DE2143200C3 - Reifenprüfgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reifenprüfgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein solches Reifenprüfgerät ist aus der Zeitschrift »Rubber World« Februar 1969, Seiten 51 bis 54 bekannt. Nachteilig is: bei diesem Reifenprüfgerät, daß die Reifenwände nur dann von Wulst zu Wulst abgetastet werden können, wenn die Röntgenstrahlung die Reifenwände zweimal durchdringt, da eine so große Röntgenquelle verwendet werden muß, daß sie nicht in den eigentlichen Reifentorus eingeführt werden kann. Außerdem trifft der Röntgenstrahl nicht immer senkrecht, sondern unter einem Winkel auf den Wulstbereich auf, so daß sich keine optimale Röntgen-Darstellung der für die Prüfung besonders interessanten Bereiche ergibt. Und schließlich ist die Bedienung des bekannten Reifenprüfgerätes äußerst umständlich und kompliziert.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Reifenprüfgerät der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem der Röntgenstrahl die Reifenwand nur einmal durchdringen muß und immer senkrecht auf den Wulstbereich auftrifft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprächen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die Röntgenröhre zwischen die Wülste hindurch in den Reifen-Torus eingeführt werden kann, wodurch eine sehr viel bessere Überprüfung der Seitenwände und der Wulstbereiche des Reifens möglich ist. Da durch diese Anordnung der Röntgenstrahl von der Mitte des Reifenquerschnittes aus radial nach außen verläuft, wird immer nur eine Reifenwand überprüft, wobei die durch den Strahl abgetastete Fläche unter sämtlichen Beobachtungswinkeln auf dem Reifenquerschnitt im wesentlichen die gleiche Entfernung von der Röntgenquelle hat. Dadurch wird bei einer Änderung des Beobachtungswinkels die Bildvergrößerung nicht beeinflußt.

Zweckmäßigerweise wird ein zylindrischer, wasserg^ kühlter Röntgenröhreneinsatz mit kleinem Brennfleck und mit einem Strahlaustrittsteil in Form eines kreisförmigen, radialen Austrittsfensters verwendet, so

daß sich ein kegelförmiger Strahl ergibt Dadurch kann eine optimale Bildschärfe erreicht werden.

Der Röntgenröhrenkopf und der Manipulator sind relativ zueinander parallel zu den Seitenwänden des Reifens sowie radial zur Horizontalachse des Reifens bewegbar. Dadurch wird es auf konstruktiv einfache Weise möglich, den Röntgenröhrenkopf auf unter schiedliche Reifengrößen einzustellen. Außerdem kann jeder Reifen im Bereich seiner Wülste aus mehreren unterschiedlichen Richtungen überprüft werden, wie es insbesondere für die Inspektoren der in den Wülsten vorgesehenen Stahldrahtkerne wesentlich ist.

Und schließlich kann eine Lagesynchronisierung zwischen der Strahlposition und der Bildabtastposition erreicht und damit der von dem Reifenprüfgerät benötigte Raum sehr klein gehalten werden, indem der Manipulator und der Röntgenröhrenkopf als Einheit in bezug auf die Röntgenbildabtasteinrichtung gedreht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Reifenprüfanlage nach der Erfindung,

F i g.. 2 eine Seitenansicht eines Reifenprüfgerätes in der in F i g. 1 dargestellten Anlage,

F i g. 3 in Draufsicht einen bei den Reifenprüfgeräten gemäß F i g. 1 und 2 verwendeten Röntgenröhrenkopf mit schwingendem Strahl, und

F i g. 4 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt den in Fig.3 dargestellten Röntgenröhrenkopf mit schwingendem Röntgenstrahl.

Mit Ausnahme einer Bedienungsstation, welche aus einem Steuerpult 5 und einem Förnsehmonitor 6 besteht, ist das Reifenprüfgerät in einem abgeschirmten Raum eingeschlossen, welcher die üblichen, bleiverkleideten Wände 7, eine bleiverkleidete Tür und ein Beobachtungsfenster 9 aus Bleiglas aufweist.

Innerhalb des abgeschirmten Raumes befindet sich, außer einem Wasserkühler 10 und einem Hochspannungstransformator 11 für die im folgenden näher beschriebene Röntgenröhre, das Reifenprüfgerät, welches einen Reifenmanipulator (F i g. 2) aufweist, der den betreffenden Reifen in Vertikallage hält, während er ihn um seine Rotationsachse in Drehung versetzt und seine Wülste in bestimmtem Abstand voneinander hält. Ein derartiger Manipulator sollte vorzugsweise in der Lage sein, Reifen unterschiedlicher Größe, zumindestens innerhalb eines üblichen Reifentypenbereiches, aufnehmen zu können. Außerdem sollte der Manipulator eine leichtgewichtige, einfache Konstruktion haben, wozu er ein rechteckiges, aufrechtstehendes Gehäuse 16 mit einer Aufnahmeanordnung aus angetriebenen Reifentragrollen 17 an seiner oberen Seite, die an der Unterseite eines Reifens 18 angreifen sowie an Armen gehalterte Führungsrollen 19, die auf gegenüberliegenden Seiten der Reifentragrollen angeordnet sind und die Wülste des Reifens spreizen, und außerdem Seitenführungsrollen 20 aufweist, die an den Seitenwänden des Reifens angreifen und diesen in vertikaler Lage halten, während er durch die angetrk'^r.cri unteren Tragrollen 17 in Drehung versetzt wird.

Das Manipulatorgehäuse 16 ruht mittels Rädern 23 auf einer drehbaren Grundplatte 22. Diese R^arier 23 gestatten eine Horizontalbewegung des Manipulators längs der Grundplatte in mit Bezug auf die Reifenausdehnung radialer Richtung. Eine horizontale Antriebsspindel 25 bewirkt die Verstellbewegung des Manipula torgehäuses 16 auf den Rädern 23. Die drehbare Grundplatte 22 ist auf einer am Boden gehalterten Tragwelle 26 mittels einer Büchse 27 und mittels zweier Kugellager 28 und 29 gelagert, welche mit Abstand voneinander auF der Welle sitzen. Ein Elektromotor mit einem Untersetzungsgetriebe 30 ist über eine Kette 31 und Zahnräder 32 und 33 mit der Grundplatte 22 gekuppelt Die Antriebsspindel 25 zur Einstellung der Lage des Manipulators 15 längs der Grundplatte 22 kann, bei Bedarf, ebenfalls von einem Motor, welcher nicht dargestellt ist, angetrieben sein.

Ein kleiner, kompakter Röntgenröhrenkopf 35 ist innerhalb des Reifens an dem abgekröpften Ende eines horizontalen Tragarmes 36 gehaltert, der sich von der Reifenmitte aus seitlich nach außen zu einer Säule 38 hin erstreckt, an welcher er starr befestigt ist Die Säule 38 ist an ihrem Fuß auf der Grundplatte 22 befestigt, auf welcher außerdem der Manipulator 15 ruht

Der Röhrenkopf 35, welcher im folgenden näher beschrieben ist, weist einen verhältnismäßig kurzen, beispielsweise 152 mm langen, im wesentlichen zylindrischen, einen geringen Durchmesser von beispielsweise 54 mm aufweisenden Röntgenröhreneinsatz 40 auf, welcher der wassergekühlten, Metall-Keramik-Bauart angehört und einen kleinen Brennfleck von beispielsweise 0,5 mm hat; er soll beispielsweise bei einer Spannung von 100 kV arbeiten und bei entsprechender Kathodenvorspannung anstelle des üblichen 24°-Strahles einen 40°-Strahl zur Ausfüllung des Bildschirmes erzeugen. Der kleine zylindrische Einsatz 40 ist in dem Reifen vertikal angeordnet, so daß sein Strahlaustrittsfenster 41 in einer horizontalen Mittelebene des zu prüfenden Reifens liegt. Der Einsatz 40, das heißt, die Quelle des Röntgenstrahl 42, F i g. 1, tastet den Reifen im Inneren von einer Wulst 43 zur anderen Wulst 44 hin ab, indem er zwischen Begrenzungsanschlägen in beiden Richtungen eine Dreh- bzw. Schwingbewegung um seine vertikale Achse 45 ausführt. In jeder aufeinanderfolgenden Drehlage des Röhreneinsatzes 40, die zur Durchleuchtung des Reifenquerschnittes durch den Röntgenstrahl von einer Reifenwulst zur anderen erforderlich ist, dreht der Manipulator den Reifen 18 mindestens einmal vollständig um seine Mittelachse so daß am Ende der gesamte Reifen auf diese Weise durchleuchtet worden ist. Dadurch, daß die Achse 45 des Röntgenröhreneinsatzes im wesentlichen im Zentrum des Reifenquerschnitts angeordnet ist, was bei einer gegebenen Reifengröße durch Verstellung der horizontalen Antriebsspindel 25 am Unterteil des Manipulators 15 erreicht wird, wird das Austrittsfenster 41 des Röntgenstrahl 42 in sämtlichen Radiallagen dieses Strahles in gleicher Entfernung von der Reifeninnenwand gehalten, so daß der Röntgenstrahl in sämtlichen Winkellagen im wesentlichen senkrecht auf die Reifeninnenfläche trifft. Bei Bedarf kann das Abtastverfahren so geändert werden, daß die Abtastung, anstatt radial, parallel zu den Seitenwänden des Reifens erfolgt, indem der Reifenmanipulator horizontal verschoben wird, was durch Drehen der horizontalen Antriebsspindel 25 erreicht wird, die an der Grundplatte 22 angebracht ist. Eine solche Parallelbewegung der Reifenseitenwand an dem Röntgenstrahl vorbei kann von Vorteil sein, wenn beispielsweise die Bereiche in der Nähe aer Reifenwülste 43 und 44 beobachtet werden, in welche jeweils ein Stahldrahtkern 48 eingebettet ist, der anderenfalls das Röntgenbild der äußeren Wulstteile verdunkelt.
Zum Abtasten des latenten Röntgenbildes des von

dem Röntgenstrahl durchleuchteten Reifenteiles dient eine Bildverstärkerröhre 50, deren nicht dargestellter Eingangsschirm in einer Flucht mit dem aus dem Reifen austretenden Röntgenstrahl angeordnet ist. An dem Gehäuse der Bildverstärkerröhre ist eine Fernsehkamera 51 angebricht, welche den nicht dargestellten Ausgangsschirm des Bildverstärkers beobachtet und die Röntgenbildinformation des Reifens zu dem Fernsehmonitor 6 in der Bedienungsstation außerhalb des Prüfraumes überträgt. Die Anordnung aus Bildverstärkerröhre 50 und Fernsehkamera 51 ist über eine Führungs- und Verstelleinrichtung 53 auf einem feststehenden Ständer 52, Fig.2, angebracht. Die Einrichtung 53 gestattet eine Horizontalverstellung der Anordnung 50, 51 mit Bezug auf das Reifenäußere, beispielsweise zum Auffangen des Röntgenstrahl mit einem Durchmesser, welcher der Größe des Eingangsschirmes der Bildröhre entspricht, oder entsprechend der Bildverstärkung, zur Anfangseinstellung usw. Diese Verstellung kann von der Bedienungsstation außerhalb des Prüfraumes aus über ein Seil 55, Seilrollen 56 und eine Handkurbel 57 von Hand oder durch einen Motor vorgenommen werden.

Damit die Ausrichtung der Bildverstärkerröhre 50 und der Fernsehkamera 51 auf den Röntgenstrahl 42 in dessen sämtlichen, sich durch die Drehbewegung des Röntgenröhreneinsatzes 40 um die Achse 45 herum ergebenden horizontalen Radialpositionen beibehalten wird, wird die Grundplatte 22 durch den Motor 30 um die Achse 26a der Tragwelle 26 gedreht, damit der Manipulator 15, der Reifen 18 und der Röntgenröhrenkopf 35 synchron mit der Drehung des Röhreneinsatzes mitgenommen werden. Die Achse 26a, um welche der Reifen gemeinsam mit dem Manipulator und dem Röhrenkopf gedreht wird, verläuft parallel zu der Achse 45, um welche sich der Röntgenstahl dreht, so daß in allen genannten synchronisierten Radiallagen die gleiche Entfernung zwischen dem Röntgenröhreneinsatz und der Bildverstärkerröhre beibehalten wird.

In den F i g. 3 und 4 ist der Röntgenröhrenkopf 35 dargestellt, welcher so konstruiert ist, daß der Röntgenröhreneinsatz 40 die beschriebene Drehbewegung um die Vertikalachse 45 ausführen kann. Der Röhrenkopf 35 weist einen eine drehbare Lagerung bildenden Kühlkopf 60 auf, welcher das obere metallische Ende des Einsatzes, in welchem das Strahlaustrittsfenster 41 angeordnet ist, umschließt. Ein Kugellager 61, welches mittels einer ringförmigen Halteplatte 62 in dem Kühlkopf 60 gehaltert ist, bildet eine reibungsarme Lagerung für das obere Ende des Einsatzes. Einlaß- und Auslaß-Kühlwasserkanäle 63 und 64, von welchen nur einer in F i g. 4 dargestellt ist stehen mit einer innerhalb des Kühlkopfes 60 gebildeten flachen Kühlkammer 65 in Verbindung, die gegenüber dem obersten Ende des Einsatzes 40 offen ist Flexible Kühlwasserschläuche 63a und 64a sind über Fittings an die Kühlwasserkanäle 63 und 64 angeschlossen und leiten über den Innenraum des Röhrenkopftragarmes 36 usw. Kühlwasser aus dem Wasserkühler 10 (Fig. 1) durch die Kühlkammer 65 hindurch. Eine von einem Haltering 67 gehaltene O-Ringdichtung 66 verhindert den Austritt von Kühlwasser aus der Kammer 65. Ein kleiner Motor 68, welcher an seinem oberen Ende an einer horizontalen Befestigungsplatte 69 gehaltert ist ist an der Innenseite des Röhreneinsatzes 40 angeordnet Die Abtriebswelle 70 dieses Motors ragt parallel zur Drehachse 45 des Einsatzes 40 nach oben. Die Motorwelle 70 ist mit dem Einsatz 40 über einen auf dessen Umfang in der Nähe des unteren Endes de: Kühlkopfes 60 angeordneten Zahnring 71, eine Kette 72 und ein Zahnrad 73, welches auf der Motorwellc befestigt ist, gekuppelt. Ein durch die Kette 72 angetriebenes Potentiometer 74 liefert eine Informatior über die Lage des Röntgenstrahlaustrittsfensters 41. Eir starres Tragteil 75, welches mit dem Kühlkopf 60 ein gemeinsames Teil bildet, erstreckt sich von diesem aus abwärts und nach hinten über den Motor 68 hinweg und trägt die mittels Maschinenschrauben und Muttern ar ihm befestigte Halteplatte 69. Ein zwischen der Befestigungsplatte 69 und dem Tragteil 75 angeordnetes Distanzrohr 76 dient zur Versteifung der Motorantriebsanordnung.

Das untere, gewellte, keramische Hochspannungszuführungsende des Röntgenröhreneinsatzes 40 ist in eir ölgefülltes, zylindrisches Metallgehäuse 78 eingeschlossen, welches sich von dem untersten Bereich des metallischen oberen Endes des Einsatzes 40 aus nach abwärts ein kurzes Stück über Hochspannungs- und Heizfadenzuleitungen 79, 80 und 81 des Einsatzes hinauserstreckt. Innerhalb des Gehäuses 78 koaxial angeordnete Isolierbüchsen 85 und 86 umschließen den keramischen Teil des Einsatzes 40 und die Zuleitungen 79,80 und 81. Ein ringförmiger Deckel 88 oben an dem Gehäuse 78 schließt zusammen mit einer Dichtung 89 das Gehäuse 78 gegenüber dem in ihm enthaltenen Isolieröl nach oben ab und läßt eine Drehbewegung des Einsatzes 40 relativ zu diesem Gehäuse zu. Ein gewendeltes Erdungsband 90 zwischen dem Deckel 88 und dem metallischen Teil des Einsatzes 40 schließt bei dieser besonderen Bauart des verwendeten Einsatzes einen durch diesen hindurchgehenden Hochspannungskreis. Das untere Ende des Metallgehäuses 78 ist durch einen abnehmbaren, mit einer Dichtung versehenen Deckel 93 verschlossen. Die Hochspannungs- und Heizfadenzuleitungen 79, 80 und 81 sind aufwärts zu einem Hochspannungskabel 95 geführt welches innerhalb eines mit dem Gehäuse 78 verbundenen Metallrohres 96 angeordnet ist Die geerdete Umflechtung des Hochspannungskabeis 95 ist an mehreren Stellen 98 nach hinten gezogen und mit einem Haltebund 99 verlötet welcher an der Verbindungsstelle des oberer Endes des Rohres 96 mit dem unteren Ende des Tragteils 75 angebracht ist Der Bund 99 dient zui Befestigung des Röhrenkopfes 35 an einem am Ende des Röhrenkopftragarmes 36 angebrachten Gegenbund Das Hochspannungskabel 95 ist mittels eines Epoxidmaterials 100 innerhalb des Rohres 96 zentrisch gehaltert Die Zuleitungen 79, 80 und 81 haben innerhalb des Gehäuses 78 ausreichend SpieL so daß der Röntgenröhreneinsatz 40 innerhalb dieses Gehäuses die Vorwärts- und Rückwärts-Drehbewegung ausführen kann.
Beim Betrieb des Reifenprüfgerätes läßt sich die oben beschriebene Drehung des Manipulators und dei Röhrenkopf-Tragplatte 22 durch den Motor 30 in Synchronismus mit der Drehbewegung des Röntgenröhreneinsatzes 40 durch den Motor 68 einfach dadurch erreichen, daß Synchronmotoren verwendet und passende Übersetzungsverhältnisse gewählt werden, odei daß andere Arten von Motoren verwendet werden, die in Abhängigkeit von der durch das Potentiometer 74 in dem Röhrenkopf 35 gelieferten Lageinformation und von einem gleichen Potentiometer 102, welches dei Antriebskette 31 der Grundplatte 22 zugeordnet ist durch eine geeignete Regelschaltung entsprechend geregelt werden.
Um die horizontale Mittelebene von Reifen verschie-

dener Durchmesser in der Vertikalen auf die horizontale Achse des Röntgenstrahlaustrittsfensters 41 in dem Röhrenkopfeinsatz 40 auszurichten, wird eine Hydraulikeinrichtung 110 zur Höhenverstellung des Manipulators :I5 verwendet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Reifenprüfgerät mit einem Manipulator zur Drehung eines Reifens um eine durch seine Mitte verlaufende horizontale Achse, mit einem von einer Röhrenkopfhaltevorrichtung gehaltenen Röntgenröhrenkopf, der den Reifen von innen durchleuchtet, und mit einer Röntgenbildabtasteinrichtung, welche auf den aus dem Reifen austretenden Röntgenstrahl anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgenröhrenkopf (35) mit einer motorgetriebenen Einrichtung (40) versehen ist, mittels welcher die zwischen den Wulsten in den Reifen einführbare Röntgenstrahlquelle um eine Abtastachse (45), die senkrecht auf der Reifenquerschnittsebene etwa im Zentrum des Reifenquerschnittes steht, derart schwingt, daö der Röntgenstrahl (42) den Reifen (18) innen von Wulst (43) zu Wulst (44) abtastet, daß Antriebseinrichtungen (30, 31, 32, 33) vorgesehen sind, welche den Manipulator (15) sowie mit ihm den Reifen (18) und die Röhrenkopfhaltevorrichtung (36, 38, 75) um eine Achse (26a) parallel zur Abtastachse (45) derart synchron mit der motorgetriebenen Einrichtung (40) drehen, daß die Ausrichtung der Röntgenbildabtasteinrichtung (50, 51) auf den abtastenden Röntgenstrahl (42) während der gesamten Abtastbewegung aufrechterhalten bleibt, und daß eine Einstellvorrichtung (25,110) vorgesehen ist, durch welche zum Ausgleich unterschiedlicher Reifengrößen eine relative horizontale und vertikale Verstellbewegung zwischen dem Röhrenkopf (35) und dem Manipulator (15) ermöglicht wird.

2. Reifenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen eine drehbare Grundplatte (22), welche den Manipulator (15) und die Röhrenkopfhaltevorrichtung (36,38,75) trägt, sowie motorbetriebene Antriebsmittel (30,31, 32, 33) aufweisen, welche die Grundplatte (22) in bezug auf die Röntgenbildabtasteinrichtung (50, 51) um die als Grundplattenträgerachse (26a^ bezeichnete Achse parallel zur Abtastebene (45) drehen.

3. Röntgenprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die motorgetriebene Einrichtung (40) zur Erzeugung des Röntgenstrahl (42) ein Röntgenröhreneinsatz ist, welcher innerhalb des Röntgenröhrenkopfes (35) um die Abtastachse (45) drehbar gelagert ist, und daß der Röntgenröhrenkopf Antriebsmittel (38, 71, 72, 73) enthält, welche diese Drehbewegung des Röntgenröhreneinsatzes bewirkt.

4. Reifenprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgenröhrenkopf (35) einen zylindrischen, wassergekühlten Röntgenröhreneinsatz (40) mit kleinem Brennfleck und mit einem Strahlaustrittsteil in Form eines kreisförmigen, radialen Austrittsfensters (41) auf dem Umfang und mit einem Energieversorgungsteil, einen zur Lagerung dienenden Kühlkopf (60) welcher das Ende des Strahlaustrittsteils umschließt und Kühlwassereinlaß- und -auslaßkanäle (63,64,65) enthält, die gegenüber diesem Ende des Strahlaustrittsteils offen sind, eine zwischen dem Kühlkopf und dem Strahlaustrittsteil angeordnete Ringdichtung (66) zur Verhinderung des Austritts von Kühlwasser am Strahlaustrittsende, ein zwischen dem Kühlkopf und dem Strahlaustrittsteil angeordnetes reibungsarmes Lager (61), ein den Energiever-

sorgungsteil des Einsatzes (40) umschließendes ölgefülltes Gehäuse (78), zwischen diesem Gehäuse (78) und dem Energieversorgungsteil angeordnete Dichtmittel (89, 93) zur Verhinderung des Austritts von Öl, elektrische Zuleitungen (79, 80, 81), welche innerhalb des Gehäuses mit dem Stromversorgungsteil verbunden sind und eine Drehbewegung des Einsatzes in beiden Richtungen ermöglichen, einen Elektromotor (68) welcher mit dem Einsatz gekuppelt ist und dessen reversible Drehbewegung bewirkt, starre Verbindungsmittel (75, 76, 96), welche den Kühlkopf, das Gehäuse, den Motor und die Zuleitungen auf einer Seite des Einsatzes zu einer kompakten Einheit zusammenfassen, deren Breite (F i g. 3) nicht größer als die des Gehäuses und des Kohlkopfes ist, und den starren Befestigungsmitteln zugeordnete Haltemittel (36,99) aufweist