SE435969B - Sett och anordning for pavisande av diskontinuiteter i ett material - Google Patents

Description

TO 15 20 25 30 35 40 7904155-4 Sålunda kan uppfinningen exempelvis även tillämpas på undersök- ning av icke-metalliska material medelst ultraljud och en för 'ultraljud känslig givare, eller medelst reflekterat laserljus.

Inom modern kvalitetskontroll är det oftast nödvändigt att undersökningen av materialet kan ske kontinuerligt, varvid mate- rialet oftast framföres kontinuerligt i form av en bana och under frammatningen kontinuerligt avsökes medelst en eller flera givare.

För att små defekter och diskontinuiteter Säkerï skall kunna på- visas, är det nödvändigt att givaren i varje tidsögonblick av- känner ett litet område, och i stället förflyttas över materia- lets yta för att på så sätt täcka ett större materialavsnitt. Al- ternativt kan ett större antal givare användas, men praktiska svårigheter sätter en gräns; för detta.

För att en ökad känslighet skall kunna uppnås vid ett differentièllt mätförfarande och för att en signal_i ett lämpligt frekvensintervall skall erhållas, önskar man alltid förflytta givaren i den riktning, i vilken diskontinuiteten har sin minsta utsträckning. Härvid kommer det mest markanta språnget i den av givaren mottagna signalen att erhållas, och därigenom en ökad känslighet. Det inses lätt, att om givaren föres längs en lång- sträckt diskontinuitet, kommer inget markant språng i givarens insignal att erhållas, och denna diskontinuitet kan därför i olyck- liga fall förbli oupptäckt.

För en effektiv avsökning av materialet när detta kontinuer- ligt frammatas som en bana, önskar man oftast förflytta givaren tvärs mot banans rörelseriktning. Detta utgör exempelvis ett van- ligt arbetssätt vid undersökning av rör med en preferentiell orien- tering av diskontínuiteter i rörets längdriktning. Härvid bringas givaren att rotera kring röret medan detta framföres i sin längd- riktning.

Om diskontinuiteterna icke har någon preferentiell riktning i materialet, är det nödvändigt att avsöka materialet i minst två olika riktningar medelst två eller flera givare, för att samtliga diskontinuiteter med säkerhet skall påvisas. Ett sätt att åstad- komma detta är att låta två givare utföra en fram- och återgående rörelse i mot varandra vinkelräta riktningar över materialets yta.

Således kan över en materialbana två givare oscillera i två rikt- ningar som vardera bildar 450 vinkel mot banans frammatningsrikt- ning, och som inbördes är vinkelräta mot varandra. Detta förfa- ringssätt är användbart vid låga avsökningshastigheter, men vid 10 15 20 25 30 35 40 79041554: ökande hastigheter blir oscillationsfrekvensen alltför hög för att en fullständig avsökning skall erhållas. Även mekaniskt blir en sådan lösning komplicerad, eftersom vid en ökande frekvens allt större masskrafter uppträder vid oscillationens vändpunkter.

Genom föreliggande uppfinning undanröjes de ovan angivna olägenheterna och erhålles en säker avsökning av en materialbana i två olika riktningar på ett enkelt och mekaniskt ringa kompli- cerat sätt. Vidare erhålles en högre kapacitet i vad avser den avsökta ytan per givare och tidsenhet.

Enligt uppfinningen påvisas diskontinuiteter i ett material medelst en för diskontinuiteterna känslig givare, varvid materia- let i form av en bana framföres under det att det avsökes av gi- varen, varvid minst två givare bringas att under avsökningen röra sig över materialbanan i minst två cirkelbanor i ett plan, väsent- ligen parallellt med materialbanans plan och med väsentligen lika radier, och minst en första cirkelbana är anordnad framför en andra cirkelbana och är förskjuten i sidled i förhållande till denna på sådant sätt, att väsentligen varje del av materialbanans yta succe- sivt övertäckes av minst två cirkelbanor med en sådan överlappning, att varje halvcirkelsegment succesivt överlappas i sidled av ett följande halvcirkelsegment, allt räknat i materialbanans framfö- ringsriktning.

Uppfinningen avser även en anordning för genomförande av föreliggande sätt, och kännetecknas av att anordningen innefattar minst två givare, vilka är anordnade att röra sig över material- banan i minst två cirkelbanor i ett plan som är parallellt med materialbanans plan och som har väsentligen lika radier, varvid minst en första cirkelbana är anordnad framför en andra cirkelbana och är förskjuten i sidled i förhållande till denna på sådant sätt, att väsentligen varje del av materialbanans yta successivt över- täckes av minst två cirkelbanor med en sådan överlappning, att varje halvcirkelsegment successivt överlappas av ett följande halvcirkelsegment, allt räknat i materialbanans framföringsrikt- ning.

Uppfínningen åskådliggöres närmare av den medföljande rit- ningen, vilken schematiskt visar en anordning enligt uppfinningen och dess funktion. I ritningen visas en del av en materialbana 1, vilken framföres i den visade pilriktníngen. Over materialbanan 1, är anordnade givare 2, 4, 6, vilka bringas att följa cirkelba- nor 3, respektive 5 och 7. 10 20 25 30 40 ?9o41sse4 4 Av ritningen framgår, att väsentligen varje ytelement av material- banan kommer att successivt täckas av två halvcirkelsegment av cirkelbanorna. Sålunda kommer den högra hälften av banan först att täckas av det högra halvcirkelsegmentet av cirkelbanan 7, och därefter av det vänstra halvcirkelsegmentet av cirkelbanan 5.

Genom denna anordning kommer väsentligen varje ytelement av banan att avsökas i två riktningar som väsentligen ärfvinkelräta mot varandra. Om man exempelvis betraktar en punkt nära banans kant, så kommer givaren 6 i cirkelbanan 7 att avsöka denna punkt med en rörelse väsentligen i banans rörelseriktning, medan givaren 2 eller 4 i cirkelbanan 3, resp. 5 kommer att avsöka samma punkt med en rörelseriktníng som väsentligen är vinkelrät mot banans frammatningshastighet. Det visar sig att en sådan avsökning er- hålles av väsentligen varje punkt på banan.

Om de båda bredvid varandra anordnade cirkelbanorna 3 och S icke tangerar varandra, kommer ett smalt område i-mitten endast att avsökas av givaren 6 i cirkelbanan 7. Detta inverkar dock icke på uppfinningens användbarhet, så länge som avståndet mellan de båda cirkelbanorna 3 och 5 är litet i förhållande till den genomsnittliga storleken hos de diskontinuiteter som skall på- visas. En diskontinuitet i det smala mittområdet som icke avsökes av någon av givarna 2 och 4 i cirkelbanorna 3, resp. 5 kommer då att ha en liten utsträckning tvärs banans framföringsriktning, och kommer då att påvisas av givaren 6 i cirkelbanan 7.

För att samtliga ytelement i banan skall avsökas, måste givarnas hastighet i cirkelbanorna stå i ett visst förhållande till banans frammatningshastighet. Detta förhållande skall vara sådant, att när en givare fullbordat ett varv, materialbanan högst har framförts en sträcka som svarar mot utsträckningen av givarens av- kännande del i framföringsriktningen. Om framföringshastigheten är lägre, kommer en viss överlappning att erhållas, men samtidigt minskar mätkapaciteten. Av detta följer även, att de olika givar- na i sina cirkelbanor bör ha väsentligen samma hastighet.

Radien hos cirkelbanorna är icke speciellt kritisk; utan kan väljas med utgående från praktiska och apparativa betraktel- ser. Med en stor radie kan ett större område avsökas med en gi- vare, men samtidigt uppkommer mekaniska problem vid högre varvtal.

Med en liten radie kan lättare höga varvtal uppnås, men samtidigt minskar den avsökta ytan, så att flera cirkelbanor erfordras.

Det är även möjligt att i varje cirkelbana anordna flera 10 15 20 25 30 35 40 5 790415544 än ai givare, vilka då lämpligen fördelas jämnt kring cirkelperi- ferin. Härigenom kan materialbanans frammatningshastighet ökas, sä att på detta sätt anordningens kapacitet ökas.

Det minsta antalet givare som kan användas i sättet enligt uppfinningen är två, vilka då är anordnade i var sin cirkelbana.

Dessa cirkelbanor är då anordnade med den ena förskjuten framåt med exempelvis dubbla radien och i sidled med ca en radie, räknat i banans frammatningsriktning, och den avsökta banans bredd är högst lika med en cirkelradie. Förskjutningen mellan cirkelbanorna i ba- nans längdled är icke speciellt kritisk. Den minsta förskjutningen är lämpligen sådan att cirkelbanorna går fria från varandra, men i princip föreligger ingen övre gräns för förskjutningen. För bre- dare materialbanor kan flera cirkelbanor med givare anordnas intill varandra i två rader tvärs över banans bredd, där cirkelbanornas centra i de båda raderna är förskjutna så, att centra i den bakre raden ligger väsentligen mitt emellan centra i den främre raden.

Härigenom föreligger i princip ingen övre begränsning för den av- sökta materialbanans bredd.

Det är även möjligt att vid avsökningen låta centrum för en eller flera av cirkelbanorna utföra en fram- och återgående rörel- se i tvärriktningen mot materialbanans framföringsríktning. På detta sätt kan med givare i en cirkelbana ett bredare område av- sökas. Frekvensen för den fram- och återgäende rörelsen måste i detta fall vara korrelerad med materialbanans frammatningshastig- het, så att en fullständig avsökning av ytan erhålles.

Den mekaniska uppbyggnaden av en anordning enligt uppfinningen kan genomföras med användning av i och för sig kända maskínelement.

Sålunda kan givarna anbringas på roterande skivor eller ringar, vilka sedan tillsammans med lämpliga drivanordningar, t.ex. el- motorer, anbringas i en passande hållare över materialbanan. När det gäller att avsöka breda materialbanor, kan ett flertal skivor med givare anbringas i en bryggkonstruktion över banan. Lämpligen bör givarnas avstånd till banan kunna regleras för att anpassas till olika tjocka banor och till önskad känslighet vid avsökningen. Gi- varna anslutes på i och för sig känt sätt till lämpliga anordningar för behandling av mätsignalerna, såsom förstärkare, skrivare eller bildskärm, eller dator för analys och utvärdering av signalerna.

Vilka signalbehandlingsanordningar som i vart speciellt fall kommer att användas, är beroende av den använda mätprincipen, det under- sökta materialet och andra faktorer. Mot bakgrund av dessa faktorer kan fackmannen lätt välja en lämplig signalbehandling. 10 15 20 25 30 790415544 6 Föreliggande uppfinning är främst avsedd att tillämpas för påvisande av diskontinuiteter i metalliska material, och främst då i sådana i form av ett band eller en bana, såsom plåt eller val- sade göt av järn, koppar, aluminium eller annan metall. Företrä- desvis är den avsökta ytan av materialet väsentligen plan, men även ojämna ytor kan undersökas medelst sättet enligt uppfinningen. Som tidigare framhållits, är uppfinningen dock icke begränsad till en- bart undersökning av metalliska material, utan med användning av lämpliga mätprinciper kan även andra material undersökas, såsom plastmaterial och papper. ' Vid undersökning av metalliska material kommer oftast olika elektriska mätförfaranden i fråga. Sålunda är det vanligt att man i metallen inducerar virvelströmmar och mäter det av dem orsakade magnetfältet. Vid diskontinuiteter i materialet kommer ett språng i det uppmätta fältet att erhållas, och genom mätning i flera rikt- ningar och analys av de erhållna signalerna kan man få en uppfatt- ning om diskontinuitetens eller defektens storlek och utseende.

Andra mätprinciper som även grundar sig på elektromagnetism är även användbara och är i och för sig välkända för fackmannen. För icke-metallíska material kan exempelvis sådana mätförfaranden som grundar sig på ultraljud, mikrovågteknik eller reflekterat laser- ljus användas. Mätförfarandet enligt uppfinningen förblir i vart fall detsamma, med endast smärre apparativa modifikationer för anpassning till den speciellt använda mätprincipen. Givare för sanvändning vid de olika mätprinciperna är även i och för sig kända för fackmannen, och finnes i många fall tillgängliga i handeln.

Genom föreliggande uppfinning tillhandahållas ett enkelt sätt och enenkel anordning för påvisande av diskontinuiteter i material, varvid det säkerställas att väsentligen varje punkt av materialet avsökes i två riktningar, så att därigenom diskontinui- teterna påvisas oberoende av hur de är orienterade. Uppfinningen kan även tillämpas på synnerligen varierande material och med an- vändning av mycket varierande mätprinciper. Detta bidrager till att underlätta kvalitetskontrollen av materialet och göra den s snabbare, säkrare och mindre kostsam.

Claims (10)

7901115541 "i Patentkrav

1. Sätt att påvisa diskontinuiteter i ett material medelst en för dískontinuiteterna känslig givare, varvid materialet i form av en bana U) fnmdönæ mfierdet att det avsökes av givaren, k ä n n e t e c k n a t därav, att minst tva givare (2,6) bringas att under avsökningen röra sig över materialbanan i minst två cirkelbanor (5,7) i ett plan, väsentligen parallellt med material- banans plan och med väsentligen lika stora radier, och minst en första cirkelbana (3) är anordnad framför en andra cirkelbana (7) och är förskjuten i sidled i förhållande till denna pà sådant sätt, att väsentligen varje del av materialbanans (1) yta successivt övertäckes av minst två cirkelbanor (3, 7) med en sådan överlapp- ning, att varje halvcirkelsegment successivt överlappas i sidled av ett följande halvcirkelsegment, allt räknat i materialbanans framföringsriktning.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att två eller flera givare är anordnade i varje cirkelbana.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att förskjutningen mellan cirkelbanornas (3,5,7) centra tvärs fram- föringsriktníngen är väsentligen lika med radien.

4. Sätt enligt något av krav 1-3, k ä n n e t c k n a t därav, att framföringshastigheten för materialbanan och givarnas varvtal står i sådant förhållande, att för varje varv hos en gi- vare materialbanan högst framföres en sträcka som motsvarar ut- sträckningen i framföringsriktningen av givarens avkännande del.

5. Sätt enligt något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t därav, att minst en givare även bibringas en sådan rörelse, att cirkelbanans centrum oscillerar i tvärriktníngen till framförings- riktningen.

6. Anordning för påvisande av diskontinuiteter i ett mate- rial genom avsökníng av det i form av en bana (1) framförda mate- rialet medelst en för diskontinuiteterna känslig givare, medelst sättet enligt något av krav 1-5, k ä n n e t e c k n a d därav, att minst två givare (2, 6) är anordnade att röra sig över mate- rialbanan (1) i minst två cirkelbanor (3, 7)i ettplm1smnär^fißent- ligen parallellt med materialbanans plan och som har väsentligen lika radier varvid minst en första cirkelbana (3) är anordnad framför en andra cirkelbana (7) och är förskjuten i sidled i förhållande till denna på ett Sådwfi 790l|155°4 '3 sätt, att väsentligen varje del av materialbanans (1) Yta Sußßessivt övertäckes av minst två cirkelbanor (3, 7) med en sådan överlapp- ning, att varje halvcirkelsegment successivt överlappas av ett iföljande halvcirkelsegment, allt räknat i materialbanans fram- föringsriktning.

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c'k n a d därav, att i varje cirkelbana är anbragta två eller flera givare.

8. Anordning enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att förskjutningen mellan cirkelbanornas (3,5,7) centra tvärs framföringsriktningen är väsentligen lika med radien.

' 9. Anordning enligt något av krav 6-8, k ä n n e t e c k ~ n a du därav, att minst en givare även är anordnad till att ges en sådan rörelse, att cirkelbanans centrum oscillerar i tvärrikt- ningen till framföringsriktníngen. I

10. Anordning enligt något av krav 6-9, för avsökning av metalliska material, k ä n n e t e c k n a d därav, att givarna utgöres av elektromagnetiska avkännare, vírvelströmsavkännare och/eller avkännare av läckfält.