DE9415798U1 - Device for testing materials with a rotating head - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Materialien, insbesondere metallischem Halbzeug, mit wenigstens einem Prüfkopf mit einem Sensor, der an einem um das Material rotierenden Rotierkopf angeordnet ist. Derartige Rotierköpfe werden zur Prüfung von ferromagnetischem, nichtferromagnetischem und austenitischem Halbzeug mittels Wirbelstrom oder anderer Prüfverfahren eingesetzt. Das geprüfte Material ist häufig verzundert oder mit Schmierstoffen verschiedenster Art behaftet. Durch die hohen Drehzahlen der Rotierköpfe entstehen Luftwirbel, die den Zunder ablösen und im Rotierkopf verteilen. Dies kann zu Störungen verschiedenster Art führen, und zwar sowohl elektromagnetischer Störungen des PrüfVorganges, Blockierung der Durchmesserverstellung für die Sensoren, Entstehung von Unwuchten etc. führen.The invention relates to a device for testing materials, in particular metallic semi-finished products, with at least one test head with a sensor that is arranged on a rotating head that rotates around the material. Such rotating heads are used to test ferromagnetic, non-ferromagnetic and austenitic semi-finished products using eddy current or other testing methods. The material being tested is often scaled or contains various types of lubricants. The high speeds of the rotating heads create air vortices that detach the scale and distribute it in the rotating head. This can lead to various types of interference, including electromagnetic interference with the testing process, blocking of the diameter adjustment for the sensors, the creation of imbalances, etc.
A 28 237 - 2 -A 28 237 - 2 -
Es ist bereits versucht worden, mittels Industriesaugern die Verunreinigungen im Bereich der Prüfköpfe abzusaugen. Dadurch kann ein großer Teil der Verunreinigungen entfernt werden, jedoch ist die Reinigung noch nicht so, daß nicht manuell eingegriffen werden muß, was Zeit und eventuell die Stillsetzung der Anlage erfordert.Attempts have already been made to use industrial vacuum cleaners to remove the contamination in the area of the test heads. This allows a large proportion of the contamination to be removed, but the cleaning is not yet such that manual intervention is not necessary, which takes time and may require the system to be shut down.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes, im Betrieb wirksames Reinigungssystem für Rotierköpfe zu schaffen.The object of the invention is to provide an improved cleaning system for rotating heads that is effective during operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Prüfvorrichtung eine Druckluftzuführung zugeordnet ist, die mit wenigstens einem Druckluftaustritt im Bereich des Prüfkopfes verbunden ist. Durch die damit zu erzielenden relativ hohen Luftgeschwindigkeiten im kritischen Bereich, nämlich am Sensor selbst, kann eine vollständige Reinigung erzielt werden. Diese kann durch Absaugen ergänzt werden, um die abgelösten Schmutzteilchen sicher aus dem Bereich des Rotierkopfes zu entfernen.This object is achieved according to the invention in that the test device is assigned a compressed air supply which is connected to at least one compressed air outlet in the area of the test head. The relatively high air speeds that can be achieved in the critical area, namely on the sensor itself, enable complete cleaning to be achieved. This can be supplemented by suction in order to safely remove the detached dirt particles from the area of the rotating head.
Ein Druckluftaustritt kann vorteilhaft auf den Sensor, vorzugsweise auf den Prüfspalt zwischen Sensor und Materialoberfläche gerichtet sein. Dies kann dadurch geschehen, daß als Druckluftaustritt der Spalt zwischen der Materialoberfläche und der im Rotierkopf normalerweise angeordneten Schutzdüse verwendet wird, die den Sensoren am nächsten liegt. Der Luftstrom bläst dann also parallel zur Materialoberfläche und kann nicht nur die Sensoren selbst frei blasen, sondern auch Schmutzpartikel von der Materialoberfläche ablösen, die u.U. die Prüfung stören könnten.A compressed air outlet can advantageously be directed at the sensor, preferably at the test gap between the sensor and the material surface. This can be done by using the gap between the material surface and the protective nozzle normally arranged in the rotating head, which is closest to the sensors, as the compressed air outlet. The air flow then blows parallel to the material surface and can not only blow the sensors themselves free, but also remove dirt particles from the material surface that could possibly interfere with the test.
A 28 237 - 3A 28 237 - 3
Ein weiterer Druckluftaustritt kann an einer weiter außen liegenden Stelle des ümfangs des Rotierkopfes vorgesehen sein und einen weiter außen liegenden Bereich des Prüfkopfes bestreichen. Er sorgt dabei auch dafür, daß zwischen den Rotierkopf und das ihn umgebende Gehäuse kein Schmutz eindringt .Another compressed air outlet can be provided at a further outward point on the circumference of the rotating head and cover a further outward area of the test head. It also ensures that no dirt penetrates between the rotating head and the housing surrounding it .
Die Luftzuführung kann über Längskanäle in dem normalerweise recht langen rohrförmigen Düsenhalter des Rotierkopfes erfolgen. An dessen vom Sensor entfernten Ende kann vorteilhaft die Druckluftzuführung vorgesehen sein.The air supply can be provided via longitudinal channels in the normally very long tubular nozzle holder of the rotating head. The compressed air supply can advantageously be provided at the end of the nozzle holder remote from the sensor.
Die Druckluftströmung, entsprechend der Anordnung des Rotierkopfes, kann gegen die Materialtransportrichtung gerichtet sein und somit Verunreinigungen schon von der Materialoberfläche ablösen, bevor sie den Sensor erreichen.The compressed air flow, depending on the arrangement of the rotating head, can be directed against the material transport direction and thus removes contaminants from the material surface before they reach the sensor.
Durch die Tatsache, daß die Druckluftaustritte an einem nicht rotierenden Teil vorgesehen sind und somit die Druckluft im wesentlichen axial austritt, wird ein besonderer Effekt erzielt. Man könnte aber durch entsprechende schräge Leitkanäledie Luft auch mit einer mit- oder gegenläufig drehenden 0 Geschwindigkeitskomponente austreten lassen.A special effect is achieved by the fact that the compressed air outlets are provided on a non-rotating part and the compressed air therefore exits essentially axially. However, the air could also exit with a co-rotating or counter-rotating 0 speed component by using appropriate slanted guide channels.
Man sollte an sich annehmen, daß die Prüfköpfe sich wegen ihrer hohen Drehgeschwindigkeit und der dadurch automatisch erzeugten Umströmung durch die Umgebungsluft selbst reinigen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dies erstaunlicherweise nicht der Fall ist. Das liegt wahrscheinlich daran, daß die Prüfköpfe in starkem Maße wie Schaufeln wirken, die die Luft in dem die Prüfkopfbahn bildenden Spalt mit der gleichen Geschwindigkeit drehen lassen wie die Prüfköpfe, so daß relativ zum Prüfkopf eine in Umfangsrichtung ruhende Strömung vor-One would assume that the test heads clean themselves due to their high rotation speed and the resulting automatic flow of ambient air. However, it has been shown that this is surprisingly not the case. This is probably because the test heads act to a large extent like blades, which make the air in the gap forming the test head path rotate at the same speed as the test heads, so that a flow that is stationary in the circumferential direction is present relative to the test head.
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liegt. Auch ein von den Prüfköpfen erzeugter Radialventilatoreffekt hat das Problem der Verunreinigung nicht lösen können. Hier sind auch die Fliehkräfte zu beachten, die am Prüfkopf auftreten. Ein Fremdpartikel, das sich unter die der Materialoberfläche zugekehrte Sensorfläche gesetzt hat, wird durch die Fliehkraft an diese angedrückt und dort festgehalten. Eine eventuelle Ventilatorwirkung des Prüfkopfes erfaßt diese Stelle nicht, wenn nicht die Durckluft aus dem Druckluftaustritt für eine ausreichende Umströmung auf dieser Stelle sorgen würde. Durch das Einblasen im wesentlichen axial verlaufender Luftströme in diesen Bereich rotierender Luftstrom wird die für die Reinigungswirkung notwendige Relativgeschwindigkeit zwischen Luft und Prüfkopf sowie in gezieltem Maße auch eine gewisse Verwirbelung erzeugt.A radial fan effect generated by the test heads has not been able to solve the problem of contamination. The centrifugal forces that occur at the test head must also be taken into account here. A foreign particle that has settled under the sensor surface facing the material surface is pressed against it by the centrifugal force and held there. A possible fan effect of the test head does not cover this point if the compressed air from the compressed air outlet does not ensure sufficient air flow at this point. By blowing essentially axially running air streams into this area (rotating air stream), the relative speed between the air and the test head necessary for the cleaning effect is generated, as well as a certain degree of turbulence to a certain extent.
Durch die Erfindung können also bei einem Rotierkopf zum Prüfen von Halbzeug die mit Sensoren bestückten Prüfköpfe, die um das zu prüfende Material umlaufen, durch die stromab liegende feststehende Schutzdüse mit einem ringförmigen Druckluftstrahl beschickt werden, um den Prüfspalt und die Prüfköpfe sowie ihre Umgebung von Verunreinigungen zu befreien, die vom Material mitgebracht werden.The invention therefore enables the test heads equipped with sensors, which rotate around the material to be tested, in a rotating head for testing semi-finished products to be supplied with an annular jet of compressed air through the fixed protective nozzle located downstream in order to free the test gap and the test heads as well as their surroundings from contaminants brought along by the material.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.These and other features emerge not only from the claims but also from the description and the drawings, whereby the individual features can be implemented individually or in combination in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields and can represent advantageous and protectable embodiments for which protection is claimed here.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt einen Längsschnitt durch einen Rotierkopf.The only drawing shows a longitudinal section through a rotating head.
Die Zeichnung zeigt eine Prüfvorrichtung 11 mit einem Gehäuse 12, in der ein Rotierkopf um eine Achse 13 drehbar angeordnet ist. Die Prüfvorrichtung hat einen langgestreckten Düsenhalter 14, der an beiden Enden mit Schutzdüsen 15, 16 versehen ist, die dem Materialdurchmesser angepaßte Durchlässe 16 aufweisen. Koaxial dazu ist eine ebenfalls nicht drehbar angeordnete Einlaufdüse 17 vorgesehen. Zwischen der Oberfläche 18 des zu prüfenden Materials 19, beispielsweise einem Draht oder einer Stange, und der Durchlaßöffnung 16 der Schutzdüsen ist ein Spalt 20 ausgebildet.The drawing shows a testing device 11 with a housing 12 in which a rotating head is arranged so as to rotate about an axis 13. The testing device has an elongated nozzle holder 14 which is provided at both ends with protective nozzles 15, 16 which have passages 16 adapted to the material diameter. Coaxially to this is an inlet nozzle 17 which is also arranged so as to be non-rotatable. A gap 20 is formed between the surface 18 of the material 19 to be tested, for example a wire or a rod, and the passage opening 16 of the protective nozzles.
An einem nicht dargestellten drehbaren Teil des Rotierkopfes sind mehrere (meist vier) Prüfköpfe 21 angeordnet, die an ihrem Ende Sensoren 2 2 tragen, die aktive und/oder passive Sensoren sein können. Es können beispielsweise Wirbelstromsonden sein, die ein hochfrequentes Wechselfeld erzeugen und aus den abgefüllten Rückwirkungen Rückschlüsse auf die Materialbeschaffenheit zulassen.Several (usually four) test heads 21 are arranged on a rotating part of the rotating head (not shown), which have sensors 22 at their end, which can be active and/or passive sensors. These can be, for example, eddy current probes that generate a high-frequency alternating field and allow conclusions to be drawn about the material properties from the feedback effects.
Der Rotierkopf hat einen nicht gezeigten Drehantrieb, der ihn mit relativ hohen Drehzahlen (bis ca. 9000 UPM) drehen kann. Das Material wird in Materiallaufrichtung 23 durch die Prüfvorrichtung geführt, so daß die Prüfköpfe 21 gegenüber der Materialoberfläche auf einer wendeiförmigen PrüfbahnThe rotating head has a rotary drive (not shown) that can rotate it at relatively high speeds (up to approx. 9000 rpm). The material is guided through the test device in the material travel direction 23 so that the test heads 21 are positioned on a spiral test path relative to the material surface.
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laufen. Sie in ihrem Durchmesser einstellbar und laufen normalerweise mit einem möglichst geringen Abstand über der Materialoberfläche 18.They are adjustable in diameter and normally run with as little clearance as possible above the material surface 18.
Am von den Prüfköpfen 21 entfernten Ende des Düsenhalters 14 ist eine Druckluftzuführung 24 vorgesehen, in die Druckluft aus einer Druckluftquelle, beispielsweise einem Druckluftnetz, eingeleitet wird. Am Düsenhalter ist ein Ringspalt 25 vorgesehen, von dem die Druckluft über Längskanäle 26 zu der den Prüfköpfen nahen Auslaufdüse 15 gelangt. Diese bei einem Durchmesserwechsel des Materials austauschbare Schutzdüse 15 hat schräg nach innen und auf die Prüfköpfe zu gerichtete Bohrungen 27, die auch als entsprechende Kanäle ausgebildet sein können, die in den Spalt 2 0 zwischen Materialoberfläche 18 und der Innenfläche des Durchlasses 16 münden. Von dort bläst die Druckluft parallel zur Materialoberfläche in den Prüfspalt 28 zwischen Materialoberfläche 18 und Prüfkopf 21. Die Bohrungen sind so in der Schutzdüse angeordnet, daß der aus ihr durch den Spalt 20 austretende Druckluftstrahl die Stelle bestreicht, an der der Sensor der Materialoberfläche am nächsten ist. Die Druckluft kann dann einerseits durch einen Spalt 29 an den Prüfköpfen vorbei nach außen abströmen und andererseits durch den Spalt zwischen Einlaufdüse 17 und Materialoberfläche 18. Die Prüfköpfe 21 sind über nicht dargestellte Schwenkhebel am Rotierkopf befestigt und in ihrem gegenseitigen Abstand, d.h. dem Innendurchmesser der Sensorenlaufbahn, einstellbar und ggf. kurzfristig abhebbar.At the end of the nozzle holder 14 remote from the test heads 21, a compressed air supply 24 is provided, into which compressed air from a compressed air source, for example a compressed air network, is introduced. An annular gap 25 is provided on the nozzle holder, from which the compressed air passes via longitudinal channels 26 to the outlet nozzle 15 near the test heads. This protective nozzle 15, which can be replaced when the diameter of the material changes, has holes 27 directed obliquely inwards and towards the test heads, which can also be designed as corresponding channels that open into the gap 20 between the material surface 18 and the inner surface of the passage 16. From there, the compressed air blows parallel to the material surface into the test gap 28 between the material surface 18 and the test head 21. The holes are arranged in the protective nozzle in such a way that the compressed air jet emerging from it through the gap 20 covers the point where the sensor is closest to the material surface. The compressed air can then flow out through a gap 29 past the test heads and through the gap between the inlet nozzle 17 and the material surface 18. The test heads 21 are attached to the rotating head via swivel levers (not shown) and their mutual distance, i.e. the inner diameter of the sensor track, can be adjusted and can be lifted off at short notice if necessary.
Die Längskanäle 26 sind mit einem zweiten Druckluftaustritt 31 verbunden, der durch einen Spalt zwischen dem Außenumfang des Düsenträgers und dem ihn umgebenden Gehäuse 12 gebildet ist. Dieser Austritt bläst in die Prüfkopfbahn hinein, d.h. den Spalt zwischen Einlauf- und Auslaufdüse 17, 15, in derThe longitudinal channels 26 are connected to a second compressed air outlet 31, which is formed by a gap between the outer circumference of the nozzle carrier and the housing 12 surrounding it. This outlet blows into the test head path, i.e. the gap between the inlet and outlet nozzles 17, 15, in the
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die Prüfköpfe an einer nicht dargestellten Scheibe geführt, umlaufen.the test heads are guided on a disc (not shown) and rotate.
FUNKTIONFUNCTION
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:The device works as follows:
In den Düsenhalter 14 und die Frontplatte des Gehäuses werden die zum Materialdurchmesser passenden Düsen 15, 16, 17 eingesetzt und das Material 19 eingeführt. Die Prüfköpfe werden auf den richtigen Durchmesser eingestellt und in Rotation versetzt. Wenn dann das Material in Materiallaufrichtung 2 3 transportiert wird, beginnt die Prüfung. Gleichzeitig wird über die Druckluftzuführung 24 Druckluft zugeführt, die über den Ringkanal 25, die Längskanäle 26 und die Bohrungen 27 zu den Druckluftaustritten 30, 31 strömt. Sie bestreicht insbesondere die wirksamen, der Materialoberfläche 18 zugekehrten Sensorflächen, bläst aber auch sonst sowohl die Prüfkopfbahn als auch die Materialoberfläche frei. Dabei ist die Reinigungswirkung an den Prüfköpfen selbst besonders intensiv, weil sie während ihres Umlaufes abwechselnd unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten aus dem Druckluftauslaß 3 ausgesetzt werden, weil sich die Druckluftzuführung über die einzelne Bohrungen 27 in leichten Geschwindigkeitsänderungen über den Umfang auswirkt. Dadurch entsteht eine leicht impulsförmige Strömung an den kritischen Sensorflächen, die für eine besonders gute Reinigungswirkung sorgt. Durch entsprechende Ausbildung der Druckluftaustritte, d.h. durch mehr oder weniger großen Ausgleich der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten über den Umfang kann dies reguliert werden, um beispielsweise durch diese Impulse erzeugten Geräuschen entgegen zu wirken.The nozzles 15, 16, 17 that match the material diameter are inserted into the nozzle holder 14 and the front plate of the housing and the material 19 is introduced. The test heads are set to the correct diameter and set in rotation. When the material is then transported in the material travel direction 2 3, the test begins. At the same time, compressed air is supplied via the compressed air supply 24, which flows via the ring channel 25, the longitudinal channels 26 and the holes 27 to the compressed air outlets 30, 31. It covers in particular the effective sensor surfaces facing the material surface 18, but also otherwise blows both the test head track and the material surface clear. The cleaning effect on the test heads themselves is particularly intensive because they are exposed to different air speeds from the compressed air outlet 3 during their rotation, because the compressed air supply via the individual holes 27 results in slight speed changes over the circumference. This creates a slightly pulse-shaped flow on the critical sensor surfaces, which ensures a particularly good cleaning effect. This can be regulated by appropriately designing the compressed air outlets, i.e. by more or less compensating the different flow speeds over the circumference, for example to counteract noises generated by these pulses.
Über eine nicht dargestellte, nur durch den Pfeil 34 angeVia a not shown, only indicated by the arrow 34
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deutete Absaugung wird die Druckluft zusammen mit abgelösten Fremdpartikeln abgeführt.The compressed air is removed together with the detached foreign particles by suction.
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| DE9415798U DE9415798U1 (en) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Device for testing materials with a rotating head |
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