Bezeichnung: Ganzkörper-Prüfanläge mit einem insbesondere als Rotor ausgebildeten Priifkopfträger, der auf einem höhen¬ verstellbaren Aufnahmetisch angeordnet ist, und mit einem Teststückmanipulator
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschall-Ganzkörper-Prüfanla¬ ge mit einem insbesondere als Rotor ausgebildeten Prüfköpfträger, der auf einem höhenverstellbaren Aufnahmetisch angeordnet ist, und mit einem Teststückmanipulator.
Als "Ganzkörper-Prüfanlagen" werden Ultraschallprüfanlagen bezeich¬ net, die für die Prüfung von Rohren, Stangen oder anderem Material mit regelmäßigem Polygonprofil geeignet sind und bei denen das Prüf¬ stück entlang einer schraubenlinienförmigen Bahn mit Ultraschall abgetastet wird. Das Prüfstück wird dabei in Richtung seiner Längs¬ achse gegenüber dem Prüfköpfträger bewegt. Entweder wird das Prüf¬ stück zusätzlich dabei selbst um seine Längsachse gedreht und bleibt der Prüfköpfträger fest, oder der Prüfköpfträger ist als Rotor aus¬ gebildet, der sich um die Achse des Prüfstücks dreht. Derartige Prüfanlagen sind beispielsweise in J. und H. Krautkrämer "Werkstoff¬ prüfung mit Ultraschall", 4. Auf1. , Seiten 442 bis 461 beschrieben.
Mittels eines Teststückmanipulators werden Teststücke (Eichnormale) präzise in der Ganzkörper-Prüfanläge positioniert. Teststücke mit dem dazugehörigen Teststückmanipulator sind Einstellnormale von Ultraschall-Prüfanlagen der hier in Rede stehenden Art, mit ihnen wird die Prüfmechanik und -elektronik eingestellt. Die Teststücke haben üblicherweise und je nach Prüfaufgäbe mehrere Arten Fehler. Diese sind an unterschiedlichen Positionen auf dem Umfang und über die Länge des Teststücks verteilt bewußt eingearbeitet. Um alle
derartigen Fehler (Normfehler) erfassen zu können, muß das Teststück mittels des Manipulators einerseits in seiner Längsachse gegenüber dem Prüfköpfträger in jede Position gefahren werden können. Anderer¬ seits muß es um seine Längsachse drehbar sein sowie gegebenenfalls Oszillationsbewegungen ausführen können.
Durch Normen, teilweise auch durch Lieferverträge, ist vorgeschrie¬ ben, in welchen Abständen eine Ganzkörper-Prüfanläge einzustellen ist, um vorgegebene Produktionsqualitäten einhalten zu können. Die Einstellung und Überprüfung ist notwendig, weil sich während des Betriebes Abweichungen einstellen können, beispielsweise verschmut¬ zen die Prüfköpfe oder nutzen sich ab. Um nun bei gleichen Fehlern die jeweils auch entsprechend gleiche elektrische Anzeige zu erhal¬ ten, erfolgt die Einstellung mittels des zugehörigen Teststücks auf vorgegebene Werte, beispielsweise wird die Verstärkung nachgestellt.
Eine derartige Überprüfung und Justierung einer Ganzkörper-Prüfanlä¬ ge bedeutet stets einen Ausfall in der Produktion. Es wird daher angestrebt, daß die Einstell- und Überprüfungszeiten so kurz wie möglich sind. Hierfür ist ein schneller Teststückwechsel, der mög¬ lichst autcmatisierbar ist, anzustreben.
Beim praktischen Ablauf einer Einstellung einer Ganzkörper-Prüfanlä¬ ge wird der Prüfkopfträger im allgemeinen aus einer Serviceposition in die Testposition verfahren, dies geschieht zumeist horizontal. In dieser Position wird nun mittels des PrüfStückmanipulators ein Test¬ stück an den Prüfköpfträger herangefahren und bewegt.
Die Einstellung einer Prüfanläge mit dem bekannten Teststückmanipu¬ lator und den zuhörigen Teststücken erfordert relativ viel Zeit. Es muß jeweils ein Teststück eingespannt werden, der Teststückmanipula¬ tor für die jeweilige Prüfaufgäbe achsgleich mit dem Prüfköpfträger ausgerichtet werden und es müssen die Relativbewegungen durchgeführt werden.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Prüfanläge der hier in Rede stehenden Art mit einem Teststückmanipu¬ lator so weiterzubilden, daß die Einstellung und Überprüfung weitge-
hend mechanisiert erfolgen kann.
Gelöst wird diese Aufgabe entweder durch die Merkmale des Patentan¬ spruchs 1 oder durch die Merkmale des nebengeordneten Patentan¬ spruchs 2.
Erfindungsgemäß sind also Teststückmanipulator und Prüfkopfträger auf dem höhenverstellbaren Aufnahmetisch angeordnet sind. Eine sepa¬ rate HöhenJustierung entfällt dadurch. Weiterhin wird das Einbringen des Prüfkopfträgers in die Bahn des Teststückmanipulators oder umge¬ kehrt das Einbringen des Teststückmanipulators in die Prüflinie, das ist die Achse eines Prüfstücks im Prüfköpfträgers, dadurch verein¬ facht und präzise vorgebbar, daß in der Lösung gemäß Patentanspruch 1 entweder der Teststückmanipulator oder der Prüfkopfträger mittels einer Längsführung am Aufnahmetisch angeordnet ist, so daß eine Verschiebung quer zur Achse von Teststückmanipulator bzw. Prüfstück erfolgen kann. In der Lösung nach Patentanspruch 2 ist der Test¬ stückmanipulator an einem Schwenkarm angeordnet, der seinerseits am höhenverstellbaren Aufnahmetisch angelenkt ist. In einer Schwenk¬ stellung fallen die Achse des Teststückmanipulators und die Prüfli- nie zusammen. In der anderen Schwenkstellung befindet sich der Test¬ stückmanipulator in der Ruhe- und Serviceposition.
Die Erfindung ermöglicht also ein schnelles Ausrichten der Achsen des Teststückmanipulators und des Prüfköpfträgers, dieses Ausrichten kann maschinell erfolgen, läßt sich also beispielsweise durch einen Rechner gesteuert in gewissen Zeitabständen automatisch durchführen. In jedem Fall verkürzen sich die Zeiten, die für das Vorbereiten der eigentlichen Überprüfung notwendig sind. Der Teststückmanipulator muß nicht noch in irgendeiner Form ausgerichtet werden, vielmehr kann ein Teststück, das sich am Teststückmanipulator befindet, ohne weitere Justierungsmaßnahmen in den Prüfköpfträger, der beispiels¬ weise ein Rotor ist, geschoben werden. Einziges Kriterium, das bei einer derartigen Anordnung noch die einzelnen Teststücke voneinander unterscheidet, ist dann der Durchmesser der Teststücke. Anders aus¬ gedrückt muß beispielsweise ein Prüfkopfträger für Segment-Tauch¬ technik so angestellt werden, daß das Teststück erfaßt wird oder es müssen bei einem Prüfkopfträger in Form eines Rotors die Dichtringe
entsprechend ausgebildet werden, damit das Teststück eingefahren werden kann und ausreichend abgedichtet wird.
Dies ermöglicht folgende, für sich erfinderische Durchführung der Einstellung von Ganzkörper-Prüfanlagen: In Abkehr von der bisherigen Übung, bei der das Teststück konturgleich mit den Prüfstücken, also den zu testenden Rohren, Stangen oder dergleichen ist, genügt es, Teststücke in abgestuften Durchmessern vorrätig zu halten, z. B. 20 mm, 25 mm, 30 mm usw. , und für zwischenliegende Werte zu prüfender Produktion nach einer vorgegebenen Tabelle zu extrapolieren. So kann beispielsweise ein Rohr mit 72 mm Außeπdurchmesser aus der Produk¬ tion getestet werden, indem ein Teststück mit 70 mm Außendurchmesser benutzt wird und die Anpassung durch Extrapolation gefunden wird. Die Extrapolation ist durch die Daten zuvor erfolgter Vergleichsmes¬ sungen von Rohren beispielsweise mit dem Durchmesser 80 mm und 70 mm möglich. Hierdurch wird das Lager für Teststücke erheblich reduziert und damit auch der mechanische Ablauf vereinfacht.
Die Längsführung nach der Lehre des Patentanspruchs 1 kann beliebig ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise durch Schienen realisiert sein, die waagerecht angeordnet sind und auf denen der Manipulator gegenüber dem (am Aufnahmetisch ortsfesten) Prüfköpfträger ver¬ schiebbar angeordnet ist. In einer anderen Ausführung kann der Mani¬ pulator an einer vertikalen Hubvorrichtung befestigt sein, die eine vertikal verlaufende Längsführung bildet. In beiden Fällen kann in einer geänderten Ausführung auch der Teststückmanipulator fest mit dem Aufnahmetisch verbunden sein und der Prüfkopfträger auf Schienen bzw. an der Hubvorrichtung befestigt und gegenüber dem Teststückma¬ nipulator verfahrbar angeordnet sein.
Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Teststückmanipulator über eine zweite, axiale Längsführung am Hubtisch zu befestigen. Mit dieser zusätzlichen Längsführung kann der Teststückmanipulator auf einer Parallelen zur Axialrichtung des Prüfstücks bewegt werden. In der Testposition ist es auf diese Weise möglich, das Teststück axial gegenüber dem Prüfköpfträger hin- und herzubewegen, also das Test¬ stück in den Priifkopfträger einzufahren und aus ihm herauszufahren.
Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels, das unter Bezug¬ nahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Prüfanläge der hier in Rede stehen¬ den Art mit einem als Rotor ausgebildeten Prüfköpfträger, gezeigt ist die Serviceposition, ein Teststück und ein Test¬ stückmanipulator sind ersichtlich und
Fig. 2 eine Darstellung der Prüfanläge gemäß Fig. 1 bei axialer Blickrichtung.
Die Figuren zeigen eine Ganzkörper-Prüfanläge mit einem Rotor 20. Dieser befindet sich auf einem höhenverstellbaren Aufnahmetisch 22, dessen Oberfläche mit 24 bezeichnet ist, sie ist waagerecht und eben. Der Rotor 20 wird durch hier nicht dargestellte Einrichtungen um eine Rotorachse 26 gedreht, diese Achse fällt zusammen mit der Prüflinie der Ganzkörper-Prüfanläge bzw. der Achse eines Prüfstücks 28.
Der Aufnahmetisch 22 ist seinerseits an einem Grundrahmen 30 abge¬ stützt und kann über eine Hubverstelleinrichtung 32 motorisch auf- und abbewegt werden. In der konkreten Ausbildung hat die Hubver¬ stelleinrichtung 32 mehrere motorisch angetriebene Spindeln, von denen in
Fig. 1 eine dargestellt ist. Sie sind, wie Fig. 2 zeigt, untereinan¬ der drehverbunden.
Der Rotor 20 ist auf Schienen 34 angeordnet, die eine erste Längs¬ führung 36 bilden. Die Schienen 34 sind als Präzisionsschienen aus¬ gebildet und unmittelbar auf der Oberfläche 24 des Aufnahmetischs 22 befestigt. Sie verlaufen rechtwinklig zur Rotorachse 26 (Prüflinie). Sie sind so ausgebildet, daß der Rotor 20 zwischen der mit ausgezo¬ genen Strichen dargestellten Testposition (Fig. 2) und der gestri¬ chelt angedeuteten Service- und Einstellposition quer zur Ebene der Fig. 1 verfahren werden kann. Für die Hin- und Herbewegung des Ro¬ tors 20 auf den Schienen 34 ist ein Getriebemotor 38 vorgesehen der
ein Ritzel antreibt, das mit einer parallel zu den Schienen 34 ver¬ laufenden Zahnstange in Eingriff steht. Der ersten Längsführung 36 sind einstellbare Anschläge 40, 42 für die Testposition bzw. die Service- und Einstellposition zugeordnet. Durch sie wird sicherge¬ stellt, daß der Rotor 20 jeweils die korrekte Position einnimmt.
Am Aufnahmetisch 22 ist eine Konsole 44 angeflanscht, deren Ober¬ fläche in der Ebene der Oberfläche 24 liegt. Diese Konsole 44 trägt einen Teststückmanipulator 46. Hierzu sind auf der Konsole 44 Schie¬ nen 48 befestigt, die parallel zur Rotorachse 26 (Prüflinie) verlau¬ fen und eine zweite Längsführung 50 bilden. Auf ihnen ist ein Schlitten 52 motorisch verfahrbar, der seinerseits den Teststückma¬ nipulator 46 aufnimmt. Für die Bewegung des Schlittens 52 in der zweiten Längsführung 50 ist ein motorischer Antrieb vorgesehen, der dem bereits besprochenen Motorantrieb des Rotors 20 auf der ersten Längsführung 36 entspricht: Am Schlitten 52 ist ein Servogetriebemo- tor 54 befestigt, der ein Ritzel 56 treibt, das wiederum in Eingriff mit einer Zahnstange 58 steht, die parallel zu den Schienen 48 ver¬ läuft.
In den Figuren 1 und 2 ist noch ein Rotationsantrieb des Teststück¬ manipulators 46 gezeigt. Hierfür ist ein Getriebemotor 60 vorgese¬ hen, der mittels einer Zahnkette einen Körper 62 des Teststückmani¬ pulators 46 in Umdrehungen mit geringer Umdrehungszahl pro Minute, beispielsweise ein bis zwei Ifindrehungen pro Minute, versetzt. Der Körper 62 des Teststückmanipulators wird von zwei axial versetzen Rollenlagerböcken 64 umgriffen, die die beschriebene Drehung des Körpers 62 um eine Rotationsachse 66, auch Achse des Teststückmani¬ pulators 46 genannt, zulassen. Schließlich hat der Teststückmanipu¬ lator 46 ein Spannfutter 68, in das, wie Fig. 1 zeigt, ein Teststück 70 eingesetzt ist.
Wie die Figuren zeigen, befinden sich die Rotorachse 26 und die Rotationsachse 66 in gleicher Höhe über der Oberfläche 24. Der Rotor 20 muß um die Strecke A verschoben werden, um aus der Testposition in die Service- und Einstellposition und umgekehrt zu gelangen.
Aus den Figuren ist noch eine Kabelschleppe 72 ersichtlich, über sie
wird der Schlitten 52 mit elektrischer Energie und gegebenenfalls Druckluft versorgt, weiterhin befinden sich in der Kabelschleppe 72 Steuerleitungen.
Die gezeigte Ausführung nach den Figuren 1 und 2 kann in vielfacher Weise abgewandelt werden. So kann beispielsweise der Teststückmani¬ pulator 46 nicht, wie gezeigt, neben dem Rotor 20 angeordnet werden, sondern axial versetzt oberhalb des Rotors 20. In diesem Fall kann entweder der Rotor 20 mittels der ersten Längsführung höhenverstell¬ bar angeordnet sein, so daß seine Achse in die Prüflinie und in die Rotationsachse 66 des Teststückmanipulators eingefahren werden kann. Andererseits kann auch der Rotor ortsfest am Aufnahmetisch 22 befe¬ stigt sein und die erste Längsführung eine Hubbewegung der gesamten Konsole 44 gegenüber dem Aufnahmetisch 22 ermöglichen. In diesem Fall kann die erste Längsführung, entlang der die genannte Hubbewe¬ gung stattfindet, in Form von Schraubspindeln Hydraulikzylindern oder dergleichen ausgeführt sein, die parallel zueinander und recht¬ winklig zur Oberfläche 24 des Aufnahmetischs 22 an diesem angeordnet sind.