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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem mit wenigstens einer Magnetspuleneinheit und wenigstens einer Magnetfeldsensoreinheit.
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Insbesondere in der Automobilindustrie, der Baubranche, der Luftfahrt sowie der Öl- und Gasindustrie werden Bauteile häufig mit Schweiß- und Lötverbindungen miteinander verbunden. Die Qualität der erzeugten Schweiß- und Lötnähte ist dabei von entscheidender Bedeutung. Vor allem bei sicherheitsrelevanten Bauteilen und Bauteilen, die unter technisch anspruchsvollen Einsatzbedingungen verwendet werden, können fehlerhafte Schweiß- und Lötverbindungen fatale Folgen für Anlagen, Personen und Umwelt haben. Hält eine Schweiß- oder Lötnaht nicht wie vorgesehen, können Bauteile beschädigt werden oder sogar komplette Strukturen versagen.
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Um ein Versagen von Schweiß- und Lötverbindungen zu vermeiden, werden insbesondere systemrelevante Schweiß- und Lötnähte auf deren Qualität und Funktionsfähigkeit überprüft. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche zerstörende und zerstörungsfreie Prüfverfahren zum Überprüfen von Schweiß- und Lötnähten bekannt. Je nach verwendeten Materialien sowie Schweiß- und Lötverfahren kommen unterschiedliche Schweiß- und Lötnahtprüfverfahren zum Einsatz. Beispiele für zerstörungsfreie Prüfverfahren sind eine Sichtprüfung, eine Magnetpulverprüfung, eine Farbeindringprüfung, eine Ultraschallprüfung und eine Röntgenprüfung.
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Ein neues Verfahren zum Überprüfen von Schweißnähten, welche aus Eisen oder ferromagnetischen Materialien ausgebildete Bauteile miteinander verbinden, stellt die Remanenzanalyse dar.
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Unter Remanenz, auch Restmagnetismus genannt, ist eine Magnetisierung zu verstehen, die ein durch ein externes Magnetfeld magnetisiertes Bauteil nach Entfernen des externen Magnetfeldes beibehält. Ein externes Magnetfeld kann beispielsweise durch eine stromdurchflossene Spule erzeugt werden.
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Bei der Remanenzanalyse wird zunächst die zu überprüfende Schweißnaht durch das externe Magnetfeld magnetisiert und anschließend mittels eines Hallsensors oder einer Magnetfeldkamera eine magnetische Remanenzflussdichte gemessen. Weist die Schweißnaht Inhomogenitäten und Schadstellen auf, entsteht ein inhomogener magnetischer Fluss, welcher eine inhomogene Remanenzflussdichte hervorruft. Die Remanenzflussdichte wird auch als magnetische Restflussdichte bezeichnet.
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Die Vorteile der Anwendung einer Remanenzanalyse zur Überprüfung von Schweiß- und Lötverbindungen sind unter anderem darin zu sehen, dass es sich bei der Remanenzanalyse um ein zerstörungsfreies Schweiß- und Lötnahtprüfverfahren mit vergleichsweise kurzen Prüfzeiten handelt, bei welchem keine zusätzlichen Hilfsstoffe, wie Koppelmittel, benötigt werden und die Messdaten einfach auswertbar sind.
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Die Druckschrift
DE 20 2020 001 315 U1 offenbart eine Anordnung zur Charakterisierung von Schweiß- und Lötverbindungen mittels Remanenzanalyse. Die Anordnung weist eine magnetfelderzeugende Einrichtung und eine zur Erfassung einer magnetischen Restflussdichte dienende Messanordnung auf. Die magnetfelderzeugende Einrichtung und die Messanordnung sind als separate Vorrichtungen ausgebildet, welchen das zu überprüfende Bauteil nacheinander zugeführt wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes auf Basis einer Remanenzanalyse arbeitendes Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem zur Verfügung zu stellen, welches einfach zu handhaben ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem mit wenigstens einer Magnetspuleneinheit und wenigstens einer Magnetfeldsensoreinheit, wobei die wenigstens eine Magnetspuleneinheit und die wenigstens eine Magnetfeldsensoreinheit an einer einzigen Haltevorrichtung angeordnet sind, gelöst.
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Die Magnetspuleneinheit weist wenigstens eine stromdurchflossene Magnetspule auf, mittels welcher die zu überprüfende Schweiß- oder Lötnaht magnetisiert werden kann. Die Magnetspule ist beispielsweise aus Kupferdraht ausgebildet.
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Zusätzlich zu der Magnetspuleneinheit ist die Magnetfeldsensoreinheit an der Haltevorrichtung angeordnet. Die Magnetfeldsensoreinheit weist vorzugsweise wenigstens eine Magnetfeldkamera auf, welche die Flussdichte eines durch die Magnetisierung hervorgerufenen Magnetfeldes innerhalb der Schweiß- oder Lötnaht erfasst und visualisiert. Anstelle wenigstens einer Magnetfeldkamera kann die Magnetfeldsensoreinheit auch wenigstens einen Hallsensor aufweisen.
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Durch das vorzugsweise voneinander beabstandete Anbringen der Magnetfeldsensoreinheit und der Magnetspuleneinheit an der Haltevorrichtung kann eine gegenseitige Beeinflussung von Magnetfeldsensoreinheit und Magnetspuleneinheit vermieden werden. Bei geeigneter Abschirmung ist es jedoch auch möglich, dass die Magnetspuleneinheit und die Magnetfeldsensoreinheit unmittelbar nebeneinander oder innerhalb eines einzigen Moduls angeordnet sind. Beispielsweise könnte die Magnetfeldsensoreinheit an einem freien Ende der Magnetspule der Magnetspuleneinheit angeordnet sein.
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Die Haltevorrichtung kann beispielsweise stabförmig, tellerförmig, L-förmig, in Form eines Rechtecks oder in Form einer Zange ausgebildet sein. Die Haltevorrichtung ist vorzugsweise aus Metall ausgebildet, kann jedoch auch aus einem Verbundwerkstoff, Kunststoff, Holz oder einem anderen Material hergestellt sein.
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Durch die Anbringung der Magnetspuleneinheit und der Magnetfeldsensoreinheit an der gemeinsamen Haltevorrichtung wird erfindungsgemäß ein kompaktes Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem zur Verfügung gestellt, welches gut handhabbar ist und ein schnelles Überprüfen von Schweiß- oder Lötnähten ermöglicht. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems ermöglicht es, Schweiß- und Lötnähte zu überprüfen, ohne dass das die Schweiß- oder Lötnaht aufweisende Bauteil bewegt werden muss. Stattdessen kann die Überprüfung von Schweiß- oder Lötnähten ausschließlich durch Bewegung des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems erfolgen. Dies ist insbesondere bei sehr großen und sperrigen Bauteilen vorteilhaft. Ebenso kann zur Überprüfung von Schweiß- oder Lötnähten aber auch das Bauteil bewegt werden und das Schweiß- oder Lötnahtüberprüfungssystem unbewegt bleiben.
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Hinsichtlich der Schweiß- und Lötnahtüberprüfung mittels des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems ist es von Vorteil, wenn die Magnetspuleneinheit und/oder die Magnetfeldsensoreinheit aus der Haltevorrichtung herausragen. Hierdurch wird eine besonders gute Zugänglichkeit der Magnetspuleneinheit und der Magnetfeldsensoreinheit zu der zu überprüfenden Schweiß- oder Lötnaht ermöglicht. Bei dem erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem können die Magnetspuleneinheit und Magnetfeldsensoreinheit von der Haltevorrichtung hervorragen.
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In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems können die Magnetspuleneinheit und/oder die Magnetfeldsensoreinheit jedoch auch so an der Haltevorrichtung angebracht sein, dass diese bündig mit einem Äußeren der Haltevorrichtung abschließen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems kragen die wenigstens eine Magnetspuleneinheit und die wenigstens eine Magnetfeldsensoreinheit jeweils in andere Raumrichtungen aus der Haltevorrichtung aus, und die Haltevorrichtung ist drehbar oder weist ein Drehgelenk zum gleichzeitigen Drehen der wenigstens einen Magnetspuleneinheit und der wenigstens Magnetfeldsensoreinheit auf.
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Durch das Auskragen, d.h. das Herausragen, der Magnetfeldsensoreinheit und der Magnetspuleneinheit von der Haltevorrichtung in unterschiedliche Raumrichtungen kann das Risiko einer Beeinflussung der Magnetfeldsensoreinheit durch die Magnetspuleneinheit verringert werden. Zudem ermöglicht das Drehen der Haltevorrichtung bzw. das Drehen wenigstens eines Teils der Haltevorrichtung ein einfaches und schnelles Bewegen der Magnetspuleneinheit und der Magnetfeldsensoreinheit zu einer zu überprüfenden Schweiß- oder Lötnaht, ohne dass das die Schweiß- oder Lötnaht aufweisende Bauteil bewegt werden muss. Hierdurch ist ein besonders einfaches und schnelles Überprüfen der Schweiß- oder Lötnaht möglich.
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Weist die Haltevorrichtung ein Drehgelenk auf, kann dieses derart an der Haltevorrichtung angebracht sein, dass entweder die komplette Haltevorrichtung durch das Drehgelenk drehbar ist oder lediglich ein Teil der Haltevorrichtung, wie beispielsweise ein Schenkel der Haltevorrichtung, welcher die Magnetfeldspuleneinheit und/oder die Magnetfeldsensoreinheit aufweist, drehbar ist. Die Haltevorrichtung kann auch mehrere Drehgelenke aufweisen, sodass beispielsweise die Magnetspuleneinheit und die Magnetfeldsensoreinheit unabhängig voneinander drehbar sind.
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Die Haltevorrichtung kann neben dem wenigstens einem Drehgelenk auch wenigstens ein weiteres Gelenk, wie ein Schub- oder Schraubengelenk aufweisen. Durch ein solch zusätzliches Gelenk kann die Flexibilität des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems weiter erhöht werden und ein Prüfprozess weiter vereinfacht und beschleunigt werden.
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Als günstig hat es sich auch herausgestellt, wenn die wenigstens eine Magnetspuleneinheit und die wenigstens eine Magnetfeldsensoreinheit an unterschiedlichen Schenkeln der Haltevorrichtung angeordnet sind oder die wenigstens eine Magnetspuleneinheit an einem Schenkel der Haltevorrichtung und die wenigstens eine Magnetfeldsensoreinheit an einem Flansch der Haltevorrichtung angeordnet sind oder die wenigstens eine Magnetfeldsensoreinheit an einem Schenkel der Haltevorrichtung und die wenigstens eine Magnetspuleneinheit an einem Flansch der Haltevorrichtung angeordnet sind. Auch bei derartigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem kann eine Beeinflussung der Magnetfeldsensoreinheit durch die Magnetspuleneinheit vermieden werden.
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Unter einem Schenkel wird bei der vorliegenden Erfindung ein vorzugsweise stabförmig ausgebildetes Element der Haltevorrichtung verstanden. Die Haltevorrichtung kann einen oder mehrere, beispielsweise zwei oder drei, Schenkel aufweisen.
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Als Flansch wird bei der vorliegenden Erfindung ein Verbindungsteil der Haltevorrichtung verstanden, mit dem die Haltevorrichtung an eine weitere Vorrichtung, wie einen Roboter, anbringbar ist.
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Hinsichtlich der Magnetisierung der zu überprüfenden Schweiß- oder Lötnaht hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Schweißnahtüberprüfungssystem wenigstens zwei Magnetspuleneinheiten aufweist und die Haltevorrichtung als eine Zange ausgebildet ist, wobei eine erste der Magnetspuleneinheiten an einem ersten Schenkel der Zange und eine zweite der Magnetspuleneinheiten an einem zweiten Schenkel der Zange angeordnet sind und freie Enden von wenigstens zwei der Magnetspuleneinheiten aufeinander zu ausgerichtet oder ausrichtbar sind. Hierdurch können die zu überprüfenden Schweiß- und Lötnähte von zwei Seiten magnetisiert werden. Eine beidseitige Magnetisierung der Schweiß- oder Lötnaht hat die Vorteile, dass zum einen die Schweiß- oder Lötnaht stärker magnetisiert wird und infolgedessen die Remanenzflussdichte besser ermittelt werden kann, und dass zum anderen auch dicke Bauteile durchgängig magnetisiert werden können, wodurch besonders zuverlässige Aussagen über die Qualität der Schweiß- oder Lötnaht getroffen werden können.
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Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem ist die Haltevorrichtung vorzugsweise C-förmig ausgebildet, wobei jeweils eine Magnetspuleneinheit an einem freien Schenkel des C angebracht ist. Die Magnetspuleneinheiten sind so an den Schenkeln des C angebracht, dass die beiden Magnetspuleneinheiten sich gegenüberliegend angeordnet sind. Vorzugsweise besitzen die beiden Magnetspuleneinheiten eine gemeinsame Mittelachse.
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Günstig ist es, wenn die wenigstens eine Magnetfeldsensoreinheit nicht zwischen den Schenkeln der Zange angeordnet ist, da so eine Beeinträchtigung der Magnetfeldsensoreinheit durch die an den Schenkeln angebrachten Magnetspuleneinheiten vermieden werden kann. Vorzugsweise ist in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberwachungssystems die Magnetfeldsensoreinheit an einem Flansch der Haltevorrichtung oder an einer nicht ins Innere der Zange zeigenden Seite der Zange angeordnet.
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Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberwachungssystems kann die Magnetfeldsensoreinheit in die gleiche Raumrichtung wie wenigstens eine der Magnetspuleneinheiten oder in eine von dieser Raumrichtung abweichende, beispielsweise senkrechte Raumrichtung aus der Haltevorrichtung auskragen.
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Das erfindungsgemäße Schweiß- und Lötnahtüberwachungssystem ist besonders flexibel nutzbar, wenn wenigstens eine der wenigstens zwei Magnetspuleneinheiten positionsveränderbar an einem der Schenkel angebracht ist, sodass ein Abstand zwischen den freien Enden der Magnetspuleneinheiten veränderbar ist. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ermöglicht es, Bauteile mit unterschiedlichen Abmessungen zu überprüfen. Ferner können die Magnetspuleneinheiten durch ein Verfahren wenigstens einer der Magnetspuleneinheiten zur Magnetisierung der zu überprüfenden Schweiß- oder Lötnaht präzise mit einer Oberfläche der Schweiß- oder Lötnaht in Kontakt gebracht werden.
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Um eine Schädigung des zu prüfenden Bauteils durch einen Kontakt mit den Magnetspuleneinheiten und/oder der wenigstens einen Magnetfeldsensoreinheit zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn an jeweils einem freien Ende der wenigstens einen Magnetspuleneinheit und/oder an jeweils einem freien Ende der wenigstens einen Magnetfeldsensoreinheit ein Abstandshalter angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist der Abstandshalter so ausgebildet, dass dieser einen Abstand in einem Bereich von 0,8 bis 1,2 mm, bevorzugt 1 mm, zur Prüfoberfläche schafft. Der Abstandshalter kann starr oder nachgiebig mit der Magnetspuleneinheit oder Magnetfeldsensoreinheit verbunden sein. Für ein besonders schonendes Aufbringen der Magnetspuleneinheit oder der Magnetfeldsensoreinheit auf die Prüfoberfläche kann der Abstandshalter beispielsweise aus Kautschuk oder Kunststoff ausgebildet sein. Der Abstandshalter kann aber auch aus einem Metall oder einem Verbundwerkstoff bestehen.
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Günstig ist es auch, wenn die wenigstens eine Magnetspuleneinheit und/oder die wenigstens eine Magnetfeldsensoreinheit durch jeweils eine bewegliche Halterung an der Haltevorrichtung montiert ist/sind. Hierdurch wird die Flexibilität des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberwachungssystem hinsichtlich dessen Positionierung an der zu überprüfenden Schweiß- oder Lötnaht erhöht. Ferner ermöglicht eine solche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schweiß- oder Lötnahtüberwachungssystems ein sanftes und exaktes Aufsetzen der wenigstens einen Magnetspuleneinheit und/oder der wenigstens einen Magnetfeldsensoreinheit auf der Schweiß- oder Lötnaht. Je nach Ausgestaltung der Halterung kann diese eine lineare und/oder rotatorische Bewegung der Magnetspuleneinheit oder der Magnetfeldsensoreinheit ermöglichen.
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In alternativen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schweiß- oder Lötnahtüberwachungssystems kann auch die Halterung an sich beweglich an der Haltevorrichtung des Schweiß- oder Lötnahtüberwachungssystems angebracht sein, wobei hierbei die Magnetspuleneinheit bzw. Magnetfeldsensoreinheit fest, also unbeweglich, in der Halterung eingebracht ist.
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Besonders praktisch ist es, wenn die Haltevorrichtung einen Flansch aufweist, mit dem sie an einem Arm eines Roboters montierbar oder montiert ist. Damit ergibt sich die Möglichkeit eines robotergeführten Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems, durch das Prüfprozesse exakt und schnell durchgeführt werden können.
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Es ist jedoch ebenso möglich, das Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem manuell, also handgeführt zu verwenden. In einem solchen Anwendungsfall kann das erfindungsgemäße Schweiß- oder Lötnahtüberprüfungssystem für ein besseres Handling beispielsweise an einer Handzange angebracht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
- 1 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems mit in unterschiedliche Raumrichtungen zeigender Magnetspuleneinheit und Magnetfeldsensoreinheit in einer Seitenansicht zeigt;
- 2 schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems mit in entgegengesetzte Raumrichtungen zeigender Magnetspuleneinheit und Magnetfeldsensoreinheit in einer Seitenansicht zeigt;
- 3 schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems in Form einer Zange in einer Seitenansicht zeigt; und
- 4 schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems in Form einer Zange in einer Seitenansicht zeigt.
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems 1 in einer Seitenansicht. Das Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems 1 weist eine quaderförmige Haltevorrichtung 2 auf. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Haltevorrichtung 2 auch einen anderen, wie beispielsweise runden, Querschnitt aufweisen und/oder bogen- oder winkelförmig ausgebildet sein.
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An einer ersten Längsseite 24 der Haltevorrichtung 2 ist eine Magnetspuleneinheit 3 angebracht, welche aus der ersten Längsseite 24 herausragt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Magnetspuleneinheit 3 senkrecht zu einer Längsausrichtung L der Haltevorrichtung 2 angeordnet. In anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems 1 kann die Magnetspuleneinheit 3 auch in einem anderen Winkel zu der Haltevorrichtung 1 an dieser befestigt sein.
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Die Magnetspuleneinheit 3 ist in dem Ausführungsbeispiel von 1 nahe einer Stirnseite 28 der Haltevorrichtung 2 platziert. Eine solche Anordnung hat sich insbesondere hinsichtlich eines Festhaltens der Haltevorrichtung 2 und eines Einspannens oder Befestigens der Haltevorrichtung 2 an einem Roboter als günstig erwiesen. Alternativ kann die Magnetspuleneinheit 3 auch an einer anderen Stelle der Längsseite 24, beispielsweise mittig angeordnet sein. Ebenso kann die Magnetspuleneinheit 3 auch an einer anderen Seite der Haltevorrichtung 2, wie einer Stirnseite, angebracht sein.
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In der gezeigten Ausführungsform weist die Magnetspuleneinheit 3 eine aus Kupferdraht ausgebildete Magnetspule auf. Alternativ kann die Magnetspule auch aus einem anderen Material, wie Aluminium oder Gold, ausgebildet sein und/oder einen Magnetkern, wie einen Eisenkern, aufweisen. Ebenso kann die Magnetspule auch aus einer nicht gewickelten Kupferelektrode bestehen.
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Die Magnetspuleneinheit 3 ist zylinderförmig ausgebildet, wobei ein freies Ende 31 der Magnetspuleneinheit 3 eben ausgestaltet ist. Die Magnetspuleneinheit 3 kann hierdurch zum Magnetisieren einer zu überprüfenden Schweiß- oder Lötnaht besonders gut auf diese aufgesetzt werden. Ebenso kann die Magnetspuleneinheit 3 jedoch beispielsweise auch quaderförmig oder U-förmig ausgebildet sein.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems 1 ist die Magnetspuleneinheit 3 fest mit der Haltevorrichtung 2 verbunden, also nicht in ihrer Position veränderbar. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Magnetspuleneinheit 3 aber auch beweglich an der Haltevorrichtung 2 angebracht sein. Beispielsweise kann die Magnetspuleneinheit 3 linear beweglich an der Haltevorrichtung 2 montiert sein oder teleskopierbar ausgestaltet sein.
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An einer an die erste Längsseite 24 angrenzenden zweiten Längsseite 25 der Haltevorrichtung 2 ist eine Magnetfeldsensoreinheit 4 befestigt. Die Magnetfeldsensoreinheit 4 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um 90° versetzt zu der Magnetspuleneinheit 3 an der Haltevorrichtung 2 angeordnet. Die Magnetfeldsensoreinheit 4 ragt aus der zweiten Längsseite 25 heraus, wobei die Magnetfeldsensoreinheit 4 in Längsausrichtung L der Haltevorrichtung 2 versetzt zu der Magnetspuleneinheit 3 an der Haltevorrichtung 2 angebracht ist. Eine solche Anordnung von Magnetspuleneinheit 3 und Magnetfeldsensoreinheit 4 vermeidet eine Beeinflussung der Magnetfeldsensoreinheit 4 durch die Magnetspuleneinheit 3.
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Die Magnetfeldsensoreinheit 4 besteht aus mehreren Hallsensoren. Die Hallsensoren bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus dünnen kristallinen dotierten Halbleiterschichten, die seitlich vier Elektroden besitzen. Durch zwei sich gegenüberliegende Elektroden wird ein Strom eingespeist, die zwei orthogonal zu diesen Elektroden angeordnete Elektroden dienen der Abnahme einer Hallspannung. Bei Durchströmung des Hallsensors durch ein senkrecht zu den Halbleiterschichten verlaufendes Magnetfeld ist eine Ausgangsspannung (Hallspannung) abgreifbar. Um die Magnetfeldsensoreinheit 4 möglichst senkrecht auf die zu überprüfende Schweiß- oder Lötnaht aufbringen zu können, ist ein die Hallsensoren aufweisendes freies Ende 41 der Magnetfeldsensoreinheit 4 quaderförmig ausgebildet. Eine solche Ausgestaltung des freien Endes 41 begünstigt zudem die Anordnung der Halbleiterschichten des Hallsensors in der Magnetfeldsensoreinheit 4.
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Die Magnetfeldsensoreinheit 4 ist mittels einer beweglichen Halterung 5 an der Haltevorrichtung 2 angebracht. Dadurch ist die Magnetfeldsensoreinheit 4 hinsichtlich ihrer Positionierung auf der zu überprüfenden Schweiß- oder Lötnaht flexibel und kann exakt darauf platziert werden. In der gezeigten Ausführungsform ist die Halterung 5 sowohl schwenkbar als auch in ihrer Längsausrichtung verfahrbar.
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In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberwachungssystem 1 kann die Magnetfeldsensoreinheit 4 auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise kann sie ein rundes Ende besitzen. Zudem muss die Magnetfeldsensoreinheit 4 auch nicht an einer Halterung 5 befestigt sein. Die Magnetfeldsensoreinheit 5 kann beispielsweise auch direkt an der Haltevorrichtung 2 befestigt sein oder in diese integriert sein, sodass die Magnetfeldsensoreinheit 4 bündig mit einer Oberfläche der Haltevorrichtung 2 abschließt. Ebenso kann die Magnetfeldsensoreinheit 4 auch an einer unbeweglichen oder einer lediglich in Längsrichtung der Halterung 5 verfahrbaren Halterung 5 befestigt sein.
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Zum Anbringen der Haltevorrichtung 2 an einem Roboter kann beispielsweise an einer Stirnseite 26 der Haltevorrichtung 2 ein Halteflansch befestigt sein. Alternativ kann das erfindungsgemäße Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem 1 auch als handgeführte Vorrichtung ausgebildet sein.
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Zur Durchführung eines Prüfprozesses wird das erfindungsgemäße Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem 1 mit einer nicht dargestellten Stromversorgung und einem Rechner zur Steuerung und Datenauswertung gekoppelt.
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2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems 1' in einer Seitenansicht, wobei gleiche Bezugszeichen wie in 1 gleiche Komponenten bezeichnen. Es wird hier auf die vorangegangene Beschreibung zu diesen Komponenten verwiesen.
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Im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem 1 ist bei dem Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem 1' von 2 die Magnetfeldsensoreinheit 4 nicht an der Längsseite 25 angebracht, die an die die Magnetspuleneinheit 3 aufweisende Längsseite 24 angrenzt, sondern einer der die Magnetspuleneinheit 3 aufweisenden Längsseite 24 gegenüberliegenden Längsseite 27. Dadurch sind bei dem Schweiß- oder Lötnahtüberprüfungssystem 1'die Magnetspuleneinheit 3 und die Magnetfeldsensoreinheit 4 noch weiter voneinander beabstandet, wodurch deren gegenseitige Beeinflussung noch weiter verringert wird.
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3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystems 1" in einer Seitenansicht, wobei auch hier gleiche Bezugszeichen wie in den 1 und 2 gleiche Komponenten bezeichnen.
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Anders als in den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung, weist das in 3 gezeigte Schweiß- und Lötnahtüberwachungssystem 1" keine quaderförmige Haltevorrichtung 2, sondern eine zangenförmige Haltevorrichtung 2' auf. Speziell ist die Haltevorrichtung 2' C-förmig ausgebildet. Die Haltevorrichtung 2 besitzt einen ersten Schenkel 21 und einen parallel zu diesem angeordneten zweiten Schenkel 22. Zwischen den beiden Schenkeln 21, 22 erstreckt sich ein Flansch 23.
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An einem freien Ende 210 des ersten Schenkels 21 und an einem freien Ende 220 des zweiten Schenkels 22 ist jeweils eine in einen Innenbereich der zangenförmigen Haltevorrichtung 2' ragende Magnetspuleneinheit 3, 3' angeordnet. Die eine gemeinsame Mittelachse M aufweisenden Magnetspuleneinheiten 3, 3' sind sich gegenüberliegend angeordnet. Bei dem Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem 1" werden die zu überprüfenden Bauteile zwischen die beiden zueinander ausgerichteten Magnetspuleneinheiten 3, 3' eingebracht. Vorteilhafterweise kann eine zu überprüfende Schweiß- oder Lötnaht hierdurch von zwei Seiten magnetisiert werden. Eine beidseitige Magnetisierung begünstigt die Ausbildung eines starken Magnetfeldes in der Schweiß- oder Lötnaht und ermöglicht außerdem, dass auch Schweiß- oder Lötnähte von vergleichsweise dicken Bauteilen vollständig magnetisiert und hinsichtlich deren Qualität überprüft werden können.
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Für ein unkompliziertes Platzieren des jeweils zu überprüfenden Bauteils zwischen den beiden Magnetspuleneinheiten 3, 3' ist die Magnetspuleneinheit 3' in der gezeigten Ausführungsform linear verfahrbar gelagert. Die Magnetspuleneinheit 3' ist in einer Verfahrrichtung A verfahrbar, sodass diese in Richtung der gegenüberliegenden Magnetspuleneinheit 3 und von dieser wegbewegt werden kann. Hierdurch kann ein Abstand d zwischen den beiden Magnetspuleneinheiten 3, 3' variiert werden. In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können auch beide Magnetspuleneinheiten 3, 3' verfahrbar gelagert sein oder beide Magnetspuleneinheiten 3, 3' fest mit der Haltevorrichtung 2', also nicht bewegbar, verbunden sein.
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Das lineare Verfahren der Magnetspuleneinheit 3' erfolgt vorzugsweise druckluftbasiert. Alternativ kann eine Bewegung der Magnetspuleneinheit 3' durch einen Elektromotor erfolgen.
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Hinsichtlich der Magnetisierung der Schweiß- oder Lötnaht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Magneteinheiten 3, 3' in direkten Kontakt mit der Schweiß- oder Lötnaht gebracht werden. Um eine Zerstörung der Schweiß- oder Lötnaht zu vermeiden, wird zum Aufsetzen der Magnetspuleneinheiten 3, 3' ein in die Magnetspuleneinheiten 3, 3' integrierter Kraftsensors verwendet. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann auch nur die verfahrbare Magnetspuleneinheit 3' einen Kraftsensor aufweisen. Ebenso kann ein Kraftsensor auch in oder an der Magnetfeldsensoreinheit 4 ein- oder angebracht sein.
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An dem ersten Schenkel 21 der Haltevorrichtung 2' ist an einer die Magnetspuleneinheit 3 aufweisenden Seite gegenüberliegenden Seite die von der Haltevorrichtung 2' wegragende Magnetfeldsensoreinheit 4 angebracht. Die Magnetfeldsensoreinheit 4 ist an dem freien Ende 210 des ersten Schenkels 21 angeordnet, kann prinzipiell aber auch an einer anderen Stelle des ersten Schenkels 21 platziert werden. Beispielsweise kann die Magnetfeldsensoreinheit 4 mittig des ersten Schenkels 21 angeordnet sein.
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Mittels des Flansches 23 kann das erfindungsgemäße Schweiß- und Lötnahtüberprüfungssystem 1" an einem Roboter oder einer Handzange befestigt werden.
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In der in 4 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweiß- und Lötnahtüberprüfungsvorrichtung 1''' ist die Magnetfeldsensoreinheit 4 nicht wie in der Ausführungsform von 3 gezeigt, an einem Schenkel 21 der C-förmigen Haltevorrichtung 2' angebracht, sondern an dem Flansch 23. Für eine gute Positionierbarkeit der Magnetfeldsensoreinheit 4 auf der Schweiß- oder Lötnaht ragt diese auch in der in 4 gezeigten Ausführungsform der Erfindung aus der Haltevorrichtung 2' heraus. Die Magnetfeldsensoreinheit 4 ist senkrecht zu einer Oberfläche der Haltvorrichtung 2', von welcher sich die Magnetfeldsensoreinheit 4' erstreckt, ausgerichtet.
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Prinzipiell kann die Magnetfeldsensoreinheit 4, anders als in den 3 und 4 gezeigt, auch so an der Haltevorrichtung 2' angebracht sein, dass sich diese in den Innenbereich der Haltevorrichtung 2' erstreckt.
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In den in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung wird auf Abstandshalter an den Magnetspuleneinheiten 3, 3' und der Magnetfeldsensoreinheit 4 verzichtet. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann wenigstens eine der Magnetspuleneinheiten 3, 3' und/oder die Magnetfeldsensoreinheit 4 jedoch einen Abstandshalter aufweisen. Ein solcher ist dann vorteilhafterweise an dem freien Ende 31, 31' 41 der Magnetspuleneinheit 3, 3' oder der Magnetfeldsensoreinheit 4 angebracht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202020001315 U1 [0008]
