专利名称：钢带用磁力探伤仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及测定技术领域，尤其是利用磁力探伤仪测出钢带缺陷的技术领域。本发明装置主要适用于表面镀锡钢带的探伤，所述钢带将用深冲法成形为食品罐头。
在制造钢带，尤其是镀锡薄钢带的过程中，需要测出钢带表面或者内部的缺陷。当前制造食品罐头的方法是将单块镀锡薄钢板一次深冲成一个罐头的一部分，该部分相当于三片式罐头的筒体和底部。这是罐头制造技术的一大进步。然而，此项技术对制罐用镀锡薄钢板的质量提出了更高要求。如果钢带内部或者表面存在缺陷，在深冲这种剧烈操作中就会破损。因此，即使是在其他操作中可以容许的微小缺陷，在用于深冲的镀锡薄钢板中也需要检测出来，测定技术的这种改进对于一般用途的钢板来说也是有益的。
在这一技术领域中已有一些现有技术，当钢板处于静止或者移动状态时，这些现有技术能测出钢板的内在缺陷(气泡)或者表面缺陷。日本特开昭实用新型107849/88就介绍了这样一种缺陷探测装置。
图3A、3B均为一个现有技术的局部剖视图;
其中，图3A为该现有技术的侧视图，而图3B为前视图;
图3A、3B所示的装置能对移动钢带进行连续探伤。
在这些图中标号1是一个用非磁性材料制成的中空滚筒。
轴2安置在中空滚筒1的中心位置。
所述轴2固定在不动的机身(未示出)上。在该轴和中空滚筒两端之间装有一对轴承3a和3b，因此中空滚筒能绕该轴自由转动。在中空滚筒内部，借助于支承件5，将磁轭4连结在轴2上，使磁轭的自由端位于该滚筒内表面附近、磁轭上装有磁化线圈6。在磁轭两自由端之间安置着磁探测元件7，该元件也固定在轴2上。提供磁化电流的电缆8，以及从磁探测元件7输出信号的电缆9，经过轴2引往中空滚筒外部。因此，磁轭和磁探测元件被固定住，而中空滚筒绕所述磁轭和探测元件转动，在滚筒内表面和磁轭或者探测元件之间具有微小间隙。由于滚筒处在这种状态，当钢带10沿A方向移动并以一定力量压在该滚筒上时，滚筒就沿同方向转动。当提供磁化电流时，在磁轭4和移动钢带10之间形成闭合磁路。如果钢带内部或者表面存在一个缺陷，磁路就被扰乱，产生一个漏磁通量，磁探测元件测出该漏磁通量，作为一个缺陷信号。
被测出的缺陷信号与钢带内部或者表面的缺陷大小相对应，因此根据信号电平就可对缺陷大小进行判断。
缺陷信号电平随磁路状态而改变，所述磁路状态取决于由磁轭、磁化线圈组成的导磁体以及钢带，还与磁探测元件和钢带之间的距离d有关。
曲线图4描述d与缺陷信号电平之间的关系，其横座标表示d，纵座标表示信号电平。如图4所示，磁探测元件与钢带之间的距离越大，信号电平就越低。为了回避这个问题，采用如同图3A、3B中所示的厚度为t的中空滚筒，使d保持不变。所述中空滚筒由非磁性材料制成，这是因为，如果该滚筒具有磁性，就不可能形成磁路。
磁轭自由端与钢带之间的磁隙越小，或者说t越小，磁路就越稳定。t越小，d就越小，于是信号电平越高，信噪电平比值越大，结果是探测精度提高。因此中空滚筒做得越薄越好。
为了对正在移过的钢带进行探测，中空滚筒与钢带应该始终保持接触。为了与滚筒保持接触，在钢带上施加张力，其结果是，由所述张力以及钢带重量产生的向下的力施加在中空滚筒上，使滚筒变形甚至损坏。滚筒一旦变形，磁探测元件与钢带之间的距离d就不能保持恒定。因此，为了尽可能长时间地保持中空滚筒的圆周形状，滚筒厚度t不能做得比一个预定值更薄。
图3A、3B所示的现有技术装置，由于其滚筒不能做得很薄，所以难以测出在生产线上移动的钢带的微小缺陷。
因此，本发明的一个目的是提供一种移动钢带的缺陷探测装置，也就是说一种钢带磁力探伤仪。
本发明磁力探伤仪包括夹紧一条移动钢带的一对可转动滚筒，所述滚筒由非磁性材料制成;
嵌入所述一对滚筒端部的两对轴承;
放置在所述一对滚筒内部的一对固定轴，所述固定轴的端部镶嵌着所述两对轴承;
在所述钢带内产生磁路的一个磁轭，所述磁轭放置在所述一对滚筒之一的内部，并且其自由端位于该滚筒的、与钢带接触的一段内表面附近;
围绕着一部分磁轭的一个磁化线圈;
一个支承元件，它支承着所述磁轭，并固定在所述一对轴之一上;
测出钢带缺陷信号的一系列传感器，所述信号是由起因于缺陷的漏磁通量产生的，所述传感器放置在所述一对滚筒的另一个之中，平行于该滚筒的中心线，并位于该滚筒的、与钢带接触的一段内表面附近;
一个第二支承元件，它支承着所述一系列传感器，并固定在所述一对轴的另一根上。
当磁探测元件下方的滚筒部分厚度做得比磁探测元件之间的滚筒部分厚度薄时，装有该磁探测元件的滚筒厚度可进一步减小，而不至影响该滚筒的结构强度。
本发明还能与探测钢带表面缺陷的表面探伤仪一起使用。本发明磁力探伤仪还包括信号处理电路和信号确定电路，在信号处理电路中，将来自本发明磁力探伤仪的信号与来自表面探伤仪的第二个信号进行比较，当上述两信号在钢带同一部位产生时，信号确定电路将来自磁力探伤仪的信号确定为钢带表面缺陷;而当在所述钢带部位不产生来自表面探伤仪的信号而产生来自磁力探伤仪的信号时，信号确定电路将来自磁力探伤仪的信号确定为钢带内在缺陷。
本发明还能与探测钢带焊接部分的焊缝探测器一起使用。所述信号处理电路将来自磁力探伤仪的信号与来自焊缝探测器的第二个信号进行比较，当产生来自焊缝探测器的信号时，所述信号确定电路确定来自磁力探伤仪的信号是钢带的焊接部分。
滚筒的材料应该是非磁性的，但是不应采用在滚筒转动时会产生涡流的材料，因为这可能影响磁探测元件的探测精度。所以该材料应具有高电阻值。在这个实施例中采用的是一种奥氏体钢。然而，钛合金、合成树脂、纤维加强塑料以及陶瓷均为良好的代用材料。
图1A是一个本发明实施例的局部剖出的侧视图，而图1B是该实施例的局部剖出的前视图。图2是一个本发明实施例的系统流程示意图。而图3A、3B是一项现有技术的局部剖视图。曲线图4表示从磁轭自由端到钢带的距离与测出信号的信号电平之间的关系。示意图5A、5B、5C和5D表示中空滚筒和夹紧滚轮的几种排列形式。而图6是一个本发明实施例的局部剖视图。
现有技术存在的问题是传感器与钢带之间的距离不能减至很小，以保证传感器的精度，这是因为中空滚筒的壁厚不能薄到符合需要的程度。问题在于传感系统的配置方式。本发明采用双滚筒系统解决了这个问题，一个滚筒中安装磁化元件，另一个滚筒中安装传感器。这两个滚筒夹紧钢带，施加在钢带上的张力以及钢带重量均作用在装有磁化元件的一个滚筒上，而装有传感器的滚筒不承受显著的外力。采用加大磁化功率的方法能允许装有磁化元件的滚筒增加厚度。而装有传感器的滚筒，其厚度能尽可能薄，使传感器与钢带之间的距离减至很小，以便获得符合要求的精度。
当磁探测元件下方的滚筒厚度比磁探测元件之间的滚筒部分薄时，装有磁探测元件的滚筒厚度能进一步减小，而不至影响该滚筒的结构强度。
本发明还能与探测钢带表面缺陷的表面探伤仪一起使用。当表面探伤仪和本发明磁力探伤仪均测出钢带同一部位具有缺陷时，该缺陷被确定为钢带的表面缺陷。当表面探伤仪没有测出钢带某一部位的表面缺陷，而本发明磁力探伤仪在该部位产生一个缺陷信号时，该缺陷被确定为钢带内在缺陷。本发明还能与探测钢带焊接部分的焊缝探测器一起使用。当此焊缝探测器测出钢带焊接部分时，即使本发明磁力探伤仪探测该焊接部分，也不会将该焊缝列为钢带缺陷。
滚筒材料应该是非磁性的，而且不应采用在滚筒转动时会发生涡流的材料，因为这可能影响磁探测元件的探测精度。所以该材料应具有高电阻值。在这个实施例中采用的是一种奥氏体钢。然而，钛合金、合成树脂、纤维增强塑料以及陶瓷均是良好的代用材料。
当钢带将张力施加在容纳磁化元件的中空滚筒上时，要求该中空滚筒上具有一个钢带接触角。这个接触角对磁化元件来说是有利的，能使钢带磁化到足以探测出其缺陷的程度。
在对钢带施加很大张力的钢带生产线或者钢带处理线中，双中空滚筒结构简单易行，这是因为钢带上加有很大张力，只要将接触部分稍微偏离钢带直线位置，就能产生足够的接触角。
但是，当线上的张力不大时，就需要在中空滚筒的前后侧增加两对夹紧滚轮。
示意图5A、5B、5C和5D表示出中空滚筒和夹紧滚轮的几种排列形式。
图5A画出最标准的排列形式。如该图所示，装有传感器的中空滚筒50位于装有磁化元件的中空滚筒52上方。钢带58由前夹紧滚轮54、中空滚筒52以及后夹紧滚轮56弯折。通过两中空滚筒中心线的平面是垂直的。在这种情况下，钢带58的张力负荷及其重量是由中空滚筒52、前夹紧滚轮54以及后夹紧滚轮56支承的。
在图5B中，中空滚筒52位于中空滚筒50上方。负荷的承受者与图5A情况相同。
在图5C和5D中，通过两中空滚筒中心线的平面相对于一个垂直平面而言是倾斜的。在这两种情况下，中空滚筒50上也形成一个接触角，它能使此处的接触力，比图5A、5B情况下移动钢带使滚筒转动的接触力小。在图5C情况下，中空滚筒50被放置在中空滚筒52上方。而在图5D情况下，中空滚筒52被放置在中空滚筒50上方。
下面举一些实例。图2为一个本发明实施例的系统流程示意图。钢带12从供料卷轴11移出，经过前夹紧滚轮13a和13b，引入一对滚筒14a和14b之间，再经过后夹紧滚轮15a和15b，最后由张力卷轴16卷绕起来。磁化电源17由电缆17a连接到滚筒14b内部。而控制电路18由电缆18a连接到滚筒14a内部。所述控制电路还与缺陷计数器20以及报警电路19相连。图1A是一个本发明实施例的局部剖出的侧视图，所用剖面平行于钢带移动方向。图1B是该本发明实施例的局部剖出的前视图，所用剖面垂直于钢带移动方向。
中空滚筒14a和14b防止该仪器与钢带直接接触。这些滚筒由非磁性材料制成，使磁力线能从滚筒内部穿透到钢带上。中空固定轴21a和21b位于中空滚筒14a和14b中心位置。一对轴承22a和22b镶嵌在轴21a和中空滚筒14a的端部之间，而另一对轴承23a和23b镶嵌在轴21b和中空滚筒14b的端部之间。轴21b固定在不动的机身(未示出)上。轴21a与21b通过一个软弹簧(未示出)连结在一起。因此中空滚筒14a和14b能围绕轴21a和21b自由转动。
在中空滚筒14a内部的磁探测元件24与滚筒14a的中心线平行排列，并位于该中空滚筒与钢带12的接触部分附近。所述磁探测元件通过支承元件25固定在轴21a上。磁探测元件24的顶面与中空滚筒14a的内表面之间间隙甚小。
该磁探测元件产生的缺陷信号由电缆18a传送到控制电路18。在中空滚筒14b内部的磁轭26通过支承元件27固定在轴21b上。磁轭26的自由端26a位于中空滚筒14b与钢带接触部分附近。该磁轭由装在其上的磁化线圈28磁化，磁化线圈所用的磁化电流由电源17提供，并由电缆17a导入中空轴21b。
磁探测元件24被放置在相对于钢带12和中空滚筒14a、14b的接触点而言的、磁轭自由端26a的另一侧。
磁探测元件24和钢带12之间的距离d1以及磁轭自由端26a之间的距离都是固定不变的。
当钢带沿图1A所指方向移动时，中空滚筒14b在摩擦力驱动下沿图1A所指方向转动，由于钢带张力及其重量的作用产生了接触力，而所述摩擦力就是由该接触力产生的。由于中空滚筒14a由弹簧机构(未示出)压在钢带上，因此也转动起来。
由于中空滚筒由非磁性材料制成，当电源17将电流送往磁化线圈时，在磁轭26和钢带12之间就形成闭合磁路。当钢带内部或表面的一个缺陷通过该磁路时，磁路就被扰乱，产生一个漏磁通量，所述磁探测元件24测出该漏磁通量，形成一个缺陷信号。
由磁探测元件输出的缺陷信号被送入控制电路18中。控制电路确定该信号的电平，并且当信号高于一个预定值时，就将其归类为缺陷。被确定为缺陷的信号被送往报警电路19，由后者向操作者发出一次警报。被确定为缺陷的信号还被送往缺陷记数器20，由后者更新缺陷的记数。
容纳此仪器的两个中空滚筒的厚度应根据滚筒的变形以及仪器的功率情况加以确定。
中空滚筒14b的厚度(在图1A中用t2表示)应考虑到由于张力和钢带重量而引起的变形，因为所述张力和重量均施加在滚筒14b上。所述厚度必须足以防止变形，保证磁轭的自由端26a不接触该中空滚筒的内表面。为了产生足够的磁通量来探测钢带缺陷，磁轭自由端应尽可能接近钢带。然而，这一问题也可通过加大磁化功率的方法得到解决。中空滚筒14a的厚度在图1A中用t1表示，此滚筒不承受较大外力。然而，还是有一些外力施加在中空滚筒14a上，而且该滚筒还应压在钢带上，以便由后者进行传动。尽管有上述因素，由于中空滚筒14a不承受较大外力，该滚筒厚度能减少到磁探测元件能较好地测出钢带缺陷的程度。t1值较小，缺陷信号的信噪比就越高，因此探测精度越好。
在这个实施例中，t1值的范围为不小于1mm，不大于5mm，限定最小值是为了保证该滚筒的结构强度，限定最大值是为了保证足够的磁化能力。
滚筒厚度t1可进一步减小，其方法为，将磁探测元件下方的滚筒厚度做得比磁探测元件之间的滚筒部分薄，换句话说，将该中空滚筒的内表面做成梯级形。
图6是一个本发明实施例的局部剖视图。
从图6可以看出，在磁探测元件24下方的中空滚筒14a的厚度t3，比磁探测元件24之间的滚筒14a的厚度t4薄。
在这个实施例中，中空滚筒用一种奥氏体钢制成。然而，钛合金、合成树脂、纤维增强塑料以及陶瓷均是良好的代用材料。
在这个实施例中，磁化线圈的材料为纯铁，该材料磁化磁轭的性能良好。
权利要求
1.一种磁力探伤仪，它包括夹紧一条移动钢带(12)的一对可转动滚筒(14a，14b)，所述滚筒由非磁性材料制成；嵌入所述一对滚筒端部的两对轴承(22a、22b、23a、23b)；放置在所述一对滚筒内部的一对固定轴(21a、21b)，所述固定轴端部镶嵌着所述两对轴承；在所述钢带内产生磁路的一个磁轭(26)，所述磁轭放置在所述一对滚筒之一的内部，并且其自由端(26a)位于该滚筒与钢带接触的一段内表面附近；围绕着所述磁轭一部分的一个磁化线圈(28)；一个支承元件(27)，它支承着所述磁轭，并固定在所述一对轴之一上；用来测出钢带缺陷信号的一系列传感器(24)，所述信号是由起因于该缺陷的漏磁通量产生的，所述传感器放在所述一对滚筒的另一个之中，平行于该滚筒的中心线，并位于该滚筒与钢带接触的一段内表面附近；一个第二支承元件(25)，它支承着所述一系列传感器，并固定在所述一对轴的另一根上。
2.根据权利要求1所述的磁力探伤仪，其特征为，在所述传感器下方的滚筒部分厚度小于横向位于所述传感器之间的滚筒部分厚度。
3.根据权利要求2所述的磁力探伤仪，其特征为，在所述传感器下方的滚筒部分厚度不小于1mm，不大于5mm。
4.根据权利要求1所述的磁力探伤仪，其特征为，它还包括一个信号处理电路，在该电路中来自磁力探伤仪的信号与来自表面探伤仪的第二个信号进行比较;一个信号确定电路，当上述两信号均在钢带同一部位产生时，该电路将来自磁力探伤仪的信号确定为钢带表面缺陷;而当在所述钢带部位不产生来自表面探伤仪的信号而产生来自磁力探伤仪的信号时，该电路将来自磁力探伤仪的信号确定为钢带内在缺陷。
5.根据权利要求1所述的磁力探伤仪，其特征为，它进一步包括一个信号处理电路，在该电路中来自磁力探伤仪的信号与来自焊缝探测器的第二个信号进行比较;一个信号确定电路，当产生来自焊缝探测器的信号时，该电路确定来自磁力探伤仪的信号是钢带的焊缝部分。
6.根据权利要求1所述的磁力探测仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种奥氏体不锈钢。
7.根据权利要求1所述的磁力探测仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种钛合金。
8.根据权利要求1所述的磁力探测仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种合成树脂。
9.根据权利要求1所述的磁力探测仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种纤维增强塑料。
10.根据权利要求1所述的磁力探伤仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种陶瓷。
11.根据权利要求2所述的磁力探伤仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种奥氏体不锈钢。
12.根据权利要求2所述的磁力探伤仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种钛合金。
13.根据权利要求2所述的磁力探伤仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种合成树脂。
14.根据权利要求2所述的磁力探伤仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种纤维增强塑料。
15.根据权利要求2所述的磁力探伤仪，其特征为，所述滚筒的材质是一种陶瓷。
16.根据权利要求1所述的磁力探伤仪，其特征为，磁化线圈的材质是一种纯铁。
17.根据权利要求2所述的磁力探伤仪，其特征为，磁化线圈的材质是一种纯铁。
18.根据权利要求1所述的磁力探伤仪，其特征为，它进一步包括放置在中空滚筒进入侧的一对夹紧滚轮;放置在中空滚筒导出侧的一对夹紧滚轮，此处，所述中空滚筒与钢带接触的部分离开了通过所述两对夹紧滚轮与钢带接触的部分所在的水平面。
19.根据权利要求18所述的磁力探伤仪，容纳传感器的滚筒放置在容纳磁轭的滚筒上方，通过这两个滚筒中心线的平面是垂直的。
20.根据权利要求18所述的磁力探伤仪，其特征为，容纳磁轭的滚筒放置在容纳传感器的滚筒上方，通过这两个滚筒中心线的平面是垂直的。
21.根据权利要求19所述的磁力探伤仪，其特征为，容纳传感器的滚筒放置在容纳磁轭的滚筒上方，通过这两个滚筒中心线的平面相对于一个垂直平面而言是倾斜的。
22.根据权利要求20所述的磁力探伤仪，其特征为，容纳磁轭的滚筒放置在容纳传感器的滚筒上方，通过这两个滚筒中心线的平面相对于一个垂直平面而言是倾斜的。
全文摘要
本发明提供一种磁力探伤仪，它包括，夹紧一条移动钢带(12)的一对可转动滚筒(14a、14b)；嵌入所述一对滚筒端部的两对轴承(22a、22b、23a、23b)；放置在滚筒内部的一对固定轴(21a、21b)；在一个滚筒内部的一个磁轭(26)，其自由端(26a)安置在被夹紧钢带附近；一个磁化线圈(28)；以及在另一滚筒内部的一系列传感器(24)，这些传感器也安置在被夹紧钢带附近。
文档编号G01N27/83GK1050611SQ90107900
公开日1991年4月10日 申请日期1990年9月24日 优先权日1989年9月25日
发明者古川高人, 岩永贤一, 竹腰笃尚 申请人:日本钢管株式会社