DE1252939B

DE1252939B - Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Materialfehlern in Werkstuecken mittels Durchstrahlung

Info

Publication number: DE1252939B
Application number: DEK52388A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Heinrich Dresia; Dr-Ing Hans-Guenther Rachner
Original assignee: CARL KUETTNER SCHWINGTECHNIK D; Automation International Corp
Current assignee: CARL KUETTNER SCHWINGTECHNIK D; Automation International Corp
Priority date: 1964-03-14
Filing date: 1964-03-14
Publication date: 1967-10-26
Also published as: FR1428257A; LU48184A1; BE660464A; GB1040686A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Materialfehlern in Werkstücken mittels Durchstrahlung Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung von Materialfehlern, wie Lunker, Einschlüsse, Gefügelockerungen u. dgl., in Werkstücken mittels Durchstrahlung mit Gammastrahlen oder harten Röntgenstrahlen sind bekannt. Insbesondere sind solche Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei welchen die zwischen einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsempfänger durchlaufenden Werkstücke senkrecht und mittig von einem Strahlungsbündel durchsetzt werden und die auf den Strahlungsempfänger auftreffende Strahlungsintensität während der Vorschubbewegung der Werkstücke laufend registriert wird. Diese Verfahren und Vorrichtungen dienen dazu, die beispielsweise in Vorblöcken vorzugsweise in der Mittelachse auftretenden Materialfehler der bereits beschriebenen Art während des Produktionsablaufes zu erfassen. Es muß daher dafür gesorgt werden, daß das die Werkstücke durchsetzende Strahlungsbündel die Werkstücke auch wirklich in der Werkstückmitte durchstrahlt. Je ungenügender die seitliche Führung der durchlaufenden Werkstücke ausgebildet ist, um so breiter muß das Strahlungsbündel gewählt werden, damit es die Werkstückmitte noch schneidet. Andererseits soll das Strahlungsbündel so schmal wie möglich sein, um eine möglichst große Überdeckung des Bündelquerschnittes durch die Materialfehler und damit eine ausreichende Empfindlichkeit des Meßverfahrens sicherzustellen. Man hat daher bereits versucht, die Werkstücke mit Hilfe seitlicher Führungsvorrichtungen stets mittig zum Strahlungsbündel zu führen. Jedoch ergeben sich dabei erhebliche Schwierigkeiten, weil die Werkstückbreiten in weiten Grenzen schwanken und die Führungseinrichtungen entsprechend nachgestellt werden müssen. Dabei macht sich im übrigen nachteilig bemerkbar, daß die zum Teil sehr schweren Werkstücke mit hoher Geschwindigkeit in die Führungsvorrichtung einlaufen müssen, was erhebliche Verschleißerscheinungen an den Führungsvorrichtungen zur Folge hat. Diese Führungsvorrichtungen haben sich auf Grund der genannten Nachteile in der Praxis nicht durchsetzen können. Man ist vielmehr dazu übergegangen, die Werkstücke horizontal zu durchstrahlen, weil in dieser Anordnung die Werkstückmitte mit Sicherheit dann getroffen wird, wenn der Abstand zwischen der Mitte des Strahlenbündels und der Oberkante der Werkstückförderbahn gleich der halben Höhe der Werkstücke ist. Aber auch die horizontale Durchstrahlung ist mit erheblichen Nachteilen verbunden. Bei unterschiedlicher Werkstückhöhe muß jeweils die gesamte Meßapparatur in der Höhenlage verändert werden. Dies ist nicht nur auf Grund des üblicherweise sehr hohen Gewichtes der Strahlungsquelle von Nachteil, sondern führt auch deswegen zu Schwierigkeiten, weil oftmals die Werkstückhöhe vor dem Durchgang durch das Strahlenbündel nicht genau genug bekannt ist. Außerdem ist die Werstückhöhe häufig nicht über die Länge des Werkstückes konstant.
Im übrigen ist bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mit Hilfe durchdringender Strahlen es grundsätzlich bekannt, eine Strahlungsquelle oberhalb der Förderbahn quer zur Förderrichtung bewegbar anzuordnen und einen unterhalb der Förderbahn befindlichen Strahlungsempfänger durch einen die Förderbahn umgreifenden Arm fest mit der Strahlungsquelle zu verbinden. Die bekannten Maßnahmen dienen der Einrichtung einer derartigen Prüfanlage für spezielle Prüfaufgaben und haben daher zu den oben behandelten Problemen nichts beigetragen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das mit senkrechter Durchstrahlung der Werkstücke arbeitende Verfahren zur Erfassung von Materialfehlern so auszubilden, daß die Werkstücke auch ohne die aufwendigen und starkem Verschleiß ausgesetzten seitlichen Führungsvorrichtungen stets mittig durchstrahlt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Materialfehlern, wie Lunker, Einschlüsse, Gefügelockerungen od. dgl., in Werkstücken mittels Durchstrahlung mit Gammastrahlen oder harten Röntgenstrahlen, wobei die zwischen einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsempfänger durchlaufenden Werkstücke senkrecht und mittig von einem Strahlungsbündel durchsezt werden und die auf den Strahlungsempfänger auftreffende Strahlungsintensität während der Vorschubbewegung der Werkstücke laufend registriert wird. Die Erfindung besteht darin, daß Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger einer Verschiebung des Werkstückes seitlich zur Durchlaufrichtung selbsttätig nachgeführt werden. Im einzelnen kann das Verfahren auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Die Erfindung empfiehlt, die Lage der Werkstückseitenflächen zu messen, daraus die Lage der Werkstückmitte zu bestimmen und den so erhaltenen Wert in ein Steuersignal für einen die Strahlungsquelle und den Strahlungsempfänger nachführenden Nachlaufregler umzuwandeln.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeignete Vorrichtung, bei der an einer Förderbahn für die durchlaufenden Werkstücke in der eingangs beschriebenen, an sich bekannten Weise eine Strahlungsquelle oberhalb der Förderbahn quer zur Förderrichtung bewegbar angeordnet und ein unterhalb der Förderbahn befindlicher Strahlungsempfänger durch einen die Förderbahn umgreifenden Arm fest mit der Strahlungsquelle verbunden ist. Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine die Lage des Werkstückes auf der Förderbahn ermittelnde Meßvorrichtung und ein die Strahlungsquelle nachführender und durch die Meßvorrichtung gesteuerter Nachlaufregler vorgesehen sind.
Im einzelnen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedener Weise ausgebildet sein. So kann die Strahlungsquelle, die üblicherweise aus einem schweren Isotopenbehälter besteht, auf einem quer zur Förderrichtung verfahrbaren, schienengeführten Wagen angeordnet sein. Zweckmäßig ist der den Strahlungsempfänger tragende Arm an den Wagen angeschlossen. Am Wagen ist ein Motor montiert, der über ein Getriebe die Wagenräder antreibt. Im übrigen sieht die Erfindung vor, die Förderbahn in einem geschlossenen Kanal zu verlegen, dessen Ober- und Unterdecke mit Öffnungen für den Durchtritt des Strahlenbündels versehen sind. Die Meßvorrichtung zur Ermittlung der Werkstückmitte kann unterschiedlich ausgebildet sein. Vorzugsweise besteht sie im wesentlichen aus einem rotierenden, einen Lichtstrahl über die Breite des Förderganges ablenkenden rotierenden Spiegel mit die Intensität des Lichtstrahles registrierenden Fotozellen sowie einer an die Fotozellen angeschlossenen elektrischen Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Werkstückmitte. Die Fotozellen ergeben jeweils ein Signal bei Überstreichen des Lichtstrahles am Werkstückanfang und Werkstückende in Bewegungsrichtung des Lichtstrahles gesehen. Aus diesen Signalen wird in der elektrischen Schaltungsanordnung auf elektrischem Wege die Blockmitte ermittelt und daraus ein Steuersignal für den Nachlaufregler gebildet.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen im wesentlichen darin, daß die zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger durchlaufenden Werkstücke stets mittig von dem Meßstrahlenbündel durchsetzt werden, ohne daß hierzu aufwendige und starkem Verschleiß unterworfene seitliche Führungsvorrichtungen für die Werkstücke erforderlich sind. Dies ist auch dann der Fall, wenn sich die Breite der Werkstücke ändert. Ein weiterer Vorteil der durch die Erfindung in einwandfreier Weise ermöglichten senkrechten Durchstrahlung der Werkstücke ist darin zu sehen, daß die sonst aus Strahlenschutzgründen erforderliche Abschirmung des Strahlungsbündels nach Durchsetzen des Strahlungsempfängers in der erfindungsgemäßen Anordnung entfallen kann, weil hier die Abschirmung direkt durch den Hüttenflur erfolgt. Außerdem ist es vorteilhafter, den Isotopenbehälter oberhalb des Förderganges anzuordnen, weil der erheblich kleinere Abmessungen aufweisende Strahlungsempfänger besser unter den Fördergang gefahren werden kann, als dies etwa mit dem Isotopenbehälter möglich wäre.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung, F i g. 2 in der linken Figurenhälfte einen Schnitt in Richtung A-B durch den Gegenstand nach F i g. 1, in der rechten Figurenhälfte eine Ansicht des Gegenstandes nach F i g. 1 in Richtung des Pfeiles C.
Im einzelnen zeigen die Figuren eine Förderbahn 1 für die zwischen einer als Isotopenbehälter ausgebildeten Strahlungsquelle 2 und einem Strahlungsemp fänger 3 durchlaufenden Werkstücke. Die Strahlungsquelle 2 ist oberhalb der Förderbahn 1 quer zur Förderrichtung bewegbar angeordnet. Der unterhalb der Förderbahn 1 befindliche Strahlungsempfänger 3 ist über einen die Förderbahn 1 umgreifenden Arm 5 fest mit der Strahlungsquelle 2 verbunden. Außerdem ist eine die Lage des Werkstückes auf der Förderbahn 1 ermittelnde Meßvorrichtung und ein die Strahlungsquelle 2 nachführender und durch die Meßvorrichtung gesteuerter Nachlaufregler vorgesehen. Die Strahlungsquelle 2 ist auf einem quer zur Förderrichtung verfahrbaren, mittels Schienen 6 geführten Wagen 7 angeordnet. Der den Strahlungsempfänger 3 tragende Arm 5 ist an den Wagen 7 angeschlossen.
Am Wagen 7 ist ein Motor 8 montiert, der über ein Getriebe eine Radachse 9 des Wagens 7 antreibt. Der Motor 8 wird von dem in den Figuren nicht dargestellten Nachlaufregler gesteuert. Die Förderbahn 1, im Ausführungsbeispiel ein Rollgang mit Rollen 10, ist in einem geschlossenen Kanal 11 verlegt, dessen Ober- und Unterdecke mit Öffnungen 12 für den Durchritt des Strahlenbündels versehen sind. Unterhalb des Strahlungsempfängers 3 kann eine Abschirmung 13 vorgesehen sein. Strahlungsquelle 2 und Strahlungsempfänger 3 können vollständig aus dem Bereich der Förderbahn 1 bis in die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung gefahren werden. Die zur Ermittlung derWerkstückmitte vorgesehene Meßvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem rotierenden Spiegel, der einen Lichtstrahl über die Breite der Förderbahn 1 ablenkt. Die durch die Werstückseitenkanten beeinflußte Intensität des Lichtstrahles wird durch Fotozellen registriert, die an eine elektrische Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Werkstückmitte angeschlossen sind. Die Schaltungsanordnung ist in den Figuren nicht dargestellt.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erfassung von Materialfehlern, wie Lunker, Einschlüsse, Gefügelockerungen od. dgl., in Werkstücken mittels Durchstrahlung mit Gammastrahlen oder harten Röntgenstrahlen, wobei die zwischen einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsempfänger durchlaufenden Werkstücke senkrecht und mittig von einem Strahlungsbündel durchsetzt werden und die auf den Strahlungsempfänger auftreffende Strahlungsintensität während der Vorschubbewegung der Werkstücke laufend registriert wird, dadurch gekennz e i c h n e t, daß Strahlungsquelle (2) und Strahlungsempfänger (3) einer Verschiebung des Werkstückes seitlich zur Durchlaufrichtung selbsttätig nachgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Werkstückseitenflächen gemessen, daraus die Lage der Werkstückmitte bestimmt und der so erhaltene Wert in ein Steuersignal für einen die Strahlungsquelle (2) und den Strahlungsempfänger (3) nachführenden Nachlaufregler umgewandelt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der an einer Förderbahn für die durchlaufenden Werkstücke eine Strahlungsquelle oberhalb der Förderbahn quer zur Förderrichtung bewegbar angeordnet und ein unterhalb der Förderbahn befindlicher Strahlungsempfänger durch einen die Förderbahn umgreifenden Arm fest mit der Strahlungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Lage des Werkstückes auf der Förderbahn (1) ermittelnde Meßvorrichtung und ein die Strahlungsquelle (2) nachführender und durch die Meßvorrichtung gesteuerter Nachlaufregler vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderbahn (1) in einem geschlossenen Kanal (11) verlegt ist und Ober-und Unterdecke des Kanals mit Öffnungen (12) für den Durchtritt des Strahlenbündels versehen sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung im wesentlichen aus einem rotierenden, einen Lichtstrahl über die Breite der Förderbahn (1) ablenkenden rotierenden Spiegel mit die Intensität des Lichtstrahles registrierenden Fotozellen sowie einer an die Fotozellen angeschlossenen elektrischen Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Werkstückmitte besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 928 489; USA.-Patentschrift Nr. 2 528 724; »Stahl und Eisen«, Bd. 79, 1959, Nr. 22, S. 1601 bis 1615; »Jenaer Rundschau«, Sonderheft über die Leipziger Frühjahrsmesse 1963, S. 8 bis 12.