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Bei
der Herstellung von Werkstücken
ist es in kritischen Anwendungen erforderlich, die Werkstücke einzeln
auf Materialfehlerfreiheit zu überprüfen. Dies
gilt für
eine Vielzahl von Bereichen, wobei durch immer komplexer werdende
Produkte, Verschärfungen
im Produkthaftungsbereich usw. die Sicherstellung einer geforderten
Bauteilqualität
immer bedeutender wird.
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Bei
der Herstellung von Werkstücken
wird es daher immer wichtiger, Materialfehlerfreiheit zu gewährleisten,
insbesondere Freiheit von häufig
auftretenden Fehlern wie Oberflächenrissen
und dergleichen, die seit langem mit Magnetpulververfahren und dergleichen
bestimmbar sind. Bei Magnetpulverfahren wird ein Werkstück magnetisiert
und die sich an der Werkstückoberfläche ergebende
Feldverteilung durch Aufbringen feiner Eisenpartikel oder dergleichen
und durch Untersuchung der Eisenpartikelverteilung als Hinweis auf
z. B. Risse erfaßt. Überdies und
gerade nach solchen Verfahren ist in bestimmten Anwendungen eine
Entmagnetisierung der Werkstücke
erforderlich, etwa im Flugzeug- und/oder U-Bootbau, aber auch für verschiedene
andere industrielle Anwendungen.
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Die
DE 102 41 029 A1 zeigt
dabei bereits eine Prüfvorrichtung
zur Materialfehlerermittlung, mit der simultan eine Messung und
eine Entmagnetisierung durchgeführt
werden kann. Die dort beschriebene Vorrichtung und das dort beschriebene
Verfahren liefern in der Praxis sehr gute Ergebnisse. Wünschenswert
ist es aber, eine weitere Verbesserung der Materialprüfung insbesondere
im Hinblick auf Serienprüfungen
zu ermöglichen,
die bei einer Vielzahl von Prüflingen
und/oder in kurzer Zeit die erforderliche Materialprüfung erlauben.
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Aus
der
EP 0 357 823 A1 ist
eine Vorrichtung zum Prüfen
von metallischen Werkstücken
unter Wasser bekannt, die einen Behälter aufweist, der eine Flüssigkeit
mit magnetisierbaren Teilchen enthält. In einem Magnetfeld ordnen
sich die magnetisierbaren Teilchen zu für Fehlstellen an metallischen Werkstücken charakteristischen
Strukturen, die optisch auf einem Lichtleiter abgebildet und entfernt vom
Messort verarbeitet und/oder direkt betrachtet werden können.
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Aus
der
DE 23 46 999 ist
eine magnetische Werkstoffprüfvorrichtung
bekannt, die durch eine kreuzförmige
Magnetkernanordnung gekennzeichnet ist, die aus zwei Paaren von
Magnetpolgliedern gebildet ist, welche zwei aneinander schneidende Magnetpolpaare
festlegen, wobei zwei um die beiden Paare von Magnetpolgliedern
herumgewickelte Spulen und eine Stromversorgung zur Speisung der
ersten Spule mit der positiven Halbwelle eines Einphasen-Wechselstroms
und der zweiten Spule mit der negativen Halbwelle des Einphasen-Wechselstroms derart,
dass zwei Magnetflüsse
abwechselnd in einander schneidende Richtungen erzeugt werden, vorgesehen
sind.
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Aus
der
JP 2003 107 057
A ist ein automatisierter Magnetpulverflussdetektor für eine Stahlplatte bekannt,
bei der ein Magnetjoch mit einem verfahrbaren Wagen über eine
Stahlplatte bewegt wird und eine Beobachtung des mit magnetisiertem
Magnetpulver erhaltenen Bildes erfolgt.
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Aus
der
JP 2002 230 923
A ist eine Magnetpulvervorrichtung zur Beobachtung von
Stahlstäben bekannt,
in der ultraviolette Lampen zur Beleuchtung des Werkstückes eingesetzt
werden.
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Aus
der
JP 62110148 A ist
die Beobachtung einer Schweißnaht
bekannt, bei der eine Schweißnaht
oder dergleichen unter einem unterschiedlichen Winkel beleuchtet
und beobachtet wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Prüfung von
Bauteilen auf einfache und/oder preiswerte Weise und/oder mit hoher
Qualität
zu ermöglichen.
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Die
Lösung
der Aufgabe wird in unabhängiger
Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in
den Unteransprüchen.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
somit in einem ersten Grundgedanken eine Materialprüfungsvorrichtung
mit einer Spulenanordnung zur Erzeugung prüflingsdurchflutender Magnetfelder
und einer zugehörigen
Beobachtungs- und Beleuchtungsanordnung zur Beleuchtung der im Durchflutungsbereich
angeordneten Prüflinge
für eine
Beobachtung vor, bei welcher die Spulenanordnung zur Realisierung
einer entmagnetisierenden Materialprüfung aus einer gepulsten Stromquelle
gespeist und die Beobachtungs- und Beleuchtungsanordnung zur taktweisen
Prüflingsbeobachtung
ausgebildet ist.
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Ein
erster wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist somit
in der Realisierung einer Materialprüfungsvorrichtung zu sehen,
bei der die prüfende
Beobachtung unmittelbar im Rahmen der Prüflingsdurchflutung erfolgen
kann. Die angegebene Anordnung ermöglicht somit eine besonders
schnelle und damit preissparende Prüflingsuntersuchung, die überdies
gegenüber
einer Anordnung, bei der Beleuchtung und Magnetfelderzeugung an
getrennten Orten vorgenommen werden, verbesserte Ergebnisse liefert,
da weder die Gefahr einer Re-Magnetisierung
besteht, die sonst etwa durch Vorbeiführen an magnetisierenden Teilen
oder durch das Streufeld der Spulen aufgrund der Magnetisierung/Demagnetisierung
nachfolgender Prüflinge
gegeben ist, noch die Bewegung aufgetragenen Prüfmaterials wie fluoreszierendem
Prüffluid,
Prüfpulver
usw. durch Stöße oder
andere Beeinträchtigungen
zu befürchten
ist. Die Prüfung
wird also schneller und besser. Die bei gleichem Aufwand höhere Meßergebnisqualität erlaubt
auch gegebenenfalls eine Einfachprüfung mit verringertem Aufwand
bei noch guten Ergebnissen, etwa im Fall einer Magnetisierungsstromverringerung.
Die Ausleuchtung von der Spulenseite her gewährleistet zudem eine Untersuchung
jener Seite, von und auf welcher Seite die Magnetisierung vorgenommen
wurde.
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In
besonderem Umfange können
die Vorteile erhalten werden, wenn die Spulenanordnung eine Mehrzahl
an Spulen umfasst und die Beleuchtungsmittel zwischen und/oder vor
diese gesetzt sind. Diese Anordnung erlaubt es in besonderem Maße, eine günstige Prüflingsausleuchtung
unmittelbar im Rahmen der Magnetfelddurchflutung des Prüflings zu
gewährleisten
und dadurch nicht nur das Analyseergebnis zu verbessern, sondern
auch eine sehr schnelle Bewertung zu erhalten, zumal gegebe nenfalls
eine Zykluswiederholung möglich
ist und/oder eine Neuprüfung
dann, wenn mit einer ersten Maximalstromstärke ein Prüfzyklus durchgeführt wurde
und dabei keine eindeutigen Ergebnisse erhalten wurden. In einem
solchen Fall kann aufgrund der Beleuchtung von der Spulenseite her,
ohne sonst erforderliche erneute Prüflingsbewegung zu den Spulen
hin, sofort eine Nachprüfung
erfolgen, die insbesondere eine andere und typisch höhere maximale
Stromstärke
verwenden kann.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Beleuchtungsanordnung einen UV-Strahler
umfasst, der die Verwendung fluoreszierenden Prüffluids ermöglicht. Zugleich kann auch
eine Beleuchtung mit sichtbarem Licht erfolgen. Dies ist besonders
dann vorteilhaft, wenn sowohl mit sichtbarem als auch ultraviolettem
Licht gearbeitet wird, weil die Überlagerung
von UV- und Weißlicht
ermöglicht,
bei der Materialprüfung
auch die Oberflächenbeschaffenheit und/oder
-qualität
des Prüflings
festzustellen und so Fehlurteile aufgrund von Verschmutzungen wie Staubkörnern usw.
sicher vermeidet. Es sei im Übrigen
erwähnt,
dass die Vorrichtung nicht auf bestimmte Magnetpulver und/oder bestimmte
Magnetfluide beschränkt
ist.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn für
die Beleuchtung Leuchtdioden, die als „Weißlicht-" wie auch als UV-emittierende Dioden
verfügbar
sind, verwendet werden. Die Verwendung von LEDs erlaubt einerseits
die sehr raumnahe Anbringung der Beleuchtungsmittel an den Spulen
und gestattet andererseits bei überdies
geringem Energieverbrauch einen von den zum Teil nicht uribeachtlich
starken Magnetfeldern zumindest weitgehend unbeeinträchtigten
Leuchtmittelbetrieb. Hinzu kommt, dass die Leuchtdioden sich schnell
schalten lassen. Dies ist vorteilhaft, wenn an Stelle einer Weißlichtüberlagerung
des UV- Lichtes eine
zeitlich alternierende Beleuchtung mit sichtbarem und ultraviolettem
Licht oder, für
Kontrollzwecke und dergleichen bzw. für Zwecke einer verbesserten
oder zumindest veränderten
Prüfung
nur eine Beleuchtung in nur einem Spektralbereich bzw. mit nur einer
Leuchtmittelart (für
sichtbares oder ultraviolettes Licht) erfolgen soll.
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Die
Spulenanordnung bzw. deren Stromversorgung kann zur entmagnetisierenden
Materialprüfung
ausgebildet sein. Es kann also über
die Spulen sowohl eine Magnetisierung als auch die dann erforderliche
Entmagnetisierung vorgenommen werden.
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Bevorzugt
wird die Stromquelle zur Beaufschlagung der Spulen mit Gleichstromimpulsen
vorgesehen sein.
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Die
Stromquelle kann insbesondere zur Erzeugung von Gleichstromimpulsen
mit abnehmender Stärke
ausgebildet sein; verwiesen wird hier insbesondere auf die
DE 102 41 029 A1 .
Diese ist durch Bezugnahme vollumfänglich zu Offenbarungszwecken
hierin eingegliedert. So kann quasi beim Magnetisieren bereits wieder
entmagnetisiert werden; in einem solchen Fall ist es besonders wichtig,
dass das Prüfpulver
oder -fluid zur Sichtbarmachung des Streufeldes nicht aus seiner
einmal eingenommenen Ordnung gerissen wird, wie dies womöglich bei
Bewegungen zwischen Magnetisierungs-/Entmagnetisierungsschritt und
Prüfbetrachtung
der Fall wäre.
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Es
können
wenigstens zwei Spulen in der Spulenanordnung vorgesehen sein und
diesen zwei Spulen kann eine vierpolige Gleichstromquelle zugeordnet
sein, wie sie z. B. in der
DE
102 41 029 A1 beschrieben ist. Weiter sind Anordnungen
von zwei Spulenpaaren verwendbar, denen eine achtpolige Gleich strom(impuls)quelle
zugeordnet ist. Dies ermöglicht
die Prüfung
mit Magnetfeldern, die in einem gewünschten Winkel zueinander ausgerichtet
sein können.
Bevorzugt ist deshalb insbesondere bei Vorsehen von wenigstens vier
Spulen, wenn Spulen im Winkel zueinander angeordnet sind, bevorzugt
in einem Winkel von zumindest 30°,
so dass Magnetfelder erzeugt werden, deren Feldrichtung sich ebenfalls
um wenigstens 30° voneinander
unterscheidet.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn mehrere Spulenpaare in einem gegebenen Winkel
zueinander angeordnet sind.
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In
einer Anordnung, in der eine Mehrzahl von Spulen vorgesehen sind,
können
diese so beabstandet sein, dass ein Prüfling zwischen diesen durchführbar ist.
Insbesondere können
die Spulen einen Eintauchbereich definieren, in welchen Bauteile
wie bei einer „Tauchspule" heruntergelassen
werden.
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Hierzu
sei erwähnt,
dass die vorliegende Erfindung besonders für große Werkstücke gut geeignet ist, d. h.
Werkstücken
mit einer Größe von über 50 cm
Abmessung in wenigstens einer Richtung, bevorzugt in mehr als einer
Richtung; weiter und besonders vorteilhaft ist die Anwendbarkeit
für Werkstücke mit
mehr als 1 m Größe; es können problemfrei
auch Werkstücke
einer Größe von bis
zu und/oder über
3 m Größe geprüft und simultan
entmagnetisiert werden. Dabei ist trotz der großen Bauteile eine vollständig berührungsfreie
Prüfung
möglich,
da die impulsartige Spulenerregung, anders als eine Erregung mit langandauerndem
Erregerstromfluss, keine sehr hohen Anforderungen an die Stromversorgung
und dergleichen stellt. So werden Kurbelwellen für Motoren oder übergroße Zahnräder bequem
prüfbar,
indem diese in Tauchspulen berührungsfrei
geprüft werden. Dabei
können
Spulen nötigenfalls über Prüflinge gestülpt werden,
um die Messung zu bewirken.
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Da
zugleich durch die besondere Ausleuchtung die Untersuchung bzw.
Prüfung
wesentlich erleichtert wird, werden so zuvor nicht in solcher vereinfachten
Form lösbare
Prüfungen
möglich.
Dies gilt insbesondere auch für
eine Sichtprüfung,
wenn diese unter Verwendung von UV-LEDs oder anderen, vergleichbar
schwachen Leuchtmitteln erfolgt, da besondere Augen- oder Hautschutzmaßnahmen
durch die unmittelbar bei Durchflutung erfolgende Betrachtung aufgrund
der dann besseren Bilder nicht wie im Stand der Technik bei dort
schlechteren Kontrasten erforderlich werden.
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Alternativ
können
die Spulen, wenn sie entsprechend angeordnet werden, um ein Förderband, auf
dem Werkstücke
bewegt werden, herum vorgesehen werden, insbesondere um ein zumindest
im Spulenbereich nichtmagnetisches Fördermittel wie ein auf Kunststoffmaterialien
gleitendes Förderband oder
dergleichen.
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In
einer besonders bevorzugten Variante bilden die Spulenanordnungen
jedoch eine Kastenspule, die über
den zu prüfenden
Bauteilen aufgehängt wird.
In einem solchen Fall ist es besonders vorteilhaft, die Beleuchtungseinheit
in die unmittelbare Nähe
der Spulen zu bringen. Das Bauteil kann dann berührungsfrei materialgeprüft werden,
und zwar, bei entsprechend vorgesehenen Doppelspulen, mit in unterschiedlichen
Richtungen verlaufenden Magnetfeldern.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die zum Prüfling
weisende Spulenanordnungsseite, von welcher her beleuchtet wird,
allgemein hell bzw. reflektierend ausgebildet ist, um so eine homogenere
Prüflingsausleuchtung
zu erzielen.
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In
einer besonders bevorzugten Variante kann daher die Kastenspule,
aber auch jede andere Spulenanordnung der Erfindung, an ihrer Unterseite mit
einer reflektierenden Platte ausgestattet sein. Diese Unterseitenplatte
kann sowohl mit UV-LEDs als auch mit Weißlicht-LEDs bestückt sein.
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Die
jeweiligen Leuchtdioden können
separat ansteuerbar sein, um in einer bevorzugten Variante sowohl
eine UV-Beleuchtung mit Weißlichtüberlagerung
als auch eine reine UV-Beleuchtung oder eine reine Weißlichtbeleuchtung
zu erzielen.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass eine Weißlichtbeleuchtung nicht zwingend
eine Beleuchtung mit einem Tageslichtspektrum oder dergleichen bedeuten
muss, sondern im Sinne der vorliegenden Erfindung bereits dann von
einer Weißlichtbeleuchtung die
Rede ist, wenn für
das Auge oder mit einer – gegebenenfalls
nur Hell-Dunkel-Unterschiede wahrnehmenden – Kamera ein Bild gesehen wird,
welches zumindest weitgehend einem Bild entspricht, das auch bei
tatsächlich
alle Frequenzbereiche umfassender Weißlichtbeleuchtung erhältlich ist.
Insbesondere kann eine Quasi-Weißlichtbeleuchtung erhalten
werden, in welcher einige wenige Wellenlängen des (sichtbaren) Lichtes
zu einem nahezu weißen
Lichteindruck gemischt sind.
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In
jedem Fall wird aber eine solche Weißlichtüberlagerung vorteilhaft sein,
um Scheinanzeigen von Fehlern bzw. vermeintlichen Fehlern besser erkennen
zu können.
Dies ist insbesondere in Verbindung mit einer digitalen Kamera,
die Einzelbilder oder Bildsequenzen aufnimmt, vorteilhaft, um so vollautomatisch
etwa Risslängen
und dergleichen zu bestimmen und Rissbefunde insbesondere in mehrere
Kategorien wie "tauglich" oder „untauglich" einzustufen. Dass
neben einer flächigen
Kamera gegebenenfalls auch Zeilenkameras verwendbar wären, wenn
entsprechende Prüfaufgaben
durchzuführen
sind, sei der Vollständigkeit
halber erwähnt.
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Bei
einer Beleuchtung von der Spulenseite her können bevorzugt die Leuchtmittel
selbst unmittelbar bei den Spulen angeordnet werden. Alternativ ist
auch die Verwendung von Leuchtkörpern
möglich, wie
sie etwa bei Laptopanzeigen und dergleichen gebräuchlich sind, bei denen eine
seitliche Quelle Licht in einen flächigen Kunststoffkörper einstrahlt
und dieser so strukturiert ist, dass eine Auskopplung an gewünschter
Stelle seiner Oberfläche
erfolgt.
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Der
Materialprüfungsvorrichtung
kann ein Prüflingstransportmittel
wie ein Förderband
oder ein Drehtisch zugeordnet sein. Bevorzugt wird dann der Prüfzyklus
gekoppelt mit der Prüflingsbewegung
erfolgen. Es kann dafür
eine Steuerung vorgesehen sein, die getaktet Messungen durchführt, insbesondere
dann, wenn taktgerecht neue Prüflinge
auf das Band gesetzt werden und/oder es kann vorgesehen sein, dass
immer dann, wenn ein Prüfling
in einen bestimmten Bereich gelangt, der etwa mit einer Lichtschranke
definiert wird, ein Prüfzyklus
ausgelöst
wird oder ein bestimmter Zyklusteil ausgeführt wird.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn keine rein visuelle Beobachtung der Prüflinge erfolgt,
sondern eine Prüfung
kameraunterstützt
oder kamerabasiert durchgeführt
wird. Dies ist insbesondere bei der Kleinteilprüfung vorteilhaft, da durch
die Ermüdung des
menschlichen Auges eine hohe Fehlerrate auftreten kann. Die hier
vorgeschlagene Anordnung insbesondere mit einer überlagerten Weißlichtbestrahlung
von der Spulenseite her ermöglicht
eine besonders effiziente, preiswerte und zugleich sichere automatische
Prüflingsuntersuchung.
Im übrigen
erlaubt die Anordnung in jedem Fall eine Betrachtung des Prüflings,
die, anders als im Stand der Technik, von praktischer jeder Seite
aus nahezu ungehindert möglich
ist.
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Es
ist möglich,
die Kamera, wie gegebenenfalls auch die Leuchtmittel zur Beobachtung
des Prüflings
vor, während
und/oder unmittelbar nach einem Gleichstromimpulszyklus einzuschalten.
So kann insbesondere bei gepulster Spulenerregung eine Beobachtung
in den Zwischenpulszeiten erfolgen. Dass hierbei auch eine Kopplung
von Kamerabetrieb und Leuchtmittelbetrieb möglich ist, sei erwähnt. Insbesondere
durch die schnelle Taktbarkeit von Leuchtdioden ist hier ein taktweiser
Betrieb ohne weiteres möglich.
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Die
Materialprüfungsvorrichtung
wird in einer bevorzugten Variante eine Einheit umfassen, mit der aufgenommene
Bilder zu Dokumentationszwecken gespeichert werden können und/oder
es kann eine Einheit vorgesehen sein, mit der die Bilder automatisch
ausgewertet werden, um insbesondere Risse und dergleichen zu erkennen.
Für solche
Zwecke kann eine Bildbearbeitungseinheit, die softwareprogrammierbar
ist, vorgesehen sein.
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Dass
die Materialprüfungsanordnung
bevorzugt zur simultanen Prüfung,
Demagnetisierung und Prüflingsbewertung
ausgebildet ist und aufgrund des Ineinandergreifens aller Prozesse
eine schnelle Bewertung möglich
ist, sei vorliegend erwähnt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben. In dieser ist gezeigt durch:
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1 eine
Materialprüfungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Bild eines Prüflings,
wie es mit einer Beleuchtungsanordnung in einer Materialprüfungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung aufnehmbar ist, und zwar mit zusätzlich eingestelltem Vergleichsmaßstab.
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Nach 1 umfasst
eine allgemein mit 1 bezeichnete Materialprüfungsvorrichtung 1 eine
Spulenanordnung 2 zur Erzeugung von Prüflinge 3 durchflutenden
Magnetfeldern und eine Beleuchtungsanordnung 4 zur Prüflingsbeleuchtung,
wobei die Beleuchtungsanordnung 4 zur Beleuchtung der Prüflinge 3 von
der Seite der Spulenanordnung 2 her ausgebildet ist.
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Die
Materialprüfungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung ist zur schnellen und seriellen zerstörungsfreien Oberflächenrissprüfung nach
dem Magnetpulver- bzw. Fluidverfahren ausgebildet, und zwar derart,
dass eine Magnetisierung, Demagnetisierung und automatisierte Oberflächenrissprüfung mit
Prüflingsqualitätsdokumentation
vollautomatisch erfolgen kann.
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In
der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Materialprüfungsanordnung 1 mit Spulenanordnung 2 und
Beleuchtungsanordnung 3 wie dargestellt weiter ein Förderband 5 zugeordnet, welches
zur Bewegung der Prüflinge 3 unter
Steuerung eines elektromotorischen Antriebes 5a ausgebildet
ist, wobei auf der stromaufwärtigen
Förderbandseite 5a eine
Station zum automatischen Versehen der Prüflingsoberflächen mit
in UV-Licht fluoreszierendem Prüffluid
(nicht gezeigt) sowie mit einer Station zur Abtrennung für gut befundener
Prüflinge 3 von
Prüflingen,
die für
schlecht befunden wurden; diese Station kann am stromabwärtigen Ende 5b des Förderbandes
(nicht gezeigt) angeordnet werden.
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Die
Spulenanordnung
2 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel
vier einzelne Spulen, die gemeinsam in einem Gehäuse
6 montiert sind, welches
sich einen Abstand A oberhalb der Prüflinge bzw. des Förderbandes
befindet und insbesondere von einer Decke oder dergleichen herabgehängt sein kann.
Im Gehäuse
6 sind
die Spulen fest montiert und mit einer Leitungsanordnung verbunden,
die zu einer Steuerung
7 außerhalb des Gehäuses führt. Die Steuerung
7 ist
eine Achtpol-Gleichstromimpuls-Stromquelle, mit der jeweils zwei
Spulen paarweise erregbar sind. Die Spulen, von denen nur ein Spulenpaar
gezeigt ist, sind zueinander in dem Kastengehäuse
6 so ausgerichtet,
dass die aus den beiden Spulenpaaren jeweils erzeugbaren Magnetfelder einen
Winkel von mindestens 30° zueinander
aufweisen. Die Achtpol-Gleichstromimpulsquelle ist dabei, wie in
der Fig. angedeutet, zur Erzeugung von in einem Zyklus sukzessive
immer kleiner werdenden Stromimpulsen ausgebildet. Der Stromverlauf,
die Regelungsmöglichkeiten
usw. können
insbesondere wie in der
DE
102 41 029 A1 beschrieben erfolgen.
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Bei
den Prüflingen 3 handelt
es sich vorliegend wie bevorzugt um kleine, seriengefertigte, magnetisierbare
Werkstücke,
die produktionsbedingt Materialfehler wie Oberflächenrisse 3a aufweisen
können,
welche kritisch oder unkritisch sein können, was beispielsweise aufgrund
der Rissbreite und/oder – länge zu entscheiden
ist.
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Überdies
kann die Oberfläche
der Prüflinge 3 durch
Staubkörner,
Fasern und dergleichen Störungen 3b des
Erscheinungsbildes aufweisen, die von möglichen Rissen 3a zu
unterscheiden sind.
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Die
Beleuchtungsanordnung 4 ist im Folgenden durch eine Mehrzahl
Leuchtdiodenfelder 4a, 4b gebildet, wobei ein
Teil der Leuchtdioden zur Emission von sichtbarem Licht, insbesondere
sog. Weißlicht,
ausgebildet ist, während
andere Leuchtdiodenfelder zur Emission von ultraviolettem Licht
ausgebildet sind. Anders als dargestellt, brauchen die jeweiligen
ultravioletten und sichtbaren Leuchtdioden bzw. Leuchtdiodenfelder
räumlich
nicht deutlich voneinander getrennt zu sein. Die in der Fig. dargestellte räumliche
Trennung der einzelnen Leuchtmittel erfolgt lediglich aus Gründen der
besseren Veranschaulichung; in der Praxis ist es jedoch bevorzugt, die
Leuchtmittel für
die Erzeugung sichtbaren und ultravioletten Lichtes dicht beieinander
anzuordnen. Wie aus 1 ersichtlich, sind die Leuchtmittel
zwischen die Spulenpaare der Spulenanordnung 2 gesetzt,
und zwar unmittelbar dicht an den Spulen; wie bevorzugt sind sie
dabei so angeordnet, dass der Bereich, in dem die eigentliche, für die Prüfung gewünschte Magnetfelddurchflutung
erfolgt, nicht nur sehr homogen durchflutet, sondern auch sehr homogen
ausgeleuchtet ist.
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Die
Leuchtdioden 4 werden getaktet betrieben wie durch die
Erregungspulse 4a1, 4a2 angedeutet, wobei die
Taktfolge so gewählt
ist, dass in den spulenerregungsstromfreien Prüfperioden eines Prüfzyklusses
die Leuchtdioden erregt werden. Die Leuchtdiodenstromversorgung
ist dabei so ausgebildet, dass auch ein prüfzyklusunabhängiges Einschalten
möglich
ist, um etwa zu Wartungszwecken die Anlage zu beleuchten.
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Im
Kastengehäuse 6 ist
weiter eine Mehrzahl von CCD-Kameras 8 vorgesehen, die
auf den Prüfling 3 gerichtet
sind und so ausgebildet sind, dass sie die relevanten Bereiche des
Prüflings
vollständig
erfassen.
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Die
CCD-Kameras 8 sind sowohl im sichtbaren als auch im ultravioletten
Licht der Leuchtmittel 4a, 4b empfindlich bzw.
in dem Spektralbereich, in dem die durch UV-Licht angeregte fluoreszierende Flüssigkeit
fluoresziert.
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Die
Signale der CCD-Kameras 8 gehen an eine Bildauswertestufe 9 zur
Entscheidung darüber, ob
ein mit den CCD-Kameras erfasstes Oberflächenmuster einen kritischen
Defekt, eine nichtkritische Beeinträchtigung, eine oberflächliche
Verschmutzung oder dergleichen darstellt. Dazu kann insbesondere
eine automatische Risslängenbestimmung
in der Bildauswertestufe erfolgen. Die Bildauswertestufe 9 ist
zugleich mit der am Ausgang des Bandfördermittels 5 vorgesehenen
weichenartigen Trennstufe in gute und schlechte Werkstücke gekoppelt,
um die Trennung zu bewirken. Die Bildauswertestufe 9 ist dazu
ausgebildet, Bilder von den Prüflingen
in der Zeit zwischen den einzelnen abnehmenden Gleichstromimpulsen,
welche die Achtpol-Gleichstromimpulsquelle 7 an die Spulen
der Spulenanordnung 2 speist, zu erfassen.
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Die
Anlage wird betrieben wie folgt:
Zunächst wird ein Prüfling 3 im
stromaufwärtigen
Bereich des Bandfördermittels 5 mit
Prüffluid
versehen. Dann wird er mit dem Bandfördermittel unter die Spulen
der Spulenanordnung 2 im Kastengehäuse 6 bewegt. Wenn
er, um den Abstand A von dem Kastengehäuse beabstandet, eine Sollposition
unter dem Kastengehäuse
erreicht hat, was beispielsweise durch eine geeignete Lauflängenmessung
des Förderbandes
und/oder durch Lichtschranken (nicht gezeigt) erfasst werden kann,
wird die Achtpol-Gleichstromimpulsquelle in erforderlicher Weise
erregt, um den Prüfling
zunächst
zu magnetisieren und danach zu demagnetisieren, und zwar gemäß der Spulenpaarerregung
aus alternierenden Richtungen.
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In
den Pausen zwischen den Gleichstromimpulsen abnehmender Stärke aus
der Achtpol-Gleichstromimpulsquelle 7 werden wiederholt
die Leuchtmittel 4a, 4b erregt, um den Prüfling 3 im
Zustande seiner Magnetisierung zu beleuchten. Der gepulste Betrieb
erlaubt dabei höhere
Stromstärken
als im Dauerbetrieb möglich
und somit größere Helligkeiten.
Dabei wird zugleich die LCD-Kamera wiederholt entsprechend der Leuchtmittelerregung
ausgelesen, um Bildinformationen über den Prüfling 3 und dessen Oberflächenstruktur
zu erhalten.
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Durch
die Magnetisierung wird das Prüffluid auf
dem Prüfling 3 in
per se bekannter Weise ausgerichtet und danach durch die Leuchtdioden
ausgeleuchtet. Das Fluoreszenzmuster kann nun mit der Kamera 8 erfasst
und an die Einheit 9 gespeist werden, um dort durch Analyse
des Bildes Oberflächendefekte
von oberflächlichen
Verunreinigungen und dergleichen unterscheiden zu können und
zugleich die Länge
von im Prüfling 3 etwa
vorhandenen Rissen 3a zu ermitteln, um so anhand des Prüfungsergebnisses
eine Gut/Schlecht-Kontrolle des Prüflings zu bewirken. Durch die Überlagerung
von Weiß-
und UV-Licht ergeben sich dabei Bildinformationen, die es ohne weiteres
erlauben, die gewünschte
Bestimmung vorzunehmen und das Werkstück unverdeckt aus praktisch
allen Richtungen bewerten zu können.
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Ein
Beispiel einer unter der Beleuchtung der Beleuchtungsanordnung der
vorliegenden Erfindung erhältlichen
Bildaufnahme ist in 2 gezeigt. Dort ist klar zu
erkennen, dass durch die kombinierte Überlagerung von Weiß- und UV-Licht
sowohl Oberflächenstrukturen
als auch die mit dem fluoreszierenden Fluid sichtbar gemachten Oberflächenrisse
erkennbar sind.
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Nach
Beendigung des Bilderfassungs-/Magnetisierungs-/Demagnetierungszyklusses
wird das Förderbandmittel
zur Weiterbewegung des Prüflings angesteuert
und dieser verläßt das Förderband 5 in förderstromabwärtiger Richtung,
und zwar entsprechend des Auswerteergebnisses der Bildauswertestufe 9 in
der für
gute beziehungsweise, falls für
ihn zutreffend, für
schlechte Bauelemente vorbestimmten Richtung. Die während des
Prüfzyklus
aufgenommene Bildinformation wird ganz oder teilweise zu Dokumentationszwecken
abgespeichert werden. Dazu sind entsprechende Speicher- und/oder
Dokumentationsmittel vorgesehen. Auf diese Weise kann in kritischen
Fällen
eine erhöhte
Produktionsqualität
sichergestellt werden.
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Es
sei erwähnt,
dass eine Vielzahl von Variationen möglich ist. So kann in einfachen
Fällen
auf eine Achtpolspulenanordnung verzichtet werden. Auch ist es möglich, anstelle
eines Förderbandes
ein manuelles Aufsetzen oder einen drehbaren Tisch für den Transport
von Prüflingen
vorzusehen. Es muss keine Station vorgesehen sein, in der das Prüffluid und/oder
-pulver automatisch auf die Prüflinge
aufgebracht wird, und es ist möglich,
anders als aus Gründen
der vereinfachten Beschreibung dargestellt, mehrere Prüflinge gleichzeitig
zu magnetisieren, zu entmagnetisieren und/oder zu erfassen; dies
gilt vor allem, sofern die Prüflinge
so klein sind, dass meh rere von ihnen unterhalb der abgehängten Kastenspulenanordnung
angeordnet werden können
und angesichts der durch die berührungsfreie
Prüfung
verbesserten Aufsicht auf den Prüfling.
Auch ist es möglich, anstelle
einer abgehängten
Spulenanordnung mehrere Spulen so zu kombinieren, dass ein Prüfling zwischen
die Spulen gesetzt bzw. „getaucht" werden kann.
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Es
sei weiter erwähnt,
dass die Bilderfassung nicht unbedingt lediglich in den Impulszwischenzeiten
zu erfolgen braucht, auch wenn dies im Hinblick auf eine Störungsfreiheit
der Signalübertragung
aufgrund der starken spuleninduzierten Magnetfelder sinnvoll sein
kann.
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Auch
braucht ein Aussortieren für
schlecht befundener Werkstücke
nicht automatisch zu geschehen. Vielmehr ist es auch möglich, dass
die Bildauswertestufe bzw. eine dieser nachfolgenden Stufe ein Warnsignal
oder dergleichen ausgibt, damit ein Prüfling z. B. manuell entfernt
und erforderlichenfalls nachuntersucht wird.
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Falls
gewünscht,
können
Erregungsstromimpulse zur Spulenerregung mehrfach mit gleicher Stärke an die
Spulen gespeist werden, bevor eine weitere Erregungsstromverringerung
erfolgt. Auch solche Stromverläufe,
bei denen jedenfalls nach und nach eine Maximalimpulsverringerung
erfolgt, bis ein bestimmter Wert erreicht ist, der nicht mehr überschritten
wird, ist noch ein abnehmender Stromverlauf im Sinne der Erfindung.
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Anders
als vorstehend beschrieben können andere
Kameras außer
CCD-Kameras zur Bilderfassung eingesetzt werden.