DE4436232C1 - Method and appts. for testing shaped inductors - Google Patents

Method and appts. for testing shaped inductors

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Abstract

The method concerns testing of shaped inductors used for hardening of workpieces. A test body in the form of the proposed workpiece into the inductor magnetic field, and the effect of this field on the test body is compared with a prescribed effect. Local values of the magnetic field (4) produced by the inductor (3) are measured at positions distributed as an array within the test body (1). This allows at least indirectly the form of the magnetic field to be determined and to be compared with a prescribed field which has been determined beforehand in a similar manner -leading to a desired hardening pattern in the workpiece.The appts. incorporates arrays of magnetic field detectors in the test body. By means of leads these detectors are connected to an evaluation unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Testeinrichtung zur Überprüfung von Forminduktoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4, wie beides aus der gattungsbildend zugrunde­ gelegten DE-PS 37 02 472 als bekannt hervorgeht.The invention relates to a method and a test device for checking shape inductors according to the preamble of Claim 1 or 4, as both based on the generic laid out DE-PS 37 02 472 emerges as known.

Die DE-PS 37 02 472 offenbart ein Verfahren und eine Testein­ richtung zur Überprüfung des Härtebildes an Lagerzapfen von Kur­ belwellen. Zur Überprüfung des von dem Forminduktor erzeugten Härtebildes weist die Testeinrichtung einen rotationssymmetri­ schen Testkörper aus einem magnetischen Material auf, der zumin­ dest im Bereich des angelegten Forminduktors der Form des Lager­ zapfens der Kurbelwelle nachgebildet ist. Bei der Induktorprü­ fung wird der kostspielige und nur einmal verwendbare Testkörper in die Härtemaschine eingebracht, gehärtet, aus der Härtemaschi­ ne ausgebaut, parallel zu seiner Rotationsachse aufgetrennt und der Längsschnitt des Testkörpers metallographisch untersucht. Diese Vorgehensweise bedingt bis zum Ausbau des Testkörpers aus der Härtemaschine Stillstandszeiten der Härtemaschine, womit ein Produktionsausfall verbunden ist. Des weiteren ergeben sich bei dieser Art der Induktorprüfung noch auch Kosten an Material und für die metallographische Untersuchungen. Die bekannte Induktor­ prüfung ist daher insgesamt bzgl. der Kosten relativ hoch bela­ stet, weshalb sie nur selten vorgenommen wird. Kurzfristige, verschleißbedingte Veränderungen am Induktor konnten daher in­ nerhalb der groß bemessenen Überprüfungsintervalle nicht erkannt werden, weshalb wegen der großen Prüfintervalle die Prozeßsi­ cherheit im Stand der Technik nicht optimal ist. DE-PS 37 02 472 discloses a method and a test stone Direction for checking the hardness pattern on bearing journals from Kur wave up. To check that generated by the shape inductor Hardness image, the test device has a rotational symmetry test specimen made of a magnetic material, which at least least in the area of the shape inductor of the shape of the bearing the crankshaft is reproduced. At the inductor test fung becomes the costly and only usable test specimen brought into the hardening machine, hardened, from the hardening machine ne removed, separated parallel to its axis of rotation and the longitudinal section of the test body was examined metallographically. This procedure is necessary until the test specimen is removed the hardening machine downtimes of the hardening machine, with what Loss of production is connected. Furthermore, result in this type of inductor test also costs material and for metallographic examinations. The well-known inductor The overall test is therefore relatively high in terms of costs steadily, which is why it is seldom carried out. Short-term, wear-related changes to the inductor could therefore in not recognized within the large inspection intervals are, which is why the process si safety in the prior art is not optimal.  

Aus dem US-Buch, Nondestruktive Testing Handbook, Vol. 4, 2. Auflage 1986 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Qualität der Härtung einer aus der Produktion entnommenen Nockenwelle über­ prüft wird. Zur Überprüfung wird die zu überprüfende Nockenwelle in eine Prüfmaschine eingespannt und mit einem Meß-Prüfkopf axial überfahren. In der Prüfmaschine ist ferner eine als Referenz dienende Vergleich-Nockenwelle mit gewünschter Härte­ qualität eingespannt. Die zu der zu überprüfenden Nockenwelle baugleiche Vergleich-Nockenwelle ist aus dem gleichen Material die zu überprüfende Nockenwelle gefertigt und weist das ge­ wünschte Härtebild auf. Zur Ermittlung des Härtebildes der produzierten Nockenwelle wird die Vergleich-Nockenwelle orts- und zeitgleich zu der produzierten Nockenwelle von einem zu dem Meß-Prüfkopf baugleichen Referenz-Prüfkopf axial überfahren und die Meßwerte des Referenz-Prüfkopfes mit den entsprechenden Meßwerten des Meß-Prüfkopfes verglichen.From the U.S. book, Nondestructive Testing Handbook, Vol. 4, 2. Edition 1986 a method is known in which the quality of the Hardening of a camshaft taken from production is checked. The camshaft to be checked is used for checking clamped in a testing machine and with a measuring probe axially run over. In the testing machine there is also a Reference camshaft with the desired hardness quality clamped. The camshaft to be checked Identical comparison camshaft is made of the same material the camshaft to be checked manufactured and has the ge wanted hardness. To determine the hardness of the produced camshaft, the comparison camshaft is and from one to the same at the same time as the camshaft produced Axially drive over measuring probe of identical design and the measured values of the reference probe with the corresponding ones Measured values of the measuring probe compared.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrundege­ legte Verfahren und die gattungsgemäß zugrundegelegte Testein­ richtung zur Überprüfung von Forminduktoren dahingehend weiter­ zuentwickeln, daß sie zumindest kostengünstiger ist.The object of the invention is that of the generic type laid down the procedure and the test stone on which it was based direction for checking shape inductors further develop that it is at least cheaper.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren durch die kennzeichnenden Verfahrensschritte des Anspruchs 1 und bei einer zugrundegeleg­ ten Testeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 4 gelöst. Durch die matrixartige partielle Messung des im Testkörper herrschenden und weitgehend dem im Werkstück vor­ liegenden Magnetfeld entsprechenden Magnetfeldes im Testkörper bzw. durch die diese Messung bspw. ermöglichende Ausbildung des Testkörpers mit innenliegenden Magnetfeld-Detektoren kann der Verlauf des Magnetfeldes ohne zeitraubende Probehärtung und me­ tallographische Untersuchung der Probehärtung ermittelt werden.In a procedure, the task is characterized by the Process steps of claim 1 and on an underlying basis ten test facility with the characteristic features of the An Proverb 4 solved. Through the matrix-like partial measurement of the prevailing in the test body and largely that in the workpiece corresponding magnetic field in the test body or by making this measurement possible, for example The test body with internal magnetic field detectors can Course of the magnetic field without time-consuming trial hardening and me Tallographic examination of the test hardening can be determined.

Günstigerweise kann nach vorheriger Kalibrierung des Testkörpers aus den Magnetfeldlinien und nach vergleichenden Härteversuchen mit Werkstücken aus einem bestimmten Werkstoff unmittelbar auf die Tauglichkeit des Forminduktors selber und seiner Induktor­ einstellung (Koppelungsabstand) geschlossen werden. Hierdurch ergibt sich aufgrund eines nur geringen Zeitverlustes bei einer notwendig werdenden Induktorprüfung eine höhere Produktivität. Ferner ist der Materialverbrauch zumindest geringer. Zusätzlich entfallen aufwendige Laboruntersuchungen bei Induktorprüfung, wodurch die Kosten für die Induktorprüfung reduziert sind.Favorably, after prior calibration of the test body from the magnetic field lines and after comparative hardness tests with workpieces made of a certain material the suitability of the shape inductor itself and its inductor setting (coupling distance) can be closed. Hereby arises due to only a small loss of time with one inductor testing, which becomes necessary, increases productivity. Furthermore, the material consumption is at least lower. In addition there is no need for time-consuming laboratory tests for inductor testing, which reduces the cost of inductor testing.

Insgesamt ist durch die Erfindung die Überprüfung von Forminduk­ toren unproblematischer und ohne weiteres häufiger möglich, wo­ mit insbesondere eine höhere Prozeßsicherheit verbunden ist. Als günstig ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfin­ dungsgemäßen Testeinrichtung anzusehen, daß es/sie prinzipiell nicht nur Forminduktoren für rotationssymmetrische Werkstücke, sondern auch für andere beliebig geformte Induktoren geeignet ist. Overall, the invention is the verification of Forminduk goals more easily and more easily possible where is associated in particular with higher process reliability. When is favorable in the method according to the invention or the inventions test device according to the invention to see that it in principle not only shape inductors for rotationally symmetrical workpieces, but also suitable for other inductors of any shape is.  

Als Anwendungsmöglichkeiten für die Testeinrichtung ergeben sich u. a. die Serienüberwachung von Induktoren, Standzeitüberwachun­ gen, Prüfungen nach Übereilungen oder Reparaturen von Induktoren, Versuche bei Neuentwicklungen von Induktoren und Ermittlungen der Betriebsbedingungen, also Einstell-Parametern von Induktoren.The following are possible applications for the test facility u. a. series monitoring of inductors, service life monitoring tests after rushes or repairs of Inductors, tests on new developments of inductors and Determination of the operating conditions, i.e. setting parameters of inductors.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü­ chen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigtAdvantageous embodiments of the invention are the dependent claims Chen removable. Otherwise, the invention is based on in Illustrated embodiments illustrated. Here shows

Fig. 1 eine Testeinrichtung zur Überprüfung von Forminduktoren für das Induktionshärten von Werkstücken, Fig. 1 shows a test device for checking Forminduktoren for the induction hardening of workpieces,

Fig. 2 einen axial verlaufenden Schnitt durch einen rotations­ symmetrischen und mit einer Ringnut versehenen Test­ körper, Fig. 2 symmetrical an axially extending section of a rotationally and provided with an annular groove test body,

Fig. 3 mehrere in einer achssenkrechten Ebene angeordnete und als Leiterschleifen ausgebildete Magnetfeld-Detektoren, Figure 3 is a plurality of spaced, in an axially perpendicular plane and constructed as conductor loops magnetic field detectors,

Fig. 4 eine Darstellung eines Verlaufes von Magnetfeldlinien bei in den Testkörper nach Fig. 1 eingetauchtem Form­ induktor, Fig. 4 is an illustration of an inductor course of magnetic field lines at immersed in the test body according to Fig. 1 Form,

Fig. 5 eine Darstellung von Isothermen bei einem Magnetfeld nach Fig. 4 und Fig. 5 is a diagram of the isotherms at a magnetic field of FIG. 4 and

Fig. 6a und 6b eine Darstellung zweier Magnetfelder bei unter­ schiedlichem Koppelabstand zwischen Forminduk­ tor und Testkörper. Figs. 6a and 6b is a representation of two magnetic fields under schiedlichem coupling distance between Forminduk tor and test body.

In Fig. 1 ist eine Testeinrichtung zur Überprüfung von Formin­ duktoren 3 für das Induktionshärten von Werkstücken darge­ stellt, die in eine den Forminduktor 3 aufweisende Härtemaschi­ ne, die hier ausschnittsweise dargestellt ist, eingebaut werden kann. Die Testeinrichtung weist einen Testkörper 1 auf, der bzgl. der materialseitigen Wirkung ein Werkstück 5 simuliert und der zumindest bereichsweise dem eigentlichen Werkstück form­ entsprechend nachgebildet ist. Insbesondere ist diese Testein­ richtung von Vorteil, wenn es sich bei dem zu härtenden Werk­ stück 5 um einen spulenförmigen Lagerzapfen 14 einer Kurbelwelle handelt.In Fig. 1 is a test device for checking Formin ductors 3 for the induction hardening of workpieces Darge, which in a form inductor 3 having Härtemaschi ne, which is shown here in detail, can be installed. The test device has a test body 1 which simulates a workpiece 5 with regard to the material-side effect and which is simulated at least in regions in accordance with the actual workpiece. In particular, this Testein device is advantageous if the piece to be hardened 5 is a coil-shaped journal 14 of a crankshaft.

Um eine geringe Ausfallzeit der Härtemaschine zu ermöglichen, ist es sinnvoll, den Testkörper 1 an einem der Länge des zu här­ tenden Werkstückes 5 entsprechenden Stab 16 koaxial anzuordnen, so daß er an beliebiger Längsposition auf dem Stab 16 festklemm­ bar ist. Dadurch kann der Testkörper 1 der Testeinrichtung wie das Werkstück 5 in die Härtemaschine eingebaut und der Formin­ duktor 3 radial auf den Testkörper 1 aufgesetzt, eingeschaltet und in einfacher und ggf. auch automatisiert an mehreren Axial­ positionen überprüft werden.In order to enable a low failure time of the hardening machine, it is useful to arrange the test body 1 at one of the length of the här Tenden workpiece 5 corresponding rod 16 is coaxially so as to clamp at any desired longitudinal position on the rod 16 bar. As a result, the test body 1 of the test device, like the workpiece 5 , can be installed in the hardening machine and the Formin ductor 3 placed radially on the test body 1 , switched on and checked in a simple and possibly also automated manner at a plurality of axial positions.

Bei der Überprüfung des Forminduktors 3, bei der der Forminduk­ tor 3 bewegt und der Testkörper 1 stillgehalten wird, werden un­ ter Zuhilfenahme des Testkörpers 1 Ortswerte des Magnetfeldes 4 ermittelt und über radial nach außen geführte Anschlüsse 9 von Magnetfeld-Detektoren 2 einer Auswerteeinrichtung 10 übergeben. Mit der Auswerteeinrichtung 10 werden die gemessenen Ortswerten des Magnetfeldes 4 ausgewertet und das Ergebnis entsprechend der Auswertung auf einem Display 13, das bspw. ein Plotter oder ein Monitor sein kann, graphisch dargestellt. Günstigerweise ist es auch möglich, die Überprüfung zu automatisierten, wobei sinnvol­ lerweise die gemessenen Ortswerte des gemessenen Ist-Magnetfel­ des 4 mit bspw. in einem elektronischen Datenspeicher abgelegten Ortswerten eines Soll-Magnetfeldes, das ein gewünschtes Härte­ bild des Werkstückes 5 bewirkt, verglichen wird. Bei Überschrei­ tung einer vorgebbaren Toleranzgrenze erfolgt zweckmäßigerweise ein Hinweis auf eine ungenügende Genauigkeit des Forminduktors 3. Nach Abschluß der Überprüfung wird der Testkörper 1 in kurzer Zeit mitsamt dem Stab 15 aus der Härtemaschine ausgebaut und die Härtung der Werkstücke 5 kann weiter vorgenommen werden. When checking the shape inductor 3 , in which the shape inductor 3 is moved and the test body 1 is held still, local values of the magnetic field 4 are determined with the aid of the test body 1 and transferred to an evaluation device 10 via connections 9 of magnetic field detectors 2 guided radially outward . With the evaluation device 10 , the measured location values of the magnetic field 4 are evaluated and the result corresponding to the evaluation is shown graphically on a display 13 , which can be a plotter or a monitor, for example. Conveniently, it is also possible to automate the check, meaningfully comparing the measured location values of the measured actual magnetic field of FIG. 4 with location values of a target magnetic field, for example, stored in an electronic data memory, which causes a desired hardness image of the workpiece 5 . If a predeterminable tolerance limit is exceeded, an indication of insufficient accuracy of the shape inductor 3 is expediently given. After completion of the check, the test body 1 together with the rod 15 is removed from the hardening machine in a short time and the workpieces 5 can be further hardened.

Um eine derartige schnell und kostengünstige Überprüfung zu er­ möglichen, weist der Testkörper 1 einen Aufbau auf, wie er im Schnitt entlang seiner Rotationsachse 11 bspw. in Fig. 2 darge­ stellt ist. Der Testkörper 1 gemäß Fig. 2 ist zum Großteil aus einem magnetisch leitenden Werkstoff hergestellt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material des Testkörpers 1 um einen mit Ferritpulver vermischten, vorzugsweise gießbaren Kunstharz, wo­ bei das Ferritpulver in einem so hohen Anteil eingelagert ist, daß der daraus entstehende Verbundwerkstoff magnetisch leitend ist.In order to make such a quick and inexpensive check possible, the test body 1 has a structure as shown in section along its axis of rotation 11, for example in FIG. 2 Darge. The test body 1 according to FIG. 2 is largely made of a magnetically conductive material. The material of the test body 1 is preferably a synthetic resin which is mixed and preferably pourable with ferrite powder, where the ferrite powder is incorporated in such a high proportion that the composite material resulting therefrom is magnetically conductive.

Die Form des Testkörpers 1 ist zumindest im Bereich des angeleg­ ten Forminduktors 3 dem Werkstück 5 formidentisch nachgebildet, wobei er sich im Hinblick auf das vom Forminduktor 3 ausgehende Magnetfeld 4 etwa gleich wie das Werkstück 5 verhält. Zur mit­ telbaren Messung des Magnetfeldes 4 weist der Testkörper 1 in seinem Innern, und zwar zumindest in demjenigen Bereich des Testkörpers 1, der dem zu härtenden Zone des Werkstückes 5 ent­ spricht, viele einzelne und insbesondere in Form von Leiter­ schleifen ausgebildete Magnetfeld-Detektoren 2 auf, die in ihm matrixartig und ortsdefiniert angeordnet sind. Der gegenseitige Abstand der Magnetfeld-Detektoren 2 beträgt in vorliegendem Fall ca. 7 mm, wodurch der interessierende Bereich des Magnetfeldes 5 hinreichend abgedeckt ist. Jeder der Magnetfeld-Detektoren 2 ist mit Anschlüssen 9 versehen, die von der Meßstelle radial nach außen geführt und mit der Auswerteinrichtung 15 verbunden sind. Im Bereich zu erwartender etwa gleicher Magnetfeldstärke können die Magnetfeld-Detektoren 2 und/oder deren Anschlüsse 9 unter­ einander verbunden sein, wodurch sich als Meßwert ein gemittel­ ter Ortswert für die entsprechende Äquipotentiallinie des Ist- Magnetfeldes 4 ergibt.The shape of the test body 1 is simulated in the shape of the workpiece 5 at least in the area of the angled shape inductor 3 , whereby it behaves approximately the same as the workpiece 5 with regard to the magnetic field 4 emanating from the shape inductor 3 . To medelable measurement of the magnetic field 4 , the test body 1 inside, at least in that area of the test body 1 that speaks ent to the zone of the workpiece 5 to be hardened, many individual and in particular in the form of conductor-shaped magnetic field detectors 2 which are arranged in a matrix-like and location-defined manner in it. The mutual distance between the magnetic field detectors 2 in the present case is approximately 7 mm, as a result of which the region of interest of the magnetic field 5 is adequately covered. Each of the magnetic field detectors 2 is provided with connections 9 which are guided radially outwards from the measuring point and are connected to the evaluation device 15 . In the area of approximately the same magnetic field strength to be expected, the magnetic field detectors 2 and / or their connections 9 can be connected to one another, which results in a mean local value for the corresponding equipotential line of the actual magnetic field 4 as the measured value.

Da der mit seinem Mittelbereich einen Lagerzapfen 14 einer Kur­ belwelle nachgebildete Testkörper 1 rotationssymmetrisch aus­ gebildet ist, sind die als Magnetfeld-Detektoren 2 ausgebildeten Leiterschleifen konzentrisch zur Rotationsachse 11 des Testkör­ pers 1 angeordnet.Since the center portion of a bearing journal 14 of a Kur belwelle modeled test body 1 is formed rotationally symmetrically, the conductor loops designed as magnetic field detectors 2 are arranged concentrically with the axis of rotation 11 of the test body 1 .

Innerhalb einer radial zur Rotationsachse 11 des Testkörpers 1 verlaufenden Ebene sind die Leiterschleifen, wie in Fig. 3 dar­ gestellt, zu jeweils einer Leiterebene 12 zusammengefaßt. Auf diese Weise bilden die in Leiterebenen 12 angeordneten Leiter­ schleifen, im Meridianschnitt gesehen, im Bereich der zu härten­ den Zone eine flächendeckende Matrix von Magnetfeld-Detektoren 2 aus.Within a plane running radially to the axis of rotation 11 of the test body 1 , the conductor loops, as shown in FIG. 3, are combined to form a conductor plane 12 . In this way, the conductors arranged in conductor planes 12 form a surface-covering matrix of magnetic field detectors 2 , seen in the meridian section, in the region of the zone to be hardened.

Um die Fabrikation des Testkörpers 1 einfach zu gestalten, ist es günstig, die Leiterschleifen einer Leiterebene 12 in der Art von gedruckten Schaltungen auf einer Folie oder auf einer Plati­ ne herzustellen. Die magnetische leitendem, vorzugsweise aus mit Ferritpulver versetztem Kunstharz bestehende und die Leiter­ schleifen einer Leiterebene 12 aufnehmende Folie wird in vorgeb­ baren Abständen zu benachbarten Folien in eine Gießform einge­ bracht, mit der anschließend der Testkörpers 1 gegossen wird.In order to make the fabrication of the test body 1 simple, it is favorable to produce the conductor loops of a conductor level 12 in the manner of printed circuits on a film or on a circuit board. The magnetic conductive, preferably made of ferrite powder mixed synthetic resin and the conductor grinding a conductor level 12 receiving film is introduced at predetermined intervals to adjacent films in a mold, with which the test body 1 is then cast.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung von Forminduktoren 3 für das Induktionshärten von Werkstücken 5 beschrieben. Zur Überprüfung wird anstelle eines Werkstückes 5 der Testkörper 1 in der Härtemaschine angeordnet. Der Testkörper 1 weist zumindest im Bereich des von außen anzulegenden Formin­ duktors 3 eine entsprechend der Form des Werkstücks 5 ausgebil­ det Kontur auf. Des weiteren ist er aus einem Werkstoff gefer­ tigt, der etwa wie das Werkstück 5 auf das Magnetfeldfeld wirkt.The method according to the invention for checking shape inductors 3 for induction hardening of workpieces 5 is described below. For testing purposes, the test body 1 is arranged in the hardening machine instead of a workpiece 5 . The test body 1 has, at least in the region of the form 3 to be applied from the outside, a contour corresponding to the shape of the workpiece 5 . Furthermore, it is made of a material that acts approximately like the workpiece 5 on the magnetic field.

Nach dem Einbau und der Justierung des Testkörpers 1 wird der Forminduktor 3 entsprechend den Vorgaben an den Testkörper 1 an­ gelegt und der Strom angestellt, wodurch der Testkörper 1 dem Magnetfeld 4 des Forminduktors 3 ausgesetzt wird.After the installation and adjustment of the test body 1 , the shape inductor 3 is placed on the test body 1 in accordance with the specifications and the current is turned on, whereby the test body 1 is exposed to the magnetic field 4 of the shape inductor 3 .

Da das Magnetfeld 4 vom Werkstoff des Testkörpers 1 in zumindest ähnlicher Weise wie vom Material des Werkstücks 5 beeinflußt wird, wird in den Anschlüssen 9 der als Magnetfeld-Detektoren 2 ausgebildeten Leiterschleifen eine Spannung gemessen. Diese Spannung einer jeden Leiterschleife ist ein mittelbarer Ortswert für die am Ort der Leiterschleife herrschende Magnetfeldstärke.Since the magnetic field 4 is influenced by the material of the test body 1 in at least a similar way to the material of the workpiece 5 , a voltage is measured in the connections 9 of the conductor loops designed as magnetic field detectors 2 . This voltage of each conductor loop is an indirect local value for the magnetic field strength prevailing at the location of the conductor loop.

Generell ist zu sagen, daß als Magnetfeld-Detektoren 2 selbstver­ ständlich auch andere, das Magnetfeld 4 zumindest mittelbar mes­ sende Bauteile verwandt werden können.In general, it can be said that as magnetic field detectors 2 it goes without saying that other, magnetic field 4 at least indirectly measuring components can also be used.

Da der Ort des jeweiligen Magnetfeld-Detektors 2, im vorliegen­ den der Leiterschleife, bekannt ist, spannen die Leiterschleifen eine Meßmatrix auf, so daß die pro Leiterschleife gemessenen, auf dem Magnetfeld 4 beruhenden Ortswerte ein Indikator für das vom Forminduktor erzeugte und im Innern des Testkörpers 1 und damit im Falle der Anwendung des Forminduktors 3 des im Werk­ stück vorliegende Magnetfeld 4 ist.Since the location of the respective magnetic field detector 2 , in the present case of the conductor loop, is known, the conductor loops span a measurement matrix, so that the location values measured per conductor loop, based on the magnetic field 4, are an indicator of that generated by the shape inductor and inside the Test body 1 and thus in the case of the use of the form inductor 3 of the magnetic field 4 present in the workpiece.

Die gemessenen Ortswerte werden mittels der Anschlüsse 9 der Leiterschleifen an die Auswerteeinheit 10 übergeben und bspw. innerhalb der Auswertevorrichtung 10 Werten, die einem gewünsch­ ten Soll-Magnetfeld entsprechen, verglichen. Der Vergleich des Ist-Magnetfeldes 4 mit dem Soll-Magnetfeld kann durch einen di­ rekten Vergleich der Ist-Ortswerte mit den Soll-Ortswerten, aber auch anhand aus diesen Daten ermittelten Größen erfolgen. Die Soll-Ortswerte eines gewollten Soll-Magnetfeldes werden zuvor in analoger Weise wie die Ist-Sollwerte ermittelt, wobei dieses Soll-Magnetfeld bei einem zu härtenden Werkstück 5 ein gewünsch­ tes Härtebild bewirkt.The measured location values are transferred to the evaluation unit 10 by means of the connections 9 of the conductor loops and, for example, values are compared within the evaluation device 10 which correspond to a desired target magnetic field. The comparison of the actual magnetic field 4 with the target magnetic field can be carried out by a direct comparison of the actual location values with the target location values, but also on the basis of variables determined from these data. The target location values of a desired target magnetic field are previously determined in a manner analogous to the actual target values, this target magnetic field causing a desired hardness image on a workpiece 5 to be hardened.

Zweckmäßigerweise erfolgt der Vergleich unter Zuhilfenahme eines Computers mit entsprechenden Programm automatisch erfolgen, so daß die Überprüfung schnell, einfach und komfortabel vorgenommen werden kann. Vorteilhafterweise liegt dadurch das Ergebnis ohne nennenswerte Zeitverzögerung gleich vor. Sollte der Forminduktor 3 ein Ist-Magnetfeld 4 erzeugen, daß außerhalb vorgebbarer Toleranzen ist, so kann der Forminduktor 3 insbesondere neu ju­ stiert und vor Ort sofort überprüft werden. Des weiteren kann durch die sofortige Ermittlung des vom Forminduktor 3 erzeugten und im Testkörper wirkenden Ist-Magnetfeldes 4 die für optimale Funktion notwendigen Einstell-Parameter für den Forminduktor 3 ermittelt werden.The comparison is expediently carried out automatically with the aid of a computer with the appropriate program, so that the check can be carried out quickly, easily and conveniently. As a result, the result is immediately available without any significant time delay. Should the form inductor 3 generate an actual magnetic field 4 that is outside of predeterminable tolerances, the form inductor 3 can in particular be re-set and immediately checked on site. Furthermore, by immediately determining the actual magnetic field 4 generated by the shape inductor 3 and acting in the test body, the setting parameters for the shape inductor 3 necessary for optimal function can be determined.

Um das Resultat der Überprüfung sichtbar zu machen, übergibt die Auswerteeinheit 10 die aus den Ortswerten ermittelten Magnet­ feldwerte, die insbesondere unter Zuhilfenahme eines mathemati­ schen Algorithmus anhand der hier als elektrische Spannung vor­ liegenden Ortswerten errechenbar sind, einem Display 13, wie ei­ nem Plotter oder einem Monitor, mittels dem eine Graphik des vorliegenden Magnetfeldes 4 dargestellt wird. Derartige Graphi­ ken sind in den Fig. 4, 5, 6a und 6b dargestellt.In order to make the result of the check visible, the evaluation unit 10 transfers the magnetic field values determined from the local values, which can be calculated in particular with the aid of a mathematical algorithm based on the local values present here as electrical voltage, to a display 13 , such as a plotter or a monitor, by means of which a graphic of the present magnetic field 4 is displayed. Such graphs are shown in FIGS . 4, 5, 6a and 6b.

In Fig. 4 ist ein Verlauf von Magnetfeldlinien 6 innerhalb ei­ nes nach Fig. 1 ausgebildeten Testkörpers 1 bei angelegtem Forminduktor 3 dargestellt. FIG. 4 shows a course of magnetic field lines 6 within a test body 1 designed according to FIG. 1 with the shape inductor 3 applied.

In Fig. 5 sind Isothermen 8 dargestellt, wie sie sich in einem Werkstück 5 ergeben würden, wenn an das Werkstück 5 einem Mag­ netfeld 4 entsprechend Fig. 4 ausgesetzt wird. Zur Darstellung dieser Graphik der Isothermen 8 werden diese sinnvollerweise durch einen mathematischen Algorithmus errechnet.In Fig. 5 isotherms 8 are shown, as they would result in a workpiece 5 when the workpiece 5 a magnetic net 4 4 is exposed to FIG. 4. To display this graphic of the isotherms 8 , these are expediently calculated using a mathematical algorithm.

In Fig. 6a ist der Verlauf der Magnetfeldstärke 7 bei einem be­ stimmten Koppelabstand des Forminduktors 3 an den Testkörper 1 dargestellt, wobei in Fig. 6b ist die Veränderung der Magnet­ feldstärke 7 bei um ca. 0,2 mm verändertem Koppelabstand zeigt. Aus dieser Graphik ist ersichtlich, mit welcher prinzipiellen Auflösung das Magnetfeld 4 mittels der Testeinrichtung bestimmt werden kann und welchen starken Einfluß eine auch geringfügige Änderung des Koppelabstandes hat.In Fig. 6a, the course of the magnetic field strength 7 is shown at a certain coupling distance of the form inductor 3 to the test body 1 , wherein in Fig. 6b the change in the magnetic field strength 7 is shown with a coupling distance changed by about 0.2 mm. This graph shows the basic resolution with which the magnetic field 4 can be determined by means of the test device and the strong influence that a slight change in the coupling distance has.

Claims (14)

1. Verfahren zur Überprüfung von Forminduktoren für das Induk­ tionshärten von Werkstücken, bei welchem ein in seiner Form zu­ mindest bereichsweise dem späteren Werkstück entsprechender Testkörper dem Induktionsfeld des Forminduktors ausgesetzt und die Wirkung des vom Forminduktor ausgehenden Magnetfeldes auf den Testkörper ermittelt und mit einer Sollwirkung des Forminduktors verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren matrixartig innerhalb des Testkörpers (1) ver­ teilt angeordneten Magnetfeld-Meßstellen Ortswerte des vom Form­ induktor (3) induzierten Magnetfeldes (4) gemessen und dadurch zumindest mittelbar die Form des vom Forminduktor (3) ausgehen­ den Ist-Magnetfeldes (4) ermittelt wird und daß das Ist-Magnet­ feld (4) mit einem zuvor auf gleichartige Weise ermittelten Soll-Magnetfeld verglichen wird, welches bei einem zu härtenden Werkstück (5) ein gewünschtes Härtebild bewirkt.1.Procedure for checking shape inductors for induction hardening of workpieces, in which a test body corresponding in shape to at least some areas to the later workpiece is exposed to the induction field of the shape inductor and the effect of the magnetic field emanating from the shape inductor on the test body is determined and with a desired effect of the Shape inductor is compared, characterized in that at several matrix-like arranged inside the test body ( 1 ) ver arranged magnetic field measuring points measured local values of the magnetic field ( 4 ) induced by the shape inductor ( 3 ) and thereby at least indirectly emanate from the shape of the shape inductor ( 3 ) the actual magnetic field ( 4 ) is determined and that the actual magnetic field ( 4 ) is compared with a target magnetic field previously determined in a similar manner, which causes a desired hardness image in a workpiece ( 5 ) to be hardened. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überprüfung der Testkörper (1) unbeweglich gehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the test body ( 1 ) is held immovably when checking. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ist-Magnetfeld (4) durch die aus den Ortswerten ermit­ telten Magnetfeldlinien (6) und/oder Äquipotentiallinien und/oder Bereiche bestimmter Magnetfeldstärke (7) als Diagramm angezeigt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the actual magnetic field ( 4 ) is shown as a diagram by the magnetic field lines determined from the local values ( 6 ) and / or equipotential lines and / or areas of certain magnetic field strength ( 7 ). 4. Testeinrichtung zur Überprüfung für Forminduktoren, die zum Induktionshärten von Werkstücken vorgesehen sind, mit einem Testkörper, der einen magnetisch leitenden Werkstoff aufweist und der dem zu härtenden Werkstück zumindest im Bereich des an dieses Werkstück angelegten Forminduktors formentsprechend nach­ gebildet ist, und der sich im Hinblick auf das vom Forminduktor ausgehende Magnetfeld etwa gleich dem Werkstück verhält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Testkörper (1) im Bereich der zu härtenden Zone viele einzelne, matrixartig angeordnete Magnetfeld-Detektoren (2) ein­ gelassen sind und daß jeder der Magnetfeld-Detektoren (2) mit Anschlüssen (9) versehen ist, die nach außen geführt und an eine Auswerteinrichtung (10) angeschlossen sind.4.Test device for checking for shape inductors, which are intended for induction hardening of workpieces, with a test body which has a magnetically conductive material and which is formed according to the workpiece to be hardened at least in the area of the shape inductor applied to this workpiece, and which is formed in With regard to the magnetic field emanating from the shape inductor behaves approximately the same as the workpiece, characterized in that in the test body ( 1 ) in the area of the zone to be hardened many individual, matrix-like arranged magnetic field detectors ( 2 ) are let in and that each of the magnetic field detectors ( 2 ) is provided with connections ( 9 ) which are led to the outside and connected to an evaluation device ( 10 ). 5. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Testkörpers (1) ein mit Ferritpulver ver­ mischtes, vorzugsweise gießbares Kunstharz ist, wobei das Fer­ ritpulver in einem so hohen Anteil eingelagert ist, daß der dar­ aus entstehende Verbundwerkstoff magnetisch leitend ist.5. Test device according to claim 4, characterized in that the material of the test body ( 1 ) is a ver mixed with ferrite powder, preferably pourable synthetic resin, the ferrous powder being incorporated in such a high proportion that the resulting composite material is magnetically conductive . 6. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei rotationssymmetrischen Testkörpern (1) die Magnetfeld- Detektoren (2) als konzentrisch zur Rotationsachse (11) des Testkörpers (1) verlaufende Leiterschleifen ausgebildet sind, daß die einzelnen Leiterschleifen in mehreren achssenkrechten Leiterebenen (12) angeordnet sind, daß innerhalb jeweils einer Leiterebene (12) mehrere Leiterschleifen konzentrisch zueinander derart angeordnet sind, daß sich eine - im Meridianschnitt gese­ hen - flächendeckende Matrix von Leitern im Bereich der zu här­ tenden Zone ergibt.6. Test device according to claim 4, characterized in that in the case of rotationally symmetrical test bodies ( 1 ), the magnetic field detectors ( 2 ) are designed as conductor loops which run concentrically to the axis of rotation ( 11 ) of the test body ( 1 ), that the individual conductor loops in several conductor planes perpendicular to the axis ( 12 ) are arranged so that within each conductor level ( 12 ) several conductor loops are arranged concentrically to one another in such a way that - seen in the meridian section - there is an area-wide matrix of conductors in the region of the zone to be hardened. 7. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleifen einer Ebene in der Art von gedruckten Schaltungen auf einer Folie oder Platine aus vorzugsweise mit Ferritpulver versetztem Werkstoff satzweise in die Gießform des im Gußverfahren hergestellten Testkörpers (1) eingebracht sind.7. Test device according to claim 4, characterized in that the conductor loops of a plane in the manner of printed circuits on a film or board made of material preferably mixed with ferrite powder are introduced in sets into the casting mold of the test body ( 1 ) produced by the casting process. 8. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Testkörper (1) in der Testeinrichtung in starrer Rela­ tivlage zu der Testeinrichtung angeordnet ist, so daß der Test­ körper (1) während der Induktorprüfung stillsteht, und daß die nach außen geführten Anschlüsse (9) der Magnetfeld-Detektoren (2) radial nach außen geführt sind.8. Test device according to claim 4, characterized in that the test body ( 1 ) is arranged in the test device in a rigid relative position to the test device, so that the test body ( 1 ) stands still during the inductor test, and in that the connections led to the outside ( 9 ) the magnetic field detectors ( 2 ) are guided radially outwards. 9. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Testkörper (1) in der Testeinrichtung in starrer Rela­ tivlage zu der Testeinrichtung angeordnet ist, so daß der Test­ körper (2) während der Induktorprüfung stillsteht, und daß die radial nach außen geführten Anschlüsse (9) der Magnetfeld-Detek­ toren (2) der Meßstelle des Forminduktors (3) diametral gegen­ überliegen.9. Test device according to claim 4, characterized in that the test body ( 1 ) is arranged in the test device in a rigid rela tive position to the test device, so that the test body ( 2 ) stands still during the inductor test, and that the radially outward connections ( 9 ) of the magnetic field detectors ( 2 ) of the measuring point of the form inductor ( 3 ) diametrically opposite. 10. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine Anzeigeeinrichtung (Display 13) wie einen Monitor oder einen Plotter aufweist, mittels der zu­ mindest das Ist-Magnetfeld (4) visuell darstellbar ist.10. Test device according to claim 4, characterized in that the evaluation device has a display device (display 13 ) such as a monitor or a plotter, by means of which at least the actual magnetic field ( 4 ) can be visualized. 11. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Testkörper (1) spulenförmig ausgebildet ist und zumin­ dest bereichsweise der Form eines Lagerzapfens einer Kurbelwelle entspricht.11. Test device according to claim 4, characterized in that the test body ( 1 ) is coil-shaped and at least partially corresponds to the shape of a bearing pin of a crankshaft. 12. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Testkörper (1) an einem der Länge des zu härtenden Werk­ stücks (5) entsprechenden Stab koaxial anordenbar und an belie­ biger Längsposition auf ihm festklemmbar ist. 12. Test device according to claim 4, characterized in that the test body ( 1 ) on one of the length of the workpiece to be hardened ( 5 ) corresponding rod can be arranged coaxially and clamped on it at any longitudinal position. 13. Testeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab mit darauf festgeklemmtem Testkörper (1) in die Härtemaschine analog einem zu härtenden Werkstück (5) einspann­ bar und ein zu testender Forminduktor (3) auf den Testkörper (1) radial aufsetzbar ist.13. Test device according to claim 11, characterized in that the rod with the clamped thereon test body (1) analog in the hardening machine a chucking to be hardened workpiece (5) bar, and a radially placed to be tested Forminduktor (3) on the test body (1) . 14. Testeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zu erwartender etwa gleicher Magnetfeldstärke (7) die Magnetfeld-Detektoren (2) untereinander verbunden sind.14. Test device according to claim 4, characterized in that the magnetic field detectors ( 2 ) are interconnected in the area of approximately the same magnetic field strength ( 7 ) to be expected.
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