DE102004023383A1 - Vorrichtung zur Inspektion eines ringförmigen Gegenstandes, insbesondere O-Rings - Google Patents

Vorrichtung zur Inspektion eines ringförmigen Gegenstandes, insbesondere O-Rings Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inspektion eines ringförmigen Gegenstands (1), der eine äußere und eine innere Mantelfläche aufweist. Die Vorrichtung enthält eine Aufnahmeeinrichtung für den Gegenstand (1), ein zum Drehen des Gegenstands (1) bestimmtes Antriebsmittel und eine wenigstens zwei optoelektronische Sensoreinheiten (7, 8) aufweisende Abtasteinrichtung (6) zur abschnittsweise erfolgenden Abtastung des Gegenstands (1). Erfindungsgemäß weist die Aufnahmeeinrichtung wenigstens zwei, an unterschiedlichen Stellen längs des Umfangs an die Mantelfläche anlegbare Halteelemente (9a, 9b) auf, von denen wenigstens eines drehbar gelagert und mit dem Antriebsmittel verbunden ist. Außerdem ist wenigstens eine, zur Abtastung eines inneren Teils der Mantelfläche bestimmte Sensoreinheit (7, 8) auf eine zwischen den Halteelementen (9a, 9b) angeordnete Prüfzone (16) ausgerichtet (Fig. 6).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inspektion eines ringförmigen Gegenstandes nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Ringförmige Gegenstände, insbesondere O-Ringe, bestehen häufig aus einem elastischen Material wie z. B. Gummi und werden z. B. im Maschinenbau und in der Fahrzeugindustrie, hier vor allem in der Automobil- und Luftfahrttechnik, hauptsächlich zu Dichtzwecken verwendet. Die Querschnitte derartiger Gegenstände sind überwiegend kreisrund, können jedoch auch andere Formen aufweisen. Insbesondere im Fall von Gegenständen, die in für die Sicherheit von Maschinen, Fahrzeugen od. dgl. relevanten Baugruppen benötigt werden, ist vor ihrem Einbau eine sorgfältige Kontrolle auf Fehler vielfacher Art erforderlich, um Fehlfunktionen oder sogar Unfälle zu vermeiden. Da bisher für diese Zwecke vorgeschlagene Inspektionsvorrichtungen noch nicht ausreichend sicher arbeiten und technisch vergleichsweise aufwendig sind, werden derartige Inspektionen bisher meistens von Personen manuell durchgeführt, was mit zeitraubenden Arbeiten verbunden ist und einen hohen Grad an Aufmerksamkeit und Zuverlässigkeit der Prüfpersonen erfordert.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung ( US-PS 4 634 273 ) enthält die Aufnahmeeinrichtung für den Gegenstand in Form eines O-Rings drei unterschiedliche, drehbare Halterungen, auf bzw. in denen der Gegenstand nacheinander montiert werden muß, um unterschiedliche Inspektionsarten zu ermöglichen. Zu diesen gehört einerseits eine Überprüfung darauf, ob der Außen- und Innendurchmesser und/oder die Dicke des Gegenstands in vorgewählten Toleranzbereichen liegen. Andererseits kann nacheinander die innere und die äußere Mantelfläche des Gegenstandes auf Oberflächenfehler wie z. B. Risse, Blasen, Fließmarkierungen, Fremdmaterialien, Porosität od. dgl. überprüft werden. Nachteilig dabei ist jedoch, daß der Gegenstand mehrfach in eine Halterung eingelegt bzw. dieser wieder entnommen werden muß und jeder Halterung eine eigene, individuelle Abtasteinrichtung zugeordnet ist, was die Bearbeitungszeiten und die Inspektionskosten wesentlich vergrößert.
  • Bei einer anderen bekannten Inspektionsvorrichtung, die zum Prüfen von Gegenständen in Form von im Querschnitt unrunden Dichtringen dient ( US-PS 4 467 214 ), ist als Aufnahmeeinrichtung eine einzige, drehbare Auflageplatte für den Gegenstand vorgesehen. Zur Abtastung der äußeren Mantelfläche des Gegenstandes dienen drei verschiedene, aus unterschiedlichen Richtungen auf den Gegenstand gerichtete Sensoreinheiten, die unterschiedlichen Oberflächenabschnitten der äußeren Mantelfläche zugeordnet sind. Vorteilhaft bei dieser Vorrichtung ist der Umstand, daß der Gegenstand mit einer automatisch arbeitenden Zuführstation auf die Auflageplatte aufgelegt und nach Beendigung der Inspektion auch wieder automatisch von der Auflageplatte entfernt werden kann. Als wesentlicher Nachteil wird dagegen empfunden, daß weder die untere Auflagefläche noch die innere Mantelfläche des Gegenstandes auf Fehler überprüft werden kann.
  • Schließlich ist eine Inspektionsvorrichtung bekannt ( DE 197 26 927 C1 ), mittels derer ein auf einer nicht drehbar gelagerten Auflageplatte angeordneter O-Ring mit Hilfe einer optischen Kamera untersucht wird. Nachteilig ist hier, daß der O-Ring stets nur von einer Breitseite her inspiziert werden kann und daher, falls eine Überprüfung von beiden Breitseiten her erwünscht oder erforderlich ist, auf der Auflageplatte gewendet werden müßte.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, die Vorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß eine sichere und genaue Inspektion des Gegenstandes von allen Seiten her möglich ist, ohne daß der Gegenstand gewendet oder nacheinander in unterschiedliche Halterungen eingelegt werden muß. Bevorzugt soll die Vorrichtung auch ermöglichen, den Gegenstand auf Oberflächenrisse zu untersuchen und eine Vielzahl von Gegenständen nacheinander durch die Inspektionsvorrichtung laufen zu lassen, ohne daß manuelle Eingriffe erforderlich sind.
  • Zur Lösung dieses Problems dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische und perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Inspektion eines ringförmigen Gegenstandes;
  • 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 1;
  • 3 bis 5 in perspektivischen Draufsichten eine Transporteinrichtung der Vorrichtung unter Weglassung einer zugehörigen Abtasteinrichtung, wobei 3 die Positionierung, 4 einen ersten Anhebungsschritt und 5 die Dehnung eines zu inspizierenden Gegenstandes innerhalb der Vorrichtung darstellt;
  • 6 in einer der 1 ähnlichen, perspektivischen Ansicht einen zweiten Anhebungsschritt des Gegenstands innerhalb der Vorrichtung;
  • 7 in einer der 1 ähnlichen, perspektivischen Darstellung die Inspektion des Gegenstandes;
  • 8 eine Vorderansicht der Vorrichtung während der nach 7 erfolgenden Inspektion des Gegenstandes;
  • 9 und 10 schematische Darstellungen von unterschiedlichen Ausrichtungen einer Sensoreinheit der Abtasteinrichtung der Vorrichtung nach 1 bis 8;
  • 11 und 12 je eine perspektivische Vorder- bzw. Rückansicht von Mitteln, die innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Durchführung der in 4 bis 6 dargestellten Verfahrensschritte dienen;
  • 13 eine Draufsicht auf die Mittel nach 12; und
  • 14 und 15 Einzelheiten der 11 und, 12 in einem vergrößerten Maßstab.
  • 1 und 2 zeigen zunächst allgemein eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Inspektion von Gegenständen 1, die hier als O-Ringe mit kreisrunden Querschnitten dargestellt sind und aus einem elastischen Material wie z. B. Gummi bestehen. Die Vorrichtung enthält ein von einem Gehäuse 2 umgebenes Grundgestell, an dessen Oberseite zwei parallel zueinander angeordnete, zweckmäßig endlose Transporthänder 3 angeordnet sind. Zwischen den beiden Transportbändern 3 ist ein Spalt 4 vorgesehen, dessen Breite kleiner ist, als den Außendurchmessern der zu prüfenden Gegenstände 1 entspricht. Die Transportbänder 3 sind über beidseits des Gehäuses 2 drehbar gelagerte Rollen 5 geführt, von denen wenigstens eine mittels eines nicht dargestellten Antriebs kontinuierlich oder schrittweise in Umdrehungen versetzt werden kann, um beide Transportbänder 3 in Richtung eines Pfeils v mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen.
  • In einem mittleren Teil der Transportbänder 3 und oberhalb von diesen befindet sich eine Abtasteinrichtung 6, die in noch zu beschreibender Weise wenigstens zwei optoelektronische Sensoreinheiten enthält, die vorzugsweise je ein Beleuchtungsmittel 7 und einen Lichtempfänger 8 aufweisen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner eine Aufnahmeeinrichtung für den Gegenstand 1 auf, die im Ausführungsbeispiel zwei Halteelemente 9a und 9b enthält. Die Aufnahmeeinrichtung ist ebenfalls in einem mittleren Teil der Transportbänder 3 und im wesentlichen unterhalb der Abtasteinrichtung 6 angebracht, wie 2 zeigt. Die Halteelemente 9a, 9b sind in Richtung des Pfeils v hintereinander im Bereich des Spalts 4 angeordnet und z. B. als rotationssymmetrische Rollen bzw. Scheiben ausgebildet, die glatte Mantelflächen aufweisen oder nach Art von Riemenscheiben mit in die Mantelflächen eingearbeiteten Umfangsnuten versehen sind, in die die Gegenstände 1 zumindest teilweise eingelegt werden können. Die Außendurchmesser der Halteelemente 9a, 9b sind einerseits merklich kleiner als die Innendurchmesser der Gegenstände 1, so daß beide Halteelemente 9a, 9b entsprechend 1 und 2 von innen her in die Gegenstände 1 eingeführt werden können. Andererseits sind die Außendurchmesser der Halteelemente 9a, 9b aber auch zumindest um so viel kleiner als die Breite des Spalts 4, daß sie bei senkrecht zu den Transportbändern 3 angeordneten Achsen durch den Spalt 4 bewegt werden können. Zu diesem Zweck sind die Halteelemente 9a, 9b koaxial an oberen Enden von zwei parallelen Wellen 10a, 10b befestigt, die im Gehäuse 2 gelagert und hier im wesentlichen vertikal angeordnet sind, während die oberen, als Auflageflächen für die Gegenstände 1 dienenden Oberseiten der oberen Trums der Transportbänder 3 zumindest im Bereich der Halteelemente 9a, 9b im wesentlichen horizontal liegen. Außerdem sind die Wellen 10a, 10b senkrecht zu den Auflageflächen der Transportbänder 3 und senkrecht zur Richtung des Pfeils v auf und ab bewegbar im Gehäuse 2 gelagert, wie ein Doppelpfeil w in 2 zeigt. Weiterhin kann wenigstens eine Welle 10a, 10b auch in Transportrichtung (Pfeil v) hin und her bewegt werden, wie in 2 durch einen Doppelpfeil x angedeutet ist. Schließlich ist wenigstens eine der Wellen, wie weiter unten erläutert wird, drehbar im Gestell gelagert und so mit einem Antriebsmittel verbunden, daß sie auch in eine rotierende Bewegung versetzt werden kann.
  • Die beschriebene Vorrichtung wird im wesentlichen wie folgt betrieben: Ein Gegenstand 1 wird in einer nicht näher gezeigten Ladestation 11 so auf den Transportbändern 3 abgelegt, daß er mittig über dem Spalt 4 zu liegen kommt. Bei eingeschaltetem Antrieb für die Rollen 5 wird der Gegenstand 1 daher in Richtung des Pfeils v transportiert. Auf seinem Weg zur Abtasteinrichtung 6 passiert er zunächst eine Lichtschranke (3), die z. B. eine Lichtquelle 12 und eine Fotozelle 14 enthält. Wird ein von der Lichtquelle 12 auf die Fotozelle 14 gerichteter Lichtstrahl 15 vom Gegenstand 1 unterbrochen, dann werden die Transportbänder 3 nach Ablauf einer vorgegebenen, in einem Speicher einer Steuervorrichtung gespeicherten Zeitspanne angehalten, wobei diese Zeitspanne so gewählt ist, daß sich beim Anhalten der Transportbänder 3 der betreffende Gegenstand 1, wie in 1 bis 5 durch eine Position 1a angedeutet ist, genau oberhalb der Aufnahmeeinrichtung befindet. Alternativ können die Transportbänder 3 auch nach einem vorgegebenen Drehwinkel für die Rollen 5 angehalten werden. Auch andere geeignete Mittel zum Steuern des Antriebs für die Rollen 5 wie z.B. Schrittwinkelvorgaben sind denkbar. Der Antrieb für die Rollen 5 besteht zu diesem Zweck vorzugsweise aus einem Servomotor.
  • Bei der Zufuhr des Gegenstands 1 zur Aufnahmeeinrichtung sind die Halteelemente 9a, 9b mit Hilfe der Wellen 10a, 10b in eine aus 3 ersichtliche Außerbetriebsstellung zurückgezogen, in der sie sich unterhalb der Auflageflächen bzw. Unterseiten der oberen Trums der Transportbänder 3 befinden oder bündig mit diesen abschließen. In dieser Außerbetriebsstellung weisen die Wellen 10a, 10b außerdem ihren kleinsten, in Richtung des Pfeils v gemessenen Abstand auf.
  • Sobald der Gegenstand 1 die Position 1a einnimmt, werden die Wellen 10a, 10b mittels zugeordneter Antriebe in Richtung des Doppelpfeils w (2 und 4) angehoben. Dabei ist der in Richtung des Pfeils v gemessene Abstand der beiden Halteelemente 9a, 9b so klein gewählt, daß beide gleichzeitig, wie 3 und 4 zeigen, von unten her in den vom Gegenstand 1 umschlossenen Innenraum eingeführt werden können. Die Bewegung der Wellen 10a, 10b wird beendet, sobald die Halteelemente 9a, 9b innerhalb des Gegenstands 1 eine gewünschte Lage erreicht haben, in der z. B. ihre Umfangsnuten in Höhe des Gegenstands 1 angeordnet sind.
  • Nach Abschluß dieses ersten Anhebungsschrittes werden die Wellen 10a, 10b in Richtung des Doppelpfeils x (2 und 5) so bewegt, daß sich ihr Abstand immer mehr vergrößert. Dadurch legen sich ihre Mantelflächen allmählich von innen an die innere Mantelfläche des Gegenstands 1 an, wodurch dieser, falls er aus einem flexiblen Material besteht, allmählich in eine flachovale, aus 5 ersichtliche Form gebracht wird. Besteht der Gegenstand außerdem aus einem elastisch dehnbahren Material wie z. B. Gummi, dann wird der Abstand der beiden Halteelemente 9a, 9b vorzugsweise etwas mehr vergrößert, als dem Innenumfang des Gegenstands 1 entspricht, um ihn in seiner Längs- bzw. Umfangsrichtung etwas zu dehnen und dadurch etwa vorhandene Risse besser sichtbar zu machen. Je nach dem Material, aus dem der Gegenstand 1 besteht, wäre es aber auch möglich, ihn in seiner ursprünglichen, kreisrunden Ringform oder ungedehnt in der aus 5 ersichtlichen flachovalen Form zu belassen.
  • Nach Abschluß des anhand der 5 beschriebenen Verfahrensschrittes werden die beiden Wellen 10a, 10b und mit ihnen die Halteelemente 9a, 9b einer zweiten, in dieselbe Richtung erfolgenden Anhebung unterworfen (6). Diese Maßnahme dient dem Zweck, die Halteelemente 9a, 9b und mit ihnen den Gegenstand 1 in eine oberhalb der Auflagefläche der Transportbänder 3 liegende Inspektionsstellung anzuheben, die aus 6 bis 8 ersichtlich ist. In dieser Inspektionsstellung, die für den Gegenstand 1 in 6 und 8 mit dem Bezugszeichen 1b bezeichnet ist, erfolgt die Untersuchung des Gegenstands 1 mit Hilfe der Abtasteinrichtung 6. Der besondere Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß die Halteelemente 9a, 9b in der Inspektionsstellung vom Gegenstand 1 nur teilweise umschlungen werden, d. h. jeweils nicht von den Halteelementen 9a, 9b gehaltene und geführte Abschnitte des Gegenstands 1 völlig frei liegen und daher rundum zugänglich sind. Dies trifft z. B. für einen in 5 und 6 schwarz dargestellten Abschnitt des Gegenstands 1 zu, der in einer Prüfzone 16 angeordnet ist und aus einem quer zur Längsrichtung 1 erstreckten Umfangsabschnitt vorgewählter Länge steht. Im Bereich dieser Prüfzone 16 kann in besondere eine innere Mantelfläche 17a (1 und 5) des Gegenstands 1 untersucht werden, ohne daß die Untersuchung von den Halteelementen 9a, 9b behindert wird. Daher ist erfindungsgemäß wenigstens eine Sensoreinheit der Abtasteinrichtung 6 so angeordnet und so auf die Prüfzone 16 ausgerichtet, daß sie in dieser einen Abschnitt der inneren Mantelfläche 17a des Gegenstands erfaßt.
  • Die äußere Mantelfläche 17b (1 und 5) kann im Prinzip an jeder beliebigen Stelle längs des Gegenstands 1 mit Hilfe einer zweiten Sensoreinheit untersucht werden, da sie auch im Bereich der Halteelemente 9a, 9b weitgehend frei liegt. Erfindungsgemäß wird jedoch vorgeschlagen, auch die äußere Mantelfläche 17b im Bereich der Prüfzone 16 nach 6 abzutasten. Um ein möglichst vollständiges und gleichförmiges Bild von der Oberfläche des Gegenstands 1 zu erhalten, wird die Abtasteinrichtung 6 daher gemäß 7 und 8 insbesondere so ausgebildet, daß sie mehr als zwei Sensoreinheiten 7, 8 aufweist, die um die Prüfzone 16 herum angeordnet und in unterschiedlichen Richtungen auf die Prüfzone 16 ausgerichtet sind. Mit besonderem Vorteil werden die Sensoreinheiten 7, 8 ringförmig um die Prüfzone 16 herum verteilt, so daß jeder Sensoreinheit 7, 8 nur ein kleiner Teil der Prüfzone 16 zugeordnet ist. Dies ist in 7 und 8 durch eine entsprechende Anzahl von Lichtbündeln 18 angedeutet, die im Bereich der Prüfzone 16 von den inneren bzw. äußeren Mantelflächen des Gegenstandes 1 reflektiert und von zugehörigen Lichtempfängern 8 aufgenommen werden. Insbesondere 8 zeigt, daß dadurch einige Lichtbündel 18 oberhalb und einige Lichtbündel 18 unterhalb des Gegenstands 1 zu liegen kommen, was eine nahezu ideale Rundum-Betrachtung und -Abtastung der Prüfzone 16 ermöglicht. Die die reflektierenden Lichtbündel 18 erzeugenden Lichtstrahlen sind dabei zur Vermeidung von Unklarheiten weggelassen.
  • Um eine vollständige Abtastung des Gegenstands 1 in dessen Längsrichtung zu ermöglichen, wird dieser bei in Inspektionsstellung angeordneten Halteelementen 9a, 9b schrittweise oder kontinuierlich gedreht. Dadurch wird nacheinander jeweils ein anderer Längenabschnitt des Gegenstands 1 in den Bereich der Prüfzone 16 gebracht. Die Drehung des Gegenstands 1 erfolgt dabei zweckmäßig dadurch, daß wenigstens eine Welle 10a, 10b der Halteelemente 9a, 9b z. B. in Richtung von Pfeilen z (7) gedreht wird. Die andere Welle kann dabei lose mitdrehen oder auch im Stillstand verbleiben.
  • Nach Beendigung eines vollständigen Inspektionszyklus werden die Wellen 10a, 10b und Halteelemente 9a, 9b zunächst entgegengesetzt zum zweiten Anhebungsschritt (Pfeil w in 2 und 6) wieder abgesenkt, bis die aus 5 ersichtliche Stellung erreicht ist. Danach wird der Abstand der Wellen 10a, 10b soweit reduziert, daß der größte in Richtung des Pfeils x gemessene Abstand der Halteelemente 9a, 9b kleiner als der Innendurchmesser der Gegenstands 1 im entspannten Zustand (4) ist. Anschließend werden die Wellen 10a, 10b entgegengesetzt zum ersten Anhebungsschritt noch weiter zurückgezogen, bis die Halteelemente 9a, 9b entsprechend 3 auf der im Vergleich zur Inspektionsstellung anderen Seite der Transportbänder 3 liegen oder allenfalls bündig mit deren Auflageflächen angeordnet sind. Die Halteelemente 9a, 9b nehmen dann wieder ihre Außerbetriebsstellung ein, in der sie den Gegenstand 1 nicht erfassen, wodurch dieser wieder auf den Transportbändern 3 zu liegen kommt. Der untersuchte Gegenstand 1 kann daher jetzt durch Einschalten des Antriebs für die Transportbänder 3 in Richtung des Pfeils v weiter transportiert und einer Entladestation 19 zugeführt werden, während gleichzeitig der nächste zu prüfende Gegenstand 1 in die Position 1a befördert wird. Dabei ist es möglich, als fehlerhaft erkannte Gegenstände 1 aus dem Strom der übrigen Gegenstände 1 auszusortieren, indem z. B. pneumatische Ausstoßelemente, Weichensysteme od. dgl. vorgesehen werden. Automatische Entladestationen sind wie automatische Ladestationen im Prinzip z. B. aus der USA-Patentschrift 4 467 214 bekannt, die zur Vermeidung von Wiederholungen hiermit durch Referenz zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
  • Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, daß durch Anwendung einer Vielzahl von Sensoreinheiten gleichzeitig eine Betrachtung aus unterschiedlichen Blickwinkeln möglich ist. Dabei kann die Beleuchtungssituation durch Ein- bzw. Ausschalten von Beleuchtungsmitteln 7 beliebig eingestellt bzw. verändert werden. Möglich ist es auch, ein Beleuchtungsmittel 7 mehreren Lichtempfängern 8 zuzuordnen, so daß sich mehrere Sensoreinheiten ein Beleuchtungsmittel 7 teilen. Weiter kann das einfallende Licht, wie in 9 und 10 durch von den Beleuchtungsmitteln 7 ausgehende Lichtstrahlen 20, 21 angedeutet ist, von schräg bis nahezu senkrecht auf die Prüfzone 16 gerichtet werden.
  • 9 zeigt einen schräg auf die Prüfzone 16 treffenden Lichtstrahl 20, der z. B. einen Riß 22 in der Oberfläche des Gegenstands 1 besonders kontrastreich abbildet. Da in die Rißspalten gemäß 9 nahezu kein Licht einfällt, werden diese sehr dunkel abgebildet, während intakte Oberflächenbereiche aufgrund einer diffusen Reflektion des Lichts vergleichsweise hell vom Lichtempfänger 8 wahrgenommen werden. Eine besonders sichere Erkennung derartiger Risse 22 wird ermöglicht, wenn die Gegenstände 1, wie beschrieben, mittels der Halteelemente 9a, 9b leicht gedehnt und die Risse 22 dadurch künstlich vergrößert werden. Dagegen zeigt 10 einen nahezu senkrecht auf die Oberfläche des Gegenstands 1 eintreffenden Lichtstrahl 21, der mit dem reflektierten Lichtbündel 18 einen wesentlich spitzeren Winkel als in 9 bildet. Hierdurch lassen sich z. B. aus glänzendem Metall bestehende Fremdkörper 23 gut darstellen, weil sie den Lichtstrahl 21 im wesentlichen total reflektieren und besonders hell erscheinen. In beiden Fällen können die Lichtstrahlen 20, 21 außerdem so breit gewählt werden, daß sich von verschiedenen Beleuchtungsmitteln 7 kommende Lichtstrahlen 20, 21 überlappen, so daß mit Sicherheit kein Oberflächenabschnitt des Gegenstands 1 unbeleuchtet bleibt.
  • Als Lichtempfänger 8 werden vorzugsweise Digitalkamers, CCD-Elemente od. dgl. verwendet, an die bei Inspektionsvorrichtungen vergleichbarer Art an sich bekannte Bildverarbeitungsrechner angeschlossen werden, wie sie z. B. auch bei der Inspektion von Flaschen verwendet werden. Mit modernen Geräten dieser Art können die erhaltenen Bilder in Millisekunden verarbeitet und ausgewertet werden. Die Inspektion eines kompletten O-Rings mit Hilfe von ca. 100 Bildern kann daher z. B. in weniger als einer Sekunde stattfinden.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für die verschiedenen Antriebe beschrieben, mittels derer die Wellen 10a, 10b bewegt werden. Dabei wird der Einfachheit halber eine Anordnung beschrieben, bei welcher nur die Welle 10a in Richtung des Pfeils z zwangsweise angetrieben wird (7), während allein die Welle 10b in Richtung des Pfeils x (5) hin und her bewegt werden kann. In Richtung des Pfeils w sind dagegen beide Wellen 10a, 10b hin und her bewegbar.
  • Wie insbesondere 11, 13 und 14 zeigen, ist die Welle 10b zu diesem Zweck axial unverschiebbar, aber vorzugsweise drehbar in einem Übertragungsschlitten 26 montiert. Dieser Übertragungsschlitten 26 ist in Richtung des Pfeils x zwar auf wenigstens einer Führungsstange 27 horizontal bewegbar, in quer dazu verlaufenden Richtungen jedoch formschlüssig mit der Führungsstange 27 gekoppelt. Die Enden der Führungsstange 27 sind stationär in zwei Endklötzen 28a und 28b eines Vertikalschlittens 28 befestigt. Die beiden Endklötze 28a, 28b sind ihrerseits auf vertikalen Führungsstangen 29a, 29b in Richtung des Pfeils w vertikal verschiebbar gelagert, wobei die Führungsstangen 29a, 29b stationär an einer ebenfalls stationären Grundplatte 30 befestigt und parallel zueinander angeordnet sind. Außerdem sind die beiden Endklötze 28a, 28b durch wenigstens eine weitere Führungsstange 31 fest miteinander verbunden, so daß eine kompakte, als Ganzes vertikal bewegliche Baueinheit entsteht.
  • Die zweite Welle 10a ist, wie insbesondere 14 zeigt, axial unverschiebbar, jedoch drehbar in dem Endklotz 28a des Vertikalschlittens 28 gelagert. Das hat zur Folge, daß bei einer Vertikalbewegung des Vertikalschlittens 28 längs der Führungsstangen 29a, 29b einerseits von den Endklötzen 28a, 28b die Führungsstange 27, und mit ihr die Welle 10a und andererseits von der Führungsstange 27 der Übertragungsschlitten 26 und mit ihm die die Welle 10b mitgenommen wird.
  • Der Übertragungsschlitten 26 weist an seiner Vorderseite gemäß 13 eine im montierten Zustand vertikale Führungsnut 32 auf, in der eine weitere Führungsstange 33 (12, 13 und 15) angeordnet ist. Diese Führungsstange 33 ist an der dem Übertragungsschlitten 26 zugewandten Rückseite eines Horizontalschlittens 34 (12 1 und 15) befestigt, der parallel zum Pfeil x horizontal hin und her bewegt werden kann. Zu diesem Zweck ist der Horizontalschlitten 34 auf weiteren, horizontalen Führungsstangen 35 verschiebbar gelagert, die stationär ein Grundgestell der Vorrichtung oder an der Grundplatte 30 befestigt sind. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß eine nur in horizontaler Richtung mögliche Verschiebung des Horizontalschlittens 34 eine entsprechende Verschiebung der Führungsstange 33 und damit gleichzeitig auch des Übertragungsschlittens 26 in horizontaler Richtung zur Folge hat. Der Übertragungsschlitten 26 kann jedoch, da er nach Art einer Nut/Feder-Verbindung 32, 33 mit dem Horizontalschlitten 34 gekoppelt ist, gleichzeitig auch vertikal bewegt werden, wenn er vom Vertikalschlitten 28 über die Führungsstange 27 in Richtung des Pfeils w mitgenommen wird. Der Übertragungsschlitten 26 überträgt daher sowohl horizontale Bewegungen des Horizontalschlittens 34 als auch vertikale Bewegungen des Vertikalschlittens 28 auf die von ihm getragene Welle 10b und das an dieser montierte Halteelement 9b, so daß beide in derselben Weise wie die am Vertikalschlitten 28 montierte Welle 10a und das Halteelement 9a angehoben bzw. abgesenkt werden.
  • Zum Antrieb der Schlitten 28, 34 dienen zweckmäßig Antriebe 36 und 37 in Form von Servomotoren, die beide an der Grundplatte 30 stationär befestigt sind. Dabei dient der Antrieb 36 zum Drehen eines Kurbelarms 38 (11 und 14), dessen eines Ende an einer horizontalen Ausgangswelle des Antriebs 36 befestigt und dessen anderes Ende gelenkig mit einem Gleitstück 39 verbunden ist, das auf der Führungsstange 31 in x-Richtung hin- und herschiebbar und quer dazu formschlüssig mit der Führungsstange 31 gekoppelt ist. Ein Einschalten des Antriebs 36 hat daher zur Folge, daß der Kurbelarm 38 gedreht, das Gleitstück 39 in x-Richtung verschoben und dadurch der Vertikalschlitten 28 und mit ihm der Übertragungsschlitten 26 auf den Führungsstangen 29a, 29b in Richtung des Pfeils w verschoben wird. In entsprechender Weise dient der Antrieb 37 zum Drehen eines Kurbelarms 40 (12 und 15), dessen eines Ende an einer horizontalen Ausgangswelle des Antriebs 37 befestigt und dessen anderes Ende gelenkig mit einem Gleitstück 41 verbunden ist. Dieses Gleitstück 41 ist auf einer am Horizontalschlitten 34 parallel zum Pfeil w befestigten Führungsstange 42 auf und ab verschiebbar gelagert und quer dazu formschlüssig mit der Führungsstange 42 gekoppelt. Ein Einschalten des Antriebs 37 hat daher zur Folge, daß der Kurbelarm 40 gedreht, das Gleitstück 41 in w-Richtung verschoben und dadurch der Horizontalschlitten 34 und mit ihm der Übertragungsschlitten 26 auf der Führungsstange 35 in Richtung des Pfeils x verschoben wird.
  • Damit eine Vertikalbewegung der Welle 10a möglich ist, ohne daß ein zu ihrer Drehung vorhandener Antrieb 43 in Form eines weiteren Servomotors od. dgl. mit bewegt werden muß, wird zweckmäßig die aus 14 ersichtliche Anordnung vorgesehen. Der fest mit der Grundplatte 30 verbundene Antrieb 43 weist eine vertikale Ausgangswelle 44 auf, die mit einer Hohlwelle 45 koaxial und drehfest verbunden ist. Die Hohlwelle 45 besitzt einen unrunden, z. B. quadratischen Innenquerschnitt, während die Welle 10a zumindest in einem ausreichend langen, unteren Abschnitt 46 einen entsprechend unrunden, z. B. quadratischen Außenquerschnitt besitzt und mit diesem Abschnitt 46 in die Hohlwelle 45 ragt. Dadurch ist die Welle 10a unabhängig davon, in welcher Höhenlage sie sich aufgrund der Bewegungen des Vertikalschlittens 28 gerade befindet, stets in Richtung des Pfeils z mit der Ausgangswelle des Antriebs 43 drehfest verbunden. Das gilt insbesondere auch für den Fall, daß die Welle 10a so weit angehoben ist, daß sich das Halteelement 9a in der Inspektionssstellung nach 6 und 7 befindet, in welcher die Welle 10a zum Transport des Gegenstands 1 kontinuierlich oder schrittweise in z-Richtung gedreht werden muß. Die zweite Welle 10b kann sich in diesem Fall in ihrem Drehlager auf dem Übertragungsschlitten 26 frei mitdrehen.
  • Durch gesteuertes Ein- und Ausschalten der Antriebe 36, 37 und 43 mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuervorrichtung ist es möglich, die beiden Wellen 10a, 10b und Halteelemente 9a, 9b in der oben beschriebenen Weise zu verschieben, um den Gegenstand 1 in x-Richtung aufzunehmen und ggf. zu dehnen bzw. wieder freizugeben und in die Inspektionsstellung anzuheben bzw. wieder auf den Transportbändern 3 abzulegen. Gleichzeitig kann die Welle 10a in Umdrehungen versetzt werden, um den Gegenstand 1 in der Inspektionsstellung allmählich zu drehen und dabei alle in Längsrichtung aufeinander folgenden Abschnitte nacheinander durch die Prüfzone 16 zu bewegen. Vorteilhaft ist bei der beschriebenen Anordnung vor allem, daß die Antriebe 37 und 43 nicht mit dem Vertikalschlitten 28 mitbewegt werden brauchen, sondern wie der Antrieb 36 stationär angeordnet werden können.
  • Die Erfindung ist nicht auf die das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden könnte. Dies gilt insbesondere für den Anwendungszweck der beschriebenen Vorrichtung, da die Gegenstände 1 auch anders als die üblichen, runde Querschnitte aufweisenden O-Ringe ausgebildet sein können. Weiterhin können die Halteelemente 9a, 9b anders als beschrieben ausgebildet sein und je nach Stabilität der Gegenstände 1 auch oder nur an deren äußeren Mantelflächen 17b angreifen, wobei auch mehr als zwei Halteelemente und paarweise innen und außen angreifende Halteelemente vorgesehen werden können und im Prinzip je ein bewegliches Halteelement zum Spannen des Gegenstands 1 ausreicht. Weiter ist klar, daß zusätzlich zu der Lichtschranke 12, 14 weitere Sensoren vorgesehen sein können, um das Erreichen von gewünschten Lagen der Gegenstände 1 anzuzeigen, wenn diese Lagen nicht durch Steuerung der Antriebe 36, 37 und 43 automatisch erreicht werden. Außerdem dienen die in der Zeichnung verwendeten Pfeile v, w, x und z nur zur Beschreibung des Ausführungsbeispiels, d. h. es sind abweichend davon auch andere Bewegungs- und Drehrichtungen für die verschiedenen Teile möglich. Weiter können anstelle der Antriebe 36, 37 und 43 auch andere Antriebsmittel wie Linearmotoren, Schrittmotoren, pneumatische oder hydraulische Zylinder/Kolben-Anordnungen od. dgl. vorgesehen werden. Schließlich versteht sich, daß die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen angewendet werden können.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Inspektion eines ringförmigen Gegenstandes (1), der eine innere und eine äußere, in Richtung seines Umfangs umlaufende Mantelfläche (17a, 17b) aufweist, enthaltend: eine Aufnahmeeinrichtung für den Gegenstand (1), ein zum Drehen des Gegenstands (1) bestimmtes Antriebsmittel (43) und eine wenigstens zwei optoelektronische Sensoreinheiten (7, 8) aufweisende Abtasteinrichtung zur abschnittsweise erfolgenden Abtastung der äußeren und der inneren Mantelfläche (17a, 17b), dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung wenigstens zwei, an unterschiedlichen Stellen längs des Umfangs an die äußere und/oder innere Mantelfläche (17a, 17b) anlegbare Halteelemente (9a, 9b) aufweist, von denen wenigstens eines drehbar gelagert und mit dem Antriebsmittel (43) verbunden ist, und daß wenigstens die zur abschnittsweisen Abtastung der inneren Mantelfläche (17a) bestimmte Sensoreinheit (7, 8) auf eine zwischen den Halteelementen (9a, 9b) angeordnete Prüfzone (16) ausgerichtet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung mehr als zwei, um die Prüfzone (16) herum angeordnete und in unterschiedlichen Richtungen auf die Prüfzone (16) ausgerichtete Sensoreinheiten (7, 8) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheiten (7, 8) ringförmig um die Prüfzone (16) herum angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (9a, 9b) parallele Achsen aufweisen und parallel zu den Achsen zwischen einer Außerbetriebsstellung, in der sie den Gegenstand (1) nicht erfassen, und einer Inspektionsstellung hin und her bewegbar sind, in der sie in den Gegenstand (1) erfassen und einen Umfangsabschnitt des Gegenstands (1) in der Prüfzone (16) anordnen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsabschnitt des Gegenstands (1) in der Inspektionsstellung der Halteelemente (9a, 9b) so in der Prüfzone (16) angeordnet ist, daß die in der Prüfzone (16) befindlichen Teile seiner äußeren und inneren Mantelfläche (17a, 17b) rundum von den Sensoreinheiten (7, 8) abtastbar sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (9a, 9b) durch zwei drehbar gelagerte, zur Anordnung innerhalb des Gegenstands (1) bestimmte und an dessen innere Mantelfläche (17a) anlegbare Rollen bzw. Scheiben ausgebildet sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Halteelement (9b) mit einem Mittel (10b, 26, 37) zur Änderung seines Abstands vom anderen Halteelement (9a) versehen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der beiden Halteelemente (9a, 9b) bis zur Anordnung des Gegenstands (1) in eine flachovale Form vergrößerbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei parallele, unter Bildung eines Spalts (4) mit seitlichem Abstand angeordnete Transportbänder (3) für den Gegenstand (1) aufweist und die Halteelemente (9a, 9b) an auf den Spalt (4) ausgerichteten Wellen (10a, 10b) befestigt sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteelemente (9a, 9b) in der Inspektionsstellung auf einer Seite der Transportbänder (3) angeordnet sind, um den Gegenstand (1) in der Prüfzone (16) zu halten, während sie in der Außerbetriebsstellung auf der anderen Seite der Transportbänder (3) angeordnet sind oder bündig mit diesen abschließen, um den Gegenstand (1) freizugeben.
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