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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Prüfgerät zur Erfassung physikalischer Eigenschaften eines Prüflings mittels Strahlung, welche den Prüfling durchdringt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Durchleuchtung von Produkten zur Überprüfung ihrer physikalischen Eigenschaften ist in der industriellen Massenfertigung bereits bekannt. Um festzustellen, ob ein mit herkömmlichen Mitteln nicht zu analysierender Prüfling in seinem Inneren Inhomogenitäten, Verunreinigungen bzw. unerwünschte Bestandteile enthält, kommen Röntgenscanner zum Einsatz, welche mit energiereicher Strahlung den Prüfling durchdringen und anhand der Auswertung der den Prüfling durchdringenden Strahlung eine entsprechende Prüfung gestatten.
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Dabei wird versucht, die Prüfgeräte kompakt aufzubauen. Gleichzeitig sollen sie für hohe Durchsätze geeignet sein und eine möglichst hohe Messauflösung bieten, um auch kleinste Verunreinigungen bzw. Abweichungen von der Soll-Beschaffenheit des Prüflings sicher erkennen zu können.
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Gerade beim Einsatz von gesundheitsgefährdender Röntgenstrahlung soll dabei mit möglichst geringer Strahlungsenergie die Durchleuchtung auch größerer Objekte möglich sein, so dass hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Aussagekraft der Messergebnisse gestellt werden. Da viele Werkstoffe und auch elektronische Bauelemente unter Röntgenstrahlung ihre physikalischen Eigenschaften verändern bzw. Schaden nehmen, wird meist versucht, mit geringer Röntgenstrahlung auszukommen. Dies geht jedoch zu Lasten der Auflösung bzw. Erkennbarkeit von geringen Verunreinigungen bzw. Inhomogenitäten.
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Um einen möglichst hohen Durchsatz zu erzielen und zugleich die manuelle Förderung der Prüflinge im Bereich der Röntgenstrahlung zu vermeiden, ist üblicherweise vorgesehen, die Prüflinge mittels Transportelementen, insbesondere Förderbändern in den Bereich der Strahlung (Durchstrahlungszone) hinein und auch wieder heraus zu fördern. Die Durchstrahlung erfolgt dabei entweder von oben durch den Prüfling und das transportierende Förderband hindurch in einen unterhalb des Bandes angeordneten Detektor oder auch umgekehrt, durch das Förderband und den darauf aufliegenden Prüfling hindurch nach oben zu einem dort angeordneten Detektor (auch die horizontale Durchstrahlung ist möglich, wobei unterschiedlich breite Prüflinge die Vorgabe eines sinnvollen Mindestabstands zwischen Strahlungsquelle und Detektor kaum zulassen.)
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Das Messergebnis wird nachteilig beeinflusst, wenn zusätzlich zum Prüfling auch das Förderband durchstrahlt wird, da Inhomogenitäten oder Verschmutzungen im durchstrahlten Förderband in der Auswertung dem Prüfling zugerechnet werden. Zur Berücksichtigung dieser Gurtdämpfung besteht die Möglichkeit, beim Kalibrieren des Detektors einen gemittelten Nullwert vorzugeben, der die Eigenschaften des Förderbandes bzw. Transportgurtes mit berücksichtigt. Das damit zwangsläufig zu tolerierende Grundrauschen führt dazu, dass Verunreinigungen unterhalb einer bestimmten Größe nicht mehr sicher erkannt werden können.
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Die Durchstrahlung des Bandkörpers (entweder nur des oberen Lasttrums oder sogar beider übereinander liegender Gurte desselben Transportelements, also Lasttrum und Leertrum) schädigt außerdem auf Dauer das Bandmaterial. Außerdem wird der Abstand zwischen Strahlungsquelle und Detektor zwingend größer als die lichte Höhe des Prüflings, so dass zur Beibehaltung einer ausreichend hohen Energiedichte mit insgesamt höherer Strahlungsenergie durchleuchtet werden muss, was sich auf die Lebensdauer der gesamten Vorrichtung nachteilig auswirkt.
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Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Prüfgerät zur Durchleuchtung transportierter Prüflinge mittels Materie durchdringender Strahlung anzubieten, welche die gleichzeitige Durchstrahlung weiterer Komponenten zusätzlich zum Prüfling auf ein Minimum reduzieren und so bei möglichst geringer Strahlungsleistung und bei kompakter Bauweise ein verbessertes Messergebnis gegenüber dem Stand der Technik liefern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Prüfgerät nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass ein besonders aussagekräftiges und genaues Messergebnis bei der Durchstrahlung bewegter Prüflinge dann erzielbar ist, wenn sich das Detektorelement, welches die Strahlung nach der Durchdringung des Prüflings aufnimmt, zwischen zwei benachbarten und den Prüfling bewegenden Transportelementen befindet, um eine störende Durchstrahlung von weiteren Komponenten zusätzlich zum Prüfling, insbesondere von Teilen eines Transportelements, zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Detektorelements zwischen diesen Transportelementen muss die Strahlung keinen Gurt- oder Bandkörper durchdringen, bevor sie auf das Detektorelement fällt. Stattdessen durchdringt die Strahlung, ausgehend von einer Strahlungsquelle, im Wesentlichen nur den Prüfling, so dass das Messergebnis keine Verfälschungen durch Einflüsse eines Gurtes oder Transportbandes enthalten kann.
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Als weiterer Vorteil aus einer solchen Anordnung ergibt sich einerseits, dass das Detektorelement relativ nah am Prüfling und damit auch nah an der dem Detektorelement gegenüberliegenden Strahlungsquelle angeordnet ist, so dass die Strahlungsleistung auf ein Minimum reduziert werden kann. Des Weiteren reduziert die Anordnung des Detektorelements zwischen den Transportelementen die erforderlichen baulichen Abmessungen, insbesondere die erforderliche Detektorbreite (quer zur Förderrichtung), und gestattet so den kompakten Aufbau des Prüfgeräts. Darüber hinaus reduziert die vorgenannte Anordnung die Verzerrung des entstehenden Röntgenabbildes auf ein Minimum bei geringst möglicher Abmessung des Detektorelements, wie anhand der Figurenerläuterung deutlich werden wird.
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Das erfindungsgemäße Prüfgerät ist vorgesehen zur Erfassung physikalischer Eigenschaften eines Prüflings, worunter insbesondere Inhomogenitäten, innere Verunreinigungen oder Hohlräume verstanden werden sollen. Insbesondere kommen als Prüflinge Lebensmittel in Frage, besonders bevorzugt Käse. Die Prüfung erfolgt mittels Materie durchdringender Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, die aus mindestens einer Strahlungsquelle abgegeben wird.
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Das erfindungsgemäße Prüfgerät umfasst ein erstes Transportelement, mit welchem der Prüfling einer Durchstrahlungszone zuführbar ist, in der die Durchstrahlung erfolgt. Weiterhin ist ein dem ersten Transportelement benachbartes zweites Transportelement vorgesehen, mit welchem der Prüfling von der Durchstrahlungszone fort transportierbar ist. Zweckmäßigerweise (aber nicht zwingend) erfolgt die Durchstrahlung in einer Ebene, welche senkrecht zur Transportrichtung des Prüflings steht und innerhalb welcher ein aufgefächerter Röntgenstrahl zur Durchstrahlung des Prüflings erzeugt wird. Anders erzeugte oder mehrere Röntgenstrahlen aus separaten Quellen sind ebenfalls denkbar.
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Die Strahlung zur Durchstrahlung des Prüflings ist erfindungsgemäß auf ein zwischen dem ersten und zweiten Transportelement angeordnetes Detektorelement richtbar, um eine das Messergebnis verfälschende Durchstrahlung weiterer Komponenten, insbesondere solcher eines Transportelements, zu vermeiden. Die Strahlungsquelle kann dabei oberhalb des Transportweges des Prüflings angeordnet sein, so dass die den Prüfling durchdringende Strahlung nahezu unmittelbar unter dem Prüfling auf das nahe bei diesem angeordnete Detektorelement fällt, ohne dass zwischen Prüfling und Detektorelement ein Gurt-, oder Bandkörper angeordnet ist. Bevorzugt ist der Strahlungsgang (Weg von der Strahlungsquelle bis zum Detektorelement) mit Ausnahme des Prüflings von weiteren Komponenten des Prüfgeräts frei gehalten, um ein möglichst genaues und von Fremdeinflüssen unberührtes Durchstrahlungsergebnis erzielen zu können. Das erste und/oder zweite Transportelement ist als Förderband ausgebildet, wobei eine der Strahlungsquelle zugewandte Oberseite des Detektorelements mit dem den Prüfling fördernden Trum des Transportelements fluchtet.
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Gegenüber dem Stand der Technik gestattet die erfindungsgemäße, fluchtende Anordnung des Detektorelements, eine der Strahlungsquelle zugewandte Oberseite des Detektorelements so auszubilden, dass sie mit dem den Prüfling fördernden Trum wenigstens eines der beiden Transportelemente im Wesentlichen auf gleicher Höhe, also in dessen Transportebene liegt. Dadurch wird der geringstmögliche Abstand zwischen Strahlungsquelle und Detektorelement, insbesondere aber zwischen Prüfling und Detektorelement ermöglicht. Die mit dem Quadrat des Abstandes abfallende Strahlungsleistung kann auf diese Weise minimiert werden, während zugleich Schatteneffekte gemäß 3 vermieden werden. Zugleich bewirkt die fluchtende Anordnung der Detektorelementoberseite mit wenigstens einem angrenzenden Förderband einen besonders ruhigen bzw. stoßfreien Transport des Prüflings, was die Qualität des Messergebnisses steigert.
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Als vorteilhaft erweist sich diese Anordnung auch dann, wenn das erste und/oder zweite Transportelement Teil einer Waage ist, da der Prüfling möglichst stoßfrei auf dieses Wägeband aufgebracht werden soll.
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Grundsätzlich ist es nicht zwingend erforderlich, dass die der Strahlungsquelle zugewandte Oberfläche des Detektorelements mit dem Prüfling in Berührung steht, während dieser durchstrahlt wird. Vielmehr ist es denkbar, dass der Prüfling, vom ersten Transportband kommend, mit seinem vordersten Abschnitt bereits das angrenzende zweite Transportband erreicht, ohne seine Lage zu verändern, also weitgehend stoßfrei auf das zweite Band übergeht. Sofern die Oberfläche des Detektorelements von der Unterseite des Prüflings etwas beabstandet ist, erfährt der Prüfling in diesem Bereich auf seiner Unterseite allerdings keine zusätzliche Führung bzw. Stabilisierung. Die erforderliche Strahlungsleistung erhöht sich (gegebenenfalls geringfügig) und der Einfluss der Schatteneffekte nimmt zu. Die Anordnung und Ausbildung des Detektorelements derart, dass seine dem Prüfling zugewandte Oberfläche diesen während der Durchstrahlung berührt und stützt, ist daher zu bevorzugen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Detektorelement einen Szintillator umfasst, welcher wenigstens zur Strahlungsquelle hin von einer dünnen Schutzschicht bedeckt ist. Der Szintillator dient dazu, auf ihn auftreffende Strahlungsenergie in Strahlung eines anderen Spektralbereichs umzuwandeln und diese zu emittieren. Auf diese Weise kann beispielsweise Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umgewandelt werden, so dass eine nachgeschaltete Sensoreinheit für dieses (ungefährliche) Licht vorgesehen sein kann. Aus den vorgenannten Gründen ist es dabei sinnvoll, den Szintillator möglichst nahe an den Prüfling heranzuführen, wobei das Szintillator-Material zumindest vor Verschleiß und Verschmutzung und auch zum Schutz vor Reinigungsmitteln durch eine dünne Schutzschicht bedeckt sein sollte.
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Eine spezielle Ausführungsform sieht daher vor, dass das Detektorelement mit einer Oberseite etwa auf dem Höhenniveau wenigstens eines benachbarten Transportelements angeordnet ist, wobei diese Oberseite von der möglichst dünnen Schutzschicht gebildet wird. Unmittelbar unterhalb dieser Schutzschicht ist erfindungsgemäß der Szintillator angeordnet, um den Abstand zum Prüfling zu minimieren. Die Schutzschicht umfasst oder besteht vorteilhafterweise aus Peek (Polyetheretherketon), was sich als besonders strahlenbeständiger Werkstoff herausgestellt hat. Darüber hinaus verfügt Peek über hohe mechanische Festigkeit, sehr gute Gleiteigenschaft und eine hervorragende chemische Beständigkeit, was für die Verwendung in der Lebensmittelindustrie von Bedeutung ist.
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Ergänzend zur Verkleidung der der Strahlungsquelle zugewandten Oberseite des Detektorelements kann dieses auch seitlich oder vollständig von einer äußeren Schutzschicht umgeben sein, um die darin enthaltenen Komponenten (Szintillator, Sensor etc.) wirksam zu schützen, insbesondere gegen das Eindringen von Verschmutzungen oder Reinigungsmitteln. Auch gegen aggressivere Reinigungsverfahren (Dampfstrahlen) erweist sich die erfindungsgemäße Schutzschicht als beständig.
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Das Prüfgerät umfasst in dem zugehörigen Detektorelement eine Sensoreinheit, welche die vom Prüfling kommende Strahlung mittelbar oder unmittelbar empfängt. Gelangt die Strahlung zunächst auf einen Szintillator, so wird die dort in ein anderes Frequenzspektrum gewandelte Strahlung dem Sensor zugeleitet, um auf diesem indirekten Weg ein Abbild des durchleuchteten Abschnitts des Prüflings erzeugen zu können. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die den Prüfling durchdringende Strahlung im Detektorelement unmittelbar auf die Sensoreinheit zu leiten (ohne Zwischenschaltung eines Szintillators), so dass der Sensor zur Aufnahme dieser energiereichen Strahlung ausgebildet sein muss und seinerseits möglichst nahe am zu durchstrahlenden Produkt, also nahe an der Oberseite des Detektorelements angeordnet sein soll. Beide Varianten sind denkbar, so lange das Detektorelement erfindungsgemäß zwischen den Transportelementen angeordnet ist und mit seiner der Strahlungsquelle zugewandten Oberfläche möglichst nahe am Prüfling angeordnet ist.
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Im Sinne einer besonders kompakten Bauweise und zur gleichzeitigen Stützung des Prüflings im Bereich zwischen den angrenzenden Transportelementen sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Detektorelement mit seiner der Strahlungsquelle zugewandten Oberseite und den angrenzenden Seitenbereichen an die Kontur der beidseitig angrenzenden Transportelemente angepasst ist. Dabei wird das Eindringen von Verschmutzungen in den Bereich zwischen den Bandkörpern vermieden. Zugleich wird die Auflagefläche des Prüflings in diesem Bereich maximiert, was einen stabilen und weitgehend stoßfreien Weitertransport des Prüflings erleichtert. Wenn das Detektorelement den zur Verfügung stehenden Raum zwischen den benachbarten Transportelementen für die Aufnahme seiner Komponenten bestmöglich ausnutzt, reduziert dies außerdem die Baugröße des Detektorelements und den jenseits bzw. unterhalb der Transportelemente für das Detektorelement frei zu haltenden Bauraum.
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Die erfindungsgemäße Vermeidung von unnötigen Komponenten im Strahlengang gestattet nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine einfache automatische Nullpunkt-Nachführung (Justage, Kalibrierung), mit welcher das Prüfgerät ausgerüstet sein kann. Allmähliche oder sprunghaft auftretende Verschmutzungen oder Alterungen können so leicht ausgeglichen werden, ohne den Einfluss etwa zusätzlich durchstrahlter Transportelemente (insbesondere Bänder oder Gurte) dabei berücksichtigen zu müssen. Dies erhöht die Genauigkeit der Messergebnisse auch über eine lange Lebensdauer hinweg, da ein Austausch strahlengeschädigter Transportelemente entfällt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist gerichtet auf ein Kombinationsgerät, welches neben der Prüfung der physikalischen Eigenschaften des Prüflings mittels Durchstrahlung auch dessen Gewicht erfasst. Dazu umfasst das Prüfgerät wenigstens eine Waage, wobei das erste und/oder zweite Transportelement als Vorlast bildendes und von einer Wägezelle der Waage getragenes Wägeband ausgeführt ist. Die Vorrichtung ist damit erfindungsgemäß dazu geeignet, einen Prüfling unmittelbar vor und/oder nach der Durchstrahlung zu wiegen, wobei wenigstens eines der beiden Transportbänder, zwischen denen das Detektorelement angeordnet ist, zugleich das Wägeband bildet und mit wenigstens einer Wägezelle der Waage gekoppelt ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung des Detektorelements zwischen den benachbarten Transportelementen und mit seiner Oberseite möglichst auf dem Niveau eines der beiden Transportelemente wirkt sich in diesem Fall besonders positiv aus, da der Prüfling während der Durchstrahlung von unten durch das Detektorelement stabilisiert wird und weitgehend stoßfrei dem Wägeband zugeführt oder von diesem abgeführt werden kann. Das Wägeband grenzt damit auch unmittelbar an die Durchstrahlungszone an und erlaubt den kompakten Aufbau des gesamten Prüfgeräts. Dies ist im Stand der Technik nicht ohne weiteres möglich, da dort die Durchstrahlungszone stets im Bereich bzw. oberhalb eines (durchstrahlten) Transportelements angeordnet ist, welches auch nicht zugleich das Wägeband darstellt. Durchstrahlungszonen und Wägeband waren daher weiter voneinander beabstandet als dies mit der vorliegenden Erfindung möglich wird, so dass sich die Abmessungen der Prüfstrecke (zum Durchstrahlen und Wiegen) deutlich verkürzen lassen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Prüfgerät einen besonderen Strahlenschutz aufweist. Dabei wird der Prüfling auf einem ersten Transportniveau in die Nähe der Durchstrahlungszone gefördert, um dann auf ein zweites, vorzugsweise höher gelegenes Niveau angehoben zu werden, wobei der Prüfling auf Höhe dieses zweiten Niveaus durchstrahlt wird, um anschließend wieder auf ein niedrigeres Niveau, beispielsweise für den Abtransport, abgesenkt zu werden. Ein die Strahlung abschirmender Schutzmantel ist dabei erfindungsgemäß so angeordnet, dass er die Durchstrahlungszone seitlich begrenzt und dabei bis unterhalb des oberen Höhenniveaus herabreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass eventuell reflektierte oder abgelenkte Strahlung nicht seitlich aus dem Prüfgerät austreten kann, ohne dass der Schutzmantel den An- und Abtransport der Prüflinge behindert.
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Ein aus dem Stand der Technik bekannter Bleivorhang dagegen führt zwar auch zu einer seitlichen Abschirmung gegen den Austritt der Strahlung aus dem Prüfgerät, jedoch ist das Einbringen der Prüflinge auf konstantem Höhenniveau damit nicht möglich, da der Bleivorhang in etwa bis auf das Förderband herabreichen muss und dabei in den Förderweg hineinragt. Nur schwere Prüflinge sind in der Lage, diesen Bleivorhang temporär zur Seite zu drücken, um kontrolliert zur Durchstrahlungszone zu gelangen. Leichtere Prüflinge fallen bei Kontakt mit dem Bleivorhang um oder werden zumindest in ihrer Bewegung behindert, so dass eine zeitsynchrone Linienabtastung des Prüflings nicht gewährleistet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung dagegen kann sogar eine formstabile Schutzeinrichtung die Durchstrahlungszone reihum begrenzen, während die Prüflinge von unten in die so gebildete Schutzzone eingebracht werden, dort durchstrahlt werden und die Zone in analoger Weise wieder verlassen. Die Durchstrahlung erfolgt auf einem anderen Niveau als die Zu- und Abfuhr, so dass im Moment der Durchstrahlung evtl. seitlich abgelenkte Strahlungsanteile nicht austreten können. Zum Anheben bzw. Absenken der Prüflinge können Förderbänder oder Fördergurte verwendet werden, von denen wenigstens eines auch dem Transportelement entsprechen kann, welches an die Durchstrahlungszone angrenzt. Obwohl es zweckmäßig erscheint, die beiden Transportelemente mit dem dazwischen angeordneten Detektorelement horizontal anzuordnen, ist es grundsätzlich auch denkbar, wenigstens eines der beiden Transportelemente unter einem Winkel gegenüber der Horizontalen anzuordnen, um die Prüflinge von einem ersten auf ein zweites Niveau anzuheben bzw. abzusenken. Denkbar ist insbesondere auch, die beiden benachbarten Transportelemente fluchtend hintereinander unter einem Winkel zur Horizontalen anzuordnen, so dass sie zwischen sich das Detektorelement aufnehmen und gleicherseits zur Anhebung oder Absenkung des Prüflings in die oder aus der vorgenannten, auf einem definierten Niveau angeordneten Schutzzone bzw. Durchstrahlungszone geeignet sind.
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Eine zusätzliche und in erfinderischer Weise kombinierbare Funktion erhält die Vorrichtung noch dann, wenn wenigstens eines der beiden Transportelemente ein Vorlast bildendes Wägeband ist. So kann auf vergleichsweise engem Raum ein mehrfach funktionales Prüfgerät (Durchleuchten und Wiegen der Prüfkörper) hergestellt werden, bei dem die Transportelemente zugleich die Förderung der Prüflinge in einen um die Durchstrahlungszone ausgebildeten Schutzbereich übernehmen.
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Die gegebenenfalls im Prüfgerät vorgesehene Waage kann insbesondere nach dem Messprinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeiten und/oder eine monolithische Wägezelle umfassen.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung sollen nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1a)–d) verschiedene Anordnungen des Detektorelements zwischen den Transportelementen,
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2 ein erfindungsgemäßes Messgerät mit Strahlenschutz,
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3 die Vorteile eines geringen Abstands zwischen Detektorelement und Prüfling, und
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4 eine stark vereinfachte Schnittansicht des Detektorelements.
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1 zeigt in schematischer Seitenansicht in mehreren Darstellungen zwei aneinander angrenzende Transportelemente 4, 6, die zum Transport eines Prüflings 2 in Richtung des dargestellten Pfeiles dienen. Eine oberhalb der Transportelemente 4, 6 angeordnete Strahlungsquelle 8 richtet dabei eine Röntgenstrahlung von oben auf den Prüfling 2 und durch diesen hindurch.
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Zwischen den Transportelementen 4, 6 ist ein Detektorelement 7 angeordnet, in welches die den Prüfling 2 durchdringende Strahlung 3 einfällt, um dort von einer nicht näher dargestellten Sensoreinheit zur Erstellung eines Messergebnisses aufgenommen zu werden. Das Detektorelement 7 ragt mit seiner der Strahlungsquelle 8 zugewandten Oberseite soweit zwischen die benachbarten Transportelemente 4, 6, dass die Oberseite 12 etwa auf dem Niveau des den Prüfling 2 fördernden Trums 9 des Transportelements 4 bzw. 6 fluchtet.
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Dabei wird einerseits sichergestellt, dass der Prüfling 2 im Moment der Durchstrahlung zwischen den benachbarten Transportelementen stabil gestützt wird, so dass er seine Lage beibehalten kann. Andererseits wird durch den geringen Abstand zwischen Detektorelement 7 und Prüfling 2 ermöglicht, einen in dem Detektorelement angeordneten Sensor bzw. Szintillator 11 so nah wie möglich an der Unterseite des Prüflings anzuordnen, um bei möglichst geringer Röntgenleistung und geringer Detektorbreite ein gutes Messergebnis erzielen zu können. Da das Detektorelement 7 zwischen den benachbarten Transportelementen angeordnet ist, kann einerseits dieser Abstand minimiert werden, zum anderen werden störende Einflüsse durch im Strahlengang liegende Komponenten von Transportelementen (Bandkörper etc.) vorteilhaft vermieden.
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Die Ausführungsbeispiele der 1a)–1d) stellen eine Auswahl möglicher Anordnungen des Detektorelements 7 zwischen den Transportelementen 4, 6 dar, welche die Ausnutzung des dort verfügbaren Bauraumes andeuten. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nicht alle Bezugsziffern dargestellt.
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In 2 ist in schematischer Seitenansicht ein Prüfgerät 1 dargestellt, welches neben einer Durchstrahlungszone 5 auch eine (schematisch angedeutete) Wage 13 und eine Schutzvorrichtung 15 umfasst, um als kompakte Einheit mehrere physikalische Eigenschaften eines Prüflings untersuchen zu können.
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Dabei wird – in 2 von links kommend – ein Prüfling 2 über mehrere Zuführbänder bis in einen Bereich unterhalb der als Strahlenschutz ausgebildeten Schutzabdeckung 15 transportiert. Innerhalb der Schutzabdeckung 15 wird der Prüfling 2 durch ein aufwärts geneigtes Förderband von einem ersten Niveau T auf ein zweites Förderniveau H angehoben, wo er auf ein als Zuführband ausgebildetes Transportelement 4 aufgebracht wird. Das Zufuhrband 4 fördert den Prüfling 2 in horizontaler Richtung weiter, bis ein für die Durchstrahlung vorgesehener Abschnitt des Prüflings 2 jenseits des ersten Transportelements 4 und oberhalb eines Detektorelements 7 angeordnet ist. Dieser Abschnitt liegt in einer Durchstrahlungszone 5, in welcher der Prüfling von einer oberhalb desselben angeordneten Strahlungsquelle 8 in vertikaler Richtung nach unten mit einer Röntgenstrahlung 3 durchstrahlt wird, wobei diese Röntgenstrahlung 3 nach Austritt aus dem Prüfling 2 auf dessen Unterseite unmittelbar durch die Oberseite eines Detektorelements 7 einfällt, um dort weiter behandelt zu werden. Der obere Abschnitt des Detektorelements 7 kann nach dem Vorbild der 1a)–1d) ausgebildet sein.
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Stromabwärts der Durchstrahlungszone 5 grenzt an das Detektorelement 7 ein zweites Transportelement 6 an, welches gleichzeitig als Vorlast bildendes Wägeband einer Waage 13 dient, die mittels einer die Gewichtskraft des auf dem Band aufliegenden Prüflings erfasst. Die Oberseite des Transportelements 4 sowie die Oberseite des Detektorelements 7 fluchtet mit der Oberseite des zweiten Transportelements 6, um einen stoßfreien Übergang des Prüflings sowohl durch die Durchstrahlungszone als auch auf das zweite Transportelement 6 zu gewährleisten. Während der Prüfling auf dem zweiten Transportelement 6 aufliegt, kann er gewogen werden, bis er vom zweiten Transportelement 6 an ein weiteres, als Auslaufband dienendes Förderelement übergeben wird. Dieses Förderelement ist wiederum gegenüber der Horizontalen geneigt, um den Prüfling 2 wieder auf ein unteres Niveau T herabzuführen, auf dem er den unteren Öffnungsrand der Schutzhaube 15 passieren und ins Freie gefördert werden kann.
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Die äußeren Ränder der Schutzhaube 15 erstrecken sich dabei bis unterhalb des oberen Transportniveaus H, um den seitlichen Austritt von abgelenkter Röntgenstrahlung bestmöglich abzuschirmen.
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3 zeigt den Vorteil eines geringen Abstands zwischen Detektorelement bzw. dessen der Strahlungsquelle zugewandter Oberseite und den Prüfling in schematischer Schnittdarstellung quer zur Förderrichtung auf. Von der oberhalb des Prüflings 2 angeordneten Strahlungsquelle 8 wird eine Strahlung 3 erzeugt, welche über einen Mindestöffnungswinkel α aufgefächert werden muss, um den Prüfling in seiner Breite sicher vollständig zu durchstrahlen.
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Für einen mit durchgehender Linie dargestellten Prüfling 2 ergibt sich das Erfordernis, das zugehörige Detektorelement, genauer gesagt einen darin vorgesehenen Szintillator bzw. eine Sensoreinheit in der Breite anzuordnen, in der die Strahlung 3 unter dem Winkel α auf Höhe der Unterseite des Prüflings 2 bzw. auf der Oberseite des Detektorelements 7 auftrifft. Ein unter einem größeren Abstand zur Unterseite des Prüflings 2 angeordnetes Detektorelement 70 müsste aufgrund des Öffnungswinkels α entsprechend breiter ausgebildet sein, was einer kompakten Bauweise entgegensteht und mit zusätzlichen Kosten verbunden ist.
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Analog gilt diese Überlegung auch für den gestrichelt dargestellten Prüfling 2‘, der größer ist als der vorbeschriebene Prüfling 2. Zur vollständigen Durchstrahlung des Prüflings 2‘ muss dieser mit einem Öffnungswinkel β durchstrahlt werden, der im Bereich der Bandoberfläche über die Breite einer Oberfläche eines Detektorelements 7‘ zu detektieren wäre. Zusätzlicher Abstand der Detektionsebene weg von der Unterseite des Prüflings würde auch hier ein größeres Detektorelement 70‘ mit größerem Sensor bzw. Szintillator erfordern, so dass die Anordnung der Oberseite des Detektorelements bzw. eines darin angeordneten Szintillators oder Sensors möglichst nah an der Unterseite des Prüflings bzw. möglichst auf dem Niveau der angrenzenden Förderbänderoberseiten anzustreben ist.
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In 4 ist eine das Detektorelement (7) nach oben begrenzende Schutzschicht (10) dargestellt. Diese ist unempfindlich gegen Röntgenstrahlung, hat möglichst geringen Abstand zu einem unterhalb angeordneten Szintillator (11) und bekleidet das Detektorelement (7) darüber hinaus auch seitlich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prüfgerät
- 2
- Prüfling
- 3
- Strahlung
- 4
- erstes Transportelement
- 5
- Durchstrahlungszone
- 6
- zweites Transportelement
- 7
- Detektorelement
- 8
- Strahlungsquelle
- 9
- Trum
- 10
- Schutzschicht
- 11
- Szintillator
- 12
- Oberseite
- 13
- Waage
- 14
- n.a.
- 15
- Schutzmantel
- H
- oberes Höhenniveau
- T
- unteres Höhenniveau
