DE20208174U1 - Device for handling objects and for testing them with a testing device for material defects - Google Patents
Device for handling objects and for testing them with a testing device for material defectsInfo
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Description
Vorrichtung zur Handhabung von Gegenständen
und zur Prüfung derselben mit einer Prüfeinrichtung auf MaterialfehlerDevice for handling objects
and to test them with a testing device for material defects
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von Gegenständen, vorzugsweise von Gußteilen wie Leichtmetall-Gußteilen, insbesondere Automobilrädern, und zur Prüfung derselben mit einer Prüfeinrichtung auf Guß- und sonstige Materialfehler, vorzugsweise mittels Durchstrahlung, insbesondere mit Röntgenstrahlung.The invention relates to a device and a method for handling objects, preferably cast parts such as light metal cast parts, in particular automobile wheels, and for testing the same with a testing device for casting and other material defects, preferably by means of radiography, in particular with X-rays.
Als sicherheitsrelevantes Teil eines Automobils müssen Leichtmetallfelgen zu 100 % auf Guß- und sonstige Materialfehler geprüft werden. Dabei werden die Räder zwischen einem Röntgenstrahier und einem Detektor positioniert und unter verschiedenen Projektionen durchstrahlt, um anhandAs a safety-relevant part of a car, alloy wheels must be 100% checked for casting and other material defects. The wheels are positioned between an X-ray machine and a detector and x-rayed under various projections in order to
is der aufgenommenen Bilder Rückschlüsse auf die innere Struktur der Gußteile, bspw. Lunkerbildung od. dgl., ziehen zu können. Die Strahlrichtung wird mit Hilfe eines Manipulationssystems relativ zur Radposition eingestellt. Das Manipulationssystem muß außerdem die notwendigen Einstellungen erlauben, um das gesamte Volumen einesis to be able to draw conclusions about the internal structure of the castings, e.g. void formation, from the images taken. The beam direction is set relative to the wheel position using a manipulation system. The manipulation system must also allow the necessary settings to cover the entire volume of a
Dabei ist eine sichere und genaue Positionierung des Rades wichtig. Zu diesem Zweck werden derzeit verschiedene Verfahren eingesetzt, die sich in der Handhabung grundsätzlich unterscheiden. Eine Gruppe dieser Verfahren nutzt Greifer; hierbei wurden zwei Konzepte entwickelt, die sich im Greifmechanismus und in der Anordnung der Röntgenvorrichtung unterscheiden.Safe and precise positioning of the wheel is important. Various methods are currently used for this purpose, which differ fundamentally in terms of handling. One group of these methods uses grippers; two concepts have been developed that differ in the gripping mechanism and the arrangement of the X-ray device.
denen jeweils zwei Doppelkegelräder angeordnet sind, welche das zu prüfende Rad beidseitig am unteren Felgenhorn in der horizontaleneach of which two double bevel gears are arranged, which hold the wheel to be tested on both sides of the lower rim flange in the horizontal
Transportniveaus in gegenüberliegenden Halterungen mit einem horizontal, parallel zur Transportrichtung verlaufenden Strahlengang angebracht. Zur Prüfung wird das Rad über eine Schwenkachse aus der Transportebene senkrecht in den Strahlengang geschwenkt. Die Prüfung erfolgt unter verschiedenen Winkeleinstellungen an der Schwenkachse. In den einzelnen Prüfpositionen wird das Rad mit den Kegelrädern in eine Rotationsbewegung um seine Drehachse versetzt. Die Greifeinrichtung ist mit Translations-Vorrichtungen ausgestattet, über die das Rad parallel und senkrecht zur Transportebene positioniert werden kann. Nach Abschluß derTransport levels in opposite holders with a horizontal beam path running parallel to the transport direction. For testing, the wheel is swiveled vertically from the transport level into the beam path via a swivel axis. The test is carried out at different angle settings on the swivel axis. In the individual test positions, the wheel with the bevel gears is set in a rotational movement around its axis of rotation. The gripping device is equipped with translation devices, via which the wheel can be positioned parallel and perpendicular to the transport level. After completion of the
&iacgr;&ogr; Prüfung wird das Rad wieder in die Transportebene zurückgeschwenkt und anschließend ausgefördert, bevor ein weiteres, zu prüfendes Rad ergriffen werden kann.After the test, the wheel is swung back into the transport plane and then conveyed out before another wheel to be tested can be grasped.
Bei einem zweiten Typ erfolgt der Greifvorgang in der Transportebene mit Hilfe von zwei Greiferbacken, die längs einer Führungsschiene senkrecht zur Transportrichtung zusammenfahren und das Rad am unteren Felgenhorn mit je zwei gegenüberliegenden Kegelrädern in der horizontalen Transportebene greifen. Im eingespannten Zustand befindet sich das Rad im vertikalen Strahlengang zwischen einer Röntgenquelle und einem Detektor. Die unterschiedlichen Projektionswinkel zur Prüfung des Rades werden durch Schwenken der Greifeinrichtung um eine Achse parallel zur Spannachse der Greiferbacken eingestellt. Die Kegelräder versetzen das zu prüfende Rad in eine Rotation um seine Drehachse. Röntgenröhre und Detektor sind jeweils an den beiden Enden eines C-förmigen, vertikal stehenden Gestelles befestigt, das relativ zur Position des Rades horizontal und vertikal zur Transportebene verschoben werden kann. Auch hier muß zunächst ein geprüftes Rad abgelegt werden, bevor ein weiteres ergriffen werden kann.In a second type, the gripping process takes place in the transport plane with the help of two gripper jaws that move together along a guide rail perpendicular to the transport direction and grip the wheel at the lower rim flange with two opposing bevel gears in the horizontal transport plane. When clamped, the wheel is in the vertical beam path between an X-ray source and a detector. The different projection angles for testing the wheel are set by pivoting the gripping device about an axis parallel to the clamping axis of the gripper jaws. The bevel gears cause the wheel to be tested to rotate about its axis of rotation. The X-ray tube and detector are each attached to the two ends of a C-shaped, vertically standing frame that can be moved horizontally and vertically to the transport plane relative to the position of the wheel. Here, too, a tested wheel must first be put down before another can be gripped.
Ein anderes Verfahren, die Kettenförderung, stellt eine Kombination aus Förder- und Greiftechnik dar, bei der das Rad in der Transportebene verbleibt. Zwei umlaufende Ketten erfassen das Rad tangential am unterenAnother method, chain conveying, is a combination of conveying and gripping technology, where the wheel remains in the transport plane. Two rotating chains grip the wheel tangentially at the lower
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Felgenhorn und übernehmen zum einen den Transport des Rades durch die Anlage, zum anderen realisieren sie die Positionierung des Rades in Transportrichtung. Eine gegenläufige Bewegung der beiden Ketten bewirkt eine Rotation des Rades. Das Rad wird in der Öffnung eines vertikal stehenden, C-förmigen Gestelles positioniert, an dessen beiden Enden die Röntgenquelle bzw. der Detektor montiert sind. Die Einstellung der verschiedenen Projektionswinkel erfolgt über Schwenkbewegungen des C-Bogens um eine Achse senkrecht zur Transportrichtung. Während des Prüfablaufes verbleibt das Rad in der Transportebene und wirdRim flange and take over the transport of the wheel through the system on the one hand, and on the other hand they position the wheel in the transport direction. A counter-rotating movement of the two chains causes the wheel to rotate. The wheel is positioned in the opening of a vertical, C-shaped frame, at both ends of which the X-ray source and the detector are mounted. The various projection angles are set by swiveling the C-arm around an axis perpendicular to the transport direction. During the test sequence, the wheel remains in the transport plane and is
&iacgr;&ogr; anschließend über die Doppelkette ausgefördert. Aufgrund der teilweise gegenläufigen Kettenbewegungen kann die Doppelkette verschiedene Räder nur in verhältnismäßig großen räumlichen und zeitlichen Abständen erfassen.&iacgr;&ogr; is then transported out via the double chain. Due to the partially opposing chain movements, the double chain can only reach different wheels at relatively large spatial and temporal intervals.
is Aus den Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, gattungsgemäße Vorrichtungen und Verfahren zur Materialprüfung eines Gegenstands, insbesondere eines Gußteils derart weiterzubilden, dass einerseits eine umfangreiche und vollständige Materialprüfung ermöglicht und andererseits der Durchsatz durch die Prüfeinrichtung gesteigert wird.The disadvantages of the described prior art give rise to the problem initiating the invention of further developing generic devices and methods for material testing of an object, in particular a cast part, in such a way that, on the one hand, a comprehensive and complete material test is made possible and, on the other hand, the throughput of the testing device is increased.
Die Lösung dieses Problems gelingt bei einer gattungsgemäßen Handhabungs- und Prüfungsvorrichtung durch eine Mehrzahl von Aufnahmevorrichtungen für je einen zu prüfenden Gegenstand, vorzugsweise mit identischer Struktur, zur Fixierung des zu prüfenden Teiles während dessen Prüfung, wobei die Aufnahmevorrichtungen relativ zu der Prüfeinrichtung, insbesondere gegenüber deren Strahlungsachse bzw. richtung, verschieb- und/oder verschwenkbar sind. Bevorzugte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This problem is solved in a handling and testing device of the type in question by a plurality of holding devices for each object to be tested, preferably with an identical structure, for fixing the part to be tested during its testing, wherein the holding devices can be displaced and/or pivoted relative to the testing device, in particular relative to its radiation axis or direction. Preferred embodiments can be found in the subclaims.
Zentrales Element ist dabei ein drehbar gelagertes, senkrecht stehendes Traggestell, an dem mindestens drei jeweils um gleiche Winkel, bspw. 120°The central element is a rotatably mounted, vertical support frame, on which at least three at equal angles, e.g. 120°
gegeneinander versetzte, vorzugsweise kreisförmige Vorrichtungen zur Ablage oder Aufnahme je eines zu prüfenden Teils befestigt sind. Aufgrund der exzentrischen Anordnung der Aufnahmevorrichtungen bezüglich der Drehachse des Traggestells soll diese Handhabungsanordnung als Karussell bezeichnet werden.offset, preferably circular devices for depositing or picking up a part to be tested are attached. Due to the eccentric arrangement of the picking up devices with respect to the axis of rotation of the support frame, this handling arrangement should be referred to as a carousel.
Ein mehrere Aufnahmeeinrichtungen für je einen zu prüfenden Gegenstand aufweisendes, karussellartiges Trägergestell kann derart betrieben werden, dass bei Stillstand des Karussells gleichzeitig ein Gußteil an einer &iacgr;&ogr; Einförderstation aufgeladen, ein anderes Gußteil an einer Prüfstation geprüft und ein wiederum anderes Gußteil an der Ausförderstation entladen wird, während bei Rotation des Karussells gleichzeitig ein Gußteil von der Einförderstation zu der Prüfeinrichtung und ein weiteres Gußteil von der Prüfeinrichtung zur Ausförderstation transportiert wird.A carousel-like support frame having a plurality of receiving devices, each for an object to be tested, can be operated in such a way that when the carousel is at a standstill, a cast part is loaded at a feed station, another cast part is tested at a test station and yet another cast part is unloaded at the discharge station, while when the carousel rotates, a cast part is transported from the feed station to the test device and another cast part is transported from the test device to the discharge station.
Das Trägergestell weist N Aufnahmevorrichtungen für je einen zu prüfenden Gegenstand auf, wobei N gegeben ist zuThe support frame has N holding devices for each object to be tested, where N is given as
N = k*(e + b+a)N = k*(e + b+a)
e = Anzahl der Einförderstationen pro Anlagenteil;
b = Anzahl der Bearbeitungsstationen pro Anlagenteil;
a = Anzahl der Ausförderstationen pro Anlagenteil;
k = Anzahl der Anlagenteile.e = number of feeding stations per plant section;
b = number of processing stations per system part;
a = number of discharge stations per plant section;
k = number of system components.
Dabei berücksichtigt die Erfindung, dass einerseits mehrere untereinander vorzugsweise identische Anlagenteile (Prüflinien) von einem karussellartigen Trägergestell bedient werden können. Pro Anlagenteil ist normalerweise genau eine Einförderstation vorhanden, also e = 1. Die Anzahl der Bearbeitungsstationen kann schwanken mit b > 1. Im Rahmen einer möglichst schnellen Bearbeitung kann bspw. eine mit einer KameraThe invention takes into account that, on the one hand, several system parts (test lines) that are preferably identical to one another can be served by a carousel-like support frame. There is normally exactly one feed station per system part, i.e. e = 1. The number of processing stations can vary with b > 1. In the context of processing that is as fast as possible, for example, a feed station with a camera can be used.
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ausgerüstete Station zur Identifizierung und Lokalisierung sowie ggf. Lageerkennung eines zu prüfenden Gegenstandes vorgesehen sein, an der ggf. der erste Meßpunkt durch eine Lagekorrektur bereits vorbereitet wird; ferner die eigentliche Prüfeinrichtung, wo die Durchstrahlung mittels Röntgenstrahlen stattfindet (in diesem Fall wäre b = 2); es wäre aber evtl. auch eine Aufteilung der eigentlichen Meßeinrichtung auf mehrere Stationen denkbar. Die Anzahl der Ausförderstationen kann entweder eins sein (a = 1), wenn die Auftrennung zwischen für gut befundenen Gegenständen und aussortierten Gegenständen zu einem späteren Zeitpunkt vorgenommenequipped station for identification and localization and, if necessary, position detection of an object to be tested, where the first measuring point is already prepared by a position correction; furthermore, the actual testing device, where the X-rays are used for irradiation (in this case b = 2); however, it would also be possible to divide the actual measuring device into several stations. The number of discharge stations can either be one (a = 1), if the separation between objects found to be good and objects rejected is carried out at a later point in time
&iacgr;&ogr; wird; werden die schadhaften Gegenstände sofort aussortiert, kann neben der Ausförderstation für akzeptierte Gegenstände eine zusätzliche Ausförderstation für auszuscheidende Gegenstände vorgesehen sein (in diesem Fall wäre a = 2). Im Normalfall ist k = 1, wenn nämlich nur eine Prüflinie vorhanden ist. Sind mehrere Prüflinien vorhanden, können diese&iacgr;&ogr;is; if the defective items are sorted out immediately, an additional discharge station for items to be rejected can be provided in addition to the discharge station for accepted items (in this case a = 2). Normally, k = 1, namely if there is only one inspection line. If there are several inspection lines, these can
is von mehreren karussellartigen Trägergestellen bedient werden, oder aber von einem einzigen, zentral angeordneten Gestell; solchenfalls wäre k > 1.can be served by several carousel-like support frames, or by a single, centrally arranged frame; in this case, k would be > 1.
Im ersten Schritt eines Prüfdurchganges wird das Rad im Einförderbereich auf einer der waagerecht angebrachten Ablage abgelegt. Anschließend wird in einer 120°-Drehung des Trägergestelles die Ablage mit dem Rad in den Prüfbereich zwischen eine Röntgenröhre und einen Detektor gebracht und positioniert. Röhre und Detektor sind jeweils an den gegenüberliegenden Enden einer C-bogenförmigen, senkrecht zur Transportebene stehenden Halterung befestigt.In the first step of a test run, the wheel is placed on one of the horizontally mounted shelves in the infeed area. The support frame is then rotated 120° to bring the shelf with the wheel into the test area between an X-ray tube and a detector and position it. The tube and detector are each attached to the opposite ends of a C-shaped bracket that is perpendicular to the transport plane.
Die Prüfung des Rades erfolgt unter verschiedenen Projektionen. Die Einstellung der Einstrahlwinkel erfolgt durch Schwenken des C-Bogens um zwei zur Transportebene parallele, aber senkrecht aufeinander stehende Achsen. Während der Prüfung wird das Rad im Strahlkegel der Röntgenröhre auf der kreisförmigen Ablage um seine Achse gedreht.The wheel is examined under various projections. The angle of incidence is adjusted by swiveling the C-arm around two axes that are parallel to the transport plane but perpendicular to each other. During the examination, the wheel is rotated around its axis on the circular support in the beam cone of the X-ray tube.
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Nach der Prüfung schwenkt das Trägergestell erneut um 120° in die Ausförderposition, in der das Rad aus der Ablagevorrichtung ausgefördert wird. Aufgrund der drehsymmetrischen Anordnung der Ablagevorrichtungen kann mit der Ausförderung gleichzeitig ein neues Prüfrad eingefördert werden, während sich ein weiteres Rad bereits in der Prüfposition befindet.After the test, the support frame swivels again by 120° into the discharge position, in which the wheel is discharged from the storage device. Due to the rotationally symmetrical arrangement of the storage devices, a new test wheel can be conveyed in at the same time as the discharge, while another wheel is already in the test position.
Die Erfindung bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem eingangs beschriebenen Stand der Technik. Im Gegensatz zu den konventionellen Fördertechniken, deren Konzept auf einer sequentiellen AbarbeitungThe invention offers a number of advantages over the state of the art described above. In contrast to conventional conveying techniques, whose concept is based on sequential processing
&iacgr;&ogr; einzelner Prozeßschritte wie Einfördern/Prüfen/Ausfördern jedes einzelnen Rades beruht, wird bei der Erfindung ein neues Rad sofort eingeschleust, nachdem die Prüfung des vorhergehenden abgeschlossen ist, noch während dieses ausgefördert wird. Dabei können insbesondere aufgrund der drehsymmetrischen Anordnung die Schritte 'Einfördern1, 'Prüfen1,&iacgr;&ogr; individual process steps such as feeding/checking/unloading each individual wheel, in the invention a new wheel is fed in immediately after the testing of the previous one has been completed, while it is still being unloaded. In particular, due to the rotationally symmetrical arrangement, the steps 'feeding 1' , 'checking 1' ,
is 'Ausfördern1 synchron erfolgen, d.h. während das geprüfte Rad ausgeschleust wird, steht gleichzeitig eine Ablagevorrichtung bereit, ein neues Rad aufzunehmen. Parallel dazu befindet sich ein weiteres Rad in der Prüfstation. Ein Radwechsel erfolgt durch eine einfache 120°-Drehung in lediglich 1-2 Sekunden, während ein konventioneller Radwechsel - je nach technischer Ausführung - aufgrund der langen Förderstrecke zwischen Ein- und Ausgangsschleuse und des Zeitbedarfs für den Greifvorgang bis zu 12 Sekunden in Anspruch nimmt.is 'outfeed 1' takes place synchronously, ie while the wheel being tested is being discharged, a storage device is ready to receive a new wheel. At the same time, another wheel is in the test station. A wheel change is carried out by a simple 120° rotation in just 1-2 seconds, while a conventional wheel change - depending on the technical design - takes up to 12 seconds due to the long conveyor distance between the entry and exit lock and the time required for the gripping process.
dem Meßbereich herausgedreht wird. Die Folge ist, daß eine sichereThe result is that a safe
ist. In der hier beschriebenen Erfindung werden die Räder auf dieIn the invention described here, the wheels are mounted on the
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des Felgenhornes eine Rolle spielt noch die Grate entfernt oder umgebörtelt werden müssen.of the rim flange plays a role nor do the burrs have to be removed or flanged.
Greifersysteme sind hinsichtlich ihrer Handhabungsfähigkeiten auf bestimmte Radgrößen beschränkt. Im Rahmen der hier beschriebenen Erfindung können durch das einfache Ablegen des Prüfrades auf eine Auflagefläche nahezu beliebige Radgrößen von 11" bis zu Übergrößen von 24" geprüft werden - eine Spanne, die von den konventionellen Fördereinrichtungen nicht abgedeckt werden kann.Gripper systems are limited to certain wheel sizes in terms of their handling capabilities. Within the scope of the invention described here, almost any wheel size from 11" to oversizes of 24" can be tested by simply placing the test wheel on a support surface - a range that cannot be covered by conventional conveyor systems.
In konventionellen Anlagen mit C-Gestell erfolgt die Schwenkbewegung von Röntgenröhre bzw. Detektor zur Einstellung der verschiedenen Prüfpositionen um lediglich eine Achse, die in der Transportebene liegt, aber senkrecht zur Transportrichtung verläuft. Durch konstruktive Gegebenheiten ist der zulässige Einstellbereich auf Winkelpositionen von -40° < &phgr; < 70° beschränkt. Die neue Anordnung ermöglicht - ggf. neben der Schwenkbewegung &phgr; um eine Achse parallel zur Transportebene/senkrecht zur Transportrichtung - eine (zusätzliche) Drehbewegung &psgr; parallel zur Transportebene sowie parallel zur Transportrichtung. Diese Drehachse bzw. die Kombination von zwei Drehachsen ermöglicht Projektionen aus senkrechter und seitlicher Einstrahlung und erlaubt Untersuchungen verdeckter Fehler, z.B. in der Speichenanbindung am Felgenbett oder in der Nabe. Die einfache Konstruktion erweitert den Winkelbereich symmetrisch auf -70° < &phgr; < 70°. Für die seitliche Drehung reichen die Winkeleinstellungen von -50° < &psgr; < 50° aus.In conventional systems with a C-frame, the swivel movement of the X-ray tube or detector to set the various test positions takes place around just one axis, which lies in the transport plane but runs perpendicular to the transport direction. Due to design conditions, the permissible adjustment range is limited to angular positions of -40° < ϕ < 70°. The new arrangement enables - in addition to the swivel movement ϕ around an axis parallel to the transport plane/perpendicular to the transport direction - an (additional) rotary movement ψ parallel to the transport plane and parallel to the transport direction. This rotary axis or the combination of two rotary axes enables projections from vertical and lateral radiation and allows investigations of hidden defects, e.g. in the spoke connection to the rim base or in the hub. The simple construction extends the angular range symmetrically to -70° < ϕ < 70°. For lateral rotation, the angle settings of -50° < ϕ < 50° are sufficient.
Schließlich erlaubt die isozentrische Drehung von Röntgenquelle und Detektor vorzugsweise um einen Punkt in der zu untersuchenden Ebene quasi-dreidimensionale Detailprüfungen aus verschiedenen Winkelpositionen ohne Lateralverschiebung.Finally, the isocentric rotation of the X-ray source and detector preferably around a point in the plane to be examined allows quasi-three-dimensional detailed inspections from different angular positions without lateral displacement.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:Further features, properties, advantages and effects based on the invention emerge from the following description of preferred embodiments of the invention and from the drawing. Here:
Fig. 1a eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Trägerkarussell mit drei jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordneten Ablagetellern für je eine Felge, von denen sich jeweils eine an einer Einförder-, Prüf- und Ausförderstation befindet;Fig. 1a is a plan view of a carrier carousel according to the invention with three storage plates, each offset by 120° from one another, for one rim each, of which one is located at each of the infeed, testing and outfeed stations;
Fig. 1b eine der Fig. 1a entsprechende Darstellung des Trägerkarussells, wobei die Prüfeinrichtung in der Draufsicht wiedergegeben ist;Fig. 1b is a representation of the carrier carousel corresponding to Fig. 1a, with the testing device shown in plan view;
Fig. 2 eine schematische Perspektivdarstellung der Prüfstation samt Prüfeinrichtung; sowieFig. 2 a schematic perspective view of the test station including test equipment; and
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf das Trägerkarussell einer anderen Prüfanlage mit jeweils zwei Einförderungs-, Prüf- und Ausförderungsstationen.Fig. 3 is a schematic plan view of the carrier carousel of another testing system with two feed, test and discharge stations each.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind an einem um eine vertikale Achse drehbar gelagerten, senkrecht stehenden Traggestell 100 drei Vorrichtungen 101 zur Aufnahme je eines zu prüfenden Rades 107 angeordnet. Diese drei Aufnahmevorrichtungen 101 sind untereinander identisch und an dem Traggestell 100 jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordnet. Jede der drei Aufnahmevorrichtungen 101 ist in gleicher Weise mit einer Vorrichtung zur Ablage und zum Greifen eines Rades 107 versehen.According to a first embodiment of the present invention, three devices 101 for each receiving a wheel 107 to be tested are arranged on a vertical support frame 100 that is rotatably mounted about a vertical axis. These three receiving devices 101 are identical to one another and are arranged on the support frame 100 offset from one another by 120°. Each of the three receiving devices 101 is provided in the same way with a device for depositing and gripping a wheel 107.
Jede Vorrichtung 101 zur Aufnahme bzw. Ablage eines zu prüfenden Rades 107 umfaßt eine horizontal ausgerichtete Unterlage 102 von etwa kreis-Each device 101 for receiving or depositing a wheel 107 to be tested comprises a horizontally aligned base 102 of approximately circular
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oder ringförmiger Gestalt, deren Durchmesser den Rad- bzw. Felgendurchmesser um ein vorgegebenes Sicherheitsmaß übertrifft. Das dem Traggestell 100 abgewandte, äußere Segment der Unterlage 102 weist eine schlitz- oder segmentförmige Ausnehmung 103 auf, durch welche zwecks Prüfung eines Rades 107 ein Röntgenstrahl hindurchtreten kann.or ring-shaped, the diameter of which exceeds the wheel or rim diameter by a predetermined safety margin. The outer segment of the base 102 facing away from the support frame 100 has a slot- or segment-shaped recess 103 through which an X-ray beam can pass for the purpose of examining a wheel 107.
Die Vorrichtung zum Greifen eines Rades 107 ist oberhalb der Ablagefläche angeordnet. Es handelt sich hierbei zum einen um einen feststehenden, horizontal sowie etwa tangential zu der betreffenden Auflagefläche 102 &iacgr;&ogr; verlaufenden Backen, der an seiner Innenseite mit Profilrädern 104 ausgestattet ist. An beiden Enden dieser Vorrichtung ist jeweils ein horizontal ausschwenkbarer Greiferarm 105 mit einem Profilrad 106 im Bereich seines peripheren Endes angebracht.The device for gripping a wheel 107 is arranged above the support surface. On the one hand, this is a fixed jaw which runs horizontally and approximately tangentially to the relevant support surface 102 and is equipped with profiled wheels 104 on its inside. At both ends of this device, a horizontally pivotable gripper arm 105 with a profiled wheel 106 is attached in the region of its peripheral end.
In der Position A (Einförderstation) wird das Prüfrad 107 in die Aufnahmeeinheit 101 eingefördert. Die Greiferarme 105 umfassen das Rad 107 im mittleren Teil seines Felgenbettes und drücken das Felgenbett an die inneren Profilräder 104 des feststehenden Backens, welche von einem Motor ggf. über ein zwischengeschaltetes Getriebe angetrieben werden. Die Profilräder 104 können das Prüfrad 107 in eine Drehbewegung um die Radachse 108 versetzen. Zur Erleichterung der Radbewegung ist die Unterlage 102 mit drehunterstützenden Elementen ausgestattet, vorteilhafterweise mit einem Kugelbett oder mit etwa radial angeordneten Rollen. Die Profilräder 106 an den Greiferarmen 105 dienen zurIn position A (feed station), the test wheel 107 is fed into the receiving unit 101. The gripper arms 105 encompass the wheel 107 in the middle part of its rim base and press the rim base against the inner profile wheels 104 of the fixed jaw, which are driven by a motor, possibly via an intermediate gear. The profile wheels 104 can set the test wheel 107 in a rotary movement about the wheel axis 108. To facilitate the wheel movement, the base 102 is equipped with rotation-supporting elements, advantageously with a ball bed or with approximately radially arranged rollers. The profile wheels 106 on the gripper arms 105 serve to
Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung wird die Radfelge 107 am unteren und/oder oberen Felgenhorn gegriffen bzw. geführt. Die Profilräder 104 bzw. 106 sind dann zweckmäßigerweise als Doppelkegelräder ausgebildet.In a modified embodiment of the invention, the wheel rim 107 is gripped or guided at the lower and/or upper rim flange. The profile wheels 104 and 106 are then expediently designed as double bevel gears.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Profilrad über einen Hebelmechanismus an die Innenseite des Felgenbettes des Prüfrades 107 herangeschwenkt und drückt die Außenseite des Felgenbettes gegen die Profilräder 104 am inneren Greiferteil.In a further embodiment of the invention, a profile wheel is pivoted via a lever mechanism to the inside of the rim well of the test wheel 107 and presses the outside of the rim well against the profile wheels 104 on the inner gripper part.
Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die drei Vorrichtungen 101, 102 zur Aufnahme bzw. Ablage des Prüfrades tellerförmig ausgebildet, wobei sodann ein Rad 107 bei der Einförderung zentral - ohne weitere Fixierung durch Profilräder bzw. einenAccording to a further embodiment of the invention (not shown), the three devices 101, 102 for receiving or depositing the test wheel are designed in the shape of a plate, whereby a wheel 107 is then centrally positioned during the conveying process - without further fixation by profile wheels or a
&iacgr;&ogr; greiferähnlichen Mechanismus - abgelegt wird. Die Ablageflächen 102 können einzeln an dem Traggestell 100 befestigt oder in eine gemeinsame Drehscheibe integriert sein. Die Ablageflächen 102 bestehen aus einem für Röntgenstrahlung transparenten Material und werden über einen tangential wirkenden Antrieb bspw. am äußeren Rand eines Auflagetellers in&iacgr;&ogr; gripper-like mechanism. The storage areas 102 can be attached individually to the support frame 100 or integrated into a common turntable. The storage areas 102 consist of a material that is transparent to X-rays and are moved by a tangentially acting drive, for example on the outer edge of a support plate in
is Drehbewegung versetzt. Um ein Verrutschen einer Radfelge 107 während der Drehbewegung zu verhindern, können an der Ablage verschiedene Vorkehrungen getroffen sein: Beschichtung mit einer rutschfesten, für Röntgenstrahlung transparenten Auflage und/oder Versehen mit vorzugsweise konzentrischen Oberflächenkonturen und/oder konvexe bzw. konkave Oberflächen- bzw. Profilgestaltung.is offset during rotation. In order to prevent a wheel rim 107 from slipping during rotation, various precautions can be taken at the support: coating with a non-slip coating that is transparent to X-rays and/or providing preferably concentric surface contours and/or convex or concave surface or profile design.
Nach der Einförderung schwenkt das zentrale Traggestell 100 die Fördereinheit 101 mit dem aufgeladenen Rad 107 von der Position A (Einförderstation) durch eine 120°-Drehung in die Position B (Prüfstation). In dieser Position gelangt der oberhalb der segmentförmigen Ablagen-Öffnung 103 liegende Teil des Rades 107 in den Strahlengang einer Röntgen-Prüfeinrichtung 204. Die Röntgen-Prüfeinrichtung besteht aus einer Röntgenröhre 201 und einem Bildverstärker 202 als Detektor, die jeweils an den gegenüberliegenden Enden eines C-bogenförmigen Halters 200 angebracht sind. Der C-Bogen ist an einem senkrecht stehenden Trägergestell 203 montiert, das mit einem dreidimensionalen Translationssystem ausgestattet ist für Translationen entlang der x- und y-After the conveying, the central support frame 100 pivots the conveying unit 101 with the loaded wheel 107 from position A (feeding station) through a 120° rotation to position B (testing station). In this position, the part of the wheel 107 located above the segment-shaped storage opening 103 enters the beam path of an X-ray inspection device 204. The X-ray inspection device consists of an X-ray tube 201 and an image intensifier 202 as a detector, which are each attached to the opposite ends of a C-arm-shaped holder 200. The C-arm is mounted on a vertical support frame 203, which is equipped with a three-dimensional translation system for translations along the x and y axes.
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Koordinaten, um den Röntgenstrahl 204 in der Prüfebene 205 zu verschieben, sowie entlang der z-Koordinate, um das Abbildungsverhältnis zwischen Röhre und Bildverstärker einzustellen.Coordinates to move the X-ray beam 204 in the test plane 205, as well as along the z-coordinate to adjust the imaging ratio between tube and image intensifier.
Die durch den C-Bogen definierte Ebene 206 steht senkrecht und schneidet damit die Transport- bzw. Radebene 205 in einem rechten Winkel. Die Öffnung des C-Bogens ist dem zentralen Drehgestell 100 zugewandt, d.h., sie weist senkrecht zur Transportrichtung. Der C-Bogen 200 ist längs seines gebogenen Profils in der Halterung des Trägergestelles 203 beweglichThe plane 206 defined by the C-arm is vertical and thus intersects the transport or wheel plane 205 at a right angle. The opening of the C-arm faces the central bogie 100, i.e. it is perpendicular to the transport direction. The C-arm 200 is movable along its curved profile in the holder of the support frame 203.
&iacgr;&ogr; geführt. Dadurch können die Röhre 201 und der Detektor 202 eine kreisförmige Bewegung um die Mittelpunktsachse &phgr; 207 - parallel zur Transportebene 205 und parallel zur Transportrichtung - ausführen. Durch diese Drehbewegung lassen sich unterschiedliche Einstrahlwinkel des Röntgenstrahles 204 innerhalb der Ebene 206 senkrecht zur Transport- bzw. Radebene 205 einstellen. Relativ zur senkrechten Inzidenz, überdeckt der Einstellbereich -70° < &phgr; < 70°.Ø. This allows the tube 201 and the detector 202 to perform a circular movement around the central axis Ø 207 - parallel to the transport plane 205 and parallel to the transport direction. This rotary movement allows different angles of incidence of the X-ray beam 204 to be set within the plane 206 perpendicular to the transport or wheel plane 205. Relative to the vertical incidence, the setting range covers -70° < Ø < 70°.
Der C-Bogen ist zusätzlich um eine Achse &psgr; 208 - parallel zur Transportebene 205, aber senkrecht zur Tranportrichtung, d.h. senkrecht zur &phgr;-Achse 207 - drehbar gelagert. Durch eine Drehung um diese Achse &psgr; 208 wird die Ebene 206 des C-Bogens bzw. des Strahlenganges 204 aus der zur Transportebene 205 senkrechten Position um einen Winkel &psgr; geschwenkt. Die &psgr;-Achse ist für einen Winkelbereich von -70° bis +70° ausgelegt.The C-arm is also mounted so that it can rotate about an axis ψ 208 - parallel to the transport plane 205, but perpendicular to the transport direction, i.e. perpendicular to the ϕ-axis 207. By rotating about this axis ψ 208, the plane 206 of the C-arm or the beam path 204 is pivoted by an angle ψ from the position perpendicular to the transport plane 205. The ψ-axis is designed for an angle range of -70° to +70°.
Die Kombination beider Dreh- bzw. Schwenkbewegungen ermöglicht Projektionen aus senkrechter und seitlicher Einstrahlung und erlaubt Untersuchungen verdeckter Fehler, z.B. in der Speichenanbindung am Felgenbett oder in der Nabe einer zu prüfenden Radfelge, sowie Aussagen über die räumliche Verteilung und Ausdehnung von Fehlstellen.The combination of both rotational and swivel movements enables projections from vertical and lateral radiation and allows investigations of hidden defects, e.g. in the spoke connection to the rim bed or in the hub of a wheel rim to be tested, as well as statements about the spatial distribution and extent of defects.
Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der C-Bogen 200 im Prüfbereich B derart ausgerichtet, daß seine Öffnung in Transportrichtung weist und die Mittelpunktsachse &phgr; 207 parallel zur Transportebene 205, aber senkrecht zur Transportrichtung liegt. Bei dieser Konfiguration ist der Drehbereich für -70° < &phgr; < 70° ausgelegt. Die &psgr;-Achse 208 ist ebenfalls um 90° gedreht, d.h., sie verläuft parallel zur Transportebene 205 und parallel zur Transportrichtung. Der Einstellbereich des Drehwinkels beträgt -70° < &psgr; < 70°.According to a further embodiment of the invention (not shown), the C-arm 200 is aligned in the test area B such that its opening points in the transport direction and the center axis φ 207 is parallel to the transport plane 205, but perpendicular to the transport direction. In this configuration, the rotation range is designed for -70° < φ < 70°. The ψ-axis 208 is also rotated by 90°, i.e. it runs parallel to the transport plane 205 and parallel to the transport direction. The setting range of the angle of rotation is -70° < ψ < 70°.
&iacgr;&ogr; Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Halter für die Röntgenröhre 201 bzw. den Detektor 202 nicht halbkreisförmig ausgebildet, sondern weist eine winkelförmige Gestalt auf. Dieser Halter ist derart positioniert, daß die durch das winkelförmige Profil definierte Ebene 206 senkrecht zur Transportebene 205 steht und die Öffnung des Profils in&iacgr;&ogr; According to a further embodiment of the invention, the holder for the X-ray tube 201 or the detector 202 is not semicircular, but has an angular shape. This holder is positioned in such a way that the plane 206 defined by the angular profile is perpendicular to the transport plane 205 and the opening of the profile in
is Transportrichtung weist. Der Halter ist in dem senkrecht stehenden Trägergestell lediglich um eine Achse drehbar gelagert, die sich parallel zur Transportebene 205, aber senkrecht zur Transportrichtung erstreckt. Der Drehbereich ist für -70° < &phgr; < 70° ausgelegt. Dabei kann der Halter durch Parallelogrammführungsgestänge in sich beweglich sein, um eine zweiteis transport direction. The holder is mounted in the vertical support frame so that it can rotate only about an axis that extends parallel to the transport plane 205, but perpendicular to the transport direction. The rotation range is designed for -70° < φ < 70°. The holder can be movable by means of parallelogram guide rods in order to achieve a second
Der Detektor 202 kann als eindimensionale Detektor-Zeile ausgebildet und derart an dem C-bogenförmigen Halter 200 angebracht sein, daß die Längsachse des Detektors senkrecht zur Strahlrichtung 204 und parallel zur Ebene des C-Bogens 206 liegt. Der Röntgenstrahl ist sodann zu einem Fächerstrahl ausgeblendet, der die zu prüfende Radfelge in einer kontinuierlichen Drehbewegung abtastet. Der Fächerstrahl ist hinsichtlich seines Querschnitts der Geometrie der Detektor-Zeile angepaßt.The detector 202 can be designed as a one-dimensional detector line and attached to the C-arm-shaped holder 200 in such a way that the longitudinal axis of the detector is perpendicular to the beam direction 204 and parallel to the plane of the C-arm 206. The X-ray beam is then filtered out to form a fan beam that scans the wheel rim to be tested in a continuous rotary motion. The fan beam is adapted to the geometry of the detector line in terms of its cross section.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können mehrere Detektor-Zeilen zu einem eindimensionalen Detektor zusammengefügt sein. Die Längsachse des Detektors ist solchenfalls derart dimensioniert, daßIn a further embodiment of the invention, several detector rows can be combined to form a one-dimensional detector. The longitudinal axis of the detector is then dimensioned such that
vorzugsweise der gesamte, röhrenseitig vom Strahler definierte Öffnungswinkel des Röntgenstrahl genutzt wird, der zu einem Fächerstrahl ausgeblendet wird. Die einzelnen Detektor-Elemente sind mit der Längsachse parallel zur Ebene des C-Bogens 206 vorteilhafterweise senkrecht zur Strahlrichtung 204 am C-bogenförmigen Halter 200 angebracht.Preferably, the entire opening angle of the X-ray beam defined by the emitter on the tube side is used, which is faded out to form a fan beam. The individual detector elements are attached to the C-arm-shaped holder 200 with the longitudinal axis parallel to the plane of the C-arm 206, advantageously perpendicular to the beam direction 204.
Nach Abschluß der Prüfung dreht das Trägergestell 100 in einer weiteren Drehung um 120° die Fördereinheit 101 mit dem geprüften Rad 107 in die &iacgr;&ogr; Position C (Ausförderstation, vgl. Fig. 1), in der das Rad 107 aus der Aufnahmevorrichtung 101 ausgefördert wird. Wegen der drehsymmetrischen Anordnung der Aufnahmevorrichtungen 101 kann zeitgleich mit der Ausförderung ein neues Prüfrad 107 eingefördert werden, während sich ein weiteres Rad in der Prüfposition befindet.After completion of the test, the support frame 100 rotates the conveyor unit 101 with the tested wheel 107 by a further 120° into the position C (discharge station, see Fig. 1), in which the wheel 107 is discharged from the receiving device 101. Due to the rotationally symmetrical arrangement of the receiving devices 101, a new test wheel 107 can be fed in at the same time as the discharge, while another wheel is in the test position.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei der zwei * drei (allgemein k * (e + b + a)) identische Aufnahmevorrichtungen an dem drehbar gelagerten Traggestell 300 angebracht sind, k ist ganzzahlig und kann den Wert 2, 3 usw. annehmen, so daß k Prüfkörper gleichzeitig eingefördert 301, geprüft 302 und ausgefördert 303 werden können. Im gezeichneten Beispiel ist e = b = a = 1.Fig. 3 shows a further embodiment of the invention, in which two * three (generally k * (e + b + a)) identical receiving devices are attached to the rotatably mounted support frame 300, k is an integer and can take the value 2, 3, etc., so that k test specimens can be fed in 301, tested 302 and fed out 303 at the same time. In the example shown, e = b = a = 1.
Claims (30)
N = k.(e + b + a)
mit
e = Anzahl der Einförderstationen pro Anlagenteil;
b = Anzahl der Bearbeitungsstationen pro Anlagenteil;
a = Anzahl der Ausförderstationen pro Anlagenteil;
k = Anzahl der Anlagenteile. 4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the rotatably mounted support frame ( 100 ) has N receiving devices ( 101 ) for objects to be tested, where N is given as
N = k.(e + b + a)
with
e = number of feeding stations per plant section;
b = number of processing stations per system part;
a = number of discharge stations per plant section;
k = number of system components.
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