DE3825224A1 - Steuerung eines pruefkopfes fuer materialpruefung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung eines Prüfkopfes für Materialprüfung, bei der der Prüfkopf um zwei senkrecht aufeinander stehende Achsen drehbar in einem Prüfkopfhalter gelagert ist und jede Achse eine Nachstelleinrichtung auf­ weist.

Für die Prüfung gekrümmter Oberflächen ist es allgemein bekannt, daß die Prüfköpfe im Prüfkopfhalter so gelagert werden, daß sie um zwei Achsen schwenkbar sind, so daß sie stets tangential zur Oberfläche des zu prüfenden Objektes zu liegen kommen.

Es ist ferner bekannt, für die Messung von Abständen pneuma­ tische Sensoren zu verwenden. Diese werden von einer Druck­ luftquelle gespeist und besitzen eine Düse, die in Opposition zu einem Gegenstand steht, zu dem der Abstand gemessen werden soll.

Nähert sich der Sensor einem Gegenstand, so entsteht vor der Luftdüse des Sensors ein Staudruck, dessen Maß in Abhängigkeit zum Abstand Sensor-Objekt steht.

Ausgehend von einer Steuerung gemäß dem Gattungsbegriff liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Prüfkopf so zu steuern, daß er stets tangential zu einer räumlich gekrümmten Oberfläche eines zu prüfenden Objektes geführt wird, ohne daß diese Oberfläche besonders glatt zu sein braucht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nachstelleinrichtung aus einem ersten und zweiten pneumati­ schen Sensor besteht, welche an den Enden eines mit der Achse drehbar verbundenen Auslegers befestigt sind, daß jeder der beiden Sensoren mit einem ersten bzw. zweiten Logikbaustein verbunden ist und die beiden Logikbausteine derart korre­ spondierend untereinander in Verbindung stehen, daß bei abweichenden Steuersignalen von den Sensoren die Nachstell­ einrichtung so lange betätigt wird, bis beide von den Senso­ ren kommenden Steuersignale gleiche Werte aufweisen.

Durch die Anwendung an sich bekannter pneumatischer Sensoren ist es im Zusammenwirken mit Logikbausteinen und einer von diesen geregelten Nachstelleinrichtung möglich, räumlich gekrümmte Oberflächen auch höherer Rauhigkeit mit stets tangential zur Oberfläche geführten Prüfköpfen abzufahren.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Logikbausteine als pneumatische Elemente aus­ gebildet sind, welche eine Druckluftquelle mit pneumatischen ersten und zweiten Steuerventilen verbinden, wobei die Steu­ erventile über Druckleitungen an einen Pneumatikzylinder ange­ schlossen sind, welcher auf gleicher Kolbenstange sitzend mit einem Hydraulikzylinder zusammenarbeitet und der Hydraulik­ zylinder unter Zwischenschaltung von Drosselventilen mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist, und daß der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit über einen Drehhebel torsionssteif an den Ausleger angeschlossen ist.

Durch pneumatische Logikbausteine ist die unmittelbare Steue­ rung von pneumatischen Ventilen für die Nachstelleinrichtung möglich. Die von den Sensoren ausgehenden Drücke werden in den Logikbausteinen einem Vergleich unterzogen. Bei Gleichheit der Drücke ist die Nachstelleinrichtung unbeaufschlagt. Überschrei­ tet die Druckdifferenz einen Toleranzwert, so erfolgt Nach­ stellung. Diese Lösung ist besonders preiswert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Logikbausteine als elektronische Bauelemente ausgebildet sind, daß diese mit elektropneumatischen Steuer­ ventilen verbunden sind, und daß diese den Pneumatikzylinder mit der Druckluftquelle beaufschlagen.

Eine solche Lösung reagiert auf kleinste Druckunterschiede von den beiden Sensoren, so daß eine besonders präzise Nachführung der Prüfköpfe ermöglicht wird.

Für die Nachführung der Prüfköpfe ist es nach Anspruch 4 vorteilhaft, daß die Logikbausteine mit Stellmotoren verbunden sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt.

Eine zu prüfende Oberfläche 1 wird von Prüfköpfen 2 abge­ tastet, von denen hier nur einer dargestellt ist. Da die zu prüfenden Objekte in der Regel räumlich gekrümmte Oberflächen aufweisen, ist es ein Problem, die Prüfköpfe in einem vorbe­ stimmten Abstand tangential zu der Oberfläche 1 zu führen. Zu diesem Zweck werden die Prüfköpfe um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen x, y drehbar in einem Prüfkopfhalter gelagert.

In der Zeichnung sei die x-Achse dargestellt. Um diese x-Achse schwenkbar ist ein Ausleger 3 vorgesehen, der an beiden Enden pneumatische, erste und zweite Sensoren 4, 5 trägt. Diese Sensoren 4, 5 sind über Leitungen 6, 7 mit einer Luftquelle 8 verbunden. Die Luft strömt über nicht näher dargestellte Düsen der Sensoren 4, 5 ins Freie. Wenn sich ein Objekt nähert, so entsteht vor den Düsen ein Staudruck, welcher über die ersten und zweiten Leitungen 9, 10 auf erste und zweite Logikbau­ steine 11 und 12 einwirkt, welche über erste und zweite Steuerventile 13, 14 einen Pneumatikzylinder 15, einen Hydrau­ likzylinder 16 und eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 17 den Drehhebel 3 so führen, daß die mit ihm verbundenen Prüfköpfe 2 entlang der Schwingungsebene der Oberfläche 1 geführt werden.

Für den Fall, daß infolge unterschiedlichen Abstandes der Sensoren 4 und 5 den Logikbausteinen 11, 12 über die erste und zweite Leitung 9, 10 Druckdifferenzen gemeldet werden, werden auf pneumatischem Weg mittels erster und zweiter Steuerlei­ tungen 18, 19 die ersten und zweiten Steuerventile 13, 14 betätigt, wodurch Druckluft von einer Druckluftquelle 20 dem Pneumatikzylinder 15 zugeführt wird.

Im dargestellten Beispiel meldet der Sensor 4 durch Druckan­ stieg in der ersten Leitung 9, daß er sich der Oberfläche 1 nähert. Über den ersten Logikbaustein 11 und die erste Steuer­ leitung 18 wird das erste Steuerventil 13 so gesteuert, daß ein Zylinderraum 15 a des Pneumatikzylinders 15 über eine erste Druckleitung 21 entlüftet wird. Gleichzeitig wird ein Zylinder­ raum 15 b durch Ansteuerung des zweiten Logikbausteines 12 über das von der zweiten Steuerleitung 19 beaufschlagte zweite Steuerventil 14 und über eine zweite Druckleitung 22 mit der Druckluftquelle 20 verbunden, so daß sich eine Kolbenstange 23 nach links bewegt. Die Kolbenstange 23 bewegt einen Kolben des Hydraulikzylinders 16, so daß über das Drosselventil 23 einem Zylinderraum 17 a der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 17 Druckflüssigkeit zugeführt wird, wodurch der Ausleger 3 durch einen Drehhebel 24 in Richtung des Pfeiles 25 um die x-Achse geschwenkt wird, so lange, bis die Sensoren 4 und 5 über die Leitungen 9 und 10 den Logikbau­ steinen 11, 12 Druckausgleich melden.

In diesem Fall werden sofort die Zylinderräume 15 a und 15 b des Pneumatikzylinders 15 durch die Steuerventile 13, 14 ent­ lüftet, wie dies in der Zeichnung durch die ausgezogenen Druckleitungen 21 und 22 dargestellt ist.

Bei Druckgleichheit ist gewährleistet, daß die Sensoren 4, 5 gleichen Abstand von der Oberfläche 1 aufweisen, wodurch die Prüfköpfe 2 in der Schmiegungsebene der Oberfläche 1 liegen. Die Drosselventile 23 dienen der Anpassung der Bewegungsge­ schwindigkeit des Zylinders 17. Es soll eine zu schnelle Verstellgeschwindigkeit vermieden werden, um Oszillationen zu verhindern.

Die pneumatischen Sensoren 4 und 5 sind besonders vorteilhaft, da sie keine großen Anforderungen an die Oberfläche des zu prüfenden Objektes stellen.

An Stelle von pneumatischen Logikbausteinen können natürlich auch solche elektronischer Bauart Verwendung finden und die Verstellung des Auslegers 3 kann durch Stellmotoren erfolgen. Das in der Zeichnung dargestellte Beispiel mit Kolbenver­ stellung hat den Vorteil, daß es preisgünstig und robust ist.

Claims (4)

1. Steuerung eines Prüfkopfes für Materialprüfung, bei der der Prüfkopf um zwei senkrecht aufeinander stehende Achsen drehbar in einem Prüfkopfhalter gelagert ist und jede Achse eine Nachstelleinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinrichtung aus einem ersten und zweiten pneumatischen Sensor (4, 5) besteht, welche an den Enden eines mit der Achse drehbar verbun­ denen Auslegers (3) befestigt sind, daß jeder der beiden Sensoren (4, 5) mit einem ersten bzw. zweiten Logikbau­ stein (11, 12) verbunden ist und die beiden Logikbau­ steine (11, 12) derart korrespondierend untereinander in Verbindung stehen, daß bei abweichenden Steuersignalen von den Sensoren (4, 5) die Nachstelleinrichtung so lange betätigt wird, bis beide von den Sensoren (4, 5) kommen­ den Steuersignale gleiche Werte aufweisen.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikbausteine (4, 5) als pneumatische Elemente ausgebildet sind, welche eine Druckluftquelle (20) mit pneumatischen ersten und zweiten Steuerventilen (13, 14) verbinden, wobei die Steuerventile über Druckleitungen (21, 22) an einen Pneumatikzylinder (15) angeschlossen sind, welcher auf gleicher Kolbenstange (23) sitzend mit einem Hydraulikzylinder (16) zusammenarbeitet und der Hydraulikzylinder unter Zwischenschaltung von Drosselven­ tilen (23) mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder- Einheit (17) verbunden ist, und daß der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit (17) über einen Drehhebel (24) torsionssteif an den Ausleger (3) ange­ schlossen ist.

3. Steuerung nach den Ansprüchen 1, 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Logikbausteine (11, 12) als elek­ tronische Bauelemente ausgebildet sind, daß diese mit elektropneumatischen Steuerventilen verbunden sind, und daß diese den Pneumatikzylinder (15) mit der Druck­ luftquelle (20) beaufschlagen.

4. Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikbausteine (11, 12) mit Stellmotoren verbunden sind, und daß diese Stellmotoren mit den x- bzw. y-Achsen der Ausleger (3) verbunden sind.