DE69417504T2

DE69417504T2 - Vorrichtung zum nachweis von oberflächenfehlern

Info

Publication number: DE69417504T2
Application number: DE69417504T
Authority: DE
Inventors: Iain Davidson; Mark Hague; Thomas Rice
Original assignee: British Nuclear Fuels PLC
Current assignee: Sellafield Ltd
Priority date: 1993-05-05
Filing date: 1994-05-03
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2014-05-04
Also published as: CN1110063A; RU2119657C1; EP0649525B1; ES2130418T3; WO1994025858A1; JP3282818B2; EP0649525A1; US5565980A; KR950702706A; JPH07509068A; DE69417504D1; UA27073C2; KR100303868B1; GB9309238D0; CA2139576A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Nachweis von Oberflächenfehlern, insbesondere auf zylinderförmigen Objekten, wie beispielsweise Kernbrennstoffpellets.
Gewisse zylinderförmige Objekte, wie beispielsweise Kernbrennstoffpellets, müssen sehr strenge Herstellungsqualitätsspezifikationen erfüllen. Solche Objekte können mit Hilfe einer automatisierten Herstellungsstrecke hergestellt werden, ohne daß sie von menschlichen Operatoren gehandhabt werden, und in einer solchen Strecke bzw. Straße wird es notwendig sein, die Objekte auf Oberflächenfehler unter Verwendung einer automatischen Vorrichtung zu untersuchen. Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um gesinterte, zylinderförmige UOZ (Urandioxid)-Pellets für ein sogenanntes "agr"-Brennelement handeln. Solche Pellets weisen ein axiales Loch bzw. eine Axialbohrung auf, das bzw. die aus Gründen des Brennstoffverhaltens vorgesehen ist. Die gesinterten Pellets werden in ummantelte Rohre aus Edelstahl eingeführt, wobei die Rohre abgedichtet werden, um einen Brennstoffstift auszubilden, und wobei eine Anhäufung von Stiften zusammengefügt wird, um Brennelemente auszubilden. Die Pellets erfordern vor dem Einführen in die Ummantelungsrohre eine automatische Überprüfung.
Bei der in US-A-4,226,539 beschriebenen Vorrichtung aus dem Stand der Technik werden zylinderförmige Objekte nach Fehlern in der zylindrischen Oberfläche geprüft, dann um 90º gedreht, während sie sich noch auf ihren Seiten befinden, um die Enden bzw. Stirnflächen gleichzeitig zu untersuchen.
Die Erfindung hat es zur Aufgabe, eine zuverlässigere Prüfvorrichtung für solche Objekte zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Nachweis von Oberflächenfehlern auf zylinderförmigen Objekten geschaffen, welche Mittel umfaßt, um die zu untersuchenden Objekte eines um das andere auf deren Ende bzw. Stirnfläche zu einer ersten Prüfstation zu fördern, Mittel, um das freie Ende von jedem Objekt zu untersuchen, während es die erste Prüfstation passiert, Mittel, um die Objekte eines um das andere auf deren Seite bzw. Seitenfläche zu einer zweiten Prüfstation zu fördern, wobei das bzw. die Mittel Mittel umfaßt bzw. umfassen, um die Objekte von deren Ende bzw. Stirnfläche zu deren Seiten zu neigen bzw. zu kippen, Mittel, um jedes Objekt zu drehen, während es auf seiner Seite die zweite Prüfstation passiert bzw. durchläuft, Mittel, um die gekrümmte bzw. gewölbte Oberfläche von jedem Objekt zu untersuchen, während es die zweite Prüfstation passiert bzw. durchläuft, Mittel, um die Objekte eines um das andere zu einer dritten Prüfstation zu fördern, wobei das bzw. die Mittel Mittel umfaßt bzw. umfassen, um die Objekte auf deren Ende bzw. Stirnfläche, das bzw. die bei der ersten Prüfstation untersucht wurde, zu neigen bzw. zu kippen, sowie Mittel, um das freie Ende von jedem Objekt zu untersuchen, während es die dritte Prüfstation passiert bzw. durchläuft.
Anders als bei Systemen aus dem Stand der Technik ermöglicht es die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, daß sämtliche Oberflächen mit Ausnahme der Oberfläche in der Bohrung, falls diese bei den zylinderförmigen Objekten vorhanden ist, in einem kontinuierlichen Vorgang untersucht werden können, wobei die Objekte der Vorrichtung eines um das andere mit Hilfe eines Fördermittels dargeboten werden.
Die vorliegende Erfindung kann insbesondere auf die automatische Überprüfung von Kernbrennstoffpellets angewendet werden. Die Pellets können wohlbekannte Formen aufweisen, beispielsweise kann es sich bei diesen um hohle oder massive, im wesentlichen zylinderförmige Körper handeln. Bei den Enden bzw. Stirnflächen kann es sich um ebene Oberflächen handeln oder diese können konvex gekrümmte Oberflächen anstelle von ebenen Oberflächen darstellen. Die Pellets können beispielsweise zur Verwendung entweder in sogenannten AGR- oder LWR-Typen von Kernreaktoren bestimmt sein. Die Pellets können Uranoxid enthalten, wahlweise dotiert mit einem oder mehreren bekannten Zusätzen, beispielsweise Niob bzw. niobhaltigen Stoffen oder Gadolinium bzw. gadoliniumhaltigen Stoffen. Alternativ können die Pellets MOX (Mischoxidbrennstoff) enthalten, beispielsweise eine Mischung aus Uran- und Plutoniumoxiden enthalten. In diesem Fall werden die Pellets normalerweise innerhalb eines Sicherheitsbehälters bzw. Containments vorliegen, wie beispielsweise einer Handschuhbox, die das Plutoniumoxid einschließt, um dadurch eine Kontamination der Umgebung zu verhindern. Die Komponenten der Vorrichtung gemäß der Erfindung können sich auf der Außenseite eines solchen Sicherheitsbehälters befinden. Der Sicherheitsbehälter kann ein Fenster umfassen, beispielsweise eines, das aus einem hochwertigen Glas hergestellt ist, das es erlaubt, daß optische Strahlung in den Sicherheitsbehälter hinein und aus diesem heraus gelangt, um die darin befindlichen Pellets zu untersuchen. Weil sich nur eine geringe Anzahl von Pellets zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt zur Untersuchung in dem Sicherheitsbehälter befinden müssen, braucht das Fenster nicht als Strahlungsschild zu dienen. Herkömmliches Material, das Neutronen- und Gammastrahlung abschirmt, kann um die Komponenten der Vorrichtung herum vorgesehen sein, welche sich außerhalb des Sicherheitsbehälters befinden, der die Pellets enthält, die gerade untersucht werden.
Das bzw. die Mittel, um die Objekte zwischen der ersten und der zweiten Prüfstation zu neigen bzw. zu kippen, kann eine erste Neigungs- bzw. Kippstation umfassen, die eine Stufe auf der Förderstrecke umfaßt, welche Stufe die Lage der Achsen der Objekte von vertikal zu horizontal ändert. Das bzw. die Mittel zum Neigen bzw. Kippen der Objekte zwischen der zweiten und dritten Prüfstation kann eine zweite Neigungs- bzw. Kippstation umfassen, die eine geformte Stufe auf der Förderstrecke umfaßt, welche Stufe die Lage der Achsen der Objekte von horizontal in vertikal ändert. Die Förderstrecke nach der ersten Neigungs- bzw. Kippstation kann eine Sperrbrücke umfassen, die Objekte abblockt, die nach der ersten Neigungs- bzw. Kippstation in der vertikalen Lage verbleiben.
Wünschenswerterweise umfaßt das Mittel, um die gekrümmte bzw. gewölbte Oberfläche zu untersuchen, ein Mittel, um einen optischen Strahl entlang den Objekten zu tasten bzw. zu scannen, wenn diese sich bei der zweiten Prüfstation befinden, sowie ein Detektormittel, um einen reflektierten Strahl nachzuweisen, was Reflexionen des getasteten Strahls durch jede Verschiebungs- bzw. Translationsbewegung und jede Drehbewegung des zylinderförmigen Objektes umfaßt, das mit Hilfe des getasteten Strahls untersucht wird.
Bei dem optischen Strahl kann es sich um einen Laserstrahl handeln, und zwar im sichtbaren oder einem anderen Teil des Spektrums.
Das Signal, das im Einsatz mit Hilfe des ersten Detektormittels nachgewiesen wird, wird aufgrund der Streuung des einfallenden optischen Strahls deutlich verkleinert, wenn ein Fehler auf der untersuchten Oberfläche vorliegt, und eine solche Verkleinerung stellt deshalb Information über das Vorliegen eines Oberflächenfehlers bereit. Bei dem Fehler kann es sich um einen Span oder Riß oder Kratzer oder um eine Spannung handeln oder es kann sich bei diesem um einen aufgerauhten Oberflächenbereich handeln, der nicht während der Herstellung geglättet worden ist. Die Abmessungen eines solchen Fehlers, beispielsweise die Länge, Breite und der Oberflächeninhalt, können durch Überwachung der Zeitdauer der Verkleinerung oder der Verkleinerungen (falls diese während der Drehung des Objekts periodisch sind) des detektierten Signals gemessen werden. Der Wert dieser Zeitdauer kann digitalisiert und in einem Signalprozessor mit einem oder mehreren Vergleichswerten verglichen werden, um festzustellen, ob eine oder mehrere der Abmessungen des Fehlers oder deren Fläche einen vorbestimmten, akzeptablen Grenzwert überschreitet.
Das Mittel zum Untersuchen der gekrümmten bzw. gewölbten Oberfläche kann zusätzlich ein zweites Detektormittel zum Nachweisen eines transmittierten Strahls umfassen, was die Transmission des getasteten bzw. gescannten Strahls beinhaltet, wenn dieser nicht auf das Objekt auftrifft. Der transmittierte Strahl kann auf das zweite Detektormittel mit Hilfe von einem oder mehreren Spiegeln gerichtet werden. Der Nachweis eines Signals mit Hilfe des zweiten Detektormittels zeigt an, daß der getastete Strahl die Bahn des überprüften Objekts an einer Stelle jenseits des Endes bzw. der Stirnfläche des Objektes gekreuzt hat. Das Signal wird deutlich verkleinert, wenn der getastete Strahl auf das Objekt auftrifft, d. h. es stellt ein Schattenbild des Objekts dar. Die Überwachung der Zeitdauer der Signalverkleinerung stellt deshalb ein Maß für die Position und Länge des Objekts dar. Die Zeitdauer der Signalverkleinerung kann in einem Signalprozessor mit einem Digitalwert gewandelt werden und mit einem vorbestimmten Referenzwert verglichen werden. Falls die gemessene Zeitdauer zu lang oder zu kurz ist, zeigt dies an, daß das Objekt eine falsche Länge aufweist oder einen Fehler nahe seiner Stirnfläche aufweist, beispielsweise quer zu seiner Stirnfläche und den gekrümmten Oberflächen. Es kann auch wünschenswert sein, die Differenz zwischen der Zeitdauer des Signals, das mit Hilfe des ersten Detektormittels nachgewiesen wird, und der Zeitdauer des Signals, das mit Hilfe des zweiten Detektormittels nachgewiesen wird, zu messen. Falls die Differenz (die wahrscheinlich variieren wird, wenn das Objekt gedreht wird) zu groß ist, kann das Objekt zurückgewiesen werden. Bei dem Signalprozessor, der das Ausgangssignal des ersten und zweiten Detektormittels verarbeitet, kann es sich um einen einzelnen gemeinsamen Prozessor handeln. Der Prozessor kann ein "Durchgefallen"- oder "Bestanden"-Signal erzeugen, um anzuzeigen, ob das untersuchte Objekt inakzeptable Oberflächenfehler aufweist oder nicht.
Das Mittel, um jedes Objekt zu drehen, während es auf seiner Seite bzw. Seitenfläche die zweite Prüfstation passiert bzw. durchläuft, kann ein kontinuierliches bzw. endloses Band umfassen, sowie ein Mittel, um das Band über zwei zueinander beabstandete Führungen, beispielsweise Rollen, zu bewegen, wobei eine Führung sich an einer höheren Vertikalposition befindet als die andere, wodurch die Oberseite des Bandes relativ zu den vertikalen und horizontalen Achsen geneigt ist, sowie eine Führungsstange, die nahe zur und quer zur Oberseite des Bandes verläuft, wodurch, wenn Objekte unmittelbar oberhalb der Führungsstange auf dem Band positioniert werden, diese das Band in Berührung mit der Führungsstange durchqueren, während sie gleichzeitig auf deren eigener Achse durch die Bewegung des Bandes gedreht werden. Diese Querbewegung wird durch den Bandwinkel hervorgerufen.
Das Mittel, um das freie Ende von jedem Objekt bei der ersten Prüfstation und bei der dritten Prüfstation zu untersuchen, kann ein Meßgerät umfassen, das kapazitiv den Zwischenraum bzw. Spalt zwischen dem Meßgerät und dem Objekt mißt, während das Objekt das Meßgerät passiert, wie beispielsweise im Patent Nr. GB 2,145,231 beschrieben. Dort, wo der Zwischenraum an einer beliebigen Stelle auf der Stirnfläche durch das Vorliegen eines Stirnflächenfehlers vergrößert oder verkleinert wird, wird das detektierte Signal entsprechend verkleinert oder vergrößert. Das Meßgerät ermöglicht deshalb eine Messung der Tiefe und auch der Länge, Breite und der Fläche von Fehlern, und zwar durch Überwachung von Abweichungen in dem detektierten Signal von der Norm, die man für eine fehlerfreie Stirnseite des Objekts erhält. Das Meßgerät kann einen Signalprozessor umfassen, der in einer ähnlichen Art und Weise wie der zuvor genannte Signalprozessor ein Signal, das die Abmessungen eines detektierten Fehlers repräsentiert, mit einem oder mehreren vorgegebenen Referenzsignalen vergleicht und ein "Bestanden"- oder "Durchgefallen"-Signal erzeugt.
Wo ein nicht akzeptabler Fehler auf der Oberfläche eines untersuchten Objekts bei der ersten, zweiten oder dritten Prüfstation nachgewiesen wird, kann das Objekt von der Abfolge von betrachteten Objekten entfernt werden, beispielsweise mit Hilfe einer Rückweisungsstation nach jeder Prüfstation, die einen Schieber bzw. eine Schubvorrichtung umfaßt, beispielsweise pneumatisch unter Steuerung eines von dem Signalprozessor des Untersuchungsmittels ausgegebenen "Durchgefallen"-Signals betätigt, welche ausgelegt ist, um fehlerbehaftete Objekte auf eine Zurückweisungsstrecke zu schieben.
Die Vorrichtung kann im Einsatz von Zeit zu Zeit dadurch geeicht werden, daß den Prüfstationen ein Dummy-Objekt dargeboten wird, das Oberflächendefekte von bekannten Abmessungen aufweist.
Die erste, zweite und dritte Prüfstation kann jeweils eines oder mehrere Mittel zum Nachweisen der Präsenz eines Objektes nahe des Mittels zur Untersuchung der Stirnfläche aufweisen, beispielsweise einen optischen Näherungssensor, der ein Ausgangssignal bereitstellt, um das Mittel zur Untersuchung zu erregen, wobei das Mittel nur dann erregt wird, wenn sich das Objekt bei bzw. in der Prüfstation befindet.
Bei dem Mittel zum Untersuchen von jedem freien Ende der Objekte kann es sich alternativ um eine Vorrichtung, wie in der europäischen Patentanmeldung Nr. 588 624 A des Anmelders beansprucht, handeln. Eine solche Vorrichtung umfaßt ein Mittel, um die Stirnseite des Objekts zu bestrahlen, ein Detektormittel, um Strahlung, die von der Stirnfläche im wesentlichen parallel zu der Achse des Objekts reflektiert wird, nachzuweisen, sowie ein Berechnungsmittel, um das Verhältnis bzw. den Prozentsatz der Stirnfläche zu berechnen, der Strahlung unmittelbar zum Detektormittel hin reflektiert hat.
Das Prinzip, das der Vorrichtung zugrunde liegt, die Gegenstand von EP 588 624 A ist, besteht darin, daß die Stirnseite zum Detektormittel Strahlung bis zu einem Ausmaß reflektieren wird, das von der Oberflächenbeschaffenheit abhängt. Dort, wo die Oberfläche eine fehlerfreie Oberfläche ist, wird die Reflexion von Strahlung durch die Oberfläche überwiegend spiegelnd sein, d. h. nahe zur Achse senkrecht zur Oberfläche der reflektierenden Oberfläche. Dort, wo die Stirnfläche einen Fehler umfaßt, d. h. einen Riß oder Span, wird die Reflexion von Strahlung durch den Fehler diffus sein; die Intensität des Fehlers ist gering. Durch Anordnung des Detektormittels im wesentlichen auf der Achse des Objekts ist der Nachweis einer spiegelnden Reflexion von geringer Intensität aufgrund von Fehlern mit Hilfe des Detektormittels möglich. Das Mittel zum Bestrahlen kann eine Ringlichtquelle umfassen, wobei die Mitte des Rings im wesentlichen mit der Achse des Objekts zusammenfällt, und für reflektierte Strahlung im wesentlichen durchsichtig ist, so daß Licht, das zu dem Detektormittel reflektiert wird, ungehindert durch das Ringlicht gelangt. Das Mittel zum Bestrahlen kann eine Anzahl von Ringlichtquellen umfassen, deren Ringmitte im wesentlichen mit der Achse des Objektes zusammenfällt und zwar an verschiedenen Positionen längs der Achse. Das Licht, das das Detektormittel erreicht, muß ungehindert durch alle Lichtringe gelangen. Das Detektormittel umfaßt wünschenswerterweise einen elektronischen, bildaufbauenden Photodetektor; obwohl er alternativ einen Photodetektor umfassen kann, der kein Bild aufbaut. Für den Fall eines Photodetektors, der kein Bild aufbaut, ist das Ausgangssignal proportional zur Gesamtmenge von Licht, das auf den Detektor auftrifft, wobei Licht, das von dem Photodetektor empfangen wird, im wesentlichen von der Objektstirnseite stammt. Für den Fall des bildaufbauenden Photodetektors umfaßt das Ausgangssignal von dem Detektormittel Bestandteile, die reflektierte Strahlungsintensitäten darstellen, die mit Hilfe des Detektormittels von verschiedenen Elementen der Objektoberfläche detektiert werden.
Für den Fall des bildaufbauenden Photodetektors in der Vorrichtung aus EP 588 624A kann das Berechnungsmittel einen Signalprozessor umfassen, der das Ausgangssignal, das von dem Detektormittel bereitgestellt wird, analysiert. Ein solcher Prozessor kann sämtliche der Signalkomponentengrößen aufsummieren und die Summe mit einem vorbestimmten Referenzwert vergleichen. Das Berechnungsmittel kann auch einen Bildprozessor umfassen, der das von dem Detektormittel bereitgestellte Ausgangssignal analysiert. Ein solcher Prozessor kann die ausgegebenen Komponentengrößen mit einem vorbestimmten Referenzwert vergleichen. Der Prozessor zählt anschließend die Anzahl von Komponenten bzw. Pixel, die jeweils eine Signalgröße (Intensität in Einheiten des Bildes) oberhalb und unterhalb des Referenzwertes aufweisen. Die Anzahl von Pixel bzw. Bildelementen unterhalb des Referenzwertes wird repräsentativ für die Fläche des Objekts sein, die nicht beschädigt ist.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Hauptreihe von Objekten sich auf einem Kissentransferförderer (RTM) befinden, bei dem es sich um einen Förderer handelt, der eine Förderstreckenoberfläche von der Art aufweist, die im britischen Patent Nr. GB 2,223,998 B beschrieben und beansprucht ist. Die Form der fördernden Oberfläche kann vor der ersten Neigungs- bzw. Kippstation und nach der zweiten Neigungs- bzw. Kippstation eben sein und kann einen V-förmigen oder U-förmigen Abschnitt aufweisen, um die Objekte in dem Bereich zwischen der ersten und zweiten Neigungs- bzw. Kippstation zu führen.
Bei der Förderstrecke kann vor jeder der Prüfstationen eine Warteschlangensensorvorrichtung vorhanden sein. Jeder Warteschlangensensor kann einen Hemmechanismus aufweisen, der Objekte in der Warteschlange in einem vorgegebenen Abstand zueinander freigibt, so daß es dann, wenn diese die Prüfstation passieren, keine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Objekten, die gerade untersucht werden, gibt.
Beim Eintritt in die erste und dritte Prüfstation kann die Förderstrecke die Objekte gegen eine Bezugsfläche ausrichten, so daß sich diese in der korrekten seitlichen Position befinden (relativ zu der Achse der Förderstrecke), wenn diese untersucht werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein seitlicher Aufriß einer Prüfvorrichtung ist, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 eine Querschnitts-Draufsicht auf die Linie II-II in Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Vergrößerung ist, die mehr Details eines Teils der Anordnung aus Fig. 2 zeigt.
Kernbrennstoffpellets 1, beispielsweise zylinderförmige, gesinterte UO&sub2;-Pellets für einen agr-Brennstoff, werden mit Hilfe der in den Zeichnungen gezeigten Vorrichtung auf Oberflächenfehler überprüft. Die Pellets 1 werden auf einem Förderer 3 transportiert, der eine Kissentransfer(RTM)-Oberfläche aufweist. Der Förderer 3 ist auf einer Haltestruktur 5 montiert. Der Förderer 3 transportiert die Pellets 1 nacheinander zu einer ersten Prüfstation 7, einer zweiten Prüfstation 9 und einer dritten Prüfstation 11. Neigungs- bzw. Kippstationen 13, 15 umfassen geformte Stufen bzw. Absätze auf dem Förderer 3, die bewirken, daß die Lage der Achsen der Pellets 1 sich jeweils von vertikal zu horizontal und von horizontal zu vertikal ändern.
Die erste Prüfstation 7 umfaßt ein Stirnflächenüberprüfungsmeßgerät 8, das eine Stirnseite bzw. Endoberfläche der Pellets 1 untersucht. Ein optischer Näherungssensor 16 stellt die Gegenwart des Pellets 1 fest und erregt das Meßgerät 8 zur Untersuchung. Das Meßgerät 8 ist von der Art, die in der Patentbeschreibung Nr. GB 2,145,231 beschrieben wird. Ein Untersuchungsmeßgerätkopf 17 mißt kapazitiv den Zwischenraum bzw. Spalt (nominell 1 mm) zwischen dem Kopf 17 und der untersuchten Oberfläche des Pellets 1, wenn dieses unter dem Kopf 17 vorbeigeführt wird. Falls die Pelletoberfläche einen Fehler umfaßt, weicht die gemessene Kapazität von einem erwarteten Normwert ab und die Abweichung wird aufgezeichnet und mit Hilfe einer Signalprozessoreinheit 19 digitalisiert. Wo ein Fehler detektiert wird und durch Vergleich mit abgespeicherten Referenzwerten befunden wird, daß die Abmessungen des Fehlers inakzeptabel sind, stellt die Einheit 19 einer Rückweisungsstation 21 ein Ausgangssignal bereit, bei der ein pneumatisch betätigter Schieber bzw. eine Schubvorrichtung (nicht gezeigt) bewirkt, daß das Pellet in eine Rückweisungsstrecke auf der Seite des Hauptförderers 3 geschoben wird.
Die Pellets 1, die nach Überprüfung bei der ersten Prüfstation 7 nicht zurückgewiesen worden sind, werden auf ihre Seite bzw. Seitenfläche geneigt bzw. gekippt, d. h. so, daß deren Achsen horizontal sind, und zwar mit Hilfe der Neigungs- bzw. Kippstation 13. Die Pellets werden als nächstes der zweiten Prüfstation 9 dargeboten, bei der die seitliche gekrümmte bzw. gewölbte Oberfläche von jedem Pellet 1 untersucht wird. Bei der zweiten Prüfstation 9 passiert bzw. durchläuft jedes Pellet die Station von rechts nach links, wie in Fig. 1 gezeigt, während es sich um seine eigene Achse dreht. Jedes Pellet 1 wird einem sich kontinuierlich bewegenden Band 21 dargeboten, das über Rollen 21a, 22b läuft, die auf einem Rahmen 30 gehaltert sind. Wie man in den Fig. 2 und 3 erkennt, befindet sich die Rolle 22b bei einer vertikal höheren Position als die Rolle 22a, wodurch sich das Band 21 längs einer Oberfläche in einer Ebene, die in Fig. 3 mit S bezeichnet ist, bewegt, die sich unter einem Winkel von etwa 30º zur horizontalen Ebene befindet, die in Fig. 3 mit H bezeichnet ist. Eine Führungsstange 23 befindet sich nahe und quer zur Oberfläche 21a des Bandes 21, wie in Fig. 3 gezeigt, weshalb die Pellets gegen die Führungsstange 23 rutschen können und das Band 21 greifen können, wodurch bewirkt wird, daß diese das Band 21 überqueren.
Die zweite Prüfstation umfaßt eine scannende bzw. abtastende Lasereinrichtung 25, die ebenfalls auf dem Aufbau 5 (wie man ihn in Fig. 1 erkennt) montiert ist, welche einen einfallenden Laserstrahl 27 längs der Bahn des Pellets 1 scannt bzw. abtastet, während dieses verschoben und gedreht wird. Die Laserstrahlabtastung 27 erstreckt sich zwischen den Positionen, die in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 28a und 28b bezeichnet sind, die einen Abstand aufweisen, der größer ist als die Länge der Pellets 1. Wenn der Strahl 27 nicht auf das Pellet 1 auftrifft, wird er als ein transmittierter Strahl 27a transmittiert und wird dann mit Hilfe eines Detektors 29 für den transmittierten Strahl nachgewiesen (der in Fig. 2 gezeigt ist, jedoch nicht in Fig. 1). Der transmittierte Strahl 27a gelangt durch einen Durchgang 24 in der Führungsplatte 23 und wird mit Hilfe eines Spiegels 31 auf den Detektor 29 für den transmittierten Strahl reflektiert.
Wenn der Laserstrahl 27 auf das Pellet 1 auftrifft, wird dieser als reflektierter Strahl 27b auf einen Detektor 33 für den reflektierten Strahl reflektiert (der in Fig. 2 gezeigt ist, nicht jedoch in Fig. 1).
Das Signal, das von dem Detektor 29 detektiert wird, läßt es zu, daß die Länge und die Position des Pellets detektiert werden kann. Falls das Pellet 1 zu lang oder zu kurz ist, wird es zurückgewiesen. Kein Signal wird bei dem Empfänger 29 erzeugt, d. h. der Empfänger schaut auf einen Schatten, während der Strahl 27 als der reflektierte Strahl 27b bei dem Pellet 1 reflektiert wird. Falls das Pellet 1 eine "Endkappe" quer zu seiner Stirnfläche aufweist sowie Seitenoberflächen, wird die gemessene Länge, die man durch Vergleich des Ausgangssignals des Detektors 29 mit dem Ausgangssignal des Detektors 33 erhält, scheinbar von einer bekannten Norm während seiner Drehbewegung auf dem Band 21 abweichen und kann das Pellet als fehlerbehaftet aufgezeichnet werden. Falls das Pellet 1 einen Kratzer oder einen anderen Fehler auf der gekrümmten bzw. gewölbten Seitenoberfläche aufweist, wird der Laserstrahl 27 von dem Fehler gestreut und wird das von dem Detektor 33 für den reflektierten Strahl detektierte Signal signifikant verkleinert. Die Abmessungen des Fehlers können durch Zuführen des Ausgangs des Detektors 33 zum Prozessor 36 gemessen werden und durch Digitalisieren des Wertes der Zeitdauer des Streuvorgangs des Strahls 27, während das Pellet 1 verschoben und gedreht wird, und durch Vergleichen des digitalisierten Wertes mit vorbestimmten Referenzwerten. Fehler auf der gekrümmten Oberfläche, von denen man auf diese Weise feststellt, daß diese größer als eine vorbestimmte Länge und/oder eine vorbestimmte Fläche sind, können als inakzeptabel angesehen werden. Eine Zurückweisungsstation (nicht gezeigt), die mit Hilfe von Ausgangssignalen von dem Prozessor 36 gesteuert wird, bewirkt eine Trennung der fehlerbehafteten Pellets vor der Untersuchung in der dritten Prüfstation 11. Diese Zurückweisungsstation kann eine Öffnung in der Führungsstange 23 umfassen, die durch eine Abdeckung abgedeckt ist, die entfernt werden kann, wenn diese betätigt wird.
Die Pellets 1, die nach Untersuchung in der zweiten Prüfstation 9 nicht zurückgewiesen worden sind, werden auf ihre Stirnfläche (gegenüberliegend zu der, auf der diese sich befanden, wenn sie in der ersten Station 7 untersucht wurden) geneigt bzw. gekippt, d. h. so, daß deren Achsen vertikal sind, und zwar mit Hilfe der Neigungs- bzw. Kippstation 15. Die Pellets 1 werden dann der dritten Prüfstation 11 dargeboten, die ein Überprüfungsmeßgerät 35 umfaßt, was dasselbe ist, wie das Meßgerät 8, d. h. ein optischer Näherungssensor 37, vergleichbar zu dem Sensor 16, ein kapazitiver Untersuchungsmeßkopf 39, vergleichbar zu dem Kopf 17 sowie eine Signalprozessoreinheit 40, vergleichbar zu der Einheit 19. Wenn von der Einheit 40 inakzeptable Fehler festgestellt werden, betätigt die Einheit 40 einen Mechanismus (vergleichbar zu dem der Zurückweisungsstation 21) bei einer Zurückweisungsstation 41. Schließlich erreichen akzeptable Pellets 1 das Ende der Fördereinrichtung 3 (auf der linken Seite, wie in Fig. 1 gezeigt) und können anschließend zu einem Pufferspeicher (nicht gezeigt) überführt werden oder zur nächsten Stufe der Herstellungsstrecke.
Die in den Zeichnungen gezeigten Teile der Vorrichtung, die Pellets 1 (einschließlich von zurückgewiesenen) fördern, sammeln oder speichern, können innerhalb einer Sicherheitsumhüllung enthalten sein, die eine kontrollierte Atmosphäre und ein Filtersystem aufweist, um radioaktive Partikel der Luft einzufangen.

Claims

1. Vorrichtung zum Nachweis von Oberflächenfehlern auf zylinderförmigen Objekten, welche umfaßt Mittel, um die untersuchenden Objekte eines um das andere jeweils auf ihrem Ende bzw. ihrer Stirnfläche zu einer ersten Prüfstation zu fördern, Mittel, um das freie Ende von jedem Objekt zu prüfen, während es die erste Prüfstation passiert, Mittel, um die Objekte eines um das andere jeweils auf ihrer Seite zu einer zweiten Prüfstation zu fördern, wobei die Mittel Mittel umfassen, um die Objekte von deren Enden zu deren Seiten zu neigen bzw. zu kippen, Mittel, um jedes Objekt zu drehen, während es auf seiner Seite bzw. Seitenfläche die zweite Prüfstation passiert, Mittel, um die gekrümmte bzw. gewölbte Oberfläche von jedem Objekt zu prüfen, während es die zweite Prüfstation passiert, Mittel, um die Objekte eines um das andere zu einer dritten Prüfstation zu fördern, wobei die Mittel Mittel umfassen, um die Objekte auf deren Ende bzw. Stirnfläche zu neigen bzw. zu kippen, das bzw. die bei der ersten Prüfstation geprüft wurde, sowie Mittel, um das freie Ende von jedem Objekt zu prüfen, während es die dritte Prüfstation passiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 und bei der das bzw. die Mittel zum Neigen der Objekte zwischen der ersten und zweiten Prüfstation eine erste Neigungs- bzw. Kippstation umfaßt bzw. umfassen, die eine Stufe auf dem Fördermittel umfaßt, welche Stufe ausgelegt ist, um die Lage der Achsen der Objekte von vertikal in horizontal zu ändern, und wobei das bzw. die Mittel zum Neigen bzw. Kippen der Objekte zwischen der zweiten und dritten Prüfstation eine zweite Neigungs- bzw. Kippstation umfaßt bzw. umfassen, die eine geformte Stufe auf dem Fördermittel umfaßt, welche Stufe ausgelegt ist, um die Lage der Achsen der Objekte von horizontal in vertikal zu ändern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 und bei der das bzw. die Mittel zum Prüfen der gekrümmten Oberfläche Mittel umfaßt bzw. umfassen, um einen optischen Strahl den Objekten entlang zu tasten, wenn diese sich bei der zweiten Prüfstation befinden, sowie ein erstes Detektormittel, um einen reflektierten Strahl nachzuweisen, was Reflexionen des getasteten Strahls durch jede Translation und Rotation des zylinderförmigen Objektes umfaßt, das mit Hilfe des getasteten Strahls geprüft wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3 und bei der das bzw. die Mittel zum Prüfen der gekrümmten Oberfläche außerdem ein zweites Detektormittel umfaßt bzw. umfassen, um einen transmittierten Strahl nachzuweisen, was die Transmission des getasteten Strahls umfaßt, wenn dieser nicht auf das Objekt auftrifft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 und umfassend einen oder mehrere Spiegel, um den transmittierten Strahl auf das zweite Detektormittel zu richten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 und umfassend einen Signalprozessor, um das Signal, das mit Hilfe des ersten Detektormittels nachgewiesen wurde, mit einem Referenzsignal zu vergleichen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 und bei der der Signalprozessor auch ausgelegt ist, um das Signal von dem zweiten Detektormittel mit einem Referenzsignal zu vergleichen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und bei der die Mittel, um jedes Objekt zu drehen, während es auf seiner Seite die zweite Prüfstation passiert, ein kontinuierliches bzw. endloses Band und Mittel umfaßt, um das Band über zwei zueinander beabstandete Führungen zu bewegen, wobei sich eine Führung in einer höheren vertikalen Position befindet als die andere, wodurch die Oberseite des Bandes relativ zu den vertikalen und horizontalen Achsen geneigt ist, sowie eine Führungsstange, die nahe zur und quer zur Oberseite des Bandes verläuft, wodurch, wenn Objekte unmittelbar oberhalb der Führungsstange auf dem Band positioniert werden, diese das Band in Berührung mit der Führungsstange überqueren, während sie durch die Bewegung des Bandes auf deren eigener Achse gedreht werden.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und bei der das Mittel, um das freie Ende von jedem Objekt bei der ersten Prüfstation und/oder der dritten Prüfstation zu untersuchen, ein Meßgerät umfaßt, das den Zwischenraum zwischen dem Meßgerät und dem Objekt kapazitiv mißt, wenn das Objekt das Meßgerät passiert.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und bei der das Mittel, um das freie Ende von jedem Objekt bei der ersten Prüfstation und/oder der dritten Prüfstation zu untersuchen, Mittel umfasst, um die Stirnseite des Objektes zu bestrahlen, Detektormittel, um Strahlung nachzuweisen, die von der Stirnseite im wesentlichen parallel zu der Achse des Objekts reflektiert wird, sowie Berechnungsmittel, um den Prozentsatz der Stirnfläche zu berechnen, der Strahlung unmittelbar zum Detektormittel reflektiert hat.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und bei der eine oder mehrere der ersten, zweiten und dritten Prüfstationen eines oder mehrere Mittel umfaßt, um die Präsenz eines Objektes nahe der Prüfstation nachzuweisen, welches bzw. welche im Einsatz ein Ausgangssignal bereitstellt, um das Mittel zur Untersuchung zu erregen, wobei das Mittel nur erregt wird, wenn sich das Objekt bei der Prüfstation befindet.