Verfahren und Einrichtung zur Materialprüfung
Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Materialprüfung.
Es wird ausgegangen von einem Verfahren zur Materialprüfung, bei dem das zu prüfende Werkstück und ein Bündel einer kurzwelligen, elektromagnetischen Strahlung in bezug aufeinander so bewegt werden, dass ein zu prüfender Bereich des Werkstückes längs einer fortlaufenden Linie durchstrahlt, bei dem ferner die Intensität des Strahlers nach Durchlaufen des Werkstückes mit einem Strahlungsmessgerät gemessen und das vom Strahlungsmessgerät abgegebene elektrische Signal als Mass für die Materialdicke verwendet wird.
Im einzelnen ist es bekannt, Werkstücke mittels Röntgen- oder Kern-Gamma-Strahlung zur Feststellung von Materialfehlern wie Rissen oder Lunkern zu durchstrahlen. Bei komplizierter geformten Werkstücken werden im allgemeinen Gamma-Radiographien angefertigt.
Es sind ferner Verfahren zur kontinuierlichen Messung der Dicke laufender Bahnen, beispielsweise Papier, Folien oder Bleche, bekannt, bei denen die Bahn durch die von einem Radioisotop emittierte Strahlung durchstrahlt und die Intensität der Strahlung nach Durchlaufen der Bahn mittels eines Strahlungsempfängers, wie z. B. einem Zählrohr, gemessen wird. Das vom Strahlungsempfänger gelieferte elektrische Signal wird dann einem Registriergerät undloder einer Schaltungsanordnung zugeführt, die beim Auswandern des Signals aus einem bestimmten Toleranzbereich eine Anzeige liefert.
Das Auswerten von Röntgenbildern erfordert geschulte Kräfte. Das oben erwähnte Messverfahren eignet sich nur für Bahnen oder Profile mit in Bewegungsrichtung konstantem Querschnitt.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ausgehend von den als bekannt vorausgesetzten Verfahrensmassnahmen und den zur Durchführung derartiger Verfahren dienenden Einrichtungen, das Verfahren so zu gestalten und die Einrichtung so auszubilden, dass auch ungelernte Kräfte in der Lage sind, die Materialprüfung durchzuführen. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren und die zu seiner Durchführung dienenden Einrichtungen so abzuwandeln, dass vor allem Reifenprüfungen von Werkstücken durch derartige, ungelernte Arbeitskräfte durchführbar werden, ohne dass diese ungelernten Kräfte in der Lage sind, ausgesprochene Messfehler zu machen.
Ausgehend von dem bereits eingangs genannten Verfahren zur Materialprüfung, bei dem das zu prüfende Werkstück und ein Bündel einer kurzwelligen, elektromagnetischen Strahlung in bezug aufeinander so bewegt werden, dass ein zu prüfender Bereich des Werkstückes längs einer fortlaufenden Linie durchstrahlt, bei dem ferner die Intensität des Strahlers nach Durchlaufen des Werkstückes mit einem Strahlungsmessgerät gemessen und das vom Strahlungsmessgerät abgegebene, elektrische Signal als Mass für die Materialdicke verwendet wird, kennzeichnet sich vorliegende Erfindung dadurch, dass das vom Strahlungsmessgerät bei der Abtastung des Werkstükkes längs eines Weges, auf dem sich die Dicke des Werkstückes in bestimmter Weise ändert, erzeugte Signal fortlaufend mit einem synchron mit der Bewegung des Werkstückes in bezug auf den abtastenden Strahl erzeugten Normalsignal verglichen wird,
das einem mit einem fehlerfreien Werkstück gewonnenen Signal entspricht.
Vorzugsweise wird das vom Strahlungsmessgerät erzeugte Signal zur Darstellung gebracht, beispielsweise mittels eines schreibenden Registriergerätes oder eines Oszillographen, und die Darstellung des Signals wird laufend mit einer synchron mit der Bewegung des Werkstückes in bezug auf den abtastenden Strahl angetriebenen Normaldarstellung verglichen, die einem mit einem fehlerfreien Werkstück gewonnenen Signal entspricht.
Als Darstellungseinrichtung dient vorzugsweise ein schreibendes Registriergerät, dessen Papiervorschub mit dem Antrieb des Werkstückes bzw. des Strahlungserzeugers gekuppelt ist. Die Normaldarstellung hat dann die Form einer vorher auf den Registrierstreifen aufgedruckten Kurve. Anderseits kann zur Darstellung beispielsweise auch eine Kathodenstrahlröhre dienen, vor deren Bildschirm ein synchron mit dem Werkstück bzw. dem Strahlenerzeuger angetriebenes Band vorbeigeführt wird. Das Band kann durchsichtig sein und mit einer undurchsichtigen Normalkurve einer bestimmten Breite versehen sein (oder umgekehrt). Eine auf der der Kathodenstrahlröhre abgewandten Seite des Bandes angeordnete Photozelle erhält nur dann (bzw. dann kein) Licht, wenn das Signal die Toleranzgrenzen überschreitet, die den Rändern der Normalkurve entsprechen.
Das vom Strahlungsmessgerät gelieferte Signal kann aber auch direkt elektrisch mit einem Normalsignal verglichen werden. Das Normalsignal kann beispielsweise auf einem Magnetband oder Magnetdraht aufgezeichnet sein, der Bandantrieb wird dann mit dem Antrieb für die Abtastung des Werkstückes synchronisiert.
Das Normalsignal kann auch auf einem durchsichtigen Filmstreifen nach Art der beim Tonfilm üblichen Tonaufzeichnungsverfahren (Zackenschrift, Sprossenschrift) aufgezeichnet sein und in entsprechender Weise gewonnen werden. Der Film wird synchron mit der Abtastbewegung des Werkstückes angetrieben.
Bei Werkstücken, deren Querschnittsform in einer Richtung konstant ist, z. B. Zylindern mit in Umfangsrichtung schwankender, in Achsrichtung gleichbleibender Wandstärke, kann zur Erzeugung der Normaldarstellung eine entsprechend geformte Kurvenscheibe dienen, die einen mehr oder weniger grossen Teil eines Lichtweges zwischen einer Lichtquelle und einer Photozelle abdeckt und die gleichlaufend mit dem Werkstück angetrieben wird. Die Abtastung des Werkstückes erfolgt dann längs einer Wendel, einer Mäanderkurve oder einer Zick-Zack Kurve, so dass sich periodische Signale ergeben. Einer Umdrehung der Kurvenscheibe ist dann eine ganze Anzahl solcher Perioden zugeordnet.
Zum Vergleich des vom Strahlungsempfänger gelieferten Signals mit dem Normalsignal kann irgendeine bekannte Schaltung, z. B. ein Differenzverstärker, dienen.
Zur Erzeugung der Strahlung können Röntgenröhren oder Beschleuniger (Betatron) dienen, vorzugsweise werden jedoch Radioisotope verwendet.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung näher erläutert werden, in der spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, die jedoch nicht einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt ein stark schematisiertes erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, teilweise im Längsschnitt;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Ansicht ähnlich wie Fig. 2, wobei jedoch nur ein Teil des Werkstückes dargestellt ist, sie dient zur Erläuterung einer Weiterbildung der Erfindung;
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt, die sich zur Prüfung des Bodens von topfförmigen Werkstücken eignet;
Fig. 5 zeigt die Einrichtung nach Fig. 4 in Stirnansicht;
Fig. 6 zeigt die Einrichtung nach Fig. 4 und 5 von oben und
Fig. 7 zeigt einen Teil eines Registrier- bzw.
Normalstreifens.
Die Erfindung soll anhand einer Einrichtung zur Prüfung von gegossenen Pumpengehäusen beschrieben werden, die Erfindung ist natürlich nicht hierauf beschränkt.
Das zu prüfende, gegossene Pumpengehäuse 10 wird in einer genauen örtlichen und winkelmässigen Lage auf einen Prüftisch 12 gebracht. Der Prüftisch 12 kann entsprechende Vorrichtungen enthalten, um das Einjustieren des Werkstückes 10 zu erleichtern.
Der Prüftisch 12 kann sowohl gedreht, als auch gehoben und gesenkt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird er von einer Welle 14 getragen, deren oberes Teil mit einem Gewinde 16 und deren unteres Teil mit Keilnuten 18 versehen ist. Das Gewinde läuft in einer feststehenden Mutter 20. Auf dem genuteten Teil der Welle 14 sitzt ein Zahnrad 22, das über ein Getriebe von einem Motor 24 angetrieben wird. Einzelheiten der Mechanik sind nicht dargestellt, da sie für einen Fachmann selbstverständlich sind.
Es ist ersichtlich, dass das zu prüfende Werkstück 10 beim Antrieb der Welle 14 gedreht und gleichzeitig gehoben bzw. gesenkt wird. Im Inneren des zu prüfenden Werkstückes, das, wie Fig. 2 zeigt, eine im wesentlichen zylindrische Form hat, befindet sich in einer Bleiabschirmung 26 ein radioaktives Präparat 28, z. B. t37 Cs. Durch eine enge Bohrung 30 wird ein feiner Strahl 32 ausgeblendet, der nach Durchlaufen des Werkstückes auf ein Strahlungsmessgerät fällt. Das dargestellte Strahlungsmessgerät ist ein Szintillationszähler 34, der zum Schutz gegen Streustrahlung mit einer Bleiabschirmung 36 umgeben ist, die mit einer engen Eintrittsbohrung versehen ist. Die Ausgangssignale des Zählers 34 werden in bekannter Weise verstärkt, integriert und einem Registriergerät 38 zugeführt.
Der Papiervorschub des Schreibers 38 ist mit dem Antrieb der Welle 14 synchronisiert, beispielsweise durch eine direkte mechanische Verbindung 40 zwischen dem Antriebsmotor 34 und dem Papiervorschubsgetriebe des
Die bisher beschriebenen Anordnungen liefern aber nur zwei Koordinaten, nämlich Winkel und Höhe (in Achsrichtung) eines Materialfehlers, nicht aber den radialen Abstand von der Drehachse. Um auch die letzte Koordinate bestimmen zu können, werden Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger einerseits gegenüber dem Werkstück anderseits verschiebbar ausgebildet, so dass sie von der in Fig. 2 ausgezogenen Lage in Pfeilrichtung in die in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Lage gebracht werden können.
Man kann dann auf die folgende Weise auch die dritte Koordinate, nämlich den radialen Abstand, bestimmten, wie anhand von Fig. 3 erläutert werden soll.
Die Anordnung wird wieder in die Lage gebracht, bei der der Strahl auf den Materialfehler trifft, oder die Anlage wird sofort beim Feststellen eines Materialfehlers angehalten, was auch automatisch geschehen kann, wie noch weiter unten erläutert werden wird. Der Strahl 32 in Fig. 3 verläuft dann vom Strahler 28 durch das Werkstück 10 zum Strahlungsempfänger 34 und durchsetzt dabei einen Lunker. Nun wird das Werkstück senkrecht zum Strahlengang um eine definierte Strecke verschoben, so dass das Präparat und der Zähler die in Fig. 2 und 3 gestrichelt dargestellte Lage 28'bzw. 34' bezüglich des Werkstückes 10 einnehmen. Anschlie ssend wird das Werkstück 10 so lange gedreht, bis der Lunker wieder in den Strahlengang 32' gelangt.
Der Drehwinkel, der hiefür nötig ist, ist verschieden, je nachdem ob sich der Lunker nahe der Innenwand 11 an der durch einen Kreis bezeichneten Stelle oder nahe der Aussenwand 9 an der durch ein Dreieck bezeichneten Stelle befindet. Je näher der Fehler an der Innenwand 11 liegt, umso grösser ist der Drehwinkel. Wenn Lunker ab einem bestimmten Abstand toleriert werden können, kann einfach ein Maximalwinkel vorgegeben werden, bei dessen Überschreiten der Ausschussbereich beginnt. Vorzugsweise ist eine zweite Sollkurve vorhanden, die der verschobenen Lage des Werkstückes entspricht. Anhand dieser zweiten Sollkurve lässt sich dann ohne weiteres feststellen, wenn der Strahlengang wieder den Fehler trifft. Der Abstand der Fehleraufzeichnungen längs der Richtung des Papiervorschubes ist ein Mass für den Drehwinkel.
Das Verschieben des Werkstückes kann folgendermassen vorgenommen werden: Zwischen den Tisch 12 und das Werkstück 10 wird koaxial zur Welle 14 eine nicht dargestellte runde Scheibe zwischengelegt. Beidseits dieser Scheibe, senkrecht zum Strahlengang, werden zwei ortsfeste Backen angeordnet. Soll das Werkstück verschoben werden, so werden die Backen an die runde Scheibe angelegt und dann gleichlaufend mit der eingeklemmten Scheibe und dem darauf ruhenden Werkstück um die gewünschte, definierte Strecke verschoben. Nun werden die Backen wieder zurückgezogen und die Messung kann durchgeführt werden, wie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde.
Schreibers oder auf irgendeine andere bekannte Weise. Auf das Registrierpapier ist eine Sollkurve 42 aufgedruckt oder aufgezeichnet, die der Deutlichkeit halber in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. Der Verlauf dieser Sollkurve entspricht einem Signal, das ein fehlerfreies Werkstück liefern würde.
Normalerweise verläuft die vom Schreiber 38 aufgezeichnete, ausgezogen dargestellte Kurve 44 des vom Szintillationszähler 34 gelieferten Signals in Deckung oder zumindest parallel zur Sollkurve 42.
Bei Materialfehlern treten Abweichungen auf, wie z. B. bei 46 dargestellt ist; solche Fehler können auch von ungeübten Kräften sofort erkannt werden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird das Werkstück längs eines wendelförmigen Streifens durchstrahlt. Die Steigung des Gewindes 16 wird in Abhängigkeit vom Querschnitt des Strahlers so gewählt, dass der abtastende Strahl den zu prüfenden Bereich lückenlos erfasst.
Die Dicke der Abschirmung 26 für das Radioisotop 28 wird durch den im Werkstück 10 zur Verfügung stehenden Raum begrenzt. Die Dicke der Abschirmung 26 begrenzt ihrerseits die Härte der Strahlung, da bei ungenügender Abschirmung infolge der Streustrahlung keine genauen Messungen möglich sind. Je weicher die verwendete Strahlung ist, umso geringere Intensitäten stehen am Strahlungsmessgerät 34 zur Verfügung und um so langsamer muss die Abtastung erfolgen, um brauchbare Signale zu erhalten.
Zur Verkürzung der Prüfzeit für ein Werkstück können, wie Fig. 2 zeigt, mehrere Strahlungsempfänger verwendet werden. Die Bleiabschirmung 27 in Fig. 2 besitzt in dem dargestellten Beispiel ausser der Bohrung 30 zur Ausblendung des Strahles 32 noch zwei weitere Bohrungen 29 und 31, die in einer zur Drehachse senkrechten Ebene liegen und miteinander vorzugsweise gleiche Winkel einschlie ssen. Den Bohrungen 29 und 31 sind zwei nicht dargestellte zusätzliche Strahlungsempfänger 33 und 35 zugeordnet, die wie der Strahlungsempfänger 34 mit Verstärkern und Registriergeräten verbunden sind. Bei der Anordnung nach Fig. 2 kann gegebenenfalls ein einziger Mehrfachschreiber verwendet werden.
Es ist leicht einzusehen, dass zur Prüfung eines Werkstückes mit der in Fig. 2 dargestellten Anordnung nur ein Drittel der Zeit benötigt wird, die eine Prüfung mit der Anordnung nach Fig. 1 erfordert. Die Steigung des Gewindes 16 kann dreimal so gross gewählt werden, da die drei durch die Bohrungen 29, 30 und 31 austretenden Strahlenbündel das Werkstück nach Art einer dreigängigen Schraube abtasten.
Unter Umständen interessiert ausser der Feststellung des Vorliegens von Materialfehlern auch deren genaue örtliche Lage. Bei dem diskutierten Beispiel stören Lunker beispielsweise nur, wenn sie nahe an der Innenwand 11 liegen, während weiter aussen gelegene kleinere Lunker toleriert werden können.
Anstatt das Werkstück gegenüber dem Tisch zu verschieben, kann natürlich auch Strahler und Strahlungsempfänger gegenüber dem dann feststehenden Tisch und Werkstück oder der Drehtisch 12 mit dem darauf befindlichen Werkstück gegenüber Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger verschiebbar ausgebildet sein.
In den Fig. 4 bis 6 ist eine Vorrichtung dargestellt, die es erlaubt, auch den Boden eines topfförmigen Werkstückes zu prüfen. Das Werkstück 10 wird in der dargestellten Lage auf eine Drehscheibe 50 gebracht, deren nicht dargestellter Antrieb so ausgebildet ist, dass die Drehscheibe 50 in einem bestimmten Winkelbereich eine hin und her gehende Bewegung auszuführen in der Lage ist. Das zylindrische Werkstück 10 ist um die Zylinderachse drehbar gelagert, beispielsweise durch Rollen 52, der Antrieb erfolgt über einen Motor 54 und einen Riemenantrieb 56, an dessen Stelle natürlich auch ein Zahnkranz und ein Getriebe treten kann. Das radioaktive Präparat 28 befindet sich in einem spitz zulaufenden Abschirmbehälter 58, um auch eine Ausleuchtung der Ecken des Werkstückes zu ermöglichen.
Es ist an einer horizontalen Stange 60 befestigt, die in einem Lager 62 verschiebbar gelagert ist.
Die Abtastung des Bodenbereiches des Werkstückes durch den Gammastrahl 32 kann auf ver schiedene Weise erfolgen. Der Antrieb kann so ausgebildet sein, dass die Welle 64 der Drehscheibe 50 eine Schwenkbewegung in einem gewissen Winkelbereich ausführt. Das Werkstück 10 wird dann, wie Fig. 6 zeigt, von der gestrichelten Lage 10' in die zur Normallage 10 entgegengesetzt symmetrische Lage geschwenkt. Nach jeder Schwenkung wird das Werkstück mittels des Motors 54 absatzweise um einen gewissen Winkel um seine Achse gedreht. Der Gammastrahl 32 beschreibt dann etwa die Figur eines Sternes.
Es ist auch eine spiralförmige Abtastung möglich. Zum Beginn der Abtastung befindet sich die Drehscheibe dann in der in Fig. 6 gestrichelt gezeichneten Stellung 10'. Der Motor 54 dreht das Werkstück dann ununterbrochen und diese Drehung ist durch geeignete mechanische oder elektrische Mittel mit der Schwenkbewegung des Drehtisches 50 synchronisiert, so dass der Strahl 32 das Werkstück längs einer Spirale abtastet. Die Schwenkung des Tisches 50 und damit die Ganghöhe der Spirale sind in Abhängigkeit vom Durchmesser des Strahles 32 so bemessen, dass eine lückenlose Abtastung des Bodenbereiches gewährleistet ist. Wenn das Werkstück die Form eines verhältnismässig tiefen und engen Zylinders hat, kann eine Verschiebung des Präparates in Richtung der Stange 60 notwendig werden.
Der Vorschub der Stange 60 in der Halterung 32 kann dann ebenfalls mit der Abtastbewegung synchronisiert sein.
Die in Fig. 6 dargestellte elektrische Schaltung enthält eine Oszillographenröhre 66, deren eines Ablenkplattenpaar mit dem vom Szintillationszähler 34 stammenden Signal beaufschlagt ist. Der Elektronenstrahl wird entsprechend der durcbstrahlten Materialmenge mehr oder weniger abgelenkt. Vor dem Bildschirm der Röhre 66 befindet sich ein transparenter Streifen 68, auf dem eine undurchsichtige Normalkurve 70 aufgezeichnet ist. Die Breite der Kurve senkrecht zur Richtung des Streifenvorschubes entspricht der zulässigen Toleranz. Ein Teil eines solchen Streifens ist in Fig. 7 genauer dargestellt. Der Vorschub des Streifens ist mit der Abtastbewegung synchronisiert, was durch den gestrichelten Doppelpfeil 72 angedeutet werden soll.
Bei fehlerfreiem Werkstück wird der Leuchtpunkt auf dem Bildschirm der Oszillographenröhre von der Normalkurve 70 abgedeckt, so dass kein Licht auf die Photozelle 74 fallen kann. Bei Materialfehlern decken sich Lichtpunkt und Kurve 70 jedoch nicht mehr, die Photozelle 74 wird beleuchtet und eine mit ihr verbundene Alarmschaltung 76 spricht an.
Die Alarmschaltung 76 kann gleichzeitig den Abtastmechanismus stillsetzen, und ein akustisches undloder optisches Signal liefern.
An die Stelle der in Fig. 6 dargestellten elektrischen Einrichtung kann natürlich auch die elektrische Einrichtung der Fig. 1 treten. Um auch bei dieser Einrichtung eine automatische Fehleranzeige zu ermöglichen, kann mit dem Schreibstift eine Photozelle verbunden werden, die die Kontrollkurve abtastet und bei Abweichungen ein Signal liefert.
Es ist ferner möglich, mit dem Schreibstift eine kleine Lichtquelle zu verbinden, die im Normalfalle durch die Normalkurve abgedeckt wird, so dass kein Licht auf eine hinter dem Registrierstreifen angeordnete Photozelle fällt. Die Anordnung arbeitet dann im Prinzip wie die Anordnung nach Fig. 6.
Die Normalkurve kann auch aus einer elektrisch leitenden Farbe bestehen, wenn der Kontrollstreifen isoliert oder aus einer isolierenden Farbe, wenn das Material des Kontrollstreifens leitet. Der Schreibstift wird in diesem Falle in einen elektrischen Stromkreis geschaltet, der ein Signal erzeugt, wenn der Schreibstift die Normalkurve verlässt.
Die dargestellten Prüfeinrichtungen können in eine vollautomatisch arbeitende Strasse eingeschaltet sein, die zu prüfenden Werkstücke werden dann durch geeignete, an sich bekannte Transportvorrichtungen automatisch in der richtigen Lage auf den Prüftisch gebracht und nach der Prüfung wieder weitertransportiert.
Procedure and equipment for material testing
The invention relates to methods and devices for material testing.
It is based on a method for material testing in which the workpiece to be tested and a bundle of short-wave electromagnetic radiation are moved in relation to one another in such a way that a region of the workpiece to be tested is irradiated along a continuous line, in which the intensity of the radiator is also determined after passing through the workpiece measured with a radiation measuring device and the electrical signal emitted by the radiation measuring device is used as a measure for the material thickness.
In particular, it is known to irradiate workpieces by means of X-ray or nuclear gamma radiation in order to detect material defects such as cracks or cavities. Gamma radiographs are generally made for workpieces of more complex shape.
There are also methods for continuously measuring the thickness of running webs, such as paper, foils or sheets, known in which the web is penetrated by the radiation emitted by a radioisotope and the intensity of the radiation after passing through the web by means of a radiation receiver such. B. a counter tube is measured. The electrical signal supplied by the radiation receiver is then supplied to a recording device and / or a circuit arrangement which supplies an indication when the signal drifts out of a certain tolerance range.
The evaluation of X-ray images requires trained staff. The above-mentioned measuring method is only suitable for tracks or profiles with a constant cross-section in the direction of movement.
It is the object of the present invention, based on the procedural measures assumed to be known, and the devices used for carrying out such methods, to design the method and to design the device in such a way that even unskilled workers are able to carry out the material testing. A further object of the invention is to modify the known method and the devices used for its implementation in such a way that, above all, tire tests of workpieces can be carried out by such unskilled workers without these unskilled workers being able to make pronounced measuring errors.
Based on the above-mentioned method for material testing, in which the workpiece to be tested and a bundle of short-wave electromagnetic radiation are moved in relation to one another in such a way that an area of the workpiece to be tested shines through along a continuous line, in which the intensity of the Radiator measured after passing through the workpiece with a radiation measuring device and the electrical signal emitted by the radiation measuring device is used as a measure for the material thickness, the present invention is characterized in that the radiation measuring device used by the radiation measuring device when scanning the workpiece along a path on which the thickness of the Workpiece changes in a certain way, the generated signal is continuously compared with a normal signal generated synchronously with the movement of the workpiece with respect to the scanning beam,
which corresponds to a signal obtained with an error-free workpiece.
The signal generated by the radiation measuring device is preferably displayed, for example by means of a writing recorder or an oscillograph, and the display of the signal is continuously compared with a normal display driven synchronously with the movement of the workpiece in relation to the scanning beam, which is an error-free one Workpiece obtained signal corresponds.
A writing recorder whose paper feed is coupled to the drive of the workpiece or the radiation generator is preferably used as the display device. The normal representation then has the form of a curve previously printed on the register strip. On the other hand, a cathode ray tube, for example, can also be used for the display, in front of whose screen a belt driven synchronously with the workpiece or the radiation generator is guided past. The band can be transparent and provided with an opaque normal curve of a certain width (or vice versa). A photocell arranged on the side of the tape facing away from the cathode ray tube only receives (or no) light if the signal exceeds the tolerance limits that correspond to the edges of the normal curve.
The signal supplied by the radiation measuring device can, however, also be compared electrically with a normal signal. The normal signal can be recorded, for example, on a magnetic tape or magnetic wire, the tape drive is then synchronized with the drive for scanning the workpiece.
The normal signal can also be recorded on a transparent film strip in the manner of the sound recording methods customary in sound film (jagged writing, sprout writing) and obtained in a corresponding manner. The film is driven synchronously with the scanning movement of the workpiece.
For workpieces whose cross-sectional shape is constant in one direction, e.g. B. cylinders with circumferentially fluctuating wall thickness that remains constant in the axial direction, a correspondingly shaped cam plate can be used to generate the normal representation, which covers a more or less large part of a light path between a light source and a photocell and which is driven concurrently with the workpiece. The workpiece is then scanned along a helix, a meander curve or a zigzag curve, so that periodic signals result. A whole number of such periods is then assigned to one revolution of the cam.
For comparison of the signal supplied by the radiation receiver with the normal signal, any known circuit, e.g. B. a differential amplifier are used.
X-ray tubes or accelerators (betatron) can be used to generate the radiation, but radioisotopes are preferably used.
The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which special exemplary embodiments of the invention are shown, which, however, are not to be interpreted as restrictive.
Fig. 1 shows a highly schematic first embodiment of the invention, partially in longitudinal section;
Fig. 2 shows a section along line 2-2 in Fig. 1;
FIG. 3 shows a view similar to FIG. 2, but only a part of the workpiece is shown, it serves to explain a further development of the invention;
4 shows an embodiment of the invention in longitudinal section which is suitable for testing the bottom of pot-shaped workpieces;
FIG. 5 shows the device according to FIG. 4 in an end view;
Fig. 6 shows the device according to FIGS. 4 and 5 from above and
Fig. 7 shows part of a registration or
Normal stripe.
The invention is to be described with reference to a device for testing cast pump housings, the invention is of course not limited to this.
The cast pump housing 10 to be tested is placed on a test table 12 in a precise local and angular position. The test table 12 can contain corresponding devices in order to facilitate the adjustment of the workpiece 10.
The test table 12 can be rotated as well as raised and lowered. In the illustrated embodiment, it is carried by a shaft 14, the upper part of which is provided with a thread 16 and the lower part of which is provided with keyways 18. The thread runs in a stationary nut 20. A toothed wheel 22, which is driven by a motor 24 via a transmission, sits on the grooved part of the shaft 14. Details of the mechanics are not shown since they are obvious to a person skilled in the art.
It can be seen that the workpiece 10 to be tested is rotated when the shaft 14 is driven and simultaneously raised or lowered. In the interior of the workpiece to be tested, which, as FIG. 2 shows, has an essentially cylindrical shape, is a radioactive preparation 28, e.g. B. t37 Cs. A fine beam 32 is blocked out through a narrow bore 30 and falls on a radiation measuring device after passing through the workpiece. The radiation measuring device shown is a scintillation counter 34 which, for protection against scattered radiation, is surrounded by a lead shield 36 which is provided with a narrow inlet bore. The output signals of the counter 34 are amplified, integrated and fed to a recording device 38 in a known manner.
The paper feed of the pen 38 is synchronized with the drive of the shaft 14, for example by a direct mechanical connection 40 between the drive motor 34 and the paper feed gear of the
However, the arrangements described so far only provide two coordinates, namely angle and height (in the axial direction) of a material defect, but not the radial distance from the axis of rotation. In order to be able to determine the last coordinate as well, the radiation source and radiation receiver are designed to be displaceable relative to the workpiece on the one hand, so that they can be moved from the position drawn out in FIG. 2 in the direction of the arrow to the position shown in broken lines in FIG. 2.
The third coordinate, namely the radial distance, can then also be determined in the following manner, as will be explained with reference to FIG. 3.
The arrangement is brought back into the position in which the beam hits the material defect, or the system is stopped immediately when a material defect is detected, which can also be done automatically, as will be explained further below. The beam 32 in FIG. 3 then runs from the radiator 28 through the workpiece 10 to the radiation receiver 34 and in the process penetrates a cavity. The workpiece is now displaced by a defined distance perpendicular to the beam path, so that the specimen and the counter move to the position 28 ′ and, respectively, shown in dashed lines in FIGS. 34 'occupy with respect to the workpiece 10. The workpiece 10 is then rotated until the blowhole returns into the beam path 32 '.
The angle of rotation that is necessary for this is different depending on whether the cavity is located near the inner wall 11 at the point indicated by a circle or near the outer wall 9 at the point indicated by a triangle. The closer the defect is to the inner wall 11, the greater the angle of rotation. If voids can be tolerated from a certain distance, a maximum angle can simply be specified, when the scrap area begins when it is exceeded. A second target curve is preferably present which corresponds to the shifted position of the workpiece. On the basis of this second target curve, it can then easily be determined when the beam path hits the error again. The distance between the error records along the direction of the paper feed is a measure of the angle of rotation.
The workpiece can be moved as follows: A round disc, not shown, is placed between the table 12 and the workpiece 10, coaxially to the shaft 14. Two stationary jaws are arranged on both sides of this disk, perpendicular to the beam path. If the workpiece is to be moved, the jaws are placed against the round disk and then moved by the desired, defined distance in parallel with the clamped disk and the workpiece resting on it. The jaws are now withdrawn again and the measurement can be carried out, as was described in connection with FIG.
Writer or in any other known manner. A nominal curve 42 is printed or recorded on the recording paper, which curve is shown in dashed lines in the drawing for the sake of clarity. The course of this target curve corresponds to a signal that a fault-free workpiece would deliver.
Normally the curve 44 recorded by the recorder 38 and shown as a solid line of the signal supplied by the scintillation counter 34 runs in congruence with or at least parallel to the target curve 42.
In the case of material defects, deviations occur, such as B. shown at 46; such errors can be recognized immediately, even by inexperienced personnel.
In the device shown in Fig. 1, the workpiece is irradiated along a helical strip. The pitch of the thread 16 is selected as a function of the cross section of the radiator so that the scanning beam completely covers the area to be tested.
The thickness of the shield 26 for the radioisotope 28 is limited by the space available in the workpiece 10. The thickness of the shielding for its part limits the hardness of the radiation, since if the shielding is inadequate due to the scattered radiation, no precise measurements are possible. The softer the radiation used, the lower intensities are available at the radiation measuring device 34 and the slower the scanning has to take place in order to obtain useful signals.
As FIG. 2 shows, several radiation receivers can be used to shorten the testing time for a workpiece. In the example shown, the lead shield 27 in FIG. 2 has, in addition to the bore 30 for masking the beam 32, two further bores 29 and 31, which lie in a plane perpendicular to the axis of rotation and preferably include equal angles with one another. The bores 29 and 31 are assigned two additional radiation receivers 33 and 35, not shown, which, like the radiation receiver 34, are connected to amplifiers and recording devices. With the arrangement according to FIG. 2, a single multiple writer can optionally be used.
It is easy to see that testing a workpiece with the arrangement shown in FIG. 2 only takes a third of the time that a test with the arrangement according to FIG. 1 requires. The pitch of the thread 16 can be chosen to be three times as large, since the three bundles of rays emerging through the bores 29, 30 and 31 scan the workpiece in the manner of a three-thread screw.
In addition to determining the presence of material defects, their exact location may also be of interest. In the example under discussion, for example, voids only interfere if they are close to the inner wall 11, while smaller voids located further outside can be tolerated.
Instead of shifting the workpiece relative to the table, the radiator and radiation receiver can of course also be designed to be displaceable relative to the stationary table and workpiece or the rotary table 12 with the workpiece located on it relative to the radiation source and radiation receiver.
4 to 6 show a device which allows the bottom of a cup-shaped workpiece to be tested. In the position shown, the workpiece 10 is placed on a turntable 50 whose drive, not shown, is designed such that the turntable 50 is able to perform a reciprocating movement in a certain angular range. The cylindrical workpiece 10 is rotatably mounted about the cylinder axis, for example by rollers 52, the drive takes place via a motor 54 and a belt drive 56, which can of course also be replaced by a toothed ring and a gear. The radioactive preparation 28 is located in a tapered shielding container 58 in order to enable the corners of the workpiece to be illuminated.
It is attached to a horizontal rod 60 which is slidably mounted in a bearing 62.
The gamma ray 32 can scan the bottom area of the workpiece in different ways. The drive can be designed in such a way that the shaft 64 of the turntable 50 executes a pivoting movement in a certain angular range. The workpiece 10 is then, as FIG. 6 shows, pivoted from the dashed position 10 'into the position which is opposite symmetrical to the normal position 10. After each pivot, the workpiece is rotated intermittently by a certain angle about its axis by means of the motor 54. The gamma ray 32 then describes approximately the shape of a star.
Spiral scanning is also possible. At the beginning of the scanning, the turntable is then in the position 10 'shown in broken lines in FIG. 6. The motor 54 then continuously rotates the workpiece and this rotation is synchronized by suitable mechanical or electrical means with the pivoting movement of the turntable 50 so that the beam 32 scans the workpiece along a spiral. The pivoting of the table 50 and thus the pitch of the spiral are dimensioned as a function of the diameter of the beam 32 in such a way that a gap-free scanning of the floor area is guaranteed. If the workpiece has the shape of a relatively deep and narrow cylinder, a displacement of the preparation in the direction of the rod 60 may be necessary.
The advance of the rod 60 in the holder 32 can then also be synchronized with the scanning movement.
The electrical circuit shown in FIG. 6 contains an oscilloscope tube 66, one pair of deflection plates of which the signal from the scintillation counter 34 is applied. The electron beam is deflected more or less according to the amount of material irradiated. In front of the screen of the tube 66 is a transparent strip 68 on which an opaque normal curve 70 is recorded. The width of the curve perpendicular to the direction of the strip feed corresponds to the permissible tolerance. Part of such a strip is shown in more detail in FIG. The advance of the strip is synchronized with the scanning movement, which is intended to be indicated by the dashed double arrow 72.
If the workpiece is free of defects, the light point on the screen of the oscilloscope tube is covered by the normal curve 70 so that no light can fall on the photocell 74. In the event of material defects, however, the light point and curve 70 no longer coincide, the photocell 74 is illuminated and an alarm circuit 76 connected to it responds.
The alarm circuit 76 can simultaneously shut down the scanning mechanism and provide an acoustic and / or optical signal.
The electrical device of FIG. 1 can of course also be used in place of the electrical device shown in FIG. 6. In order to enable an automatic error display with this device as well, a photocell can be connected to the pen, which scans the control curve and sends a signal in the event of deviations.
It is also possible to connect a small light source to the pen, which is normally covered by the normal curve, so that no light falls on a photocell arranged behind the registration strip. The arrangement then works in principle like the arrangement according to FIG. 6.
The normal curve can also consist of an electrically conductive color if the control strip insulates or of an insulating color if the material of the control strip is conductive. In this case, the pen is switched into an electrical circuit that generates a signal when the pen leaves the normal curve.
The test devices shown can be switched on in a fully automatic line, the workpieces to be tested are then automatically brought into the correct position on the test bench by suitable transport devices known per se and transported on again after the test.