DE2047930B2 - Schlagvorrichtung zur qualtitaetskontrolle der verklebung von miteinander verklebten elementen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schlagvorrichtung zur Qualitätskontrolle der Verklebung von miteinander verklebten Elementen, bestehend aus einem hin- und herbewegten auf die zu prüfende Oberfläche der Klebverbindung aufstoßenden Anker, welcher unter dem Einfluß eines an eine periodische Spannung angelegten Elektromagneten und einer entgegengesetzt gerichteten Feder steht.

Es sind bereits Schlagvorrichtungen zur Qualitätskontrolle der Verklebung von miteinander verklebten Elementen bekannt (s. Patentschrift 28 242 des Amtes für Erfindungs- und Paten'wesen in Ost-Berlin).

bei welchen ein Stift mittels eines hin- und herbewegten Ankers in Vibration versetzt wird, wobei entsprechend der vorhandenen Dämpfung ein elektrisches Signal gewonnen wird, das einer Anzeigeeinrichtung zugeführt wird. Es zeigt sich jedoch, daß die Messung der Dämpfung eines schwingenden Elements kein hinreichend gutes Kriterium für die Feststellung einer schlechten Iciebstellc ist, weil unter gewissen Umständen der Dämpfungsfaktor auch dann einen normalen Wert aufweist, wenn die Klebestelle schlecht ist.

Es ist ferner bekannt, die Güte einer Klebestelle durch Abklopfen festzustellen, wobei an Hand des Klanges des Klopftones erkannt werden kann, ob eine bestimmte Stelle einer Klebeverbindung zufriedenstellend ist oder nicht. In diesem Zusammenhang 'önnen auch mittels eines Elektromagneten in Schwingungen versetzte Stimmgabeln verwendet werden, mit welchen ein elektrisches Signal erzeugt wird, das einem Kopfhörer zugeführt wird. Es zeigt sich je-

doch, daß derartige Vorrichtungen nicht immer zufriedenstellend arbeiten, weil die Reproduzierbarke'l der erzeugten Töne oft zu wünschen übrig läßt.

Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlagvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß auf sehr sichere Weise die Güte der Verklebung von miteinander verklebten Elementen festgestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der mit einem Stößel versehene Anker einerseits mit Hilfe des Elektromagneten gegen einen unbeweglichen Anschlag gezogen und andererseits mit Hilfe der Feder gegen die zu prüfende Oberfläche gestoßen ist und daß parallel zu dem Elektromagneten und

einem dazu in Serie liegenden durch einen Impalskreis gesteuerten Schalter ein Kondensator hoher Kapazität angeordnet ist. welcher über einen Strombegrenzungswiderstand von einer Spannungsquelle gespeist ist. demzufolge beim Kontaktschluß des Schalters und Entladung des Kondensators dem Elektromagneten :ine zum Anzug des Ankers ausreichende Energiemenge zugeführt ist, während der in dem folgenden fließende konstante Strom den Elektromagneten in der angezogenen Position hält, daß zu dem genannten Schalter ein zweiter Schalter parallel geschaltet ist und daß der Impulskreis seine Impulse Libwechselnd diesen beiden Schaltern zuführt, die ;iber eine kapazitive Verbindung zum Öffnen des einen Schalters bei Kontaktschluß des anderen miteinander gekoppelt sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Oualitälskontrolle einer Verklebung von miteinander verklebten Elementen auf akustischen Wege vorgenommen, indem ein Stößel mittels eines Efektromai-iieten gegen die zu untersuchende Oberfläche gesto-Cn wird. Da die Stoßenergie von einer jeweils jL'ichmäßig gespannten Ecder abgegeben wird, sind ine mit der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung erzeugten Stöße äußerst reproduzierbar, demzufolge lvreits geringfügige Klangunterschiede festgestellt '■erden können.

Die Spannung der Feder erfolgt auf elektrischem '.Vege. und zwar durch Anziehen des Ankers eines '; lektromagneten. Die Anordnung ist dabei derart ; troffen, daß der durch den Elektromagneten flie- : ende Ruhestrom gerade ausreichend ist. um den ■,nker an dem Elektromagneten zu halten. Erst bei '. nterbrechung des durch den Elektromagneten fließenden Ruhestromes erfolgt eine Freigabe des An- : jrs. s ■ daß nunmehr der Stößel unter dem Einfluß J.er Feder gegen die zu untersuchende Oberfläche gesehlagen wird.

Die Häufigkeit der mil der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung erzeugten Schläge sind relativ gering und liegen in der Größenordnung von einem bis zwei Schlagen pro Sekunde. Dabei genügt bereits ein einzelner Schlag, um feststellen zu können, ob eine Klebestelle von miteinander verklebten Elementen der gewünschten Anforderung entspricht oder nicht. Wenn die zu untersuchenden Verbindungen gut verklebt sind, so erzeigt der mit dem Stößel erzeugte Schlag einen hellen Klang. An einer abgelösten Stelle erhält man hingegen ein mattes Geräusch, das die Ortung der fehlerhaften Flächen und die Bestimmung ihrer Ausdehnung ohne Schwierigkeit ermöglicht

Die mit der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung erzeugten Schläge weisen eine derartige Schlagkraft auf, daß keine Beschädigung der zu untersuchenden Oberfläche verursacht wird. Die Schlagfrequenz der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung kann dabei eingestellt werden, so daß unabhängig von den Abmessungen des Prüflings und der Art der verwendeten Werkstoffe innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes eine schnelle und genaue Prüfung durchgeführt werden kann.

Um zu vermeiden, daß das Geräusch des auf den abzuhörenden Gegenstand ausgeübten Schlages nicht durch das Anstoßen des Ankers beim Anziehen des Elektromagneten gestört wird, ist eine Dämpfungscinrichtung vorgesehen, die die Bewegung des Ankers bei seiner Rückkehr zu dem Elektromagneten abbremst. Um zu erreichen, daß die die Stoße gegen die Klebesteile drückende Feder gleichzeitig als Dämpfungsglied verwendet werden kann, erweist es sich in diesem Zusammenhang als zweckmäßig, wenn

•^ri der Elektromagnet eine Aussparung aiii weist, in welcher der Anker angeordnet ist und daß sowohl i'ie Aussparung als auch der Anker eine einander entsprechende konische Form aufweisen, während die in Form einer Schraubenfeder ausgebildete und am Boden der Aussparung angeordnete Feder in zusammengedrücktem Zustand ebenfalls eine konische Form einnimmt.

An dem Gehäuse ist vorzugsweise ein Anschlag \orgesehen, der den am Anker angebrachten Stößel

zurückhält und ein Herabfallen des Stößels einschließlich des Ankers verhindert, wenn die Schlagvorrichtung außer Betrieb ist. Dieser Anschlag kann so weit entfernt angeordn.. sein, daß der Anker aus dem Elektromagneten heraustreten kann, demzufolge

auf dem Prüfling erst dann Schläge ausgeübt werden, wenn der Stößel mit diesem in Berühr:mg gelangt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich an Hand der Unteransprüche 3 bis 8.

Am unteren Teil der Vorrichtung ist schließlich zweckmäßigerweise eine Leuchte vorgesehen, welche die Aufschlagstelle des Stößels auf dem verklebten Gegenstand beleuchtet.

Die Erfindung soll nunmehr in der folgenden Beschreibung an Hand eines Ausführungsbeispiels nä-

her erläutert werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsforni der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Teile weggebrochen sind,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild des elektrischen Impulsgenerators.

Die Schlagvorrichtung zum Feststellen abgelöster Bereiche an Klebverbindungen besteht aus zwei Einheiten, einer Prüfvorrichtung 1 und einem elektrisehen Impulsgenerator 2.

Die Prüfvorrichtung beste!,t aus einem Gehäuse 3. an dessen Boden zwei U-Profilteile 4 und 5 befestigt sind. An der Unterseite der U-Profilteile sind Kufen 6 vorgesehen, mit welchen die Prüfvorrichtung 1

in einem konstanten Abstand auf einem Prüfling/·) aufliegen kann. Die Kufen sind an ihrer Unterseite leicht abgerundet und bestehen aus einem Werkstoff, der den Prüfling nicht zerkratzt. Beispielsweise bestehen sie für Klebverbindungen mit Stahloberfläche aus Aluminium, im allgemeinen werden für sie jedoch Kunststoffe benutzt.

Im Inneren des Gehäuses 3 befindet sich ein zylindrischer Elektromagnet 7 mit einer zur Ebene der Kufen ο ;nkrcchten Achse. Der Elektromagnet trägt eine Wicklung 8 und ist in seinem Inneren mit einem feststehenden Joch 9 versehen, das mit einem beweglichen Anker 10 zusammenarbeitet. Der Anker K) ist an seinem äußeren Ende mit einem Stößel 32 versehen. Der mit der zu prüfenden Oberfläche in Berührung kommende Teil dieses Stößels ist mit einem Belag aus einem Werkstoff versehen, der in dem jeweiligen Werkstoff der Klebverbindung keine Eindrücke hinterläßt.

Das Joch 9 besitzt eine konische Aussparung 13.

in welche das ebenfalls konisch ausgebildete obere Ende 14 des Ankers 10 teilweise eintritt. Zwischen dem Joch und dem Anker ist eine konische Schraubenfeder 15 vorgesehen, deren eines Ende in dieser

5 6

Aussparung sitzt und deren anderes Ende auf dem Charakteristiken des Unijunktion-Transistors 31 bekonischen Ende 14 des Ankers 10 aufliegt. Diese Fe- stimmt wird, erreicht dessen Steuerelektrode einen der ist je nach Art des Werkstoffs der verklebten ausreichend hohen Wert, so daß der Transistor 31 Bauteile so geeicht, daß eine gemäßigte Schlagkraft plötzlich leitend wird und am Punkt 30 an den Anerzeugt wird, die keine Beschädigungen der zu prü- 5 Schlüssen des Widerstandes 43 ein Impuls auftritt, fenden Oberfläche verursacht. Dieser Impuls, der die Steuerelektrode des Thyri-

Auf der Innenseite des Profilteils 4 ist ein An- stors 22 nicht erreichen kann, wird über den Konschlag 16 befestigt, welcher das Herabfallen des An- densator 28 und die Diode 35 auf die Steuerelekkers mit seinem Stößel verhindert, wenn die Prüfvor- trode des Thyristors 21 übertragen, bewirkt dadurch richtung außer Betrieb ist. Nach Abnahme dieses io die Leitung dieses Thyristors und bringt den Punkt Anschlags kann der Anker und der Stößel zum Aus- 47, der der Anode dieses Thyristors, den Kathoden tausch der Feder 15 oder der Bauteile 10, 12 heraus- der Dioden 40 und 41. dem Ausgang der Wicklung 8 genommen werden. Wenn die Prüfvorrichtung von dem Widerstand 38 und dem Teil 23 λ der kapazitidem Prüfling A entfernt ist, kommt die Kante 17 des ven Verbindung 23 gemeinsam ist. praktisch auf Ankers mit dem Anschlag 16 in Berührung, wodurch 15 Massepotential.

die Entfernung des Ankers von dem Joch 9 so groß Der leitende Zustand des Thyristors 21 gestattet wird, daß der Anker nicht angezogen wird, selbst die Entladung des Kondensators 25 über die Wickwenn der Elektromagnet gespeist ist. Auf diese Weise lung 8 und bewirkt dadurch, daß der Stößel zum erkann ein Leerlauf der Vorrichtung vermieden wer- sten Mal angezogen wird; dieser wird anschließend den. 20 von dem über den Widerstand 24 fließenden perma-

Auf der Inne.iseite des Gehäuses 3 ist eine Leuchte nenten Strom gehalten.

(nicht dargestellt) vorgesehen, welche die Aufschlag- Andererseits jedoch wird dadurch, daß die Kastelle des Stößels auf dem Prüfling beleuchtet. thode der Diode 41 Massepotential führt, durch die

Auf der Oberseite des Gehäuses 3 ist ein Potentio- Diode 44 die Wirkung des Widerstandes 42 auf die

meter 19 angebracht, mit welchem die Schlagfrc- 25 Ladung des Kondensators 32 unterdrückt. Dadurch,

qiienz geregelt werden kann. daß die Kathode der Diode 40 Massepotential hat,

F i g. 2 zeigt das Prinzipschaltbild des Impulsgene- wird jede luiuimation. die die Steuerelektrode des

rators 2, der den Elektromagnet 7,8 steuert. Thyristors 21 über die Diode 35 erreichen könnte.

Die Schaltung enthält zwei Thyristoren 21 und 22, blockiert. Dadurch, daß der Widerstand 38 Massepo-

die über die kapazitive Verbindung 23 miteinander 30 tential führt, wird das Potential des Punktes 37 ge-

gckoppelt sind. Die kapazitive Leitung besteht aus senkt und wird das Zugangsgatter der Steuerelek-

zwei einander entgegengesetzt angeordneten Elektro- trode des Thyristors 22 geöffnet. Dadurch, daß die

lytkondensatoren." linke Elektrode des Teils 23 α Massepotential führt.

In dem Kreis des Thyristors 21 ist ein Strombe- kann sich der rechte Teil 23 b der kapazitiven Ver-

grenzungswiderstand 24 und die Wicklung 8 in Reihe 35 bindung 23 über den Widerstand 45 auf das positive

geschaltet. Parallel zu dem Thyristor 21 und der Potential der Stromquelle aufladen.

Wicklung 8 ist ein Kondensator 25 hoher Kapazität Nach dieser ersten Entladung beginnt der Konden-

geschaltet. der normalerweise zwischen den Polen 26 sator 32 sich wieder aufzuladen, diesmal jedoch nur

und 27 der Gleichstromquelle über den Widerstand über die Widerstände 33 und 19. so daß die Zeit.

24 geladen wird. Die Gleichstromquelle wird durch 40 während welcher der Stößel in angezogener Stellung einen Schalter 20 ein- und ausgeschaltet. bleibt, durch eine neue Zeitkonstante bestimmt wird.

Die Steuerelektrode der Thyristoren 21 und 22 Nach dieser Zeit tritt wie zuvor am Punkt 30 ein

werden über die Dioden 35 bzw. 36 und die Konden- neuer Impuls auf. Dieser Impuls kann die Steuer-

satoren 28 bzw. 29 vom Ausgang 30 eines Unijunk- elektrode des Thyristors 21 nicht erreiche , gelang!

tions-Transistors 31 gespeist. " 45 jedoch über die Diode 36 und den Kondensator 25

Die Spannung der Steuerelektrode dieses Transi- zu der Steuerelektrode des Thyristors 22. der leitenc

stors 31 wird durch das Ladepotential des Kondensa- wird und den Punkt 46. der dem Widerstand 45. den

tors 32 bestimmt, der über den Widerstand 33 und Teil 23 b der kapazitiven Verbindung und der Anod(

das Potentiometer 19 gespeist wird. des Thyristors 22 gemeinsam ist, auf Massepotentia

Vor Inbetriebnahme (Schalter 20 offen) ist der 50 bringt.

Stößel herausgestoßen und wird von der Feder 15 in Dies hat die Entladung der kapazitiven Verbin

dieser Stellung gehalten. Wird der Schalter geschlos- dung 23 mit umgekehrter Polarität auf die Anodi

sen. so fließt zunächst in der Wicklung 8 des Elektro- des Thyristors 21 zur Folge, der somit nichtleitem

magneten kein Strom, während sich der Kondensator wird. Dadurch wird der Strom, der den Stößel i;

25 auf das Potential der Pole 26 und 27 auflädt. 55 dem Elektromagnet hält, unterbrochen, und diese Am gemeinsamen Punkt 37 der Widerstände 38 wird durch die Feder 15 herausgestoßen.

und 39 tritt außerdem ein Potential auf. das groß ge- Ferner wird durch diese Sperrung des Thyristor

nug ist. um jeden Durchgang einer Information 21 das Potential am gemeinsamen Punkt 47 auf da

durch die Diode 36 zu verhindern. Die Elemente 38 Ausgangsmaximum gebracht, wodurch der Strorr

und 39, 36 und 29 schließen somit das Steuergatter 60 kreis wieder in den Ausgangszustand gelangt. Insbe

des Thyristors 22. sondere ist der Zugang zur Elektrode des Thyristoi

Die einander entgegengesetzt polarisierten Dioden 22 von neuem geschlossen, und der Zugang zur Elel

40 und 41 können nicht leiten. Während dieser Vor- trode des Thyristors 21 ist offen, da die Diode 4

periode Ib 't sich der Kondensator 32 über die durch umgekehrte Polarisierung blockiert ist.

Widerstände 33 und 19 und den parallelgeschalteten 65 Sobald sich der wieder aufgeladene Kondensate

Widerstand 42 auf. 32 entlädt, erscheint bei 30 ein neuer Impuls. w<

Nach einem Zeitraum, der durch die Zeitkonstante durch der Thyristor 21 wieder leitend wi'd u:id d;

des Ladekreises dieses Kondensators 32 und die mit der Thyristor 22 durch die Entladung der kapaz

tiven Verbindungen 23 in der der vorhergehenden Entladung entgegengesetzten Richtung gelöscht wird.

Auf d\ese Weise wird die Blockierung jedes Thyristors durch Freigabe des anderen bewirkt, und zu diesem Zweck ist jeder Löschimpuls durch die beiden entgegengesetzt angeordneten polarisierten Kapazitäten 23 α und 23 b genau polarisiert.

In einem kompletten Zyklus liegt die kapazitive Verbindung 23 somit zunächst auf einer Seite über einen gezündeten Thyristor an Masse und auf der anderen Seite an positivem Potential, dann auf beiden Seiten an Masse, dann auf der zweiten Seite an Masse und auf der ersten Seite an positivem Potential und dann wieder auf beiden Seiten an Masse, wobei ein entgegengesetzter Entladungsimpuls geliefert wird usw.

Der auf diese Weise ausgelöste Zyklus läuft in Form einer regelmäßigen Schlagbewegung des Stößels unbegrenzt weiter, wobei die Zeit zwischen zwei Schlägen durch die Summe der beiden Zeitkonstanten der Ladung des Kondensators 32 gegeben ist.

Da der Rhythmus der Zündimpulse sehr langsam ist, können diese Impulse durch beliebige mechanisehe, elektromechanisch^, elektromagnetische oder elektronische Vorrichtungen ausgesandt werden.

Wenn die Prüfvorrichtung 1 mit ihren Kufen 6 auf dem Prüfling Λ aufliegt, kann der Prüfer je nach den Merkmalen der zu untersuchenden Verbindung die zum Abhören geeignetste Frequenz mittels des Stellknopfes 19 einstellen.

Die Bedienungsperson läßt nun die Prüfvorrichtung manuell in seht kleinen Bewegungen über die ίο Klebverbindung gleiten.

Wenn die Klebverbindungen beliebigen Aufbaus oder Stärke gut verklebt sind, so erzeugen die Schläge einen hellen Klang. An einer Stelle, bei der die Verklebung sich gelöst hat, erhält man einen matten, gedämpften Klang, der die genaue Bestimmung der Fehler gestattet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für die Prüfung aller Arten verklebter oder verschweißter Baukörper geeignet und ist insbesondere im Flugzeugbau zur Prüfung von aus zusammengesetzten, verklebten Elementen bestehenden Bauteilen anwendbar, wie Tragflächen, Ruder, Klappen, Hubschrauberblätter u. dgl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 518/292

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schlagvorrichtung zur Qualitätskontrolle der Verklebung von miteinander verklebten Elementen, bestehend aus einem hin- und herbewegten auf die zu prüfende Oberfläche der Klebverbindung aufstoße: '·η Anker, welcher unter dem Einfluß eines an eine periodische Spannung angelegten Elektromagneten und einer entgegengesetzt gerichteten Feder steht, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Stößel (12) versehene Anker (10) einerseits mit Hilfe des Elektromagneten (8) gegen einen unbeweglichen Anschlag gezogen und andererseits mit Hilfe der Feuer (15) gegen die zu prüfende Oberfläche gestoßen ist und daß parallel zu dem Elektromagneten (8) und einem dazu in Serie liegenden durch einen Impulskreis (31, 32, 33) gesteuerten Schalter (21) ein Kondensator (25) hoher Kapazität angeordnet ist, welcher über einen Strombegrenzungswiderstand (24) von einer Spannungsquelle (26, 27) gespeist ist, demzufolge beim Kontaktschluß des Schalters (21) und Entladung des Kondensators (25) dem Elektromagneten (8) ei'.·: zum Anzug des Ankers (10) ausreichende Energiemenge zugeführt ist. während der in dem folgenden fließende konstante Strom den Elektromagneten (8) in der angezogenen Position Kult, daß zu dem genannten Schalter (21) ein zweiter Schalter (22) parallel geschaltet ist und daß der Inipulskreis (31, 32, 33) seine Impulse abwechselnd diesen beiden Schaltern (21, 22) zuführt, die über eine kapazitive Verbindung (23) zum Öffnen des einen Schalters bei Kontaktschluß des anderen miteinander gekopppelt sind.

2. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, Cndurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (8) eine Aussparung (13) aufweist, in welcher der Anker (10) angeordnet ist, und daß sowohl die Aussparung (13) als arch der Anker (10) eine einander entsprechende konische Form aufweisen, während die in Form einer Schraubenfeder ausgebildete und am Boden der Aussparung (13) angeordnete Feder (15) in zusammengedrücktem Zustand ebenfalls eine konische Form einnimmt.

3. Schlagvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Anschlag (16), der das Herabfallen des Stößels (12) und des damit verbundenen Ankers (10) verhindert, und den Stößel so weit über die durch die Kufen (6) gelegte Ebene heraustreten läßt, daß der Abstand zwischen dem Anker und dem Elektromagnet (7. 8) größer als dessen Anzugskapazität ist.

4. Schlagvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (21) aus einem Thyristor besteht, der nacheinander Zünd- und Löschimpulse erhält.

5. Schlagvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündimpulse vom Ausgang eines Unijunktions-Transistors (31) geliefert werden, dessen Steuerelektrode mit einem über ein Potentiometer (19) sich aufladenden Kondensator (32) verbunden ist.

6. Schlagvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schalter (22) aus einem zweiten Thyristor (22) besteht, dessen Anode mit der Anode des ersten Thyristors über die kapazitive Verbindung (23) verbunden ist.

7. Schlagvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Verbindung (23) aus zwei entgegengesetzt geschalteten polarisierten Kondensatoren (23 a, 23;,-) bestellt.

8. Schlagvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis des Kondensators (25) aus zwei parallelgeschalteter. Widerstandskreisen besteht, wobei in dem einen das Potentiometer (19) in Reihe geschaltet ist und in dem anderen der Strom in dem Zeitraum zwischen einem auf den Thyristor (21) zugeführten Impuls und dem darauffolgenden, dem zweiten Thyristor (22) zugeführten Impuls auf Masse abgeleitet wird.