DE3632249A1 - Pruefvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überprüfung von Werkstücken, wobei eine Sonde benutzt wird, die das Werkstück überquert.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art haben den Nach­ teil, daß Wellungen oder Krümmungen in der zu über­ fahrenden Werkstückoberfläche die Sonde in schwingende Bewegung derart versetzen, daß die Sonde eine Lage einnimmt, in der sie nicht mehr senkrecht auf der zu überfahrenden Oberfläche steht. Wenn die Sonde eine Ultraschallsonde ist, dann werden Druckimpulse durch die Werkstückoberfläche unter einem bestimmten Winkel abgestrahlt. Wenn die Sonde eine Profilnachführsonde ist, dann reflektiert sie nicht direkt das wirkliche Profil der Oberfläche, die behandelt werden soll, und in beiden Fällen kann einem vorgewählten Gittermuster von lnspektionspunkten relativ zu einer Bezugslinie durch den Sondenbrennpunkt oder einem Berührungspunkt nicht gefolgt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Prüfvorrich­ tungen dieser Art, welche eine Sonde benutzen, zu ver­ bessern.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, die im Betrieb eine Sonde trägt und über eine Werkstückober­ fläche derart bewegt wird, daß das Werkstück durch die Sonde zugänglich wird, wobei eine Wiege von einem Wiege­ trägerkopf getragen wird und die Wiege so angeordnet ist, daß eine einstellbare Lage der Sonde ermöglicht wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kopf derart bogenförmig relativ hierzu in wenigstens einer Ebene um eine Achse beweglich ist, die den Fühlpunkt der Sonde aufweist, wenn eine Sonde betriebsmäßig daran angeordnet ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung mit einer erfindungsgemäß angeordneten Wiege;

Fig. 2 eine Teilansicht der Fig. 1 in größerem Maßstab;

Fig. 3 und 4 perspektivische Teilansichten der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2;

Fig. 5 eine Darstellung der Vorrichtung nach Fig. 1 im Betrieb.

Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Eine Ultraschall-Prüfvorrichtung 10 weist einen festen Aufbau 12 in Form eines Ständers auf, der auf der Oberseite eines Tisches 14 ruht. Der Ständer 12 be­ sitzt einen invertierten Kreuzschlitten 16, der einen Support 18 führt, und zwar derart, daß der Support 18 gemäß Fig. 1 nach links und rechts bewegt werden kann. Der Support 18 trägt einen Kopf 20 und die Aufhängung erfolgt über Spindeln 22 und 24, die beide im Support 18 durch geeignete Mittel gehaltert sind, so daß sich der Kopf 20 frei in Vertikalrichtung relativ zum Sattel 18 bewegen kann, ohne herauszufallen.

Der Supportkopf 20 trägt eine Wiege 26 an einem Ende, und die Wiege 26 trägt ihrerseits eine Ultraschallsonde 28. Die Wiege 26 ist innerhalb des Supportkopfes 20 um eine Achse 21 drehbar, wie dies weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Die Wiege 26 und der Supportkopf 20 werden über einem Werkstück 30 angeordnet, welches von einer Aufspann­ vorrichtung 32 getragen wird, die einen Teil der Vor­ richtung 10 bildet.

Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Sonde 28 paßt in ein Loch im Boden der Wiege 26 im Gleitsitz ein und kann so an jeder Stelle längs der Achse des Loches angeordnet werden. Die Wiege 26 besitzt eine Reihe von in einem Bogenschlitz 34 in der äußeren Ober­ fläche jeder Seitenwand 36 gefangene Kugeln 42 und ein Fortsatz 38 des Kopfes 20 besitzt eine Seitenwand 40, die an der Seitenwand 36 der Wiege 26 anliegt, wie aus Fig. 3 ersichtlich, und jeder Teil ist mit einer bogen­ förmigen V-Nut 34 ausgestattet, die mit einer jeweiligen bogenförmigen Reihe von gefangenen Kugeln 42 in Verbin­ dung steht, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Der Fortsatz 38 ist mit dem Kopf 20 über das Gewinde 44 einer Gewindewelle 46 verbunden, die im Kopf ge­ halten ist. Die Welle 46 wird durch Lager 47 im Kopf 20 getragen und ist demgemäß um ihre Achse 21 drehbar. Die Wiege 26 kann daher um die gleiche Achse gedreht werden.

Die Wiege 26 ist mit einer Dreipunkt-Abstützung versehen, über die das Werkstück 30 berührt wird, und die aus in geeigneter Weise angeordneten örtlichen Vorsprüngen 48 gebildet werden. Dies ist aus Fig. 4 ersichtlich.

Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist die Sonde 28 eine Ultraschallsonde und der Hauptzweck besteht darin, diese so anzuordnen, daß ihr Brennpunkt mit der Unterseite 50 des Werkstücks 30 zusammenfällt. Ein zweiter Zweck besteht darin zu gewährleisten, daß dann wenn die Wiege 26 während der Verschiebung des Werkzeugs schwingt, diese Sonde 28 um ihren Brennpunkt gedreht wird, so daß der Brennpunkt auf einem vorbe­ stimmten Pfad verbleibt und nicht aus diesem Pfad oszillierend auswandert. Dies wird dadurch erreicht, daß sowohl die gemeinsame Achse der Radien, um die die Kreisbogenschlitze 34 geschlagen sind, als auch die Achse 21 durch den Brennpunkt p der Sonde 28 hindurchlaufen. Daraus folgt, daß eine spezielle räumliche Beziehung zwischen der Achse der Radien des Bogens der Schlitze 34, der Sonde 28 und der Ober­ fläche bestehen muß, auf der die Sonde fokussiert wird, und es müssen die Lager 48 bestimmte Proportionen haben. Dies wird dadurch erreicht, daß die Wiege in geeigneter Weise für ein gegebenes Werkstück oder eine Gruppe von Werkstücken, die abgetastet werden sollen, ausgebildet wird.

Die Wiege 26 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, daß das Lager der Ultraschallsonde 28 bewirkt, daß der Brennpunkt P der Sonde 28 auf die innere Oberfläche des Werkstücks 30 auftrifft, welches im Ausführungsbeispiel von einer hohlen, tonlinien­ förmigen Schaufel gebildet wird, damit eine Ultra­ schallprüfung des Materials des Werkstücks 30 er­ folgen kann, und nunmehr wird auf Fig. 5 Bezug ge­ nommen, die dies deutlich veranschaulicht.

Im Betrieb ruht die Wiege 26 auf der Schaufel 30, und wenn die Sonde 28 auf die gewünschte Stelle der Schaufel 30 fokussiert ist, wird die Wiege 26 ver­ anlaßt, die äußere Oberfläche der Schaufel 30 zu überqueren, indem eine geeignete Kraft auf den Kopf 20 ausgeübt wird, der die Wiege trägt, und zwar er­ folgt die Bewegung in Richtung des Pfeiles 60 gemäß Fig. 5. Der Kopf 20 mit dem Support 18 bewegt sich demgemäß längs der Schlittenführung 16 (Fig. 1) auf einer geraden Linie.

Die äußere Oberfläche der Schaufel 30 ist konvex, was in Kombination mit der Horizontalbewegung der Wiege 26 und des Kopfes 20 aus der Stellung A über die Stellung B nach der Stellung C eine resultierende Vertikalkraft auf die Wiege 26 ausübt. Die Wiege 26 und der Kopf 20 werden demgemäß angehoben und fallen demgemäß ab, wodurch die Spindeln 22, 24 veranlaßt werden, durch den Support 18 hindurchzugleiten. Gleichzeitig bewegt sich die Wiege 26 körperlich re­ lativ zum Supportkopf 20 auf einem Pfad, der durch das Zusammenwirken zwischen den Kugeln 42 und den bogenförmigen Nuten 34 bestimmt ist, d.h. auf einem kreisbogenförmigen Pfad, dessen Radius der gleiche ist wie der Radius der bogenförmigen Nuten 34, und der seinen Mittelpunkt auf der Achse der Radien hier­ von hat. Die Sonde 28, die an der Wiege 26 festge­ legt ist, bewegt sich demgemäß auf dem gleichen bogen­ förmigen Pfad. Der Brennpunkt P der Sonde 28 folgt jedoch nur der Linie der inneren Oberfläche der Schaufel 20, weil der Brennpunkt mit der Achse zu­ sammenfällt, um die die bogenförmigen Schlitze 34 geschlagen sind, und zwar ohne jede Abweichung aus seiner Stellung relativ zum Kopf 20. Der Kopf 20 kann so von einem Punkt nach einem anderen über die äußere Oberfläche der Schaufel bewegt werden, und der Brennpunkt P bewegt sich effektiv in identischer Weise. Wenn Wellungen auf der von der Wiege 26 zu über­ fahrenden Oberfläche angeordnet sind, wird eine seit­ liche Belastung erzeugt und die Wiege 26 kann sich um die Achse 28 bewegen, die durch den Brennpunkt F hin­ durchläuft, wodurch gewährleistet wird, daß der Brenn­ punkt P immer unter der Oberfläche, wie oben beschrie­ ben, verbleibt.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit der Benutzung einer Ultraschallsonde beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar wenn es er­ wünscht ist, eine Spur auf einer Oberfläche mit einer Kontaktsonde zu überfahren (nicht dargestellt), wobei das Anheben und Abfallen des Kopfes in geeig­ neter Weise reproduziert und in ein ablesbares Sig­ nal verwandelt werden kann, wenn die Kontaktsonde der Krümmung der Werkstückoberfläche folgt. Statt­ dessen kann auch ein geeigneter, nicht dargestellter Wandler benutzt werden. Außerdem gewährleistet die bogenförmige Bewegung der Wiege 26 um den Berührungs­ punkt der Sonde (nicht dargestellt), daß die Sonden­ lage normal zur abzutastenden Oberfläche verbleibt. So kann eine genaue Größe der Versetzung der Sonde (nicht dargestellt) aufgezeichnet werden.

Claims (6)

1. Prüfvorrichtung, die im Betrieb eine Sonde trägt, welche über eine Werkstückoberfläche derart geführt wird, daß das Werkstück durch die Sonde zugänglich wird, mit einer Wiege und einem Wiegeträgerkopf, wobei die Wiege so angeordnet ist, daß die Sonde demgegenüber einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiege (26) weiter in Verbindung mit dem Kopf (20) so an­ geordnet ist, daß sie bogenförmig relativ hier­ zu in wenigstens einer Ebene um eine Achse be­ weglich ist, die den Fühlpunkt der Sonde (28) enthält, wenn die Sonde (28) im Betrieb be­ findlich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiege (26) ein erstes Paar von Seitenwänden (36) aufweist, die jeweils mit Führungseingriffsmitteln (42) auf einer äußeren Oberfläche versehen sind, und daß der Wiegenträgerkopf (20) ein weiteres Paar von Seitenwänden (40) aufweist, die an dem ersten Paar von Seitenwänden (36) anliegen und eine bogenförmige Führung (34) auf jeder inneren Oberfläche aufweisen, wobei die bogenförmige Führung (34) mit den Führungs­ eingriffsmitteln (42) so zusammenwirkt, daß eine bogenförmige Bewegung der Wiege (26) zustande kommt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs­ eingriffsmittel (42) aus einer bogenförmigen Reihenanordnung von gefangenen, drehbaren Kugeln bestehen und die Führungen zusammenwirkende Nuten (34) aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Seiten­ wände (40) mit dem Trägerkopf (20) über eine Welle (46) verbunden sind, mit der die Wiege (26) relativ zu dem übrigen Teil des Träger­ kopfes (20) in einer Ebene normal zur Ebene der Bogenbewegung der Wiege (26) drehbar ist, und daß die Drehachse der Welle (46) durch den Fühlpunkt P der Sonde (28) hindurchläuft.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde aus einer Ultraschallsonde (an sich bekannt) besteht, und daß der Brennpunkt dieser Ultraschallsonde den Fühlpunkt P bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (28) eine Berührungssonde ist, und daß der Be­ rührungspunkt mit dem Werkstück der Fühlpunkt P ist.