbeitenden Drahtzieh­ anlagen, bei denen nach dem "Einfahren" der Anlagen jedes Abstoppen erhebliche Produktionsausfälle und damit Verluste verursachen kann.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß sich bei Wirbelstrombremsen mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit der durch sie abzu­ bremsenden Teile ihre Wirkung verstärkt. Wie oben erwähnt, ist der Umschaltvorgang der Schaltvorrichtung selbst zwar nur mit geringem Energieaufwand verbunden, dieser Energieaufwand allerdings wächst mit steigender Rotationsgeschwindigkeit des Prüfkopfes. Dies wird jedoch durch die ebenfalls mit der Rotationsgeschwindigkeit steigende Wirkung einer Wirbelstrom­ bremse zweckmäßig kompensiert.

Das unmittelbare Ziel des Schaltvorganges, also die Veränder­ ung des Abstandes zwischen Prüfsonde und Prüfgegenstand insbesondere während des Betriebs, kann zweckmäßigerweise durch Drehung mindestens eines Sondenhaltemittels erreicht werden, an dem eine Prüfsonde angebracht sein kann. Das Sondenhaltemittel kann in Form eines massenkompensierten Hebels ausgeführt sein, wobei der Schwerpunkt des die Prüf­ sonde haltenden Hebels vorzugsweise genau mit der Dreh- bzw. Lagerachse des Hebels zusammenfallen kann. An einem derart gelagerten Hebel treten auch bei hohen Drehzahlen des Prüf­ kopfes, an dessen Rotor der Hebel gelagert ist, keine unbeab­ sichtigten Verstellungen aufgrund von Fliehkräften auf, und derartige Hebel sind auch bei hohen Drehzahlen des Prüfkopfes leicht drehbar. Dies gilt insbesondere bei leichten Ausführ­ ungen von Hebeln, die z. B. teilweise aus verwindungssteifen, leichten Einzelteilen, wie Flachmaterial aus Kohlefaser- Werkstoffen bestehen können.

Für den Einsatz der Prüfmaschine für Prüfgegenstände ver­ schiedener Durchmesser ist es besonders zweckmäßig, daß die Sondenhaltemittel mit den Prüfsonden so ausgelegt sind, daß die Prüfsonden über einen begrenzten Drehbereich der Sonden­ haltemittel mit ihrem Bereich optimaler Wirkung radial zur Durchlaufachse des Prüfgegenstandes angeordnet sind. Damit sind bei gleichem Abstand zwischen Prüfsonde und Gegenstands­ oberfläche die Meßbedingungen für Gegenstände mit unter­ schiedlichen Durchmessern bezüglich der Wirkung der Prüfsonde im wesentlichen gleich. Liegt der optimale Wirkungsbereich der Prüfsonden, wie bei den langgestreckten Prüfsonden der bevorzugten Ausführungsform, auf der Längsachse der Prüfson­ de, so kann eine senkrechte Stellung der Prüfsonde zur Gegenstandsoberfläche, bei dem die Prüfsondenlängsachse in radialer Richtung zum Prüfgegenstand angeordnet ist, dadurch erreicht werden, daß die Prüfsondenlängsachse senkrecht zu einer durch die Drehachse des Sondenhaltemittels verlaufende Tangentenebene an den Gegenstandsumfang eines Gegenstandes mittleren Durchmessers angeordnet ist. Bei Gegenständen, deren Durchmesser nicht zu stark von dem mittleren Durch­ messer abweicht, ist die Prüfsondenlängsachse dann immer noch annähernd radial zum Prüfgegenstand angeordnet, jedenfalls aber so, daß der Wirkungsbereich der Prüfsonde noch optimal zum Gegenstand ausgerichtet ist.

Die annähernd radiale Ausrichtung der Prüfsonde bei ver­ schiedenen Prüfgegenstandsdurchmessern ist bei den Abhebungen der Prüfsonden selbst von untergeordneter Bedeutung, da im Abhebezustand keine Messung zu erfolgen braucht. Sie ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn bei der Prüfvorrichtung der für die Prüfung gewünschte Durchmesser der Sonden­ umlaufbahn verstellbar ist. Bei einer bevorzugten Aus­ führungsform der Prüfvorrichtung kann diese Durchmesser­ verstellung der Prüfsondenbahn durch Drehung eines Verstell­ mittels erfolgen, das koaxial mit dem Prüfkopf gegenüber diesem verdrehbar angeordnet ist. Das vorzugsweise in Form einer Scheibe ausgebildete Verstellmittel kann spiralseg­ mentförmig um die Verstellmittel-Drehachse verlaufende Spiralsegmentnuten aufweisen, bei denen sich der radiale Abstand zwischen der Nut und der Drehachse des Verstellmit­ tels entlang der Längsrichtung der Nut verändert. In diese Spiralsegmentnuten können als Bolzen ausgebildete Koppelmit­ tel eingreifen. Die Bolzen sind an den Sondenhalterhebeln entfernt von deren Dreh- bzw. Lagerachsen angeordnet, wobei die Lagerungen der Sondenhaltehebel am Rotor des Prüfkopfes gegenüber dem Prüfkopf ortsfest sind. Bei Verdrehung des Verstellmittels gegenüber dem Rotor des Prüfkopfes um die gemeinsame Drehachse laufen die Koppelbolzen seitenspielfrei entlang der Längsrichtung der Spiralsegmentnuten, wobei die Koppelbolzen je nach Drehrichtung des Verstellmittels radial auf die Drehachse des Prüfkopfes hin oder von dieser weg bewegt werden. Greift ein Koppelbolzen an der Seite eines Sondenhaltehebels an, an der auch eine Prüfsonde angebracht ist, so bewirkt eine Bewegung des Koppelbolzens zur Drehachse des Prüfkopfes hin eine Bewegung der Prüfsonde ebenfalls zur Drehachse hin. Bei einer Umkehr der Drehrichtung des Ver­ stellmittels gegenüber dem Rotor des Prüfkopfes bewegt sich dann die Prüfsonde von der Drehachse des Prüfkopfes weg etwa radial nach außen.

Die Durchmesserverstellung der Sondenumlaufbahn mittels eines scheibenartigen Verstellmittels kann damit allein durch Drehung aneinander angreifender, jeweils fliehkraftneutraler Stellelemente erfolgen. Der Gesamtbetrag der möglichen Verdrehung des Verstellmittel gegenüber dem Prüfkopf kann dabei durch die Länge der Spiralsegmentnut begrenzt sein. Vorteilhaft ist bei Spiralsegmentnuten, besonders solchen mit kleinen Steigungen, daß ein gewünschter Durchmesser der Prüfsondenumlaufbahn mit sehr hoher Genauigkeit eingestellt werden kann, da sich ein kleiner Drehfehler des Verstellmit­ tels für die radiale Stellung der Prüfsonde nur minimal auswirkt.

Dieses Prinzip der Durchmesserverstellung der Sondenumlauf­ bahn durch Drehung eines Verstellmittels wird bei der Prüf­ einrichtung auch für die Schaltvorrichtung zur Abhebung der Prüfsonden vom Prüfgegenstand benutzt.

Die Einstellung des Verstellmittels in Prüfstellung, d. h. also die Anpassung der Prüfeinrichtung für die Prüfung eines Gegenstandes gegebenen Durchmessers, kann dabei durch Drehung eines Verstelltriebs erreicht werden, der bei ruhendem Rotor des Prüfkopfes formschlüssig mit dem Verstellmittel gekoppelt sein kann, mit diesem gemeinsam gegenüber dem Rotor des Prüfkopfes verdreht werden kann, und der bei rotierendem Rotor des Prüfkopfes gegenüber dem Rotor nicht verdrehbar ist. Bei Rotation des Rotors des Prüfkopfes können Verstell­ mittel und Verstelltrieb durch eine Fliehkraft-Entkopplung entkoppelt werden, so daß das Verstellmittel gegenüber dem Rotor und dem Verstelltrieb verdrehbar wird.

Der Betrag der relativen Verdrehung des Verstellmittels gegenüber dem Verstelltrieb kann durch eine im Verstelltrieb vorgesehene Kreissegmentnut begrenzt sein, in die ein am Verstellmittel angeordneter Koppelbolzen eingreift, so daß das Verstellmittel nur um einen bestimmten Stellwinkel gegenüber dem Verstelltrieb verdrehbar ist. Diese begrenzte Drehung des Verstellmittels gegenüber dem Verstelltrieb, und damit gegenüber dem Rotor des Prüfkopfes, bewirkt eine definierte Änderung der radialen Stellung der Prüfsonden. Die relative Verdrehung des Verstellmittels gegenüber dem Ver­ stelltrieb in eine Richtung kann dabei durch kurzzeitige Bremsung, eine relative Verdrehung in die entgegengesetzte Richtung durch eine kurzzeitige Beschleunigung des Verstell­ mittels relativ zum rotierenden Verstelltrieb erreicht werden.

Eine Bremsung des Verstellmittels, d. h. eine (kurzzeitige) Verlangsamung der Drehbewegung in Drehrichtung, kann in besonders vorteilhafter Weise z. B. durch Einwirkung einer Wirbelstrombremse auf das Verstellmittel erreicht werden. Eine Beschleunigung, d. h. eine (kurzzeitige) Erhöhung der Drehgeschwindigkeit in Drehrichtung, die eine Bewegung des Verstellmittels zurück in eine vor der Bremsung vorliegende Drehstellung herbeiführen kann, kann durch Bremsung eines ebenfalls durch eine Wirbelstrombremse bremsbaren Steuermit­ tels erreicht werden, das in Form einer koaxial mit dem Verstellmittel angeordneten, gegenüber diesem verdrehbaren Scheibe ausgebildet sein kann. Wenn das insbesondere schei­ benförmige Verstellmittel und das scheibenförmige Steuermit­ tel dabei derart gekoppelt sind, daß eine Drehung einer Scheibe eine relative Drehung in entgegengesetzter Richtung der anderen Scheibe bewirkt, kann durch Bremsung der Steuer­ scheibe eine Beschleunigung des Verstellmittels erreicht werden.

Eine derartige Drehrichtungsumkehr-Kopplung kann z. B. über zwischen Verstellmittel und Steuermittel geschaltete, an beiden form- und/oder kraftschlüssig angreifende Umlenkschei­ ben oder -räder erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist allerdings auch ein an beiden Stellelementen angreifender, am Verstelltrieb drehbar gelagerter Umschalthebel, der gleich­ zeitig auch ein Element der fliehkraftstabilisierten Um­ schaltung ist, und bei dessen Drehung um seine Lagerachse sich Verstellmittel und Steuermittel relativ zueinander gegenläufig drehen. Durch eine Drehrichtungsumkehr-Kopplung kann somit durch eine Bremsung einer Scheibe eine relative Beschleunigung der mit ihr gekoppelten anderen Scheibe bewirkt werden.

Zur Änderung der Rotationsgeschwindigkeit eines rotierenden Bauteils, insbesondere einer Scheibe, sind auch andere Mittel denkbar. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, daß bei einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung für den Schaltvorgang nur eine sehr kurze Einwirkungszeit auf die Schaltvorrichtung notwendig ist.

So sind auch Rotationsgeschwindigkeits-Änderungsmittel denkbar, die kurzzeitig und damit auch verschleißarm in Berührungskontakt mit der zu beeinflussenden Scheibe gebracht werden können, wobei bei dem Rotationsgeschwindigkeits-Ände­ rungsmittel im Berührungsbereich zum Berührungszeitpunkt die Bahngeschwindigkeitskomponente in Drehrichtung der zu beein­ flussenden Scheibe kleiner ist als die der Scheibe im Berühr­ ungsbereich.

Andererseits kann eine drehende Scheibe auch in ihrer Dreh­ bewegung beschleunigt werden, wenn die entsprechende Ge­ schwindigkeitskomponente eines Rotationsgeschwindigkeits- Änderungsmittels zum Berührungszeitpunkt im Berührungsbereich größer ist als die der Scheibe. So könnte z. B. eine Steuer­ scheibe, deren Umfangsgeschwindigkeit von der der zu beein­ flussenden Scheibe abweicht und die mit ihrem Umfang am Umfang der Scheibe angreift, zur Bremsung bzw. Beschleunigung der Scheibe benutzt werden. Bei kurzzeitiger Berührung der beiden Scheiben würden sich die Beträge der Umfangsgeschwin­ digkeiten einander anzunähern versuchen. Ist dabei die Umfangsgeschwindigkeit der Steuerscheibe in Drehrichtung kleiner als die der zu bremsenden Scheibe, so findet eine Bremsung dieser Scheibe statt. Umgekehrt findet eine Be­ schleunigung der zu beeinflussenden Scheibe statt, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Steuerscheibe in Drehrichtung größer ist als die der zu beeinflussenden Scheibe.

Eine Bremsung bzw. Beschleunigung einer geeignet ausgestal­ teten drehenden Scheibe kann auch auf pneumatischem Wege erreicht werden, indem etwa der Umfangsbereich der Scheibe wie ein Wasserrad ausgestaltet ist, auf das Druckgas an mindestens einer Stelle etwa tangential eingeblasen wird. Bei Einblasrichtung entgegen der Umlaufrichtung der Scheibe kann diese abgebremst, bei Einblasrichtung mit der Umlaufrichtung kann sie beschleunigt werden.

Eine Bremsung bzw. Beschleunigung einer drehenden Scheibe kann auch ohne Eingriff von außen unter Nutzung der Dreh­ impulserhaltung einer rotierenden Scheibe erreicht werden, indem das Trägheitsmoment der Scheibe durch Änderung der Masseverteilung in der Scheibe verändert wird. Wie bei der Pirouette einer Eiskunstläuferin kann eine Verlangsamung der Drehbewegung dabei durch Verlagerung von Masse effektiv radial nach außen, bzw. eine Beschleunigung der Drehbewegung durch Verlagerung von Masse effektiv radial nach innen erreicht werden, wobei die Masse der Scheibe unverändert bleibt. Effektiv radial nach außen bzw. innen verschiebbare Massestücke, die z. B. innerhalb der Scheibe in Führungs­ schienen geführt und durch auf sie einwirkende Elektromagnete bewegt werden könnten, könnten somit zur Bremsung bzw. Beschleunigung der Drehbewegung einer Scheibe genutzt werden.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungen darstellen können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Zeichnungs-Kurzbeschreibung

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Vorderansicht von funktionswichtigen Teilen der Schaltvorrichtung.

Fig. 2 Eine schematische Seitenansicht der Schalt­ vorrichtung.

Fig. 3 Eine schematische Darstellung der Schaltvorrich­ tung in Prüfstellung.

Fig. 4 Eine schematische Darstellung der Funktionsweise der bistabilen Umschaltung.

Fig. 5 Eine schematische Darstellung der Schaltvorrich­ tung in Abhebestellung.

Fig. 6 Eine schematische Skizze der in eine kontinuier­ lich arbeitende Drahtziehanlage integrierten Prüfeinrichtung.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

Bei der in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Schaltvorrichtung sind ein als Spiralscheibe 11 ausgebil­ detes Verstellmittel und ein als Durchmessereinstellscheibe 12 ausgebildeter verstelltrieb koaxial um die Prüfkopfachse 13 drehbar angeordnet, wobei ein (nicht gezeigter) Prüfgegen­ stand parallel zur Prüfkopfachse durch den Prüfkopf läuft. Die Spiralscheibe 11 weist vier teilweise nebeneinander verlaufende Spiralsegmentnuten 14 endlicher Länge auf, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt rotationssymmetrisch zur Prüfkopfachse 13 angeordnet sind. Im äußeren Bereich der Spiralscheibe 11 ist eine langlochförmige Ausnehmung 15 vorgesehen, deren Längsachse in radialer Richtung der Spiral­ scheibe 11 verläuft. In der Ausnehmung 15 ist in dieser in radialer Richtung verschiebbar ein Fliehkraft-Koppelbolzen 16 angeordnet, dessen radialer Bewegung nach außen erst eine Koppelfeder 17 und danach ein innerhalb dieser Koppelfeder angeordneter Anschlagzapfen 18 entgegenwirken. Bei ruhendem oder langsam rotierendem Rotor des Prüfkopfes wird der Fliehkraft-Koppelbolzen 16 durch die Koppelfeder 17 in eine zur Prüfkopfachse 13 hin gerichteten Aussparung 19 in einer in der Durchmessereinstellscheibe 12 vorgesehenen Kreisseg­ mentnut 20 gedrückt. Damit sind die Spiralscheibe 11 und die Durchmessereinstellscheibe 12 bei ruhendem Prüfkopf form­ schlüssig gekoppelt und gleichzeitig miteinander verdrehbar.

An dem Rotor des Prüfkopfes sind rotationssymmetrisch jeweils um 90° gegeneinander versetzt vier als massenkompensierte Sondenhaltehebel 21 ausgebildete Sondenhaltemittel angeord­ net, die jeweils um ihre Hebeldrehachse 22 drehbar am Rotor gelagert sind und in deren einem Endbereich je eine Prüfsonde 23 angebracht ist, deren Längsachse im wesentlichen radial zur Prüfkopfachse verläuft. Auf der Prüfsondenseite jedes Sondenhaltehebels 21 ist ein Koppelbolzen 24 angeordnet, wobei jeweils ein Koppelbolzen 24 in eine Spriralsegmentnut 14 der Spiralscheibe 11 eingreift. Bei der gezeigten Stellung der Stellelemente (11, 12, 21) zueinander und einer Drehung des Prüfkopfes in der durch den Drehrichtungspfeil 25 an­ gegebenen Richtung rotieren die wirksamen Bereiche der Prüfsonde auf einer kreisförmigen Prüfbahn 26 um den Prüfge­ genstand.

Die schematische Seitenansicht in Fig. 2 verdeutlicht, wie die Stellelemente der Schaltvorrichtung in Richtung der Prüfkopfachse 13, die auch der Drehachse des Rotors 27 entspricht, hintereinander angeordnet sind. Es ist klar zu sehen, wie ein Koppelbolzen 24 eines Sondenhaltehebels in eine Spiralsegmentnut 14 der Spiralscheibe 11 eingreift, wobei die Spiralscheibe durch Spiralscheibenlager 28 gegen­ über dem Rotor 27 verdrehbar gelagert ist. In der Ausnehmung 15 der Spiralscheibe 11 ist angrenzend an die Koppelfeder 17 der Fliehkraft-Koppelbolzen 16 angeordnet, der in die Kreis­ segmentnut 20 der Durchmessereinstellscheibe 12 eingreift.

Die Verstellung der Durchmessereinstellscheibe 12 und der mit ihr über den Fliehkraft-Koppelbolzen 16 formschlüssig gekop­ pelten Spiralscheibe 11 relativ zum Rotor 27 ist über ein als Kegelstumpf-Zahntrieb 28 ausgebildetes Einstellmittel ein­ stellbar, das in eine entsprechende Zahnung der Durchmes­ sereinstellscheibe 12 eingreift. Diese Einstellung der Durch­ messereinstellscheibe kann bei ruhendem Prüfkopf manuell, aber auch autoiatisch über entsprechend ansteuerbare Motoren intern vorgenommen werden. Mit der Durchmessereinstellscheibe fest verbunden ist ein Umschalter-Lagerzapfen 29, der durch eine Langlochausnehmung 30 in der Spiralscheibe 11 durch diese hindurchgreift, und auf dem ein Umschalthebel 31 drehbar gelagert ist. Der Umschalthebel 31 greift über einen an der Spiralscheibe 11 befestigten Spiralscheibenzapfen 32 an der Spiralscheibe 11, und über einen an einer Schaltschei­ be 33 befestigten Schaltscheibenzapfen 34 an der Schaltschei­ be 33 an, die über Schaltscheibenlager 35 gegenüber dem Rotor 27 koaxial mit diesem gegenüber diesem verdrehbar gelagert ist.

Nahe dem äußeren Umfang der Spiralscheibe 11 ist eine Spiral­ scheiben-Wirbelstrombremse 51, und nahe dem äußeren Umfang der Schaltscheibe 33 eine Schaltscheiben-Wirbelstrombremse 52 derart angeordnet, so daß bei kurzzeitiger "Betätigung" einer Wirbelstrombremse, d. h. durch einen Wechselstromimpuls, die jeweils beeinflußte Scheibe 11 bzw. 33 in ihrer Drehbewegung kurzzeitig abgebremst werden kann.

Funktion

Die Funktion der Schaltvorrichtung wird anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert. Ein Prüfgegenstand 36 mit kreisförmigem Querschnitt ist koaxial mit der Prüfkopfachse 13 durch den Prüfkopf geführt (Fig. 3). Dem Prüfkopf in Durchlaufrichtung des Prüfgegenstandes vorgeschaltet ist ein (nicht gezeigter) Sensor, z. B. ein optischer, optoelektronischer oder ein mit mechanischen Fühlern arbeitender Sensor, der Querschnittsun­ regelmäßigkeiten des Prüfgegenstandes, wie z. B. Schweiß­ raupen an der Stoßstelle aneinandergeschweißter Drähte, erkennen kann und Steuersignale für die Schaltvorrichtung bewirken kann.

Bei ruhendem Rotor werden zunächst mit Hilfe des (nicht sichtbaren) Kegelstumpf-Zahntriebes die Durchmessereinstell­ scheibe 12 und die Spiralscheibe 11 derart gegenüber dem Rotor verdreht, daß der Koppelbolzen 24 des Sondenhaltehebels 21 in der Spiralsegmentnut 14 entlangläuft. Diese Drehung insbesondere der Spiralscheibe 11 gegenüber dem Rotor, an dem der Sondenhaltehebel 21 an seiner Hebeldrehachse 22 gelagert ist, bewirkt eine Drehung des Sondenhaltehebels um diese Hebeldrehachse 22 derart, daß die Prüfsonde 23 in etwa radialer Richtung zum Prüfgegenstand oder von diesem weg verschoben wird. Das Ausmaß dieser radialen Verschiebung in Abhängigkeit von dem Drehwinkel der Spiralscheibe hängt dabei von der Steigung der Spiralsegmentnut 14 ab, die in Fig. 3 zur Illustration steiler ist als die der Spiralsegmentnuten in Fig. 1. Die Einstellung erfolgt so, daß zwischen dem wirksamen Bereich der Prüfsonde 23 und der Oberfläche des Prüfgegenstandes 36 ein Prüfabstand 37 verbleibt.

Während der Durchmessereinstellung wird der Fliehkraft- Koppelbolzen 16 von der Koppelfeder 17 formschlüssig in die Aussparung 19 der Kreissegmentnut 20 gepreßt, so daß sich Durchmessereinstellscheibe 12 und Spiralscheibe 11 gemeinsam drehen. In der Prüfstellung fluchten die Spiralscheiben­ markierung 38 und die Durchmessereinstellscheibenmarkierung 39 miteinander, und der Spiralscheibenzapfen 32 eilt in Drehrichtung 25 dem Schaltscheibenzapfen 34 voraus.

Spiralscheibenzapfen 32 und Schaltscheibenzapfen 34 greifen über in dem Umschalthebel 31 verschiebbar gelagerte Schiebe­ halter 40 an dem Umschalthebel 31 an, dessen Massenschwer­ punkt 43 (schematisch gekennzeichnet durch den schwarzen Kreis, der ein Zusatzgewicht an der entsprechenden Seite des Umschalthebels repräsentieren soll) nicht mit seiner Dreh­ achse 42 zusammenfällt (siehe Fig. 4). Durch die Stellung des Umschalthebels 31 ist auch die relative Verdrehung der Schaltscheibe 33 gegenüber der Spiralscheibe 11 festgelegt. Diese Stellung ist durch die Schaltscheibenmarkierung 41 illustriert.

Wenn der Rotor des Prüfkopfes um die Prüfkopfachse 13 in Richtung des Drehrichtungspfeiles 25 zu rotieren beginnt, rotieren mit gleicher Geschwindigkeit und in gleicher Rich­ tung auch die Spiralscheibe 11, die Durchmessereinstellschei­ be 12, die Schaltscheibe 33, sowie die am Rotor gelagerten Sondenhaltehebel 21, von denen nur einer zusammen mit der von ihm gehaltenen Prüfsonde 23 dargestellt ist, und der Um­ schalthebel 31, der am Umschalter-Lagerzapfen 29 der Durchmes­ sereinstellscheibe 12 drehbar gelagert ist. Die wirksamen Bereiche der Prüfsonde 23 rotieren dabei im Prüfabstand 37 von der Oberfläche des Prüfgegenstandes 36 um diesen herum.

Mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit nehmen die auf alle Teile der Schaltvorrichtung wirkenden Fliehkräfte zu. Bei Überschreiten einer Grenzdrehzahl des Rotors ist die auf den Fliehkraft-Koppelbolzen 16 wirkende Fliehkraft größer als die durch den ebenfalls von Fliehkräften beeinflußten Koppelfeder 17 aufgebrachte Gegenkraft, so daß der Fliehkraft-Koppelbol­ zen entlang der Ausnehmung 15 radial nach außen gegen den Anschlagzapfen 18 gedrückt wird. Damit sind die Durchmes­ sereinstellscheibe 12 und die Spiralscheibe 11 im Bereich des Koppelbolzens entkoppelt.

Die Drehstellung der Spiralscheibe 11 gegenüber der Durchmes­ sereinstellscheibe ist jedoch auch nach der Entkopplung im Bereich des Fliehkraft-Koppelbolzens noch eindeutig definiert und durch Fliehkräfte stabilisiert. Dies wird anhand von Fig. 4 erläutert, die schematisch einen fliehkraftstabili­ sierten Schaltzustand der Schaltvorrichtung illustriert. Der Umschalthebel 31 ist am Umschalter-Lagerzapfen um die Um­ schalter-Drehachse 42 drehbar gelagert. Der Massenschwerpunkt 43 des Umschalthebels 31 liegt um den Schwerpunktsabstand 44 von der Umschalter-Drehachse 42 entfernt. In der Praxis kann das beispielsweise durch asymmetrische Formgebung des Um­ schaltgliedes erreicht werden kann, so z. B. dadurch, daß die einander gegenüberliegenden Hebelarme verschieden dick ausgelegt sind.

Bei Rotation des Umschalters um die Prüfkopfachse 13 erzeugt die in Richtung des Pfeiles 45 gerichtete Fliehkraft über den Abstand 44 auf den Umschalthebel ein Drehmoment. In der durch durchgezogene Linien gekennzeichneten Stellung des Umschalt­ hebels, die der in Fig. 3 entspricht, möchte dieses Dreh­ moment den Umschalthebel entgegen der Drehrichtung 25 des Rotors drehen, was über den Spiralscheibenzapfen 32 vermit­ telt einer Drehung der (nicht gezeigten) Spiralscheibe in Richtung des Drehrichtungspfeiles 25 entspricht. Diese Drehung ist durch den Anschlag des Fliehkraft-Koppelbolzens 16 an einer Seitenwand 46 der Aussparung 19 begrenzt, so daß der Koppelbolzen durch das Drehmoment gegen die Seitenwand 46 gepreßt wird. Über den Schaltscheibenzapfen 34 vermittelt ist damit auch die Drehstellung der Schaltscheibe 33 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung festgelegt und durch die am Um­ schalthebel 31 wirkende Fliehkraft stabilisiert.

Bei Betätigung einer auf die Spiralscheibe 11 wirkenden Wirbelstrombremse wird diese bei ausreichender Bremsleistung in ihrer Drehgeschwindigkeit gegenüber dem Rotor des Prüf­ kopfes verlangsamt, was bezüglich des drehenden Rotors einer relativen Bewegung der Spiralscheibe entgegen der Drehrich­ tung 25 des Prüfkopfes entspricht. Durch die Bremsung wirkt auf den Spiralscheiben Schaltzapfen 32 eine entgegen der Drehrichtung 25 gerichtete Kraft, die über den Zapfenabstand 47 ein Drehmoment auf den Umschalthebel 31 bewirkt, das dem durch Fliehkräfte bewirkten entgegen gerichtet ist. Bei einer bestimmten Bremsleistung übersteigt dieses Drehmoment das durch die Fliehkraft bewirkte und der Umschalthebel 31 wird in Richtung des Drehrichtungspfeiles 25 in Richtung auf die in Fig. 4 gestrichelt gezeichnete Stellung umgeworfen. Der Umschalthebel 31 überwindet dabei insbesondere auch eine instabile Stellung, bei der der Masseschwerpunkt 43 und die Umschalter-Drehachse 42 von der Prüfkopfachse 13 aus mit­ einander fluchten.

Nach Überschreiten dieser instabilen Stellung wirken das durch die Bremsung bewirkte und das durch Fliehkraft bewirkte Drehmoment auf den Umschalthebel im gleichen Sinne, nämlich in Richtung auf die gestrichelte Stellung. Die Bremsung ist also lediglich bis zum Überschreiten der instabilen Stellung der Schaltvorrichtung notwendig. Befindet sich der Umschalt­ hebel in der gestrichelt eingezeichneten Stellung, so wird der Fliehkraftkoppelbolzen 16 an die Seitenwand 48 der Kreissegmentnut 20 gedrückt.

Die über Bremsung der Spiralscheibe 11 eingeleitete Drehung des Umschalthebels 31 im Sinne der Drehrichtung 25 bewirkt über den Schaltscheibenzapfen 34 vermittelt eine relative Drehung der Schaltscheibe 33 gegenüber der Spiralscheibe 11 in Richtung des Drehrichtungspfeiles 25, und einer relativen Drehung der Spiralscheibe 11 gegenüber der Durchmesser­ einstellscheibe 12 entgegen der Drehrichtung 25. Diese Drehung wird durch Anschlag des Fliehkraft- Koppelbolzens 16 an der Seitenwand 48 der Kreissegmentnut 20 begrenzt, so daß die Spiralscheibe 11 gegenüber der Durchmessereinstellscheibe 12, in der die Kreissegmentnut 20 vorgesehen ist, um den Stellwinkel 49 entgegen der Drehrichtung 25 verdreht wird. Diese (gestrichelt gezeichnete) Stellung der Schaltvorrich­ tung ist in Fig. 5 dargestellt. Im Vergleich zu der Stellung in Fig. 3 haben sich bei unveränderter Lage der Durchmesser­ einstellscheibe zum Prüfkopf (illustriert durch die Durch­ messereinstellscheibenmarkierung 39) die Spiralscheibe 11 mit der Spiralscheibenmarkierung 38 entgegen der Richtung 25, und die Schaltscheibe 33 (mit der Schaltscheibenmarkierung 41) in Drehrichtung 25 bewegt.

Auch die Spiralsegmentnut 14 hat sich entgegen der Drehrich­ tung 25 bewegt, so daß der Koppelbolzen 24 jetzt an einer radial weiter außen liegenden Stelle der Spiralsegmentnut 14 angeordnet ist. Entsprechend hat sich der Sondenhaltehebel 21 im Sinne der Drehrichtung 25 um die Hebel-Drehachse 22 gedreht, so daß die Prüfsonde 23 nun in einem Abhebeabstand von der Gegenstandsoberfläche angeordnet ist. Dieser Schalt­ zustand ist energetisch mit dem in Fig. 3 gezeigten gleichwertig und allein durch Fliehkräfte stabilisiert.

Ist der Bereich der Querschnittsunregelmäßigkeit durch den Prüfkopf gelaufen und hat der Gegenstand wieder seinen gewünschten Querschnitt, so wird diese Änderung ebenfalls durch den Sensor detektiert und ein Rückstellsignal an die Schaltvorrichtung gesendet. Zur Rücksetzung der Prüfvorrich­ tung in die in Fig. 3 gezeigte Prüfstellung ist jetzt eine kurzzeitige Bremsung der Schaltscheiben 33 notwendig. Diese bewirkt in der beschriebenen Weise eine Drehung des Umschalt­ hebels 31 entgegen der Drehrichtung 25 über die instabile Stellung hinweg wieder zur in Fig. 3 gezeigten Prüfstellung.

Für die Anzeige des jeweiligen Schaltzustandes der Vor­ richtung können eine Vielzahl bekannter Mittel verwendet werden. So könnten optische Detektoren die Stellung von Markierungen (ähnlich den Markierungen 38, 39 und 41) auf den Stellelementen detektieren und nach außen anzeigen. Auch könnte die Stellung des Umschaltehebels 31, und/oder des Fliehkraft-Doppelbolzens 16 und/oder eines Sondenhaltehebels 21 z. B. über elektrisch, elektronisch oder elektromagnetisch arbeitende Fühleinrichtungen zur Anzeige des Schaltzu­ standes herangezogen werden.

Mit der Erfindung ist somit eine mechanische Flip-Flop- Einrichtung geschaffen, die sehr schnell umschalten kann. Die Geschwindigkeit des Umschaltens hängt dabei neben der Rota­ tionsgeschwindigkeit des Rotors von den Massen der bei der Umschaltung zu bewegenden Stellelemente ab. Werden diese Massen klein gehalten, so können einerseits die jeweiligen Lager kleiner dimensioniert werden, was die zu überwindenden Reibungskräfte verringert; andererseits reichen dann ge­ ringere Kräfte zur Beschleunigung der Stellelemente, und damit zu deren Umschaltung aus. Als Randbedingung bei der Auslegung der Stellelemente ist allerdings zu beachten, daß diese enormen Zentrifugalkräften ausgesetzt sind, so daß eine entsprechende Stabilität gegen elastische und ggf. sogar plastische Verformung gegeben sein muß.

Zur Betriebssicherheit der Vorrichtung trägt auch eine Druck­ gaszufuhr zum bzw. eine Druckgasabfuhr vom Bereich der um den Prüfgegenstand rotierenden Prüfsonden bei. Diese kann einer­ seits zur Reinhaltung des Prüfbereiches insbesondere von metallischen Verunreinigungen dienen, die die Prüfsignale beeinträchtigen, andererseits kann durch Zufuhr von Druckgas die Vorrichtung gekühlt und trotz ständig erzeugter Reibungs­ wärme immer auf konstanter Betriebstemperatur gehalten werden, was bezüglich der thermischen Ausdehnung der einzel­ nen Elemente im Sinne konstanter Prüfbedingungen von Vorteil ist.

In der Praxis kann eine kontinuierlich arbeitende Drahtzieh­ anlage mit integrierter Prüfeinrichtung 54 z. B. wie in Fig. 6 gezeigt aufgebaut sein. Auf der Eingangsseite der Prüfvor­ richtung sind eine erste Drahtrolle 55 und eine zweite Drahtrolle 56 angeordnet, wobei der Draht für den Ziehvorgang zunächst von der Drahtrolle 55 abgerollt, durch den Bereich eines Schweißroboters 57 und einer Drahtspeichervorrichtung 58 hindurch in eine Drahtziehvorrichtung 59 geführt wird. In Durchlaufrichtung des Drahtes hinter der Drahtziehvorrichtung 59 ist ein der Prüfvorrichtung 54 zugeordneter Sensor 60 angeordnet, der bei Auftreten von Querschnittsunregelmäßig­ keiten des aus der Drahtziehvorrichtung 59 heraustretenden Drahtes 61 ggf. über die Steuer- und Auswerteeinheit 69 ein Schaltsignal an die Prüfvorrichtung 54 sendet. Vor und hinter der Prüfvorrichtung 54 sind Zieh- oder Führungsdüsen 70 montiert. Hinter der auslaufseitigen Zieh- oder Führungsdüse ist eine Markierungsvorrichtung 63 angeordnet, die mit Farbspritzern solche Bereiche des gezogenen Drahtes markiert, die entweder von der Prüfvorrichtung als fehlerhaft erkannt worden sind, oder die überhaupt nicht geprüft worden sind, weil sie zu einer Zeit durch den Prüfkopf gelaufen sind, in der sich die Schaltvorrichtung in Abhebestellung der Prüfson­ den befand. Aus Qualitätssicherheitsgründen wird in solchen Anlagen nach dem Motto "ungeprüft = fehlerhaft" verfahren. Der gezogene und geprüfte und evtl. markierte Draht wird dann auf die Trommel 64 des Ziehmotors 65 aufgerollt, von der herab er dann auf eine Ausgangsdrahtrolle 66 fällt.

In dem gezeigten Beispiel hat das Drahtende 67 eines gerade den Ziehprozeß durchlaufenen Drahtes den Bereich des Schweiß­ roboters 57 erreicht und wird dort festgehalten. Der Drahtan­ fang 68 des auf die Rolle 55 aufgewickelten Drahtes wird an das Drahtende 67 angeschweißt. Während des Schweißvorgangs gelangt Draht aus der Drahtspeichervorrichtung 58 in die Ziehvorrichtung, die somit während des Schweißens mit un­ geänderter Geschwindigkeit arbeiten kann. Nach dem Ver­ schweißvorgang läuft die mit einer Schweißraupe versehene und evtl. einen Drahtversatz aufweisende Schweißstelle durch die Drahtspeichervorrichtung 58 zur Drahtziehvorrichtung 59 und dort durch die Drahtziehdüsen. Die Verschweißstelle ist für den Drahtziehvorgang relativ unkritisch, es könnte aber z. B. die Schweißraupe, die in nur geringem Abstand um den Draht mit hoher Geschwindigkeit rotierenden, empfindlichen Prüf­ sonden bei Berührung zerstören. Erreicht die Stelle der Schweißraupe den Sensor 60, so sendet dieser ein Schaltsignal an die Prüfvorrichtung 54, woraufhin dort die Schaltvorrich­ tung die Prüfsonden schnell in ihre Abhebestellung bringt. Bei typischen Drahtdurchlaufgeschwindigkeiten von etwa 3 m/s muß dem Erkennen der Querschnittsunregelmäßigkeit durch den Sensor 60 in Bruchteilen von Sekunden der Schaltvorgang folgen. Sobald die Prüfsonden vom Draht wegbewegt sind, markiert die Markierungsvorrichtung 63 die ungeprüfte Stelle des Drahtes, die dann nicht weiter verwendet wird.

Nach Durchlaufen einer Querschnittsunregelmäßigkeit durch den Sensor 60 erzeugt dieser wieder sein Sollsignal, und schaltet die Schaltvorrichtung erneut, so daß die Prüfsonden wieder in ihre Prüfstellung zurückgestellt werden. Diese Rückstellung erfolgt bei der Vorrichtung mit hoher Reproduziergenauigkeit, so daß vor der Abhebung und nach der Rücksetzung der Prüfson­ den die Steuer- und Auswerteeinheit 68 der Prüfvorrichtung im wesentlichen Signale gleicher Intensität empfängt.

Claims (18)

1. Einrichtung zum Prüfen von langgestreckten Gegenständen, insbesondere Drähten, die ggf. Querschnittsunregelmäßig­ keiten aufweisen, mit einem vom Gegenstand durchlaufenen rotierenden Prüfkopf mit mindestens einer an beweglichen Sondenhaltemitteln (21) vorgesehenen, auf kreisförmigen Sondenumlaufbahnen um den Gegenstand geführten Prüfsonde (23), insbesondere einer Wirbelstromsonde, und einer bei rotierendem Prüfkopf von außerhalb des Prüfkopfes betä­ tigbaren Schaltvorrichtung (53) zur Änderung des radia­ len Abstands zwischen Gegenstand (36) und Prüfsonde (23), wobei die Schaltvorrichtung zwei Schaltzustände aufweist, von denen einer einer gegenstandsnahen Prüf­ stellung und einer einer vom Gegenstand weiter entfern­ ten Abhebestellung der Prüfsonde entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schaltzustände der Schalt­ vorrichtung derart eigenstabil sind, daß bei rotierendem Prüfkopf die Prüfsonde ohne gesonderte Energiezufuhr in ihrer jeweiligen Stellung stabil verbleibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (53) mehrere um ihren jeweiligen Schwerpunkt drehbar gelagerte und damit gegen durch Fliehkräfte bewirkte Drehmomente unempfindliche, aufein­ ander mechanisch einwirkende Stellelemente (11, 12, 33, 21) aufweist, von denen mindestens eines ein die Prüf­ sonde (23) aufweisendes Sondenhaltemittel (21) ist, und daß die Schaltvorrichtung weiterhin eine mechanische Umschaltung aufweist, die an mindestens einem Stellele­ ment angreift.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sondenhaltemittel (21) als Sondenhaltehebel ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umschaltung mindestens ein außerhalb seines Schwerpunktes drehbar gelagertes, in seiner Drehung begrenztes Umschaltglied aufweist, das an mindestens einem Stellelement angreift.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch einen Energieimpuls schaltbar ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch berührungslos an der Schaltvorrich­ tung angreifende, vorzugsweise als Wirbelstrombremsen (51, 52) ausgebildete Energieimpulsübertrager.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfsonde (23) mit ihrem Bereich optimaler Wirkung über einen begrenzten Dreh­ bereich des Sondenhaltemittels (21) im wesentlichen radial zum zu prüfenden Gegenstand (36) hin ausgerichtet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (53) ein an den Sondenhaltemitteln (21) über Koppelmittel (24) angreifendes, die Sondenhaltemittel (21) bei Drehung drehendes, drehbar gelagertes Verstellmittel (11) aufweist, das insbesondere koaxial zu einem Rotor des Prüfkopfes angeordnet und gegenüber diesem verdreh­ bar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellmittel (11) mindestens eine spiralsegment­ förmig um die Verstellmittel-Drehachse verlaufende Spiralsegmentnut (14) aufweist, in die ein am Sondenhal­ temittel (21) entfernt von dessen Drehachse (22) vorge­ sehenes, vorzugsweise als Koppelbolzen ausgebildetes Koppelmittel (24) eingreift.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, gekenn­ zeichnet durch einen an dem vorzugsweise scheibenförmi­ gen Verstellmittel (11) angreifenden, mit ggf. automati­ sierbaren Einstellmitteln intern und/oder extern betä­ tigbaren, vorzugsweise ebenfalls scheibenförmigen Ver­ stelltrieb (12).

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekenn­ zeichnet durch eine am Verstellmittel (11) angreifende Fliehkraft-Entkopplung (15, 16, 17, 18) zwischen Ver­ stelltrieb (12) und Verstellmittel (11).

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraft-Entkopplung einen im wesentlichen radial zu einer zentral durch den Prüfkopf verlaufenden Achse (13) an und/oder in dem Verstellmittel (11) beweglich geführten, durch eine Feder (17) mit einer zur Achse (13) wirkenden Kraft beaufschlagten Fliehkraft- Koppelbolzen (16) aufweist, der bei Rotation des Rotors durch Fliehkräfte aus einem formschlüssigen Eingriff in den Verstelltrieb (12) heraus bewegbar ist.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein koaxial mit dem Verstellmittel (11) rotierendes und gegenüber diesem verdrehbares Steuermittel (33), insbe­ sondere eine Steuerscheibe, aufweist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekenn­ zeichnet durch eine Drehrichtungsumkehr-Kopplung zwi­ schen Verstellmittel (11) und Steuermittel (33).

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungsumkehr-Kopplung das an dem Ver­ stelltrieb (12) drehbar gelagerte Umschaltglied (31) umfaßt, das über an ihm verschiebbar gelagerte, vor­ zugsweise als Zapfen (32, 34) ausgebildete Angriffsmit­ tel an dem Verstellmittel (11) und an dem Steuermittel (33) angreift.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Druckgaszuführung und -abfüh­ rung zum bzw. vom Bereich der Prüfsonde (23).

17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Anzeigemittel für den Schaltzustand der Schaltvorrichtung (53).

18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch dem Prüfkopf in Durchlaufrichtung des Gegenstandes (36) vorgeschaltete, Steuersignale für die Schaltvorrichtung erzeugende Erkennungsmittel für Querschnittsunregelmäßigkeiten.