SE453692B - Apparat for ytundersokning medelst en sond av ett sferiskt foremal - Google Patents

Description

453 692 figur 2 en fragmentarisk sektion av apparaten enligt fig. 1, varvid den åskådliggör sondinställnings- aggregatet, figur 3 en fragmentarisk vy uppifrån av en modifierad form av apparaten enligt fig. l, vid vilken en motor användes för att driva sondinställnings- aggregatet och figur H en fragmentarisk sektion av en annan modifierad form av apparaten enligt fig. 1, som innefattar två kulroteringsaggregat, vilka är anordnade utefter två rät vinkel med varandra bildande axlar.

Enligt fig. l innefattar den generellt med 10 betecknade apparaten enligt uppfinningen en horisontellt anordnad rör- formig spindel 12, som är roterbart uppburen av lager lh och 16 på ett underlag 18. Spindeln 12 mottager vid sin ena ände en avtagbar vakuumchuck 20 av lämplig storlek för att gripa en kula 22, vars yta skall undersökas med avseende på förekomst av sprickor. Företrädesvis består chucken 20 av ett relativt mjukt material för att ej repa ytan på kulan 22, som undersökes.

En roterande koppling 2H vid den chucken 20 motsatta andra änden av spindeln 12 ansluter spindelns inre till en vakuumslang 26, som är kopplad till en lämplig undertryckskälla (ej visad).

Spindeln 12 uppbär ett kedjehjul 28, som via en drivkedja 30 är kopplat till ett kedjehjul 32, vilket är monterat på axeln hos en motor âu med variabel hastighet. Motorn 3H aktiveras medelst en manuellt inställbar hastíghetsreglerenhet 70 av vilken som helst lämplig, känd typ. Motorn 3H alstrar även på en ledning 36 en växelströmstakometersignal, vars amplitud är proportionell mot motorns BH varvtal och vilken står i en fast fasrelation till läget av motoraxeln. Före~ trädesvis ger kedjehjulen 28 och 32 ett hastighetsutväxlings- förhållande av 1:1, så att signalen på ledningen 36 även indikerar spindelns 12 vinkelläge.

En annan spindel 06, som är roterbart uppburen av lager u8 och 50 på underlaget 18, är placerad så, att dess geometriska 453 692 axel vinkelrätt skär spindelns 12 geometriska axel i kulans 22 centrum. En skiva UH, som är monterad på spindeln H6 vid dennas kulan 22 närbelägna ände, uppbär ena änden av ett böjligt parallellarmsfäste H2, vars andra ände är fästad till sidan av en virvelströmssond 38.

Virvelströmssonden 38 kan vara av vilken som helst lämplig, känd typ. Mera speciellt kan sonden 38 innehålla antingen en kombinerad induktions- och detekteringsspole (ej visad), genom vilken ledes en växelström för att inducera virvelströmmar i det område, som undersökes, eller alter- nativt separata induktions- och detekteringsspolar (ej visade).

Skivan UH uppbär sonden 38 för roterande rörelse 1 .ett vertikalplan, som passerar genom kulans 22 centrum och genom spindelns 12 geometriska axel, medan det böjliga fästet H2 pressar sondens 38 spets H0 mot kulan 22 längs en angrepps- linje, som passerar genom kulans centrum. Genom kvarhâllning av spetsen H0 i kontakt med kulan 22 undvikes variationer i utsignalen härrörande från variationer i avstånd mellan spet- sen H0 och kulan 22. Företrädesvis består sondens 38 spets M0 av ett ringa nötande material, för att ytan på kulan 22, som undersökes, ej skall skadas. Spindeln 46 kan roteras antingen manuellt med hjälp av ett handtag 52, som är monterat på den från kulan 22 avlägsna änden, eller automatiskt medelst en förhållandevis långsamtgäende motor 54 med begränsat vrid- moment, såsom visas vid den modifierade konstruktionen enligt fig. 3. Ett par ändstopp 5E och 58, som är inställbara i om- kretsriktningen utefter skivans H6 periferi bestämmer vinkel- ändläget för spindelns H6 rotation.

Det framgår av föregående beskrivning, att rotation av spindeln l2 bringar sondens 38 spets H0 att avsöka en cirkulär remsa av kulan 22, medan rotationen av spindeln H6 ändrar remsans läge i tvärriktningen, dvs längs spindelns 12 geo- metriska axel. Sonden 38 är kopplad till ett virvelströmelek- troniksystem 60 av vilken som helst lämplig, känd typ, såsom en Automation Industries EM 3300 eller motsvarande. 453 692 Virvelströmmar, som induceras i kulan 22 medelst sondens 38 induktionsspole (ej visad), ger upphov till en ökning i den tvärkomponent av detekteringsspolespänningen som är i fas med induktionsspoleströmmen. Fastän den önskade tvärkomponenten av detekteringsspolespänningen i praktiken ej är precis i fas med induktíonsspoleströmmen, kan detta lätt uppnås genom upp- lösning av detekteringsspolespänningen i en "avlyftnings-" komponent, som är beroende av sondens 38 närhet till kulan 22, och en "sprick-" eller "virvelströms-"komponent, som är obe- roende av sondens läge. Sådan upplösning âstadkommes med den EM 3300 som användes till virvelströmselektroniksystemet 60. Sonden 38 drives med en frekvens, som är vald för erhål- lande av det önskade inträngningsdjupet i kulan 22 hos det växlande magnetfältet.

Virvelströmselektroniksystemets 60 "sprick-" komponent- utgång är kopplad till ett bandpassfilter 62 med ett frekvens- band mellan ca 400 Hz och 1000 Hz. Filtret 62 spärrar kompo- nenter med lägre frekvens av utsignalen från kretsen 60, vilka beror på sådana yttre faktorer som riktade flödeslinjer, ursprungliga flöden från skenor och ledningar o.dyl., vari- genom apparatens 10 känslighet för sprickor ökas. Företrädes- vis är spindelns 12 rotationshastighet ej högre än ca en tiondel av den mest lågfrekventa delen av filtrets 62 frekvens- band, dvs ca H0 Hz.

Utsignalen från filtret 62 matas till vertikalingàngen hos ett katodstråleoscilloskop BH med eller utan skärmminne, vilket mottager en triggningssignal via ledningen 36 från motortakometern 3H. Genom triggning av oscilloskopet 62 syn- kront med spindelns 12 rotation åstadkommas upprepad åter- givning av spricksignalen vid successiva svep hos oscillo- skopet SH, varigenom systemets förmåga att skilja sprickor från störningar ytterligare förbättras. Om så önskas, kan oscilloskopet BH även triggas med en undermultipel av kulrota- tionsfrekvensen. Piltrets 62 utsignal kan även matas till en nivådetektor 65, som påverkar en alarmanordning 68, såsom en klocka, blinkljus eller liknande, närhelst insignalen på nivå- detektorn överstiger ett visst tröskelvärde. Tröskelvärdet kan kalibreras på lämpligt sätt genom användning av antingen Un 453 692 en kula med kända sprickor eller förlaga med avsiktligt framställd defekt.

Under drift, efter det att kulan 22 placerats på en chuck av lämplig storlek och motorn BH aktiverats för att driva kulan med en lämplig rotationshastighet, förflyttas sonden 38 runt kulan 22 genom vridning av spindeln H6 för att avsöka ett seg- ment av kulan, vilket lämpligen är något större än 900.

Företrädesvis ínställes hastighetsreglerenheten 70 för att rotera kulan 22 med en på förhand bestämd ythastighet för standardísering av bredden och därmed det harmoniska innehållet i de filtret 62 påförda pulserna, varigenom medgíves användning av ett fast filter. Efter det att segmentet undersökts, av- tages kulan 22 från chucken, vrides för hand ca 900 kring en vertikal axel samt sättes tillbaka på vakuumchucken 20 för en ytterligare avsökning. Genom avsökning av ett segment, som är något större än 900, under varje placering av kulan 22 säkerställer man, att hela kulytan "ses" av sonden 38, varvid för säkerhets skull någon överlappníng åstadkommas.

Om så önskas kan man, i stället för att manuellt vrida kulan ca_90° kring en vertikal axel, använda en ytterligare spindel 72 och chuck 7H, som är anordnade på en genom kulans centrum gående axel, såsom visas i fig. H. Vid användning av den i denna figur visade modifierade formen av apparat avsökes kulan 22 först över ett segment, som är något större än 90°, medan den fasthålles av vakuumchucken 20. Efter denna ínítiella avsökning frånkopplas chuckens 20 vakuum och tillkopplas chuckens 7U vakuumkälla (ej visad), så att kulan 22 därefter vrides kring en vertikal axel.

Med användning av det ovan beskrivna arrangemanget kan man lätt upptäcka öppna eller invändiga sprickor, som är längre än några hundradels millimeter och mer än några hundratusendels millimeter djupa utan märkbar skada på färdiga kulor av högsta kvalitet. Vidare behöver föremålet, som undersökes, ej ha formen av en fullständig sfär. Exempelvis kan man använda apparaten 10 för att undersöka en kula, som har ett platt område utformat på densamma, med avseende på hårdhet, restau- stenit eller metallurgisk struktur. 453 692 Det inses, att den beskrivnaapparaten löser de till grund för uppfinningen liggande problemen. Sprickdetektorn är speciellt anpassbar för användning i samband med huvudsakligen sfäriska föremål och arbetar förhållandevis ensartat över ytan på en sfär. Sprickdetektorn är relativt okänslig för sådana variationer i materialegenskaperna hos det undersökning undergående föremålet, som ej härrör från sprickor. Slutligen är sprickdetektorn enligt uppfinningen enkel och billig med hänsyn till det med densamma uppnådda resultatet.

Det inses att vid anordningen enligt uppfinningen vissa drag och kombinationer är användbara utan andra. Detta förut- ses i och ligger inom ramen för patentkraven. Det är vidare uppenbart att olika ändringar av detaljer kan utföras inom ramen för patentkraven utan att uppfinningstanken frângås.

Uppfinningen skall därför ej anses begränsad till de visade specifika och ovan beskrivna detaljerna.

Claims (6)

453 692 P A T E N T K R A V

1. Apparat för ytundersökning medelst en sond (38) av ett väsentligen sfäriskt föremål (22), innefattande organ (20,3U) för att hålla och rotera föremålet runt en axel samt inställningsorgan (U2,HH) för att förflytta sonden relativt föremålet, k ä n n e t e c k n a d därav, att roterbara hållarorgan (20) är inrättade att gripa och orörlígt fasthàlla föremålet, att första vridorgan (3H,30,l2) är inrättade att rotera hâllarorganen (20) runt en första rotationsaxel genom det sfäriska föremâlets (22) centrum, att inställningsorganen (H2,uH) är inrättade att hålla sonden (38) i kontakt med föremâlets yta och att vrida sonden runt en andra rotations- axel genom nämnda centrum.

2. Apparat enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att hållarorganen utgöres av en chuck (20), företrädes- vis en vakuumchuck.

3. Apparat enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att inställningsorganen är inrättade att fjädrande hälla sonden i kontakt med föremålets yta.

4. H. Apparat enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k - n a d därav, att de båda rotatíonsaxlarna är vinkelräta mot varandra.

5. Apparat enligt något av kraven l-U, k ä n n e t e c k - n a d därav, att andra hållarorgan (7U) är inrättade att gripa och orörligt fasthålla föremålet och att andra vrid- organ (72) roteras runt en tredje rotationsaxel genom före- målets centrum.

6. Apparat enligt krav H och 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att samtliga rotationsaxlar är vinkelräta mot varandra. sv 09 29 og/En