DE202020100206U1 - Ultrasonic probe assembly - Google Patents
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Abstract
Ultraschallprüfkopfanordnung (10, 100, 200, 300, 400, 500), umfassend ein Basiselement (16) sowie zumindest einen Ultraschallsensor (229), dem seinerseits eine mit einem Koppelmedium zu versehene Abdeckung (24), wie Membran, zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine das Koppelmedium an die Abdeckung (24, 224) abgebende Dosiereinrichtung (22, 122, 222) und zumindest eine Antriebseinrichtung (18, 20, 220) zur relativen Verstellung zwischen der Abdeckung und der Dosiereinrichtung. Ultrasonic probe arrangement (10, 100, 200, 300, 400, 500), comprising a base element (16) and at least one ultrasonic sensor (229), which in turn is assigned a cover (24), such as a membrane, to be provided with a coupling medium, characterized by a metering device (22, 122, 222) that delivers the coupling medium to the cover (24, 224) and at least one drive device (18, 20, 220) for relative adjustment between the cover and the metering device.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallprüfkopfanordnung umfassend ein Basiselement mit diesem zugeordneten Ultraschallsensor, dem seinerseits eine mit einem Koppelmedium versehene Abdeckung, wie Membran, zugeordnet ist.The invention relates to an ultrasonic probe arrangement comprising a base element with an ultrasonic sensor associated therewith, which in turn is associated with a cover provided with a coupling medium, such as a membrane.
Der
Um einen punktgeschweißten Bereich eines Objektes zu überprüfen, wird nach der
Bei der Ultraschallprüfung muss der Ultraschallprüfkopf, der den Ultraschallsensor und eine Ultraschallvorlaufstrecke umfasst, die von einem vorzugsweise rohrförmigen Gehäuse umgeben bzw. von diesem aufgenommen ist, mit dem zu prüfenden Gegenstand kontaktiert sein. Hierzu ist es erforderlich, dass sich zwischen dem Prüfkopf und dem Gegenstand ein Koppelmedium, wie Wasser oder Öl, befindet. Daher muss sichergestellt werden, dass im hinreichenden Umfang ein Koppelmedium zur Verfügung gestellt werden kann.During the ultrasonic test, the ultrasonic test head, which comprises the ultrasonic sensor and an ultrasonic feed path, which is surrounded by or received by a preferably tubular housing, must be in contact with the object to be tested. For this it is necessary that a coupling medium such as water or oil is located between the test head and the object. It must therefore be ensured that a sufficient amount of a coupling medium can be made available.
Der vorliegenden Erfindung liegt u.a. die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschallprüfkopfanordnung derart weiterzubilden, dass problemlos ein Koppelmedium auf die dem Ultraschallsensor zugeordnete Abdeckung, wie Membran, aufgebracht werden kann.The present invention is based, inter alia, on the object of developing an ultrasonic probe arrangement in such a way that a coupling medium can be applied to the cover, such as the membrane, assigned to the ultrasonic sensor without any problems.
Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass der Bereich optisch erfassbar ist, auf dem der Prüfkopf aufgesetzt werden soll.Another aspect provides that the area on which the test head is to be placed can be optically detected.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung u.a. im Wesentlichen vor, eine das Koppelmedium an die Abdeckung abgebende Dosiereinrichtung und zumindest eine Antriebseinrichtung zur relativen Verstellung zwischen der Abdeckung und der Dosiereinrichtung. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein den zumindest einen Ultraschallsensor, eine von einem Gehäuse umgebende Ultraschallvorlaufstrecke sowie die Abdeckung umfassenden Ultraschallprüfkopf stationär von der Ultraschallprüfkopfanordnung ausgeht und die Dosiereinrichtung zu dem Ultraschallprüfkopf verstellbar ausgebildet ist, oder der Ultraschallprüfkopf zu der stationär von der Ultraschallprüfkopfanordnung ausgehenden Dosiereinrichtung verstellbar ausgebildet ist, oder sowohl der Ultraschallprüfkopf als auch die Dosiereinrichtung zu der Ultraschallprüfkopfanordnung verstellbar ausgebildet sind.In order to achieve the object, the invention essentially provides, inter alia, a metering device that delivers the coupling medium to the cover and at least one drive device for the relative adjustment between the cover and the metering device. In particular, it is provided that the at least one ultrasonic sensor, an ultrasonic feed line surrounding a housing and the ultrasonic test head comprising the cover extend in a stationary manner from the ultrasonic test head arrangement and the metering device is designed to be adjustable relative to the ultrasonic test head, or the ultrasonic test head is designed to be adjustable in relation to the metering device which is stationary from the ultrasonic test head arrangement is, or both the ultrasonic probe and the metering device are designed to be adjustable to the ultrasonic probe arrangement.
Dabei weist die Antriebseinrichtung zumindest einen Linearantrieb auf.The drive device has at least one linear drive.
Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Antriebseinrichtung aus einem Linearantrieb und einem Drehantrieb zusammensetzt.In particular, it is provided that the drive device is composed of a linear drive and a rotary drive.
Somit kann problemlos die Dosiereinrichtung auf die Abdeckung ausgerichtet werden, um auf die Abdeckung das Koppelmedium zu sprühen bzw. die Abdeckung zu benetzen. Hierzu weist die Dosiereinrichtung insbesondere zumindest eine Düse auf, über die das Koppelmedium auf die Abdeckung, insbesondere Membran, abgegeben wird.The metering device can thus be aligned with the cover without any problems in order to spray the coupling medium onto the cover or to wet the cover. For this purpose, the metering device has in particular at least one nozzle, via which the coupling medium is dispensed onto the cover, in particular the membrane.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Dosiereinrichtung beabstandet zu der Abdeckung beim Abgeben des Koppelmediums verläuft oder derart zu dieser ausgerichtet ist, dass die Abdeckung randseitig von der Dosiereinrichtung umgeben, gegebenenfalls abgedichtet ist.It is possible for the metering device to run at a distance from the cover when the coupling medium is being dispensed or to be aligned with the latter in such a way that the cover is surrounded by the metering device on the edge, if necessary sealed.
Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass der Ultraschallsensor bzw. - prüfkopf von einem von dem Basiselement ausgehenden Träger ausgeht, der mit einem eine Ultraschallvorlaufstrecke zur Verfügung stellenden, insbesondere rohrförmigen, Gehäuse verbunden ist, in dessen proximalem Bereich der Ultraschallsensor und in dessen distalem Bereich die Abdeckung vorgesehen sind.In particular, the invention is characterized in that the ultrasonic sensor or probe starts from a carrier extending from the base element, which is connected to a particularly tubular housing providing an ultrasonic feed path, the ultrasonic sensor in its proximal area and the distal one Area the cover are provided.
Dabei kann das die Vorlaufstrecke zur Verfügung stellende Gehäuse z.B. über eine Rändelmutter mit dem den Ultraschallsensor aufnehmenden Gehäuse verbunden sein, um z.B. eine abweichende Vorlaufstrecke einzusetzen.The housing that provides the feed path can be connected to the housing that accommodates the ultrasonic sensor, e.g. via a knurled nut, in order to use a different feed path, for example.
Der Linearantrieb, wie Spindelantrieb, weist ein verschiebbares Element, wie Rohrelement, auf, das von einer Halterung geführt aufgenommen ist, die insbesondere mit dem Träger verbunden ist. Dabei verläuft die Längsachse des verschiebbaren Elements des Linearantriebs, wie Spindelantriebs, parallel zur Längsachse des die Vorlaufstrecke zur Verfügung stellenden Gehäuses.The linear drive, such as a spindle drive, has a displaceable element, such as a tubular element, which is received in a guided manner by a holder, which is in particular connected to the carrier. The longitudinal axis of the displaceable element of the linear drive, such as the spindle drive, runs parallel to the longitudinal axis of the housing providing the feed path.
Vom distalen Endbereich, also vom freien Endbereich des verschiebbaren Elementes geht nach einer Alternativen eine weitere Halterung aus, mit der ein Drehantrieb verbunden ist. Dabei verläuft die Drehachse des Drehantriebs parallel zur Längsachse des Linearantriebs.According to an alternative, a further holder, to which a rotary drive is connected, extends from the distal end area, that is to say from the free end area of the displaceable element. The axis of rotation of the rotary drive runs parallel to the longitudinal axis of the linear drive.
Mit dem Drehantrieb, wie Servomotor, ist ein Schwenkelement verbunden, von dem beabstandet zur Drehachse die Dosiereinrichtung ausgeht.A swivel element is connected to the rotary drive, such as a servomotor, from which the metering device extends at a distance from the axis of rotation.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass vom distalen Endbereich des verschiebbaren Elementes die Dosiereinrichtung oder eine Halterung für die Dosiereinrichtung ausgeht, ohne dass ein Drehantrieb erforderlich ist. In diesem Fall ist insbesondere vorgesehen, dass die Dosiereinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Strahl des Koppelmediums eine Kegelgeometrie aufweist, so dass die Abdeckung, wie Membran, problemlos mit dem Koppelmedium besprüht bzw. benetzt werden kann.However, there is also the possibility that from the distal end region of the displaceable element the metering device or a holder for the metering device goes out without a rotary drive being required. In this case it is provided in particular that the metering device is designed in such a way that the jet of the coupling medium has a conical geometry so that the cover, such as the membrane, can be sprayed or wetted with the coupling medium without any problems.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Längsachse der Sprühdüse und damit des Kegels die Längsachse des verschiebbaren Elementes unter einem Winkel α schneidet mit 45° ≤ α ≤ 75°, insbesondere 55°≤ α ≤ 65°.It is provided in particular that the longitudinal axis of the spray nozzle and thus of the cone intersects the longitudinal axis of the displaceable element at an angle α with 45 ° ≤ α 75 °, in particular 55 ° α 65 °.
Zum Besprühen der Membran muss nur das verschiebbare Element des Linearantriebs in einem Umfang über die Abdeckung hinaus verstellt werden, dass die Abdeckung vollständig mit dem Koppelmedium besprüht bzw. benetzt werden kann. Sodann wird die Sprühdüse, also die Dosiereinrichtung zurückgezogen, so dass Messungen ohne Behinderung durch die Dosiereinrichtung durchgeführt werden können.To spray the membrane, only the displaceable element of the linear drive has to be adjusted beyond the cover to such an extent that the cover can be completely sprayed or wetted with the coupling medium. The spray nozzle, that is to say the metering device, is then withdrawn so that measurements can be carried out without hindrance by the metering device.
Ferner ist vorgesehen, dass dem Träger zumindest ein Kraft- und/oder Momentensensor, insbesondere Kraft- und Momentensensor bzw. -sensoren, zugeordnet ist, um die Zustellkräfte bzw. auftretenden Momente der erfindungsgemäßen Ultraschallprüfkopfanordnung beim Kontaktieren eines zu messenden Objektes zu erfassen, damit eine Zerstörung der Abdeckung ausgeschlossen ist.It is further provided that at least one force and / or moment sensor, in particular force and moment sensor or sensors, is assigned to the carrier in order to detect the infeed forces or moments of the ultrasonic probe arrangement according to the invention when contacting an object to be measured, so that a Destruction of the cover is excluded.
Das Basiselement ist insbesondere als Flansch ausgebildet, um mit einem Roboter bzw. eines Arms eines solchen bzw. dessen Flansch verbunden zu werden.The base element is designed in particular as a flange in order to be connected to a robot or an arm of such a robot or its flange.
Um ein problemloses Ausrichten der Ultraschallmessanordnung bzw. Ultraschallprüfkopf auf ein zu prüfendes Objekt zu ermöglichen, ist in Weiterbildung vorgesehen, dass die Anordnung einen optischen Sensor, wie Kamera, umfasst. Insbesondere geht der optische Sensor von einer Halterung aus, die mit dem Träger verbunden ist. Ferner sollte der optische Sensor von einer Ringbeleuchtung umgeben sein.In order to enable problem-free alignment of the ultrasonic measuring arrangement or ultrasonic test head on an object to be tested, it is provided in a further development that the arrangement comprises an optical sensor, such as a camera. In particular, the optical sensor is based on a holder that is connected to the carrier. Furthermore, the optical sensor should be surrounded by a ring light.
Bei dem Ultraschallprüfkopf handelt es sich insbesondere um einen Phased-Array-Ultraschallprüfkopf mit einer Matrix von z.B. 10x10 bis 15x15 Sensoren.The ultrasonic probe is in particular a phased array ultrasonic probe with a matrix of e.g. 10x10 to 15x15 sensors.
Insbesondere zur Lösung eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung sieht ein selbstständiger Vorschlag vor, dass die zumindest ein Basiselement, einen Ultraschallsensor mit einer von einem vorzugsweise rohrförmigen Gehäuse umgebenen Ultraschallvorlaufstrecke sowie einen eine optische Achse aufweisenden optischen Sensor umfassende Ultraschallprüfkopfanordnung, die zuvor erläuterten Merkmale umfassen kann, sich dadurch auszeichnet, dass die optische Achse entlang der Ultraschallvorlaufstrecke oder ein Abbildungsstrahlengang, der in die optische Achse umlenkbar ist, entlang der Ultraschallvorlaufstrecke verläuft.In particular for solving a further aspect of the present invention, an independent proposal provides that the at least one base element, an ultrasonic sensor with an ultrasonic feed path surrounded by a preferably tubular housing and an optical sensor having an optical axis comprising the previously explained features, is characterized in that the optical axis runs along the ultrasound feed path or an imaging beam path which can be deflected into the optical axis runs along the ultrasound feed path.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Ultraschallprüfkopf, der den oder die Ultraschallsensoren sowie die Ultraschallvorlaufstrecke umfasst, schwenkbar zu dem Basiselement angeordnet ist.In particular, it is provided that the ultrasonic probe, which comprises the ultrasonic sensor (s) and the ultrasonic advance path, is arranged pivotably relative to the base element.
Um den Bereich optisch zu erfassen, auf dem der Ultraschallprüfkopf auf ein zu prüfendes Objekt, wie Schweißpunkt z.B. einer Karosserie, aufgesetzt werden soll, wird der optische Sensor benutzt. Dabei besteht die Möglichkeit, dass der optische Sensor z.B. von dem Basiselement der Ultraschallprüfkopfanordnung oder von der Aufnahme des Ultraschallprüfkopfs ausgeht.The optical sensor is used to optically detect the area on which the ultrasonic probe is to be placed on an object to be tested, such as a spot weld, e.g. a body. There is the possibility that the optical sensor starts, for example, from the base element of the ultrasonic probe arrangement or from the receptacle of the ultrasonic probe.
Hervorzuheben ist, dass mit dem Ultraschallprüfkopf eine optische Umlenkeinrichtung zur Umlenkung eines Abbildungsstrahlengangs in die optische Achse des optischen Sensors verbunden sein kann.It should be emphasized that an optical deflection device for deflecting an imaging beam path into the optical axis of the optical sensor can be connected to the ultrasonic test head.
Insbesondere ist hervorzuheben, dass mit dem Ultraschallprüfkopf eine Faseroptik verbunden ist, dessen optische Achse entlang Längsachse des Ultraschallprüfkopfes verläuft.In particular, it should be emphasized that a fiber optic is connected to the ultrasonic test head, the optical axis of which runs along the longitudinal axis of the ultrasonic test head.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass ein optischer Sensor unmittelbar von der Aufnahme ausgeht. Unabhängig hiervon erfolgt beim Verschwenken des Prüfkopfs eine synchrone Mitbewegung des optischen Sensors bzw. der Faseroptik.There is also the possibility that an optical sensor starts directly from the recording. Independently of this, when the test head is swiveled, the optical sensor or the fiber optics also move synchronously.
Bei dem optischen Sensor handelt es sich insbesondere um eine Kamera.The optical sensor is in particular a camera.
Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass der Ultraschallprüfkopf schwenkbar von einer vorzugsweise gabelförmigen Halterung ausgeht, zwischen deren Schenkeln sich der Ultraschallprüfkopf erstreckt.Furthermore, the invention provides that the ultrasonic test head extends pivotably from a preferably fork-shaped holder, between the legs of which the ultrasonic test head extends.
Somit kann auch eine stationär angeordnete Dosiereinrichtung eingesetzt werden, zu der der Ultraschallprüfkopf ausgebildet wird.In this way, a metering device arranged in a stationary manner can also be used, to which the ultrasonic test head is designed.
Die Verschwenkbarkeit ermöglicht auch ein problemloses Ausrichten des Ultraschallprüfkopfes auf einen Messort wie Schweißpunkt.The pivotability also enables the ultrasonic probe to be easily aligned with a measurement location such as a welding point.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further details, advantages and features of the invention emerge not only from the claims, the features to be taken from them - individually and / or in combination - but also from the following description of preferred exemplary embodiments that can be taken from the drawing.
Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform einer Ultraschallprüfkopfanordnung, -
2 die Ultraschallprüfkopfanordnung nach1 mit einer Dosiereinrichtung in Betriebsstellung, -
3 eine zweite Ausführungsform einer Ultraschallprüfkopfanordnung, -
4 die Ultraschallprüfkopfanordnung nach3 mit einer Dosiereinrichtung in Betriebsstellung, -
5 eine dritte Ausführungsform einer Ultraschallprüfkopfanordnung, -
6 eine vierte Ausführungsform einer Ultraschallprüfkopfanordnung, -
7 eine fünfte Ausführungsform einer Ultraschallprüfkopfanordnung, -
8 eine sechste Ausführungsform einer Ultraschallprüfkopfanordnung, -
9 die Ausführungsform gemäß5 mit verschwenktem Ultraschallprüfkopf, -
10a -10c der Ultraschallprüfkopf gemäß9 in verschiedenen Schwenkstellungen, -
11 eine vergrößerte Darstellung des Ultraschallprüfkopfes gemäß9 , teilweise weggebrochen, und -
12 der Ultraschallprüfkopf gemäß9 mit zugeordneter Dosiereinrichtung.
-
1 a first embodiment of an ultrasonic probe arrangement, -
2 the ultrasonic probe arrangement according to1 with a metering device in the operating position, -
3rd a second embodiment of an ultrasonic probe arrangement, -
4th the ultrasonic probe arrangement according to3rd with a metering device in the operating position, -
5 a third embodiment of an ultrasonic probe arrangement, -
6th a fourth embodiment of an ultrasonic probe arrangement, -
7th a fifth embodiment of an ultrasonic probe arrangement, -
8th a sixth embodiment of an ultrasonic probe arrangement, -
9 the embodiment according to5 with swiveled ultrasonic probe, -
10a -10c the ultrasonic probe according to9 in different swivel positions, -
11 an enlarged view of the ultrasonic probe according to9 , partially broken away, and -
12th the ultrasonic probe according to9 with assigned metering device.
Den
Das Basiselement
Der Ultraschallprüfkopf
Das Gehäuse
Weitere wesentliche Bestandteile der Messkopfanordnung
Von dem Träger
Von der Halterung
Vom distalen, also äußeren freien Ende
Soll von der Position in
Zu der erfindungsgemäßen Ultraschallprüfkopfanordnung
Ergänzend ist anzumerken, dass von dem Flansch
Ferner ist ein Abschnitt einer Rohrleitung
Den
Die Dosiereinrichtung
Nach dem Besprühen wird die Dosiereinrichtung
Den
Nach den Ausführungsformen der
Die Ultraschallprüfkopfanordnung
Der Prüfkopf
In der
Um auch in verschwenkter Stellung eines Prüfkopfes den Bereich erfassen zu können, auf dem der Prüfkopf aufgesetzt werden soll, ist nach dem Ausführungsbeispiel der
Beim Verschwenken der Ultraschallprüfkopfanordnung
Des Weiteren ist ein optischer Sensor
Der
In
Durch das Verschwenken der Prüfköpfe
So ist der
In
In der
Mittels des Antriebes
Schließlich soll durch die
Das mit dem bzw. den Sensoren verbundene Kabel
In
Ferner ist rein prinzipiell eine Drehachse
Anhand der
In der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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CN116087691A (en) * | 2023-04-10 | 2023-05-09 | 广东电网有限责任公司东莞供电局 | Power grid line secondary circuit detection device and method |
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