DE29816401U1 - Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Stellen in Schweißnähten - Google Patents
Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Stellen in SchweißnähtenInfo
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Description
Fotoelektrik Pauly GmbH
Leuchtenberger Kirchweg 75E
40474 Düsseldorf
Leuchtenberger Kirchweg 75E
40474 Düsseldorf
Anwaltsakte:Dn-2268 Düsseldorf, 10.09.1998
Die vorliegende Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren
von fehlerhaften Stellen in Schweißnähten, insbesondere Überlappungsstoßnähten, von Werkstücken mit einem
elektrooptischen Wandler als Sender, der ein auf die Schweißnaht gerichtetes optisches Signal abgibt, und einem
elektrooptischen Wandler als Empfänger für das opitsche Signal.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Vorrichtungen besonders bei kompliziert
ausgebildeten Schweißnähten, wie Überlappungsstoßnähten, bei denen die Schweißnaht durch das sich überlappende Material
zumindest teilweise abgeschirmt ist, nicht immer zufriedenstellend
arbeiten. So wird hierbei bei Auftreten einer fehlerhaften Stelle, insbesondere eines Risses, der
Durchgang eines optischen Signales durch die abschirmenden Materialbereiche stark behindert bzw. völlig verhindert, so
daß derartige fehlerhafte Stellen mit einer solchen Vorrichtung oft überhaupt nicht erfaßt werden.
Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, mit der fehlerhafte
Stellen, insbesondere Risse, weitgehend problemlos
auch in kompliziert ausgebildeten Schweißnähten, insbesondere Überlappungsstoßnähten, erfaßt werden können.
Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß bei einer Vorrichtung der angegebenen Art dadurch gelöst, daß Sender und Empfänger
als Wandlerbank mit einer Vielzahl von eng benachbart zueinander angeordneten optikfreien Wandlerelementen ausgebildet
sind.
Bei der neuerungsgemäßen Lösung findet sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfängerseite eine Vielzahl von
Wandlerelementen Verwendung, die eng benachbart zueinander angeordnet sind. Hiermit wird eine besonders hohe Flächenleistung
erreicht bzw. Leuchtdichte erzielt. Die Wanderelemente sind nebeneinander parallel zur Längsrichtung der
Schweißnaht angeordnet, wobei ihre Anzahl so bemessen ist, daß hiermit der gesamte zu erfassende Längenbereich der
Schweißnaht abgedeckt wird. Mit anderen Worten, der in Längsrichtung der Schweißnaht zu erfassende Bereich wird
0 durch die benachbarten Abstrahlkegel der Wandlerelemente vollständig abgedeckt. Entsprechendes gilt für die Wandlerelemente
auf der Empfängerseite.
Die Wandlerelemente auf der Senderseite und Empfängerseite sind nicht mit ensprechenden Optiken versehen. Hierdurch
lassen sich die Wandlerelemente besonders nahe beieinander anordnen. Ferner wird eine besonders hohe Leuchtdichte
erzielt.
0 Die Anzahl der einzelnen Wandlerelemente richtet sich vorzugsweise
nach der Länge der zu erfassenden Schweißnaht. So können mit der neuerungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung
auch sehr lange Schweißnähte detektiert werden, wenn entsprechend lange Wandlerbänke zum Einsatz gelangen. Die
Wandlerbänke können eine einzige Zeile von nebeneinander
angeordneten Wandlerelementen besitzen oder aber auch ein Feld von Wandlerelementen aufweisen, bei dem mehrere Zeilen
von Wandlerelementen nebeneinander angeordnet sind, wobei in diesem Fall vorzugsweise die Wandlerelemente von benachbarten
Reihen des Feldes auf Lücke angeordnet sind, um möglichst viele Wandlerelemente auf einer möglichst geringen
Fläche unterzubringen.
Die neuerungsgemäß ausgebildete Vorrichtung kann für die verschiedensten Werkstücke Anwendung finden. Sie wird jedoch
vorzugsweise zum Überprüfen der Schweißnähte von aneinander geschweißten Blechen, beispielsweise im Fahrzeugbau,
verwendet. Derartige Bleche werden mit Industrierobotern so aneinander geschweißt, daß sich die erwähnten Überlappungsstoßnähte
ergeben.
Die neuerungsgemäße Vorrichtung wird in ihrem Einsatz stationär angeordnet, während die zu überprüfenden Werkstücke
bewegt werden. Die Anordnung erfolgt dabei so, daß Sender und Empfänger vorzugsweise die Gesamtlänge der zu überprüfenden
Naht erfassen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Neuerung
besitzt die Wandlerbank des Senders ein Feld von drei benachbart zueinander angeordneten Zeilen von Wandlerelementen,
während die Wandlerbank des Empfängers eine einzige Zeile von Wandlerelementen umfaßt.
Als Wandlerelemente werden geeignete handelsübliche Sende-
und Empfangsdioden eingesetzt.
Wie erwähnt, finden bei der neuerungsgemäßen Lösung unbewehrte Wandlerelemente ohne Optik Verwendung. Besonders bevorzugt
wird eine Lösung, bei der die Wandlerelemente des Empfängers keine gegenseitige optische Abschirmung
besitzen. Ein Übersprechen zwischen den einzelnen Wandlerelementen
wird sogar erwünscht. Hierdurch können die Abstände zwischen den Wandlerelementen noch weiter verringert
werden, so daß die Flächenleistung weiter erhöht wird. 5
Eine derartige Ausgestaltung ist auch auf der Senderseite möglich.
Vorzugsweise ist die Empfangselektronik in unmittelbarer Nähe der Wandlerelemente des Empfängers angeordnet.
. Die von der Wandlerbank des Empfängers empfangenen optischen Signale werden in elektrische Signale umgewandelt und
der Empfangselektronik, die zweckmäßigerweise einen Vorverstärker aufweist, zugeführt. Die Signale können dann, je
nach Wunsch, weiterverarbeitet, ausgewertet, etc. werden. Beispielsweise besitzt die Vorrichtung ein Steuergerät, dem
die verarbeiteten Empfängersignale zugeführt werden und das zur Ansteuerung der Werkstückhandhabungsvorrichtung dient.
Somit können beispielsweise fehlerhafte Werkstücke aussortiert werden.
Die Wandlerelemente des Senders haben vorzugsweise einen Abgabescheitelwinkel für das optische Signal von 15-20°.
Wesentlich ist, daß mit einem derartigen Scheitelwinkel der gesamte abzutastende Bereich der Schweißnaht überdeckt
wird. Eine entsprechende Abstandseinstellung zwischen Sender und Werkstück ist vorzunehmen.
Die Wandlerelemente des Empfängers besitzen vorzugsweise einen Sehstrahlwinkel von 180°.
Um die Lichtleitung weiter zu verbessern, ist die aus Sender, Werkstück und Empfänger bestehende Anordnung bei einer
speziellen Ausführungsform der Neuerung in eine
Flüssigkeit, die ggf. fluoreszierende Eigenschaften aufweist,
mit extrem niedriger Viskosität getaucht.
Die Neuerung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften
Stellen in Schweißnähten;
Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung;
Figur 3 eine Vorderansicht der Vorrichtung; 15
Figur 4 eine Draufsicht und Seitenansicht des Senders,-
und
Figur 5 eine Draufsicht, Seitenansicht und Vorderansieht
des Empfängers.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Stellen in Schweißnähten ist als Vorrichtung
zum Detektieren von Rissen in Überlappungsstoßnähten von aneinander geschweißten Blechen konzipiert. Die Vorrichtung
umfaßt einen Sender 1, der als Wandlerbank mit einer Vielzahl von eng benachbart zueinander angeordneten
optikfreien Wandlerelementen 7 ausgebildet ist. Der genaue
Aufbau des Senders 1 wird nachfolgend in Verbindung mit Fi-0 gur 4 beschrieben.
Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Empfänger 4, der ebenfalls als Wandlerbank mit einer Vielzahl von eng benachbart
zueinander angeordneten optikfreien Wandlerelementen 8 ausgebildet ist. Der genaue Aufbau des Empfängers wird später
in Verbindung mit Figur 5 erläutert. An den Empfänger ist ein Steuergerät 5 angeschlossen.
Zwischen Sender 1 und Empfänger 4 befindet sich ein Werkstück 2 mit einer Uberlappungsstoßschweißnaht 3, in der das
Vorhandensein von Rissen mit Hilfe der Vorrichtung detektiert werden soll. Wie Figur 3 zeigt, sind in dieser Überlappungsstoßnaht
3 Risse mit Hilfe von optischen Signalen nur schwer zu detektieren, da die Schweißnaht in Figur 3
schräg verläuft und von oben und unten durch Materialbereiche der aneinander zu schweißenden Bleche abgeschirmt ist.
Um die Erfassung von solchen Rissen zu ermöglichen, weisen Sender und Empfänger jeweils eine Vielzahl von elektrooptischen
Wandlerelementen auf. Diese Wandlerelemente 7, 8 sind möglichst eng benachbart zueinander angeordnet und weisen
keinerlei Optik auf. Hierdurch wird eine besonders hohe Leuchtdichte (besonders hohe Flächenleistung) erzielt.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform weist der Sender
0 1 ein Feld von 31 Sendedioden auf, von denen jede mit einem Scheitelstrom von 1 A betrieben wird, die, wie in
Figur 4 gezeigt, in drei Reihen angeordnet sind, wobei die Dioden der mittleren Reihe zu den Dioden der benachbarten
Reihen auf Lücke angeordnet sind. In Figur 4 sind nur die entsprechenden Bohrungen zur Aufnahme der Dioden 7 dargestellt
. Zur mechanischen Abschirmung kann der Sender eine Glasplatte aufweisen, die vor die Dioden geschoben wird.
Der Empfänger 4 besitzt elf Dioden 8, die als Diodenzeile angeordnet sind. Auch hier sind wiederum nur die für die
Dioden vorgesehenen Bohrungen dargestellt. Man erkennt jedoch, daß die Bohrungen eng benachbart zueinander angeordnet
sind. Die Dioden besitzen keine gegenseitige optische Abschirmung.
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Die vorgesehenen 31 Sendedioden werden mit einer Scheitelleistung von ca. IA betrieben. Das Tastverhältnis
beträgt ca. 1:100 oder mehr. Die Pulszeit s 15 ^sec.
Die Sendedioden strahlen die optischen Signale mit einem Scheitelwinkel von 15-20° ab.
Der Sehstrahlwinkel der Empfangsdioden beträgt 180°.
Die hier beschriebene Ausführungsform ist lediglich beispielhaft.
Es versteht sich, daß bei längeren Nähten sowohl Sender als auch Empfänger verlängert werden und weitere
Wandlerelemente besitzen können.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt der Langsmittenabstand von Diode zu Diode beim Sender 4 mm und
beim Empfänger 5,2 mm.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Stellen in Schweißnähten, insbesondere Überlappungsstoßnähten,
von Werkstücken mit einem elektrooptischen Wandler als Sender, der ein auf die Schweißnaht gerichtetes optisches
Signal abgibt, und einem elektrooptischen Wandler als Empfänger für das optische Signal, dadurch gekennzeichnet,
daß Sender (1) und Empfänger (4) als Wandlerbank mit einer Vielzahl von eng benachbart zueinander
angeordneten optikfreien Wandlerelementen (7, 8) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente (8) des Empfängers (4) keine
gegenseitige optische Abschirmung besitzen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (4) als Zeile von Wandlerelementen
(8) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangselektronik in
unmittelbarer Nähe der Wandlerelemente (8) des Empfängers (4) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Steuergerät (5)
zum Empfang und zur Verarbeitung des Empfängersignales aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente (7)
des Senders (1) einen Abgabescheitelwinkel (6) für das optische Signal von 15-20° besitzen.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente (8)
des Empfängers (4) einen Sehstrahlwinkel von 180° aufweisen.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerbank des Senders
(1) ein Feld von Wandlerelementen (7) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente (7) von benachbarten Reihen
des Feldes auf Lücke angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (1) und Empfänger
(4) stationär angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Sender, Werkstück
und Empfänger bestehende Anordnung in eine Flüssigkeit mit extrem niedriger Viskosität getaucht ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29816401U DE29816401U1 (de) | 1998-09-12 | 1998-09-12 | Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Stellen in Schweißnähten |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE29816401U DE29816401U1 (de) | 1998-09-12 | 1998-09-12 | Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Stellen in Schweißnähten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29816401U1 true DE29816401U1 (de) | 1999-01-28 |
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ID=8062574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29816401U Expired - Lifetime DE29816401U1 (de) | 1998-09-12 | 1998-09-12 | Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Stellen in Schweißnähten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29816401U1 (de) |
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1998
- 1998-09-12 DE DE29816401U patent/DE29816401U1/de not_active Expired - Lifetime
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