SE452914B - Sprickdetekteringsapparat med roterande sond - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 452 914 2 strömsinspektíonsapparat, som är av typen med roteran- de sond och som låter en sondspole rotera med hög has- tighet runt stången eller liknande i kallt tillstånd, varvid apparaten tar upp impedansvariationer hos sonden för detektering av ytsprickor, varvid denna impedans- variation uppstår inte blott på grund av ytsprickor hos det inspekterade föremålet utan även på grund av kvalitets- och dimensionsvariabler samt avlyftning (dvs mellanrummet mellan det inspekterade föremålets yta och sondspolen), varför sondspolen, när storleken och kvaliteten hos föremål för inspektion är olika, behö- ver justeras i fråga om känslighet och varför det är viktigt att avsöka föremålet under bibehållande av~“av- lyftningen“ eller nämnda mellanrum mellan föremål och sondspole konstant. 7 Den konventionella virvelströmsinspektionsappara- ten av den roterbara sondtyp, som utnyttjas vid kall- valsning, håller avlyftningsavståndet konstant genom endera av eller en l) Genom att det kombination av följande åtgärder: undersökta föremålet fixeras medelst pnypvalsar för att därigenom bringa föremålets geo- metriska axel att sammanfalla med den roterande sondens rotationsaxel och 2) genom att hålla sonden i beröring med det under- sökta föremålet och bringa sonden att följa fö- remålet.

Pig l visar en sidovy av en virvelströmsinspektions- apparat av den typ, som har roterande sond och som arbe- tar enligt den ovannämnda metoden "l". Mera speciellt är en roterande trumma 202, som drives medelst en motor 201, placerad i en överföringszon för ett föremål 10, som skall inspekteras. Två sondspolar 203 är monterade mitt emot varandra på insidan av den roterande trumman 202. På båda axiella sidorna om den roterande 202 finns hylsor 204, som båda består av mycket hård metall och som har ungefär 0,1-0,2 mm större diameter än det för inspektion utsatta föremålet l0, varvid dessa hylsor 10 15 20 25 30 35 452 914 3 204 är koncentriska med den roterande trumman 202. Dess- utom finns nypvalsar 205, som häller föremålet 10 och som är monterade på inlopps- och utloppssidorna av sprickdetekteringsapparaten, varvid dessa-nypvalsar 205 kan föras mot och från föremålet 10 med hjälp av pneu- matiska cylindrar 206. Vidare drives den roterande trum- man 202 medelst en motor 201. Föremålet 10 kommer följ- aktligen att vara stelt fixerat medelst nypvalsarna 205 och styrt medelst hylsorna 204, varigenom det för inspektion utsatta föremålet 10 kan i så stor utsträck- ning som möjligt hindras fràn att vibrera och röra sig excentriskt i förhållande till den roterande trumman 202 och sondspolarna 203.

En sådan sprickdetekteringsapparat av den roter- bra sondtypen har emellertid många nackdelar även när man vill använda den för ett föremål, som varmvalsats, särskilt när man vill utnyttja apparaten under loppet av färdigvalsningen eller just efter färdigvalsningen av ett stångformigt material. Eftersom det för inspektion utsatta föremálets styvhet är liten under varmvalsningen, är det m a o omöjligt att stelt fasthâlla föremålet med hjälp av nypvalsarna, eftersom man är rädd för att alstra sprickor på föremálets yta och deformera före- målet och även eftersom föremålet inte kan helt hindras från att vibrera. Härvid kan sonderna träffa det in- spekterade föremålet och resultera i en risk för upp- komst av sprickor. Eftersom styrningen medelst hylsorna 204 av samma skäl är omöjlig, är det svårt att inrikta trummans 202 rotationsaxel i förhållande till det un- dersökta föremálets geometriska axel, särskilt om före- målet inte skulle ha exakt korrekt rundhet i sin tvär- sektion. Produkten, dvs stång eller tråd, kommer emel- lertid, även om den skulle vara likformig och även om den skulle ha olika storlek, att gradvis variera utmed sin längd beroende på olika antal valsningsförlopp, varför det undersökta föremálets geometriska axel be- höver bringas sammanfalla med sondens geometriska axel 10 15 20 25 30 35 452 914 vid varje tillfälle.

Det ovannämnda förfarandet "2" att hålla sonden i beröring med det undersökta föremålets yta och följa föremålet, har också givit upphov till en risk för alst- ring av sprickor på föremålet vid varmvalsningen.

Dessutom finns många faktorer, t ex vibrationer i en valsstol i valsverket eller i hasplingsmekanismen, vilka faktorer orsakar vibrationer i det varmvalsade föremålet, och dessutom har föremålet självt lägre styv- het vid varmvalsningen, varför man kraftigt måste be- fara en nedhängning mellan nypvalsarna. Allt detta har resulterat i att virvelströmsinspektionsapparaten av typen med roterande sond är svår att använda praktiskt dunder varmvalsningsförlopp.

Svårigheten att hålla avlyftningssträckan konstant ger anledning till tanken att korrigera detekteringssig- nalen genom mätning av avlyftningssträckan. Om man tänker på relationen mellan detekteringssignalen och avlyft- ningssträckans variation föreligger fölfiande två problem: l) En signal, som orsakas av variation av avlyftnings- sträckan, överlagras på spricksignalen, så att de båda signalerna inte kan urskiljas från var- andra och 2) avlyftningsvariationen ändrar själva spricksignalen.

Följaktligen kommer detekteringsförmågan att märkbart försämras, varigenom man behöver undertrycka variations- signalen för avlyftningssträckan (en signalkomponent, som orsakas av variationer i avlyftningssträckan) och även korrigera spricksignalen i beroende av denna va- riation hos avlyftningssträckan.

Fasdiskrimineringsförfarandet eller frekvensdiskri- mineringsförfarandet är välkända för ovannämnda under- tryckning av avlyftningsvariationssignalen, varvid fas- diskrimineringsmetoden ger en fasdetektering av den från sondspolarna erhållna detekteringssignalen för att därigenom undertrycka brus och diskriminera sprick- signalen. Fig 2a och 2b visar vektordiagram av signaler 10 15 20 25 30 35 452 914 5 från spolar. I ett fall, då signalen A, som orsakas av avlyftnings-variationer, ligger i annan fas än sprick- signalen B, såsom visas i fig 2a, väljes avlyftningsva- riationssignalen A, som avses undertryckas, ur den faskom- ponent, som är vinkelrätt mot riktningen för signalen A (riktningen X), varigenom man kan utläsa spricksigna- lerna B, som skall utnyttjas för inspektionen. Sprick- signalen B och avlyftningsvariationssignalen A uppträ- der emellertid icke alltid i olika fas såsom åskådlig- göres i fig 2a utan ofta med en svag förskjutning, som visas i fig 2b, i vilket fall det inte blir någon effekt av undertryckningen av avlyftningsvariationssignalen A.

Frekvensdiskrimineringsförfarandet tjänar å andra sidan till att undertrycka en oönskad signal (avlyft- ningsvariationssignalen) med hjälp av differensen mellan denna och den signal, som skall undersökas (spricksigna- len), men ger ingen verkan för liknande frekvenskom- ponenter hos de båda signalerna.

För undertryckning av den signal, som är svår att undertrycka genom en sådan fasdiskriminerings- eller frekvensdiskrimineringsmetod, har man den välkända fler- frekvensmetoden, som tjänar till att till en inspektione- spole mata en blandning av strömmar med olika frekven- ser, varvid man separat detekterar signaler från varde- ra frekvenskomponenten och beräknar ett flertal upp- nådda utsignaler, varigenom man kan avskilja oönskade signaler.

Fig 3 visar ett blockdiagram över den välkända flerfrekvensvirvelströmsinspektionsapparaten, som an- vändes vid flerfrekvensmetoden. I fig 3 visas sålunda en oscillator 2ll för en frekvens fl (t ex 100 kHz) och en oscillator 212 för frekvensen f2 (t ex 500 kHz), varvid utsignalerna från de båda oscillatorerna Zll, 212 blandas i en blandare 2l3 och matas till detekterings- spolar 225, 226. Detekteringsspolarna 225, 226 är in- satta i självjämförelsesystemet via en impedansbrygga 214, så att signaler, som representerar impedansvaria- 10 15 20 25 30 35 452 914 6 tioner i spolarna 225, 226, matas till avstämda för- stärkare 219, 220 från impedansbryggan 214. Medelst de avstämda förstärkarna 219, 220 förstärkes signaler- na synkront med frekvenserna fl och fz, varvid utsig- nalerna från förstärkarna 219, 220 vid bedömning i vek- tordiagrammet har det innehåll, som àskådliggöres av fig 2b. Utsignalerna från de båda förstärkarna 219, 220 matas till faskänsliga detektorer 221, 222 resp 223, 224 varvid den faskänsliga detektorn 221 eller 223 utnyttjas som fasreferenssignal och varvid den signal, som alstras av utgången från oscillatorn 211 eller 212, matas till en fasvändare 215 eller 216, vars utsignal matas till en n/2 fasvändare 217 eller 218 för vändning av fasen med ¶/2, så att en utsignal från fasvändaren 217 eller 218 matas som en fasreferenssignal till en faskänslig detektor 222 eller 224. Fasvändaren 215 eller 216, t ex såsom åskådliggöres i fig 2a och 2b, justerar signalen A vinkelrätt mot axeln X, m a o identiskt med riktningen för axeln Y. Följaktligen kommer en X-kompo- eller X hos den medelst l 2 uppnådda detekteringssignalen nent (en resistanskomponent) X 1 eller f2 att uppnås medelst den faskänsliga detektorn 221 eller frekvensen f 223 och kommer en Y-komponent (en reaktanskomponent) Yi eller Y2 hos den medelst frekvensen fl nådd detekteringssignalen att erhållas medelst den fas- känsliga detektorn 222 eller 224.

Ett analogsignalberäknande enhet 230 omfattar fas- eller fz upp- 2 och Y2 med en lika vinkel, förstärkare 233, 234 för för- roterare 231, 232 för fasrotering av signalerna X stärkning av utsignalerna från fasroterarna 231, 232 med lika förstärkningsgrad samt differentialförstärkare 235, 236, som matas med utsignalerna X ' eller Y ' 2 2 X1 eller Yl från förstärkarna 233 resp 234, varigenom och man erhåller utsignalerna x och y från differential- förstärkarna 235 resp 236.

Pig 4a visar ett vektordiagram för X1 och Y1, medan fig 4b visar ett vektordiagram för X2 och Y2, i vilket 10 15 20 25 30 35 452 914 7 avlyftningskomponenten A2 förskjutes fràn axeln Y2.

Fasroterarna 231, 232 i signalberäkningsenheten 230 drives för att rotera fasen och förstärkarna 233, 234 drives för att utjämna amplituden hos signalen A2 rela- tivt amplituden hos signalen Al, varigenom man erhål- ler signaler A2' och B2' enligt vad som visas i fig 4c, vilka signaler sedan matas till differentialförstär- karna 235 resp 236. Eftersom utsignalen från differen- tialförstärkarna 235, 236 är en skillnad mellan de båda insignalerna, kommer en differens Al-A2' mellan avlyft- ningskomponenterna att bilda en signal "a" med liten nivå såsom åskådliggöres i fig 4d, och när spricksigna- len existerar, erhålles en skillnad "b" mellan Bl och B2 (uttryckt som en vektor).

En ändring av spricksignalen efter avlyftnings- variationen enligt ovannämnda punkt "2", såsom åskåd- liggöres i fig 5, kommer å andra sidan att ge en abrupt dämpning vid ökande avlyftning, varför man vid risk för avlyftningsvariationer måste vidtaga åtgärder för att detektera avlyftningen och korrigera utsignalen.

Flerfrekvensmetoden kan nästan undertrycka den signal, som orsakas av avlyftningsvariationer, men det är extremt svårt att noggrant detektera avlyftnings- variationerna och korrigera spricksignalen. Det första skälet är att det är svårt att med stor noggrannhet detektera avlyftningsvariationen. Det är t ex omöjligt att mäta avlyftningsvariationen med hjälp av en avstånds- detektor, som anordnas oberoende av sonden för att avkän- na avståndet mellan sondspolen och det inspekterade föremålet. Ett kontaktsystem med en differentialomvand- lare eller liknande kan med sin kontaktände inte följa efter föremålet, när detta rör sig med hög hastighet.

En mätanordning av virvelströmstypen kommer vid använd- ningen att påverkas ofördelaktigt av sprickor och liknan- de, varigenom detekteringsresultatet blir en blandning av faktorer av både avlyftning och sprickor. Det andra skälet till svårigheten är att avlyftningsvariationen 10 15 20 25 30 35 452 914 8 uppdelas grovt i två typer, som bör korrigeras var för sig. Pig 6a och Gb visar schematiska vyer för att åskåd- liggöra avlyftningsvariationen i det självjämförande systemet, när ett inspekterat föremål 240 har rund sek-_ tion på samma sätt som stänger. Pig 7a och 7b visar schematiska vyer för förklaring av detsamma i fråga om ett självjämförelsesystem, i vilket det inspekterade föremålet 240 är ett skivliknande föremål, t ex en stål- platta. Fig 6a och 7a visar hur föremålet 240 rör sig i helhet i riktning mot sondspolarna 225, 226, medan fig Gb och 7b visar hur föremålet 240 rör sig i andra riktningar. Fig 8a och 8b visar detekteringsmönstren för spricksignalen 1 fig Ga och 7a resp i fig 6b och 7b. Spricksignalen, som vanligtvis uppträder i origo- symmetri, såsom àskådliggöres medelst den heldragna linjen fig 8a och 8b, expanderas men hålles i origo- symmetri, såsom åskådliggöres av den streckade linjen i fig 8a, när föremålet 240 som helhet och likformigt rör sig mot sondspolarna 225, 226, medan spricksignalen, förvränges till något annat än origosymmetri, såsom àskådliggöres medelst den streckade linjen i fig Bb, när föremålet 240 rör sig i andra riktningar. I det fall, då sprickdetekteringen utföres med hjälp av själv- jämföringsmetoden, som utnyttjar två sondspolar 225, 226 nära varandra och tager upp impedansskillnaden i jämförelse med existerande sprickor inom den del av föremålet 240, som motsvarar de nära varandra liggande sondspolarna 225, 226, när föremålet 240 rör sig likfor- migt mot sonden 225, 226, såsom àskådliggöres i fig 6a och 7a, kommer avlyftningen av vardera sondspolen 225 eller 226 att bli lika för att hålla symmetrin hos detekteringsmönstret för spricksignalen, varigenom man enbart expanderar (eller minskar) signalen. När före- målet 240 rör sig i andra riktningar, kommer avlyft- ningen av den ena sondspolen 225 à andra sidan att redu- ceras till ett mönster inom den första kvadranten i fig 8b, medan den andra provsondens 226 avlyftning för- lO 15 20 25 30 35 452 914 9 storas till ett mönster enligt den tredje kvadranten i samma figur. De båda typerna av signaler kan sålunda inte korrigeras på samma sätt blott och bart genom mät- 'ning av avståndet mellan sondspolarna och föremålet, utan man behöver fånga upp konfigurationen för vardera avlyftningsvariationen och korrigera signalen för vart- dera fallet.

För att man vid virvelströmsinspektionsförfarandet under utnyttjande av sonder skall i lägre grad påverkas av avlyftningsvariationer har man i allmänhet använt självjämföringsförfarandet, så att när ett avlyftnings- värde för den ena sondspolen precis ovanför sprickan är annorlunda än avlyftningsvärdet för den andra sond- spolen i samma tillstånd, kommer en distorsion att er- hållas, såsom visas i fig 8b. Den avlyftningsvariations- signal, som detekteras enligt flerfrekvensmetoden, har inte frigjorts från det absoluta värdet pá avlyftningen, eftersom signalen är representativ för en avlyftnings- differens mellan de båda spolarna.

Det är mot ovanstående bakgrund som föreliggande uppfinning tillkommit.

Ett första ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en sprickdetekteringsapparat, som kan detektera sprickor i den yttre periferiytan hos ett varmvalsat, rund sektion uppvisande föremål under så liten inverkan som möjligt av avlyftningsvariationer hos en sond.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en sprickdetekteringsapparat, som har förmåga att detektera sprickor hos ett varmvalsat, rund sektion uppvisande föremål med stor noggrannhet och utan att skada föremålets yttre periferiyta.

Ett tredje ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en sprickdetekteringsapparat, som har förmåga att detektera sprickor med hög noggrannhet och att göra detta utan att påverkas av vibrationer hos det under- sökning underkastade föremålet. 10 15 20 25 30 35 452 914 10 Ett fjärde ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en sprickdetekteringsapparat, som kan noggrant detektera sprickor genom att eliminera en faktor, vil- ken orsakas av en lokal avlyftningsvariation, som inte helt absorberas även när centrum för det sonden uppbä- rande roterbara elementet regleras till inriktning med det undersökta föremálets centrum.

Ett femte ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en sprickdetekteringsapparat, som arbetar med virvelströmsystemet och som har förmåga att detektera sprickor i ytterperiferin hos ett varmvalsat, rund sek- tion uppvisade föremål under så ringa inverkan av avlyft- ningsvariationer hos sonden som möjligt.

Ett sjätte ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en sprickdetekteringsapparat, som arbetar enligt virvelströmssystemet och som har förmåga att detektera sprickor i ytterperiferin hos ett valsat, rund sektion uppvisande föremål under en lägre grad av inverkan av avlyftningsvariationer för sonden, varigenom en kvantita- tiv detekteringsbedömning är möjlig med hög noggrannhets- grad.

Föreliggande uppfinning och de ovan nämnda ända- målen kommer att närmare förklaras under hänvisning till de bifogade ritningarna.

Pig 1 visar ett exempel pà en konventionell virvel- strömsinspektionsapparat, som är av typen med roterande sond och som tjänar till att undersöka ett föremål vid kallvalsning.

Fig 2 visar ett vektordiagram över sambandet mellan spricksignaler och avlyftningsvariationssignaler.

Pig 3 visar ett kretsdiagram över en konventionell flerfrekvensvirvelströmsinspektionsapparat.

Pig 4 visar ett vektordiagram, som förtydligar funk- tionen av apparaten i fig 3.

Fig 5 visar ett diagram över sambandet mellan avlyft- ningen och sprick-utsignalen. 10 l5 20 25 30 35 452 914 ll Pig 6 och 7 visar schematiskt relationerna mellan sond- Fig Pig Pig Fig Fig Fig Pig Fig Pig Fig Pig Pig rig detektorapparaten enligt uppfinningen skall förklaras med hänvisning till fig 9, där en 8 9 10 ll 12 13 14 l5 16 17 l8 l9 20 spolen och det undersökta föremålet. visar ett vektordiagram över spricksignalen. visar en planvy, som åskådliggör placeringen av i en sprickdetektorapparat enligt uppfin- ningen ingående mekaniska delar som helheter. visar en planvy av ett nypvalsaggregatinriktning. visar delvis i sektion nypvalsaggregatet enligt fig 10, sett från uppströmssidan, räknat med avseende på det undersökta föremålets rörelse- riktning. visar delvis i sektion en i apparaten enligt uppfinningen ingående sondroteringsenhet. visar delvis i sektion en i apparaten ingående roterande trumma. visar ett exempel pà en sondroteringsenhet till- sammans med dess reglersystem enligt uppfinningen. visar delvis i sektion ett exempel på en sond. visar som exempel ett arrangemang av sondspolar. visar ett blockdiagram över en signalbehand- lingskrets i apparaten enligt uppfinningen. visar ett vektordiagram för en avlyftningsvaria- tionssignal. visar ett diagram över ett samband mellan av- lyftningsvärde, en sprick-utsignal och en kompo- nent Y'. visar ett diagram över sambandet mellan utsigna- len och insignalen hos en utsignalomvandlare.

Arrangemanget av de mekaniska komponenterna i sprick- närmare sticklinje PL åskådliggöres för ett föremål, som skall undersökas och som utmatas från en slutvalsningsmaskin och föres i riktningen för den stora ofyllda pilen. En vagn 1, som användes för tillförsel av detekteringsapparaten och andra detaljer, är förflyttbar på räler la, som sträcker sig horisontellt och vinkelrätt mot sticklinjen 10 15 20 25 30 35 452 914 12 PL. Vid det visade tillståndet befinner sig sprickdetek- teringsapparaten utanför centrumlinjen för sticklinjen PL, varigenom föremålet kommer att ledas på valsar lb mot nedströmssidan av vagnen l. När sprickdetekteringen skall utföras, utnyttjas en icke visad drivanordning för att förflytta vagnen som helhet åt vänster (i rikt- ningen av den heldragna pilen i fig 9), så att det för inspektion avsedda föremålet kan ledas längs centrum- linjen av detekteringsapparaten, dvs sticklinjen PL för föremålet kommer härigenom att sammanfalla med cent- rumlinjen för detekteringsapparaten.

Pà vagnen l finns en ledare eller ledartub 2, nyp- valsaggregat 3, 4, en sondroteringsenhet 5 och nypvals- aggregat 6, 7, räknat i ordning från uppströmsänden och i föremàlets transportriktning.

Ledaren 2 är en i uppströmsriktningen sig vidgande, trumpetformad tub och finns vid uppströmsänden av vagnen l och är parallell med sticklinjen PL samt ungefär 1 nivå med rotationsaxeln för sondroteringsenheten 5, som nämnes i det följande.

Vid nedströmssidan av ledaren 2 finns horisontal- nypvalsaggregatet 3, 1 vilket valsarna är placerade horisontellt mittför varandra. Därefter finns ett ver- tikalnypvalsaggregat 4, i vilket valsarna är vertikala" och vända mot varandra. Därefter följer sondroterings- enheten 5 och ett vertikalnypvalsaggregat 6 samt ett horisontalnypvalsaggregat 7. Alla dessa komponenter finns i ordningsföljden från uppströmssidan till ned- strömssidan av apparaten.

Som framgår av fig 10 och ll finns bärplattor 32 anordnade upprättstàende och motstàende varandra på ömse sidor av ovansidan av en basplatta 31, varvid dessa bärplattor är vinkelräta mot sticklinjen PL. Konsoler 33 finns vid övre och nedre delarna av bärplattornas 32 motstàende sidor, och bäraxlar 34 är roterbart anord- nade mellan de övre och nedre konsolelementen 33 på 10 15 20 25 30 35 452 914 13 bärplattorna 32. Bäraxlarna 34 uppbär mellan de övre och nedre konsolelementen 33 hållare 39 för vertikalt inriktade rullar 35, som är roterbart monterade på hållar- na. Rullarna 35 har en kalibrerad del eller spàrad del med något större diameter än diametern hos det undersökta föremålet 10, varigenom vibrationer hos föremålet 10 undertryckes inom denna sparade valsdel. Sektorkugghjul 36 är monterade på de övre ändarna av bäraxlarna 34 och har kuggar 36a, som ingriper med varandra vid centrum mellan bärplattorna 32. Det ena sektorkugghjulet 36 roterar i beroende av det andra sektorkugghjulets rota- tion, så att stödaxlarna 34 roterar och tillåter rotation av valsarna 35. Pá den vänstra sidan vänt mot nedströms- sidan uppbär den ena bäraxeln hela änden av en arm 40, som vid sin andra ände svängbart uppbär en kolvstàng 37 hos en pneumatisk cylinder 38, så att kolvstángen 37 vid framàtrörelse roterar bäraxeln 34 och följaktli- gen ena valsen 35 i nedströmsriktningen, vid vilken tidpunkt det ena sektorkugghjulet 36, som roteras via ena valsen 35, kommer att rotera det andra sektorkugg- hjulet 36, så att den andra valsen roterar i nedströms- riktningen. Kolvstàngen 37 utmatas för att rotera de båda valsarna 35 nedströms i föremàlets 10 transport- riktning. När kolvstángen 37 àterdrages, kommer bäraxeln 34 à andra sidan att roteras uppströms i föremálets transportriktning för att rotera den ena rullen 35 upp- ströms, medan den andra valsen 35 roteras uppströms med hjälp av sektorkuqghjulen 36, som står i kuggingrepp med varandra. I det tillstånd, då kolvstàngen 37 äter- drages, såsom åskàdliggöres med den heldragna linjen i fig 10, kommer de båda rullarna 35 att vara i berö- ring med varandra för att hälla föremålet 10 inom rullar- nas spårade del och under ett balanserat förhållande under utnyttjande av lufttrycket i den pneumatiska cylin- dern 38. I det fall, att föremålet 10 kommer i press- beröring med rullarna 35 och driver dem så, att kontakt- 10 15 20 25 30 35 452 914 14 kraften övervinner lufttrycket i den pneumatiska cylin- dern 38, kommer den ena rullen 35 att rotera nedströms för att tillåta kolven 37 att röra sig utåt, varigenom de båda rullarna 35 återvänder till det läge, som visas med den dubbelprickade linjen i fig l0, varigenom före- målet l0 frisläppes.

Horisontalnypvalsaggregatet 7, som är placerat nedströms om sondroteringsenheten 5, är konstruerat på samma sätt som nypvalsaggregatet 3. Vertikalnypvals- aggregaten 4 och 6, har däremot sina båda valsar place- rade vertikalt. Valsarna 35 i de olika nypvalsaggregaten 3, 4, 6 och 7 är anordnade för att frisläppa eller fast- hålla föremålet 10 med hjälp av var sin lyftcylinder 22, som påverkas av signaler från hetmaterialdetektorer 8, 9 vid uppströms- och nedströmssidorna av vagnen l, varvid signalerna från hetmaterialdetektorerna 8 och 9 tjänar till att frammata eller återdraga sonderna 21 i sondroteringsenheten 5, såsom beskrives närmare i det följande.

Sondroteringsenheten 5, som visas i fig 12, är monterad på ett stöd 53, som är vertikalt förflyttbart på en stomme 50, vilken är monterad på vagnen l och tillsammans med denna förflyttbar vinkelrätt mot trans- portriktningen för det undersökta föremålet 10.

På den övre ytan av stödet 53 finns ett cylind- riskt hus S1, och på de övre sidan av detta finns en motor 54, vars axel är riktad nedströms relativt före- målets transportriktning, och en remskiva 60 är monterad på den yttre änden av utgångsaxeln, och ett kilrep 61 (se fig 14) löper över remskivan 60 och ytterperiferin av en roterbar trumma 54 på sidan av huset 51. Den rote- rande trumman 52 är monterad på nedströmssidan av huset 51, så att rotation av motorn 54 överföres till den roterande trumman 52 med hjälp av kilremmen 61. Den roterbara trumman 52 är kort och cylindrisk och är på uppströmssidan täckt med en sidoplåt, vilken är öppen vid centrum och vilken är koncentrisk och roterbart 10 15 20 25 30 35 452 914 15 monterad på huset 51 vid dennas nedströmssida, och uppbär på insidan av sidoplåten en sprickdetekteringssond 21 och pneumatiska cylindrar 22 för frammatning eller áter- dragning av sonden 21 (se fig 13 i fråga om dessa kom- ponenter). _ .

En duplextub 56 för luftflöde är monterad i huset 51 med hjälp av lager 55 och omfattar en yttertub 56a och en därmed koncentrisk innertub 56b, som är förbun- den med yttertuben med hjälp av icke visade distansele- ment. Vid uppströmsänden är yttertuben 56a och inner- tuben 56b tillslutna för att bilda en luftledning 56d tillsammans med yttertubens 56a insida och innertubens 56b utsida. Luftledningen 56d sträcker sig vid nedströms- sidan in i den roterande trumman 52 och har sin sidoplàt fixerad på uppströmsänden av yttertuben 56a, varigenom luftströmningstuben 56 kan rotera integrerat med den roterande trumman 52. Ett luftinlopp 56c finns vid peri- ferin av yttertubens 56 uppströmsände, och ett luftin- lopp 5la mynnar vid husets 51 övre del mitt emot luft- inloppet 56c. Tätninqselement 57 är placerade på ytter- tuben 56a vid uppströms- och nedströmssidorna av luft- inloppet 56c, varigenom en tätning erhålles mellan husets 51 innerperiferi och yttertubens 56a ytterperiferi.

Tryckluft tages sålunda in genom luftinloppet 5la och strömmar genom luftinloppet 56c och luftledningen 56d, varigenom luften matas fràn nedströmsänden av denna in i de pneumatiska cylindrarna 22 i den roterande trum- man 52 för att kunna användas som drivluft för de pneu- matiska cylindrarna 22.

En styrtub 58 är insatt i luftströmningstuben 56 och omfattar en yttre hylsa 58a och en inre hylsa 58b, som är koncentriskt insatta i varandra, varvid den ytt- re hylsan 58a vid sin uppströmsände bildar en fläns 580, som är fastsatt pà husets 51 uppströmsändyta. Den inre hylsan S8b har också på sin uppströmssidoände en fläns 58d, som är förbunden med flänsen 580. Mellan den yttre hylsan 58a och den inre hylsan 58b finns en 10 15 20 25 30 35 452 914 16 vattenkanal 58a. Ett vatteninlopp 58f är utformat på den yttre hylsans 58a fläns 58c, så att kylvatten kan införas från en vattenledning 58f och strömma genom vattenkanalen 58e för att därigenom kyla styrtuben 58 som helhet, varpå kylvattnet utmatas till omgivningen via ett icke visat utlopp. Det för undersökning utsatta föremålet trädes sålunda styrtuben eller ledaren 58 från uppströmsänden och i nedströmsriktningen och genom luftströmningstuben 56, som roterar runt styrtuben 58.

En vridtransformator 59 finnes mittemot luftströmnings- tubens 56 ytterperiferi och husets 51 innerperiferi för att därigenom tjäna till att sända respektive mottaga signaler i fråga om en sond i den roterbara trumman 52.

Inom den roterande trumman 52 finns sonden 21, de pneumatiska cylindrarna 22 för återdragning av son- den 21 samt anslutningselement 24 för anslutning av de pneumatiska cylindrarna 22 och sonden 2l.

Fig 13 visar delvis i sektion den roterande trumman 52, när denna betraktas från nedströmssidan för det undersökta föremålets 10 transportriktníng. Vid den roterande trumman är sonden 21 anordnad vid vtteränden av en bärande axel 27 mot centrum av den roterande trum- man 52, och dessutom finns en distanskännare ll, som avkänner mellanrummet mellan sonden 21 och föremålets lO ytterperiferiyta, så att man undviker elektromagnetisk interferens mellan dessa. Den bärande axeln 27 sträcker sig radiellt inåt i den roterande trumman 52 och är vid sin rotände glidbart fastsatt i ett cylindriskt hölje 25, vars geometriska axel sträcker sig radiellt i den roterande trumman 52. En reglercylinder 26 är inskruvad i höljet 25 inom dess ut mot den roterande trumman 52 riktade parti, och bäraxeln 27 sträcker sig genom reglercylindern 26 och höljet 25 och är vid sin ytterände förenad med ett lås. En tryckfjäder 29 är insatt mellan den inre bottnet i reglercylindern 26 och ett fjädersäte på bäraxeln 27, varigenom bäraxeln 27 och därmed även sonden 21 är kraftpåverkad i riktning lO 15 20 25 30 35 452 914 17 mot den roterande trummans 52 centrum, så att reglercy- lindern 26 är rotationsmässigt driven för att förflytta sonden 21 i radiell led relativt den roterande trumman 52 och därigenom åstadkomma en lägesjustering av sonden 21 i motsvarighet till diametervariationer hos föremålet 10. Ett glidlager 28 är monterat på höljets 25 yta, som är vänt mot den roterande trummans 52 centrum, och är anbringad pà bäraxeln 27, varigenom axiell rörelse hos bäraxeln 27 och därmed sonden 2l underlättas också att sidosvängningsrörelser hos sonden elimineras.

De pneumatiska cylindrarna 22 är monterade på den roterande trumman 52 och placerade på båda sidor vinkel- rätt ut från bäraxeln 27, varvid kolvstängerna 23 sträck- er sig parallellt med bäraxeln 27 och rör sig mot eller från rotande trummans 52 centrum. Förbindelseelementen 24 är vid sin ena ände monterade pà ytterändarna av kolvstängerna 23 och är vid sin andra ände monterade på de båda motstàende sidorna av höljet 25. För att hindra kollision mellan sonden 21 och föremålet 10, när föremàlets 10 främre eller bakre ände passerar genom den roterande trumman 52, àterdrages kolvstängerna 23 med hjälp av cylindrarna 22, varigenom höljet 25 och bäraxeln 27 som helhet förflyttas bort från föremålet 10 och går fritt från detta.

I fig 14 visas hur bärstativet 53 är vertikalt rörligt monterat på basen 50, som är förflyttbar vinkel- rätt mot rörelsebanan för föremålet l0, varvid en motor 19 är monterad på stommen 50 för att förflytta stödet 53 upp och ner, medan en motor 18 tjänar till att för- flytta stommen 50 längs spåret l.

En detekteringssignal från avståndskännaren ll av virvelströmsttyp för detektering av avståndet mellan sonden 21 eller en avstàndskännare ll och föremàlets l0 ytterperiferi matas till en beräkningsenhet 13 för beräkning av excentriciteten mellan föremàlets 10 geo- metriska axel och sondens 10 geometriska rotationsaxel.

Excentricítetsberäkningsenheten 13 omfattar t ex en 10 15 20 25 30 35 452 914 18 mikrodator och analog/digital-omvandlar detekterings- signalen fràn kännaren ll och hämtar den. På utsidan av den roterande trummans 52 sidoplatta finns magnetiska märken, som indikerar referensstället och varje fixerad vinkel, och på stativ för motorn 54 finns en rotations- lägesdetektorkännare 62, som utnyttjar en magnetisk kännare, som kan avkänna de magnetiska märkena och är placerad mittemot dessa, så att detekteringssignalen från rotationslägesdetektorkännaren 62 kan matas till excentricitetsberäkningsenheten 13. Excentricitetsberäk- ningsenheten l3 lagrar en från avståndskännaren ll erhål- len insignal tillsammans med den från rotationslägeskän- naren 62 erhållna insignalen, så att ett avstånd mellan distanskännaren ll eller sonden 2l och föremålet 10 vid varje rotationsläge beräknas på ett medeltal av ett flertal rotationsvarv hos den roterande trumman 52. Skälet till ett sådant medeltalsberäkningsförfarande är följande: En signal, som orsakas av excentricitet mellan föremàlets lO geometriska axel och sondens 21 rotationsaxel, ändrar sig till en kurva av en fixerad frekvens med en cykeltid i motsvarighet till ett varv hos sonden 21, medan slumpsignaler, vilka orsakas av vibrationer hos föremålet 10, överlagras på detekterings- signalen från distanskännaren ll, varvid slumpsignalerna avlägsnas genom att distanskännarens ll detekteringssig- naler medeltalsberäknas tillsammans med de signaler, som motsvarar ett flertal rotationsvarv hos den roterande trumman 52, varigenom det blir möjligt att hämta ut endast den signal, som orsakas av excentriciteten.

Resultatet av beräkningen medelst excentricitetsbe- räkningsenheten 13 matas till en beräkningsenhet 14 för beräkning av regleringsbehovet för den roterande trumman, så att excentriciteten mellan trummans 52 cent- rum och det inspekterade föremàlets 10 geometriska axel beräknas i fråga om sin vertikal- och sin horisontal- komponent vinkelrätt mot föremàlets rörelseriktning, varvid de beräknade signalerna utmatas till en regler- lQ 20 25 30 35 452 914 19 krets 16 för motorn 19 och en reglerkrets 17 för motorn 18 för att driva motorerna 19 och 18 fram- eller åter för att därigenom förflytta den roterande trumman 52 endast i sådan utsträckning som bestämmes av varje beräk- nat behov. Härigenom kommer stödet 52 och basen 50 att förflyttas i vertikal respektive lateral led för att flytta den roterande trumman 52 till rätt läge, varigenom sondens 21 rotationsaxel kommer att bringas sammanfalla med det undersökta föremálets geometriska axel.

Beräkningsenheten 14 för beräkning av reglerings- behovet för den roterande trumman kan utgöras av samma dator som datorn för excentricitetsberäkningsenheten 13 eller kan utgöras av en mikroprocessor.

I fig 14 visas en signalbehandlingskrets (visas även i fig 17) för detekteringssignalen från sonden 21.

I fig 15 visas en utföringsform av sonden 21, som kan användas i sprickdetekteringsapparaten enligt före- liggande uppfinning. Sonden 21 är stympat konisk och monterad pà bäraxeln 27 på ett sådant sätt, att den stympat koniska kroppens smala ände är nedàtriktad.

Sonden har en inre hålighet med spolar 2la, 2lb och har i sin periferivägg ett luftinlapp 2lc, genom vilket tryckluft införes. Luftinloppet Zlc är anslutet till ett flertal luftstràleutlopp 2ld i den bottenände, som är vänd mot det undersökta föremålet 10. Luftinloppet 21 är förbundet med luftinloppsröret 56d eller med något separat trycklufttillförselrör, så att luft med konstant tryck och konstant kvalitet blàses ut genom luftstràleut- loppen 21d. När en sond 21 av denna konstruktion utnytt- jas, kan regleringen av sondens 21 inriktning i förhål- lande till föremålet 10 också eliminera den kvarvarande lokala avlyftningsvariationen. När föremàlets periferi- yta närmar sig sonden 21 kommer trycket vid varje luft- stràleutlopp 21d m a o att öka, varigenom sonden 21 själv rör sig bort från föremålet 10. Det motsatta upp- 10 15 20 25 30 35 452 914 20 står när trycket faller, varvid sonden 21 rör sig mot föremålet 10.

En sond 21, som användes i sprickdetekteringsappa- raten enligt föreliggande uppfinning, behöver emellertid inte vara begränsad till vad som beskrives ovan.

I följande skall signalbehandlingssystemet beskri- vas närmare. Signalbehandlingssystemet är beroende av den ovannämnda flerfrekvensmetoden och också sondspo- larna 21a och 21b i det standardjämförelsesystem, i vilket ena sondspolen 2la placeras nära föremålet 10 och den andra sondspolen Zlb placeras på avstånd från detta och fritt från elektromagnetiskt samband med det- samma såsom visas i fig 16.

Utsignalerna från oscillatorerna 111, 112 blandas medelst en blandare 113, såsom framgår av fig 17 och ma- tas till sondspolerna 2la, 2lb via en impedansbrygga 114, så att den signal, som representerar impedansändringen, avgives från impedansbryggan 114 till avstämda förstärka- re 119, 120, varigenom erhålles en selektiv förstärkning.

Utsignalerna från förstärkarna 119, 120 matas till fas- känsliga detektorer 121, 122 respektive 123, 124 varvid de faskänsliga detektorerna 121 och 123 tillföres fasre- ferenssignaler, som erhållits genom att mata oscillato- rernas 111, 112 utsignaler till fasvändare 115, 116, och dessutom matas de faskänsliga detektorerna 122, 124 med utsignalerna från fasvändarna 115, 116 via n/2- fasvändare 117 respektive 118. Utsignalerna från de fas- känsliga detektorerna 121, 122, 123 och 124 matas till en första analogsignalberäknande enhet 130 och även till en andra analogsignalberäknande enhet 140. De signal- beräknande enheterna 130 och 140 omfattar fasvändare 131, 132 och 141, 142, förstärkare 133, 134 och 143, 144, samt differentialförstärkare 135, 136 och 145, 146, så att den första signalberäknande enheten 130, såsom tidigare nämnt, kan på basis av den i fig 3 visade kretsen hämta ut väsentligen enbart spricksignalen genom undertryckning av avlyftningsvariationssignalen. lO 15 20 25 30 35 452 914 21 Den andra signalberäkningsenheten 140 arbetar på samma sätt som den första enheten men arbetar med fasvändarna 141 och 142 för att vända fasen och med förstärkarna 143, 144 för att utjämna amplituden och därigenom för att uppnå ett samband B ' = B 2 l' så att skillnaden Bl-B2', när en spricksignal existerar, såsom visas i fig 4, är av låg nivå för att man därigenom skall erhålla av- lyftningssignalvariationen, som visas i fig l8a.

Utsignalen från den andra signalberäkningsenheten 140 matas till en fasvändare 150, i vilken avlyftnings- komponenten, när insignalerna X och Y vardera har rote- rats en given vinkel, kan vara identiska med Y-axeln, såsom åskàdliggöres i fig l8b, varigenom man kan ut- nyttja utsignalen Y' direkt som ett avlyftningsvärde med skalenlig storlek.

I ett fall, när impedansbryggan ll4 är så justerad, att Y' blir noll, när den hålles i relation till avlyft- ningsvärdet, kommer utsignalen från fasvändaren ll5 att bli såsom åskådliggöres med streckade linjer i fig 19. Spricksignal-utsignalen, som orsakas av en ändring i avlyftningsvärdet, minskar hyperboliskt med en ökning av avlyftningsvärdet. Utsignalen har uppnåtts med hjälp av den artificiella referenssprickan, såsom åskådliggöres med heldragen linje i fig 19, och en utsignalomvandlare 151 med en utsignalkarakteristik, vilken, såsom visas i fig 20, ändrar sig omvänt mot ovanstående jämfört med graden av avlyftningsvariation, så att utsignalen från fasvändaren l5O matas till utsignalomvandlaren l5l, vilket resulterar i att utsignalomvandlaren 151, när avlyftningsvärdet är större, alstrar en signal med hög nivå och, när den är mindre, alstrar en signal med låg nivå. Utsignalen från denna utsignalomvandlare 151 matas till en multiplikator 152, som matas med utsignalen från den första signalberäkningsenheten 130 som en multipli- katorinsignal, varigenom utsignalen från beräkningsen- heten 130 i beroende av huruvida spricksignalen är låg eller hög på grund av större eller mindre avlyftnings- lO l5 20 25 30 452 914 22 värden kommer att multipliceras med utsignalen från utsignalomvandlaren 151 med hög (eller låg) nivå, varige- nom signalen blir en signal, som är beroende inte av avlyftningsvärdet utan av sprickornas utformning.

Sprickdetekteringsapparaten enligt föreliggande uppfinning kombinerar sålunda å ena sidan sondspolarna hos ett standardjämförelsesystem, vilket hittills inte ansetts vara lämpligt för automatisk sprickdetektering till följd av sin stora, av avlyftningsvariationerna orsakade signal, med å andra sidan flerfrekvensvirvel- strömsprickdetekteringstekniken, som ger en undertryck- ning av oönskade signaler, så att man samtidigt kan undertrycka de av avlyftningsvariationen orsakade sig- nalerna, vilket man hittills inte kunnat göra med stor noggrannhet, och kan korrigera spricksignal-utsignalen med hänsyn till avlyftningsvariationen.

Sondspolarna av den vanliga jämförelsetypen har, som nämnts ovan, inte allmänt använts som sprickdetek- teringsspolar, eftersom de i mycket stor utsträckning påverkas av avlyftningsvärdet, men när flerfrekvensme- toden utnyttjas, kan sondspolarna detektera enbart sprick- signaler, och dessutom kan själva avlyftningsgraden oberoende därav mätas som utsignalen från fasvändaren 150. Vid den ovan beskrivna utföringsformen användes avstàndskännaren ll följaktligen för att uppnå ett mått pà avståndet mellan sonden 21 och föremålet 10, dvs avlyftningsgraden mellan dem, vilket alternativt kan utnyttjas för att erhålla avlyftningen för själva son- den, varigenom centrum för den roterande trumman 52 kan regleras sá, att den inriktas i förhållande till föremàlets lO centrum.

Claims (3)

10 15 20 25 30 452 914 23 PATENTKRAV

1. l. Sprickdetekteringsapparat av typen med roterande sond (21), varvid apparaten bringar en sond (21) att rotera längs ytterytan på ett varmvalsat föremål (10), som har rund sektion, och innefattar ett roterande element (52), som uppbär och roterar sonden runt föremålet, ett styrrör (58) för styrning av föremålet mot centrum av det roterande elementet och nypvalsar (35), som är placerade före och efter det roterande elementet för ingrepp med föremålet, k ä n n e t e c k n a d av att ett distansdetekteringsorgan (ll) är anordnat att detektera avståndet mellan sonden och föremàlets ytter- yta och att via en regleranordning (16, 17) reglera drivorgan (18, 19) för inställning av det roterande elementets läge relativt föremålet, och av att sonden innehåller spolar (2la, 216) för utförande av virvel- strömssprickdetektering och också tjänstgör som distans- detekteringsorgan.

2. Sprickdetekteringsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att regleranordningen (16, 17) för organen (18, 19) för ändring av det roterande elementets (52) läge relativt föremålet medelvärdes- bildar signalerna från det på det roterande elementet monterade distansdetekteringsorganet (ll) med avseende på ett flertal rotationer av detta element och av att regleringen av det relativa läget utföres på grundval av nämnda medeltalsvärde.

3. Sprickdetekteringsanordning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att ett flertal i en blandare (113) blandade frekvenser matas till spolarna (21a, 216), att en första signalberäkningsenhet (130) på grund- val av de från spolarna erhållna signalerna undertrycker den signalkomponent från en av spolarna som orsakas av avlyftningsvariationer hos föremålet, att en andra signalberäkningsenhet (140)-plockar upp nämnda signal- 452 914 24 komponent och att ett organ (150-153) för korrigering av den första signalberäkningsenhetens utsignal på grund- val av utsignalen frán den andra signalberäkningsenheten, varvid den av korrigeringsorganet korrigerande signalen är lämpad för användning för sprickdetektering.