DE2309944C3 - Ultraschall-Fehlerprüfgerät mit einer Schweißnahtnachweis- und nachführvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Fehlerprüfgerät mit einer Schweißnahtnachweis- und -nachführvorrichtung, bei dem die Schweißnahtnachweiseinrichtung optische Abtastelemente aufweist, deren Ausgangssignal in elektrische Signale umgewandelt werden, die zur Steuerung einer Nachstellvorrichtung zur Nachstellung des horizontalen Abstandes zwischen einer von einem Sonderhalter gehaltenen Ultraschallsonde und einer Fehlernachweislinie (Schweißnaht) sowie des vertikalen Abstandes zwischen einem Prüfkörper und der Sonde dienen.

Mit einem solchen Ultraschall-Fehlerprüfgerät sollen bei Bewegung längs einer langgestreckten Fehlernach- « weislinie auf einem stationären Prüfkörper Fehler nachgewiesen werden. Anwendungsgebiet der Erfindung ist der zerstörungsfreie Fehlernachweis in Stumpfschweißnähten.

Es ist erforderlich, die Ultraschallsonde der Fehlernachweislinie genau nachzuführen. Bekannt sind hierfür nach mechanischen Prinzipien arbeitende Einrichtungen (z. B. US-PS 33 50 925 und 35 04 534). Dabei werden zwei oder mehrere Laufräder an den durch die Schweißnahtüberhöhung gebildeten Kanten entlang geführt. Durch die direkte Kraftübertragung der auf die Laufräder beim Auswandern der Schweißnaht ausgeübten Kräfte erfolgt eine Verschiebung des gesamten Prüfgeräts. Diese mechanisch arbeitenden Einrichtungen weisen den Nachteil auf, daß die Laufräder in festem Abstand zueinander eingestellt werden und somit während des Schweißvorganges auftretende Änderungen in der Schweißnahtraupengeometrie, z. B. unterschiedliche Breiten der Schweißnahtraupe, Kantenversatz der verschweißten Bleche, Ansatzpunkte und t>o Bereiche mit nicht vorhandener Nahtraupe, nicht genügend genau erfaßt werden können. Außerdem reichen speziell bei Schweißnahtraupen mit flachem Flankenanstieg die übertragbaren Kräfte nicht aus, um die erforderliche genaue Verschiebung des Prüfgerätes ⁽ⁱ"> zu bewirken. Diese bekannten Einrichtungen können auch bei Fehlpositionierung der Prüfeinrichtung unter Umständen schwerwiegende Fehler in der Schweißnaht übersehen. Insgesamt sind diese Einrichtungen nicht befriedigend

Nach einem älteren Vorschlag des Deutschen Bundespatents 22 08 863 ist eine Führungseinrichtung vorgesehen, die auf beiden Seiten der Nachweislinie optische Abtastvorrichtungen vorsieht Damit können entsprechend den jeweiligen Strahlungsempfängern einzelne Meßwerte erfaßt werden. Damit eine möglichst vollständige Erfassung der Form der Fehlernachweislinie möglich ist, um zulässige Änderungen der Fehlernachweislinie auszuschalten, benötigt man eine Vielzahl von Meßwerten. Die vorgeschlagene Einrichtung setzt hier Grenzen, so daß die Anzahl der zur Verfügung stehenden Meßwerte in ungünstigen Fällen nicht zu einer genauen Nachführung des Ultraschall-Fehlerprüfgeräts auf der Schweißnaht ausreicht

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung eines Fehlerprüfgerätes, daß die Erfassung der Schweißnaht möglichst genau und mit möglichst vielen Erfassungswerten ertolgen kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Ultraschall-Fehlerprüfgerät mit der Schweißnahtnachweis- und -nachführvorrichtung auf einem selbstfahrenden, gleislosen Karren angeordnet ist daß die horizontale Nachstellung über eine Steuereinrichtung für den Karren oder eine horizontale Verschiebevorrichtung für den Sondenhalter erfolgt und daß die Schweißnahtnachweiseinrichtung eine Fernsehkamera für die Bereitstellung eines Bildes der Schweißnaht umfaßt

Die Erfassung der Schweißnaht mit einem Fernsehgerät stellt eine Vielzahl von Informationen zur Verfügung, die aus dem Fernsehbild abgeleitet werden können. Damit ist eine sichere und genaue Erfassung der Schweißnaht in Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse möglich. Das Fernsehbild kann auch zu einer anderen BeubachtungssteHe übertragen werden und ermöglicht jederzeit eine Überprüfung durch eine Bedienungsperson. Man kann aus dem Fernsehbild entsprechend den jeweiligen Betriebsverhältnissen unterschiedliche Nachweiskriterien ableiten. Damit ist diese Anordnung außerordentlich anpassungsfähig.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der darstellen

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht des Ultraschall-Fehlerprüfgerätes und

F i g. 2 ein Blockschaltbild der erforderlichen Schaltkreise.

Das Ultraschall-Fehlerprüfgerät ist schematisch in F i g. 1 dargestellt. Auf einem selbstfahrenden Karren 31 sind eine Fehleranzeigevorrichtung 21, ein Sonderhalter 23 mit einer Reihe von Ultraschallsonden 22, eine Schweißnahtnachweisvorrichtung 24, eine Steuereinrichtung 25 sowie eine Verschiebevorrichtung 26 für die Nachstellung des horizontalen Abstandes zwischen der Ultraschallsonde und der Fehlernachweislinie, eine Aufzeichnungsvorrichtung 27, eine Markierungsvorrichtung 28, eine Energiequelle 29, eine Zufuhrrichtung für ein Koppelmedium und andere Baugruppen untergebracht, die für den Fehlernachweis erforderlich sind.

Die Arbeitsweise des Fehlerprüfgeräts ist folgende: Die Ultraschallsonden 22 sitzen an dem Sondenhalter 23 in Abhängigkeit von der entsprechend der Dicke des Prüfkörpers erforderlichen Anzahl von Gruppen und in Abhängigkeit von der gewünschten Genauigkeit des Fehlernachweises sowie von anderen Größen. Der

Sondenhalter 23 kann von Hand oder durch einen druckmittelbetätigten Zylinder auf und ab bewegt werden. Bei einer Richtungsänderung können die Sonden von der Nachweisfläche abgehoben werden. Außerdem ist der Sondenhalter 23 mittels der Verschiebevorrichtung 26 in horizontaler Richtung verstellbar. Die Ultraschallsonden 22 erhalten aber ein Kabel von der Fehleranzeigevorrichtiyig 21 Impulse und außerdem ein Koppelmedium von der Zufuhrvorrichtung 30. Der Sondenhalter 23 kann an beliebiger Stelle auf dem Karren 31 angeordnet sein, soweit dadurch der Raumbedarf für die Betriebsvorgänge gesichert und die Form des Prüfkörpers sowie weitere Betriebsbedingungen berücksichtigt werden können. Auf dem Karren werden die erforderliche Anzahl von Fehleranzeigevorrichtungen 21 untergebracht Die Energieversorgung erfolgt durch die Energiequelle 29. Die Fehleranzeigevorrichtungen 21 liefern Impulse an die Ultraschallsonden 22 zur Untersuchung der Schweißnaht und geben von den Ultrascha"sonden 22 Signale an die Aufzeichnungsvorrichtung 27 und die Markierungsvorrichtungen 28 unter Verstärkung dieser Signale weiter.

Die Schweißnahtnachweisvorrichtung erfaßt die jeweilige Schweißnaht mit einer Fernseheinrichtung, welche Signale für die Vorrichtung zur Bahnverfolgung der Schweißnaht liefert

Dabei wird die Schweißnaht von beiden Seiten beleuchtet und mittels einer Fernsehkamera innerhalb der Schweißnahtnachweisvorrichtung 24 erfaßt Die Fernsehsignale werden in elektrische Signale umgewandelt, die die jeweilige Stellungsversetzung zwischen der Schweißnaht und den Ultraschallsonden angeben. Diese Signale werden in die Verschiebevorrichtung eingespeist Als Verschiebevorrichtung kann man jede kraftbetätigte Stelleinrichtung vorsehen, die hydraulisch oder elektrisch betätigt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung findet eine hydraulische Stelleinrichtung Anwendung, deren Zusammenwirken mit anderen Vorrichtungen der Fig.2 sich folgendermaßen gestaltet: Signale von der Schweißnahtnachweisvorrichtung 24 werden in ein Gleichspannungssignal umgewandelt, das verstärkt und an eine Steuereinrichtung 25 zur Öldruckeinstellung weitergegeben wird. Dadurch wird innerhalb der Verschiebevorrichtung 26 ein Öldruckzylinder unter Verschiebung des Halters 23 verstellt. Unter Verbindung mit der Steuervorrichtung für den Karren kann dieser selbst im Sinne einer Bahnverfolgung gesteuert werden.

Das Koppelmedium für die Ultraschallsonden wird aus einer Zufuhrvorrichtung nachgeliefert Die Leistung für die verschiedenen Vorrichtungen wird einer Batterie oder einem Generator entnommen. Erforderlichenfalls sind zur Fehleranzeige eine Aufzeichnungsvorrichtung und eine Markierungsvorrichtung vorgesehen. Die Aufzeichnungsvorrichtung hält die nachgewiesenen Fehler fest Die Markierungsvorrichtung befindet sich nahe bei der jeweiligen Ultraschallsonde, damit die nachzuarbeitenden Teile markiert werden können. Man kann auch eine Verzögerungsvorrichtung zur Fehlermarkierung vorsehen.

Der Karren trägt alle notwendigen Vorrichtungen für die Fehlerprüfung; auch die Energiequelle für die Anzeigeinstrumente ist vorhanden. Der Antrieb erfolgt durch einen Motor oder ekie Kraftmaschine in der gewünschten Geschwindigkeitsstufe von beispielsweise 10 m/min beim Fehlernachweis sowie 200 m/min zur Bewegung des Karrens selbst

Die Bewegungsrichtung des Karrens kann einmal in gerader Richtung erfolgen, wenn das Prüfgerät nur zum Nachfahren von Nachweislinien bestimmt ist In anderer Weise kann man auch eine automatische Steuerung für den Karren selbst unter Ausnutzung der Bahnverfol gungsvorrichtung vorsehen. Auch eine Handsteuerung des Karrens durch Fernbedienung oder durch eine auf dem Karren mitfahrende Bedienungsperson ist möglich. Die beschriebene Ausführungsform des Ultraschall-Fehlerprüfgerätes ist zum Fehlernachweis in Stumpf- schweißnähten bestimmt Dieser Fehlernachweis ist in Stahlplatten unter Verwendung der Reflexionsstrahltechiak oder der SE-Technik anstelle der Schrägeinschalltechnik möglich, indem die Kante der Stahlplatte oder eine zuvor auf der Stahlplatte aufgezeichnete Linie als Grundlinie für die Bahnverfolgung beim Fehlernachweis benutzt wird.

Da der Karren steuerbar ist, kann das Ultraschall-Fehlerprüfgerät nach der Erfindung entsprechend dem Verlauf der Schweißnaht unter Ausnutzung der aus dem Fernsehbild der Schweißnaht bzw. Fehlernachweislinie abgeleiteten Informationen gesteuert werden. Damit können auch komplizierte Schweißnähte verfolgt werden. Da in manchen Fällen bei der Überprüfung von Stumpfschweißnähten an Stahlplatten der Prüfabschnitt die Schweißnaht längs einer bestimmten Linie schneiden soll, ist auch eine entsprechende Führung möglich, weil auch diese Informationen aus dem Fernsehbild abgeleitet werden können. Ebenso kann der Nachweisabschnitt nach Wunsch in einem gewissen Abstand von der Schweißnaht gehalten werden, um auch derartige

Bereiche zu erfassen. Aufgrund des Fernsehbildes ist

jederzeit eine Fernbedienung oder Fernüberwachung möglich.

Insgesamt besitzt das Gerät nach der Erfindung die

folgenden Vorteile: Weil der selbstfahrende Karren ein Fehlerprüfgerät, eine Zufuhrvorrichtung für das Koppelmedium, eine Energiequelle, eine Bahnverfolgungsvorrichtung, eine Anzeigevorrichtung und andere Baugruppen trägt, ergibt sich folgendes:

1. Die automatische Bahnverfolgungsvorrichtung macht die Verfolgung jeder langen Schweißlinie in selbsttätiger Weise ohne Bedienungspersonal möglich.

2. Da eine Leistungsquelle und eine Zufuhrvorrichtung für das Koppelmedium in den Karren eingebaut sind,

so sind weder Kabel noch Schlauch notwendig.

3. Der Karren ist selbstfahrend, so daß die Fehlerprüflinie leicht verändert werden kann.

4. Das Gerät ist auch dann und dort, wo keine elektrische Energie zur Verfügung steht, einsetzbar, weil es von äußeren Energiequellen nicht abhängig ist.

5. Die Markierung der Fehler zeigt die notwendigen Reparaturstellen an.

6. Der Karren kann selbstfahrend über kurze Entfernungen von einer Arbeitsstelle an die andere bewegt

M> werden. Über größere Entfernungen ist ein Transport auf einem Fahrzeug möglich.

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltgruppen für den Betrieb des Fehlerprüfgerätes nach Fig. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ultiaschall-Fehlerprüfgerät mit einer Schweißnahtnachweis- und -nachführvorrichtung, bei dem die Schweißnahtnachweiseinrichtung optische Abtastelemente aufweist, deren Ausgangssignale in elektrische Signale umgewandelt werden, die zur Steuerung einer Nachstellvorrichtung zur Nachstellung des horizontalen Abstandes zwischen einer von einem Sondenhalter gehaltenen Ultraschallsonde und einer Fehlernachweislinie (Schweißnaht) sowie des vertikalen Abstandes zwischen einem Prüfkörper und der Sonde dienen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschall-Fehler prüfgerät mit der Schweißnahtnachweis- und -nachführvorrichtung auf einem selbstfahrenden, gleislosen Karren (31) angeordnet ist, daß die horizontale Nachstellung über eine Steuereinrichtung (25) für den Karren (31) oder eine horizontale Verschiebevorrichtung (26) für den Sondenhalter (23) erfolgt und daß die Schweißnahtnachweiseinrichtung eine Fernsehkamera (24) für die Bereitstellung eines Bildes der Schweißnaht umfaßt