DE102010007509A1

DE102010007509A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung eines Lagerbauteils

Info

Publication number: DE102010007509A1
Application number: DE201010007509
Authority: DE
Inventors: Thilo v. 97422 Schleinitz
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2011-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung eines Lagerbauteils (1). Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Lagerbauteil (1) mit einem Lichtband (13) bestrahlt. Das Lagerbauteil (1) schattet das Lichtband (13) bereichsweise ab, so dass das Lichtband (13) in Lichtrichtung hinter dem Lagerbauteil (1) wenigstens eine abgeschattete Zone (18) und wenigstens eine beleuchtete Zone (19) aufweist. Die abgeschattete Zone (18) und/oder die beleuchtete Zone (19) des Lichtbands (13) wird mit einem ortsauflösenden Detektor (17) vermessen und dabei wird ein Messwert erzeugt. Weiterhin wird ein von einer Fehlorientierung des Lagerbauteils (1) relativ zu einer Referenzrichtung abhängiger Korrekturwert ermittelt. Aus dem Messwert des ortsauflösenden Detektors (17) und dem Korrekturwert wird eine Abmessung des Lagerbauteils (1) ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung eines Lagerbauteils.
Eine präzise Maßhaltigkeit der Lagerbauteile ist eine wichtige Voraussetzung, um bei einem Lager eine hohe Laufruhe und eine lange Lebensdauer erzielen zu können. Dies gilt in besonderem Maß bei Lagern, die hohe Anforderungen an die Präzision erfüllen müssen oder die für einen Einsatz bei hohen Drehzahlen und/oder unter hohen Belastungen vorgesehen sind.
Auch wenn die Fertigung der Lagerbauteile mit hohem Aufwand und großer Sorgfalt betrieben und ständig verbessert wird, ist die Fertigungsgenauigkeit stets begrenzt. Deshalb werden die Lagerbauteile in der Regel einer Messung unterzogen. Dies erfordert allerdings einen erheblichen Aufwand. Um ein vorgegebenes Maß innerhalb einer zulässigen Toleranz zuverlässig einzuhalten, kann so vorgegangen werden, dass innerhalb dieser Toleranz gefertigt wird und etwaige Ausreißer durch eine Messung aller gefertigter Lagerbauteile ermittelt und aussortiert werden. Falls die Lagerbauteile in unterschiedlichen Größenklassen verwendet werden können, ist es auch möglich, mit einer größeren Toleranz zu fertigen und sämtliche Lagerbauteile dann präzise zu vermessen und demgemäß in die unterschiedlichen Größenklassen einzusortieren.
Die Messung der Lagerbauteile erfolgt in der Regel in Form einer mechanischen Einzelmessung, bei der jeweils ein einzelnes Lagerbauteil in einem Messplatz angeordnet wird und ein berührender Kontakt einer Messsonde mit dem Lagerbauteil hergestellt wird. Eine derartige Messung ist relativ zeitaufwendig und stört den Fertigungsablauf, der meist in einem kontinuierlichen Durchlauf erfolgt. Außerdem birgt ein mechanischer Kontakt mit dem Lagerbauteil die Gefahr einer Beschädigung der Oberfläche des Lagerbauteils.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Lagerbauteil sehr schnell und sehr präzise zu vermessen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der nebengeordneten Ansprüche gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Vermessung eines Lagerbauteils wird das Lagerbauteil mit einem Lichtband bestrahlt. Das Lagerbauteil schattet das Lichtband bereichsweise ab, so dass das Lichtband in Lichtrichtung hinter dem Lagerbauteil wenigstens eine abgeschattete Zone und wenigstens eine beleuchtete Zone aufweist. Die abgeschattete Zone und/oder die beleuchtete Zone des Lichtbands wird mit einem ortsauflösenden Detektor vermessen und dabei wird ein Messwert erzeugt. Außerdem wird ein von einer Fehlorientierung des Lagerbauteils relativ zu einer Referenzrichtung abhängiger Korrekturwert ermittelt. Aus dem Messwert des ortsauflösenden Detektors und dem Korrekturwert wird eine Abmessung des Lagerbauteils ermittelt.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass sie mit einem vertretbaren Aufwand eine schnelle und präzise Vermessung eines Lagerbauteils ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Messung berührungslos erfolgt und somit nicht das Risiko einer Beschädigung des Lagerbauteils besteht. Außerdem hat die berührungslose Messung den Vorteil, dass das Lagerbauteil nicht in einer Ruheposition verharren muss, sondern sich bewegen kann. Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr erforderlich, die zu messenden Lagerbauteile in eine genau definierte Position zu bringen, beispielsweise in ein Prisma oder an eine Referenzplatte zu drücken und sie dort kurz verweilen zu lassen, sondern die Lagerbauteile können die berührungslose Messstation in einer Fehlorientierung und ohne Anhalten durchlaufen. Die individuelle Fehlstellung wird automatisch erfasst und mathematisch kompensiert. Eine derartige Vorgehensweise erleichtert eine Integration des erfindungsgemäßen Verfahrens in einen Produktionsablauf.
Der Strahlquerschnitt des Lichtbands weist eine Längserstreckung und eine Quererstreckung auf, wobei die Längserstreckung die Quererstreckung vielfach übersteigen kann. Insbesondere weist das Lichtband einen linienartigen Strahlquerschnitt auf. Der von der Fehlorientierung des Lagerbauteils abhängige Korrekturwert kann mit Hilfe des für die Vermessung des Lagerbauteils verwendeten Lichtbands und/oder eines weiteren Lichtbands ermittelt werden. Das Lichtband und das weitere Lichtband weisen vorzugsweise paralleles Licht auf. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise der Durchmesser oder die Länge des Lagerbauteils ermittelt werden.
Insbesondere werden mit dem ortsauflösenden Detektor mehrere Messungen der abgeschatteten Zone und/oder der beleuchteten Zone des Lichtbands durchgeführt. Es können pro Lagerbauteil wenigstens 100, vorzugsweise wenigstens 1000 Messungen durchgeführt werden. Es hat sich gezeigt, dass für eine sehr hohe Messgenauigkeit an der Grenze des Machbaren eine möglichst große Zahl von Messungen sehr wichtig ist. Um möglichst viele Messwerte in möglichst kurzer Zeit zu erhalten, kann das Lagerbauteil kontinuierlich mit einem oder mit mehreren Lichtbändern bestrahlt werden. Die Ausgabe der Messwerte kann dabei getaktet erfolgen. Der Takt kann sich insbesondere nach der verfügbaren Auswertegeschwindigkeit richten. Aus den Einzelmessungen kann ein Mittelwert ermittelt werden, beispielsweise durch arithmetische Mittelung. Dabei ist es von Vorteil, wenn Messwert-Ausreißer nicht in die Mittelung einbezogen werden. Derartige Ausreißer gehen nämlich häufig auf Störursachen, wie z. B. ein Staubkorn, zurück. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine Messgenauigkeit besser als 1 μm erzielen.
Das Lagerbauteil kann mit mehreren Lichtbändern vermessen werden. Auf diese Weise kann die Anzahl der pro Zeit erzeugten Messwerte erhöht werden. Insbesondere wird das Lagerbauteil mit wenigstens drei Lichtbändern vermessen. Durch Vergleich der mit den einzelnen Lichtbändern durchgeführten Messungen kann der bei der Ermittlung der Abmessung des Lagerbauteils verwendete Korrekturwert ermittelt werden. Beispielsweise können bei der Ermittlung des Durchmessers des Lagerbauteils die Lichtbänder in zueinander parallelen Ebenen verlaufen. Zudem können die Lichtbänder einen von Null verschiedenen Winkel miteinander einschließen. Letzteres ist auch bei einer Ermittlung der Länge des Lagerbauteils möglich, wobei die Lichtbänder dann allerdings in Ebenen verlaufen können, die sich schneiden. Bei der Ermittlung der Länge des Lagerbauteils erfolgt die Bestimmung des Korrekturwerts vorzugsweise in der Position des Lagerbauteils, in der auch die Länge ermittelt wird. Im Sinne einer möglichst hohen Messgenauigkeit ist es von Vorteil, die mit einem Lichtband ermittelten Messwerte zu ignorieren, falls diese um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert von den Messwerten abweichen, die mit den sonstigen Lichtbändern ermittelt wurden. Für diese Vorgehensweise werden wenigstens drei Lichtbänder benötigt.
Die Lagerbauteile können im kontinuierlichen Durchlauf vermessen werden. Die Transportgeschwindigkeit der Lagerbauteile kann dabei wenigstens 5 m/min, insbesondere wenigstens 10 m/min betragen. Der Korrekturwert kann aus der zeitlichen Änderung der abgeschatteten Zone und/oder der beleuchteten Zone des Lichtbands oder des weiteren Lichtbands ermittelt werden. Bei einer Messung der Länge der Lagerbauteile sind die Lichtbänder vorzugsweise um die Transportrichtung als eine gemeinsame Drehachse gegeneinander verdreht angeordnet. Dies hat zur Folge, dass an verschiedenen Stellen der Stirnflächen der Lagerbauteile gemessen wird und dadurch die Berechnung des Korrekturwerts bei der Ermittlung der Abmessung des Lagerbauteils erleichtert wird. Weiterhin können die Lichtbänder jeweils mit der Normalen auf die Transportrichtung einen Winkel einschließen, der größer als die maximal auftretende Abweichung der Orientierung des Lagerbauteils von der Transportrichtung ist.
Insgesamt kann somit durch Vergleich der mit den einzelnen, in Relativpositionen zueinander bekannten und ggf. in unterschiedlichen Winkeln stehenden, Lichtbändern durchgeführten Messungen oder durch Randbeobachtung beim Durchlauf des Lagerbauteils durch mindestens ein Lichtband pro Korrekturebene der bei der Ermittlung der Abmessungen verwendete Korrekturwert ermittelt werden.
Mit wenigstens einem Kalibrierelement kann eine Kalibrierung durchgeführt werden. Das Kalibrierelement kann so ausgebildet sein, dass es die zu ermittelnde Abmessung des Lagerbauteils mit hoher Präzision aufweist. Ebenso ist es auch möglich zwei Kalibrierelemente einzusetzen, wobei die Abmessungen des einen Kalibrierelements am unteren Ende und die die Abmessungen des anderen Kalibrierelements am oberen Ende des zulässigen Toleranzbereichs für das Lagerbauteil liegen. Auf diese Weise kann eine Zweipunktkalibrierung vorgenommen werden. Insbesondere kann das Kalibrierelement die Form des Lagerbauteils aufweisen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kalibrierelement anstelle des Lagerbauteils dem Messprozess zugeführt wird und anschließend wieder ausgeschleust wird. Dadurch ist es möglich, eine Rekalibrierung im Rahmen des Messprozesses vorzunehmen, so dass es durch die Kalibrierung allenfalls zu geringfügigen Verzögerungen kommt. Das Kalibrierelement kann automatisch ein- und ausgeschleust werden, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist. Bei der vorgegebenen Bedingung kann es sich beispielsweise um das Verstreichen einer vorgegebenen Zeit seit der letzten Kalibrierung, das Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von vermessenen Lagerbauteilen seit der letzten Kalibrierung, das Überschreiten einer vorgegebenen Fehlerquote usw. handeln.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Temperatur des Lagerbauteils ermittelt werden. Da sich die Abmessungen des Lagerbauteils infolge der Wärmedehnung mit der Temperatur ändern, ist es bei einer präzisen Aussage zu den Abmessungen des Lagerbauteils sinnvoll, eine Information über die Temperatur des Lagerbauteils anzugeben. Eine Temperaturänderung kann beispielsweise kurz nach einer spanenden Bearbeitung des Lagerbauteils bei einer Anwendung des Messverfahrens im Herstellfluss erfolgen. Die Temperaturmessung kann insbesondere berührend bei ruhendem Lagerbauteil durchgeführt werden. Dadurch lässt sich eine besonders hohe Präzision erzielen. Ebenso ist es auch möglich, das Lagerbauteil so zu temperieren, dass seine Temperatur innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereichs liegt.
Das Lagerbauteil kann aussortiert werden, falls die ermittelte Abmessung um mehr als eine zulässige Toleranz von einem vorgegebenen Wert abweicht. Insbesondere können sämtliche Lagerbauteile eines Produktionsprozesses vermessen werden. Dann kann mit hoher Zuverlässigkeit verhindert werden, dass ein Lagerbauteil mit einer Abmessung außerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs ausgeliefert wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Vermessung eines Lagerbauteils. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Sender zur Bestrahlung des Lagerbauteils mit einem Lichtband auf. Außerdem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Empfänger mit einem ortsauflösenden Detektor zur Vermessung einer durch das Lagerbauteil abgeschatteten Zone des Lichtbands und/oder einer beleuchteten Zone des Lichtbands, die durch das Lagerbauteil nicht abgeschattet wird und eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung einer Abmessung des Lagerbauteils aus dem Messwert des ortsauflösenden Detektors und aus einem von einer Fehlorientierung des Lagerbauteils relativ zu einer Referenzrichtung abhängigen Korrekturwert auf.
Das Lichtband kann dauerhaft vollflächig ausgebildet sein. Dies hat beispielsweise gegenüber einem sequentiellen Scannen im Bereich der Fläche des Lichtbands mit einem eng begrenzten Lichtstrahl den Vorteil, dass gegenüberliegende Konturen des Lagerbauteils exakt zum gleichen Zeitpunkt abgetastet werden. Dadurch können insbesondere bei Messungen an bewegten Lagerbauteilen Messfehler vermieden werden. Der Sender und der Empfänger können als Bestandteile eines Lichtbandmikrometers ausgebildet sein. Bei dem Lichtbandmikrometer kann es sich um ein Leuchtdioden-Lichtbandmikrometer wie beispielsweise ein Grünlicht Lichtbandmikrometers, insbesondere ein Galliumnitrid Lichtbandmikrometer, handeln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mehrere Sender und/oder mehrere Empfänger aufweisen. Insbesondere können wenigstens drei Sender und/oder Empfänger vorhanden sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Lage der Sender und/oder Empfänger zueinander bekannt ist. Sollen mehrere Messgrößen wie beispielsweise Durchmesser und Lande der Lagerbauteile ermittelt werden, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung die genannte Anzahl von Sendern und Empfängern pro Messgröße aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung des Durchmessers eines Lagerbauteils in einer schematischen Darstellung,
2 eine schematische Darstellung eines Lagerbauteils zu verschiedenen Zeiten während des Durchgangs durch das Lichtband des Lichtbandmikrometers,
3 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung mehrerer Lichtbandmikrometer bei der Durchmesserermittlung in einer schematischen Darstellung,
4 ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung der Länge des Lagerbauteils in einer schematischen Darstellung,
5 ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung der Länge des Lagerbauteils mit mehreren Lichtbandmikrometern in einer schematischen Darstellung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung der Länge des Lagerbauteils mit mehreren Lichtbandmikrometern in einer schematischen Darstellung und
7 eine schematische Darstellung eines Lagerbauteils zu verschiedenen Zeiten während des Durchgangs durch die in 6 dargestellte Messanordnung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung des Durchmessers eines Lagerbauteils 1 in einer schematischen Darstellung.
Das Lagerbauteil 1 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Zylinderrolle ausgebildet, die in einem Zylinderrollenlager zum Einsatz kommt und weist demgemäß zwei kreisförmige Stirnflächen 2 auf, zwischen denen sich eine zumindest in einem Bereich um die axiale Mitte zylinderförmige Mantelfläche 3 erstreckt. Mit zunehmender Entfernung von der axialen Mitte kann sich der Durchmesser der Zylinderrolle verringern, so dass es zu einer Abweichung von einer perfekten Zylinderform kommt. Bei dem Lagerbauteil 1 kann es sich alternativ zu einer Zylinderrolle beispielsweise auch um einen Wälzkörper anderer Geometrie oder um einen Lagerring eines Wälzlagers oder eines Gleitlagers handeln. Dies gilt nicht nur für die in 1 dargestellte Messanordnung, sondern analog für alle Varianten, die im Folgenden beschrieben werden und bei denen beispielhaft eine spezielle Ausführungsform des Lagerbauteils 1 genannt wird.
Die Messanordnung weist wenigstens ein für sich bekanntes Lichtbandmikrometer 4, insbesondere ein Galliumnitrid-Grünlichtmikrometer, und eine Auswerteeinrichtung 5 auf. Die Auswerteeinrichtung 5 kann in das Lichtbandmikrometer 4 integriert sein oder als eine externe Einheit außerhalb des Lichtbandmikrometers 4 ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Auswerteeinrichtung 5 mehrere Komponenten aufweist. Dabei kann eine Komponente als interne Komponente ausgebildet und in das Lichtbandmikrometer 4 integriert sein und eine weitere Komponente als externe Komponente ausgebildet und außerhalb des Lichtbandmikrometers 4 angeordnet sein. Mit der internen Komponente kann beispielsweise eine Vorauswertung und mit der externen Komponente anschließend eine Endauswertung von Messdaten durchgeführt werden. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, können mehrere, insbesondere wenigstens drei, Lichtbandmikrometer 4 vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine schnelle Messung mit einer hohen Präzision. Das Lichtbandmikrometer 4 weist einen Sender 6 und einen Empfänger 7 auf, die in einem Abstand zueinander auf einem gemeinsamen Träger 8 montiert und dadurch mechanisch starr miteinander verbunden sind.
Der Sender 6 weist eine Lichtquelle 9 auf, die beispielsweise durch mehrere Galliumnitrid-Leuchtdioden gebildet wird und ein divergentes Lichtbündel 10 erzeugt. Das Lichtbündel 10 weist einen linienartigen Querschnitt auf, d. h. die Länge und die Breite der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 unterscheiden sich erheblich voneinander. Die Breite der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 ist unabhängig von der Entfernung von der Lichtquelle 9 annähernd konstant. Die Länge der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 nimmt mit zunehmender Entfernung von der Lichtquelle 9 stark zu. In der Darstellung der 1 erstreckt sich die Länge der Querschnittsfläche des Lichtbündels 10 innerhalb der Zeichenebene. Die Breite erstreckt sich senkrecht zu Zeichenebene.
Das Lichtbündel 10 passiert eine Streueinheit 11 und danach eine Kollimatorlinse 12. Dadurch wird aus dem divergenten Lichtbündel 10 ein paralleles Lichtband 13 erzeugt, dessen Querschnitt dem maximalen Querschnitt des Lichtbündels 10 entspricht und das eine gleichförmige Helligkeit aufweist. In dieser Form tritt das Lichtband 13 aus dem Sender 6 aus.
Der Empfänger 7 weist eine Linse 14 auf, die aus dem Lichtband 13 ein zunächst konvergentes und nach seinem Brennpunkt divergentes Lichtbündel 15 erzeugt. Das Lichtbündel 15 wird durch eine Linse 16 auf einen ortsauflösenden Detektor 17, beispielsweise eine CCD-Kamera, gelenkt. Der ortsauflösende Detektor 17 erfasst die Helligkeitsverteilung des Lichtbündels 15 und gibt die von ihm erzeugten Messdaten an die Auswerteeinrichtung 5 aus. Die Auswerteeinrichtung 5 ermittelt aus den Messdaten den Durchmesser des Lagerbauteils 1.
Zur Vermessung des Lagerbauteils 1 wird das Lagerbauteil 1 derart zwischen dem Sender 6 und dem Empfänger 7 des Lichtbandmikrometers 4 angeordnet, dass es vom Lichtband 13 beleuchtet wird. In 1 ist das Lagerbauteil 1 so zum Lichtband 13 ausgerichtet, dass seine Langsachse wenigstens annähernd senkrecht zu der vom Lichtband 13 aufgespannten Ebene orientiert ist. Dies hat zur Folge, dass das Lagerbauteil 1 eine Zone 18 des Lichtbands 13 abschattet, deren Länge dem Durchmesser d des Lagerbauteils 1 an der beleuchteten Stelle entspricht. Beidseits neben der abgeschatteten Zone 18 ist je eine beleuchtete Zone 19 ausgebildet, wobei die Übergänge zwischen der abgeschatteten Zone 18 und den beleuchteten Zonen 19 abrupt erfolgen und somit genau lokalisierbar sind. Da das Lichtband 13 aus parallelem Licht besteht, ändern sich die Abmessungen der abgeschatteten Zone 18 und der beleuchteten Zonen 19 bis zur Linse 14 des Empfängers 7 nicht. Da zudem die Optik des Empfängers 7 bekannt ist, können von der Auswerteeinrichtung 5 aus den vom ortsauflösenden Detektor 17 erfassten hellen und dunklen Bereichen die Abmessungen der abgeschatteten Zone 18 des Lichtbands 13 und damit der Durchmesser d des Lagerbauteils 1 ermittelt werden. Dabei führt eine in der Darstellung der 1 vertikale Verkippung (horizontale Kippachse) des Lagerbauteils 1 nicht zu einer Änderung des ermittelten Durchmessers d, da die Erstreckungen des abgeschatteten Bereichs 18 und der beleuchteten Bereiche 19 davon nicht beeinflusst werden. Dagegen führt eine horizontale Verkippung (vertikale Kippachse) des Lagerbauteils 1 zu einer Vergrößerung des abgeschatteten Bereichs 18 und einer Verkleinerung der beleuchteten Bereiche 19 und somit zu einer Vergrößerung des ermittelten Durchmessers d. Geeignete Maßnahmen, die dennoch eine korrekte Ermittlung des Durchmessers ermöglichen, werden im Folgenden noch beschrieben.
Für eine hochgenaue Ermittlung des Durchmessers d des Lagerbauteils 1 ist es erforderlich, die vorstehend beschriebene Messung sehr oft zu wiederholen. Es hat sich gezeigt, dass für eine Messgenauigkeit besser als 1 μm mehr als 100, vorzugsweise mehr als 1000 Messungen durchgeführt werden sollten, aus denen dann ein Mittelwert gebildet wird. Dabei können sämtliche Messungen mit demselben Lichtbandmikrometer 4 durchgeführt werden oder es können mehrere Lichtbandmikrometer 4 zum Einsatz kommen. Falls für den gesamten Messvorgang nur eine begrenzte Zeit zur Verfügung steht, beispielsweise weil die Messung im kontinuierlichen Durchlauf des Lagerbauteils 1 erfolgt, werden in der Regel mehrere Lichtbandmikrometer 4 erforderlich sein, da die Messfrequenz des Lichtbandmikrometers 4 begrenzt ist und daher mit einem Lichtbandmikrometer 4 pro Zeiteinheit nur eine begrenzte Zahl von Messungen möglich ist.
Der Mittelwert kann beispielsweise als arithmetisches Mittel aus den einzelnen Messwerten berechnet werten. Dabei lässt sich eine Genauigkeitssteigerung dadurch erreichen, dass Ausreißer bei den Messwerten, d. h. Messwerte die stärker als eine vorgegebene Schwankungsbreite von einem Vergleichswert abweichen, nicht in die Mittelwertbildung einbezogen werden. Als Vergleichswert kann beispielsweise ein Sollmaß oder ein gleitender Mittelwert der bisherigen Messwerte usw. herangezogen werden. Beim parallelen Einsatz von wenigstens drei Lichtbandmikrometern 4 kann außerdem jeweils derjenige der mit den einzelnen Lichtbandmikrometern 4 jeweils ermittelten Messwerte, der von den anderen Messwerten am stärksten abweicht, bei der Mittelwertbildung ignoriert werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass sich Fehlmessungen eines einzelnen Lichtbandmikrometers 4 negativ auf die erzielbare Genauigkeit auswirken.
Um das Risiko von Fehlmessungen zu verringern, die durch lokale Verunreinigungen, wie beispielsweise Staub, verursacht werden können, können die Messungen zur Ermittlung des Durchmessers des Lagerbauteils 1 an unterschiedlichen Stellen der Mantelfläche 3 des Lagerbauteils 1 durchgeführt werden. Diese Maßnahme liefert in Kombination mit der vorstehend beschriebenen Auslassung von Messwerten bei der Mittelwertbildung besonders gute Resultate.
Die bisher beschriebene Vorgehensweise beruht auf der Annahme, dass das Lagerbauteil 1 in einer Ebene – in der Darstellung der 1 ist dies die horizontale Ebene – exakt senkrechte zum Lichtband 13 ausgerichtet ist. Da sich eine solche exakte Ausrichtung in der Praxis zumindest unter Produktionsbedingungen nicht erreichen lässt, ist bei einer hochpräzise Ermittlung des Durchmessers d die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 zum Lichtband 13 zu berücksichtigen, d. h. es ist eine von der Fehlorientierung abhängige Korrektur vorzunehmen.
Um eine solche Korrektur durchführen zu können, muss zunächst die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 zum Lichtband 13 bekannt sein. Bei einer Messung im Durchlauf wird die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 zum Lichtband 13 durch eine Fehlorientierung zwischen dem Transportmittel für die Lagerbauteile 1 und somit der Transportrichtung der Lagerbauteile 1 und dem Lichtband 13 sowie durch die individuelle Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 relativ zum Transportmittel verursacht.
Informationen über die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 zum Lichtband 13, die auf den genannten Ursachen beruhen kann, können auf unterschiedliche Weise erhalten werden.
Falls das Lagerbauteil 1 im Durchlauf gemessen wird und sich demgemäß relativ zum Lichtbandmikrometer 4 bewegt, besteht die Möglichkeit, die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 zum Lichtband 13 innerhalb einer Ebene mit demselben Lichtbandmikrometer 4 zu ermitteln, mit dem auch der Durchmesser des Lagerbauteils 1 ermittelt wird. Hierzu wird der zeitliche Verlauf der Position wenigstens einer Schattengrenze, d. h. der Grenze zwischen der abgeschatteten Zone 18 und der beleuchteten Zone 19 des Lichtbands 13, ermittelt und ausgewertet. Dies wird anhand von 2 näher erläutert.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Lagerbauteils 1 zu verschiedenen Zeiten während des Durchgangs durch das Lichtband 13 des Lichtbandmikrometers 4. Die Transportrichtung des Lagerbauteils 1 ist durch einen Pfeil angedeutet und verläuft mit großer Genauigkeit senkrecht zum Lichtband 13. Zu einem ersten Zeitpunkt t1 ist das Lagerbauteil 1 mit durchgezogenen Linien und zu einem zweiten Zeitpunkt t2, der zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt t1 liegt, ist das Lagerbauteil 1 durch gestrichelte Linien dargestellt.
Die abgeschattete Zone 18 des Lichtbands 13 verläuft zum Zeitpunkt t1 zwischen den Punkten A1 und B1, d. h. durch den Punkt A1 verläuft eine erste Schattengrenze und durch den Punkt B1 verläuft eine zweite Schattengrenze. Zum Zeitpunkt t2 ist das Lagerbauteil 1 ein Stück in Transportrichtung weitertransportiert, so dass die abgeschattete Zone 18 des Lichtbands 13 zwischen den Punkten A2 und B2 verläuft. Die Punkte A2 und B2 sind jeweils zu den Punkten A1 und B1 seitlich, d. h. quer zur Transportrichtung, versetzt. Da die Schattengrenzen den Rand des Lagerbauteils 1 repräsentieren, kann aus dem seitlichen Versatz zwischen den Punkten A1 und A2 bzw. B1 und B2 der seitliche Versatz des Randes des Lagerbauteils 1 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 ermittelt werden, der wiederum ein Maß für die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 zum Lichtband 13 ist.
Falls das Lagerbauteil 1 exakt senkrecht zum Lichtband 13 ausgerichtet ist und exakt in dieser Richtung transportiert wird, kommt es nicht zu einem seitlichen Versatz des Randes des Lagerbauteils 1 und somit auch nicht zu einer Positionsänderung der Schattengrenze. Allerdings kann man mit nur einem Lichtbandmikrometer 4 ein perfekt orientiertes Lagerbauteil 1, das schief zum Lichtband 13 transportiert wird nicht von einem fehlorientierten Lagerbauteil 1, das exakt senkrecht zum Lichtband 13 transportiert wird, unterschieden werden. Bei einer Lageerfassung mit nur einem Lichtbandmikrometer 4 ist es deshalb wichtig, die Transportrichtung des Lagerbauteils 1 sehr genau senkrecht zum Lichtband 13 auszurichten oder zumindest die Abweichung von dieser Idealrichtung sehr genau zu kennen.
Die Mehrdeutigkeit bei der Lageerfassung des Lagerbauteils 1 kann auch dadurch eliminiert werden, dass mehrere Lichtbandmikrometer 4 eingesetzt werden. Falls es die geometrischen Gegebenheiten zulassen, dass dasselbe Lagerbauteil 1 gleichzeitig von den Lichtbändern 13 mehrerer Lichtbandmikrometer 4 bestrahlt wird, ergibt sich aus dem Versatz der Schattengrenzen der verschiedenen Lichtbänder 13 unmittelbar die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 zu den Lichtbändern 13. Selbst wenn eine gleichzeitige Messung mit mehreren Lichtbandmikrometern 4 nicht möglicht ist, kann bei einem sorgfältigen Messaufbau mit nahe benachbarten Lichtbandmikrometern 4 in sehr guter Näherung angenommen werden, dass sich weder die Transportrichtung noch die Fehlorientierung zwischen den Messstellen in einem Ausmaß ändert, das für die Bestimmung der Fehlorientierung für die Durchmesserermittlung nicht mehr zu tolerieren ist. Aber auch bei einer Messung mit mehreren Lichtbandmikrometern 4 ist es vorteilhaft, die Transportrichtung des Lagerbauteils 1 genau zu kennen. Außerdem ist es wichtig, die Anordnung der einzelnen Lichtbandmikrometer 4 relativ zueinander genau zu kennen. Diese Information kann beispielsweise durch eine Kalibrierung erhalten werden.
Eine mögliche Anordnung von mehreren Lichtbandmikrometern 4 bei der Bestimmung des Durchmessers des Lagerbauteils 1 ist in 3 dargestellt.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung mehrerer Lichtbandmikrometer 4 bei der Durchmesserermittlung in einer schematischen Darstellung. Zur Verdeutlichung der bei dieser Anordnung vorgesehenen relativen Verdrehung der Lichtbandmikrometer 4 zueinander sind diese oben links in 3 nochmals in einer anderen Ansicht teilweise skizziert. Diese andere Ansicht entspricht einem Blick in Transportrichtung der Lagerbauteile 1.
Alle in 3 dargestellten Lichtbandmikrometer 4 können sowohl für die Ermittlung des Durchmessers als auch der Fehlorientierung der Lagerbauteile 1 herangezogen werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Lichtbandmikrometer 4 in Transportrichtung der Lagerbauteile 1 derart nebeneinander angeordnet, dass ihre Lichtbänder 13 in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind. Dabei sind die Lichtbandmikrometer 4 geringfügig gegeneinander verdreht, so dass Lichtbänder 13 jeweils einen von Null verschiedenen Winkel miteinander einschließen. Das Verdrehen der Lichtbandmikrometer 4 gegeneinander ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Auch mit zueinander parallel verlaufenden Lichtbändern 13 lassen sich sehr gute, in manchen Fällen sogar bessere Ergebnisse als mit verdrehten Lichtbändern 13 erzielen.
Die in 3 dargestellten Lagerbauteile 1 werden der Reihe nach an den drei Lichtbandmikrometern 4 vorbeigeführt und dabei wird eine Vielzahl von Messwerten erzeugt, aus denen unter Berücksichtigung einer etwaigen Fehlorientierung der Durchmesser der Lagerbauteile 1 mit hoher Genauigkeit ermittelt wird.
Nach dem Durchlauf durch die Messanordnung können die Lagerbauteile 1, deren Durchmesser unzulässig stark von einem vorgegebenen Sollwert abweicht, ausgeschleust werden. Ebenso ist es auch möglich, Lagerbauteile 1 abhängig vom jeweils ermittelten Durchmesser in verschiedene Durchmesserklassen einzusortieren.
Infolge der thermischen Ausdehnung der Lagerbauteile 1, die beispielsweise aus Stahl gefertigt sein können, variieren der Durchmesser und auch die sonstigen Abmessungen der Lagerbauteile 1 mit der Temperatur. Eine hochgenaue Ermittlung des Durchmessers der Lagerbauteile 1 sollte daher stets bei derselben Temperatur der Lagerbauteile 1 durchgeführt werden oder die Temperatur der Lagerbauteile 1 sollte zumindest bekannt sein. Aus diesem Grund kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vor oder nach der Ermittlung des Durchmessers der Lagerbauteile 1 eine Ermittlung der Temperatur der Lagerbauteile 1 durchgeführt werden. Da aufeinanderfolgende Lagerbauteile 1 bei einer Fertigung im kontinuierlichen Durchlauf nahezu die gleiche Temperatur aufweisen, kann auf eine Einzelmessung der Temperatur jedes Lagerbauteils 1 verzichtet werden. Es ist stattdessen ausreichend, in periodischen Abständen eine Temperaturmessung jeweils eines Lagerbauteils 1 durchzuführen. Hierzu kann jeweils ein Lagerbauteil 1 ausgeschleust werden und die Temperaturmessung insbesondere berührend in einer Ruheposition des Lagerbauteils 1 durchgeführt werden. Eine derartige Vorgehensweise liefert in der Regel genauere Werte als eine Temperaturmessung sämtlicher Lagerbauteile 1 im kontinuierlichen Durchlauf mit einem berührungslosen Verfahren durchzuführen. Zusätzlich oder alternativ können Maßnahmen ergriffen werden, um die Temperatur der Lagerbauteile 1 möglichst konstant auf einem vorgegebenen Wert zu halten. Beispielsweise können die Lagerbauteile 1 vor der Zuführung zur Messanordnung bei der vorgegebenen Temperatur gelagert werden. Im Sinne einer hohen Messgenauigkeit kann außerdem die gesamte Messanordnung entsprechend temperiert werden, um eine Beeinflussung der Messwerte durch Temperaturschwankungen bei den verwendeten Messgeräten möglichst zu verhindern.
Um eine hohe Messgenauigkeit zuverlässig über einen langen Zeitraum zu erreichen, kann immer wieder eine Kalibrierung der Messanordnung vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Kalibrierung jeweils nach der Messung einer vorgegebenen Zahl von Lagerbauteilen 1 oder in festen Zeitabständen durchgeführt werden. Ebenso ist es auch möglich, die Kalibrierung jeweils bei Erfüllung einer sonstigen Bedingung zu starten, beispielsweise dann, wenn mehr als eine vorgegebene Zahl von Lagerbauteilen 1 unzulässig stark von einem Sollwert abweichen. Um durch die Kalibrierung den Messbetrieb und auch den gesamten Produktionsprozess möglichst wenig zu stören, können zur Kalibrierung exakt bemaßte Prüfkörper manuell oder automatisch der Messanordnung zugeführt werden und nach Durchlauf durch die Messanordnung wieder ausgeschleust werden. Dabei können die Prüfkörper hinsichtlich ihrer äußeren Gestalt den Lagerbauteilen 1 vollständig oder auch nur bezüglich des zu kalibrierenden Maßes, hier des Durchmessers, entsprechen. Insbesondere ist es auch möglich, als Prüfkörper Lagerbauteile 1 zu verwenden, die sehr genau mit einem gewünschten Sollwert übereinstimmen.
In ähnlicher Weise wie der Durchmesser der Lagerbauteile 1 kann auch die Länge des Lagerbauteile 1 ermittelt werden. Dies wird anhand von 4 näher erläutert.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung der Länge des Lagerbauteils 1 in einer schematischen Darstellung. Im oberen Teil der 4 ist der Fall eines perfekt zur Messanordnung orientierten Lagerbauteils 1 dargestellt. Im unteren Teil der 4 weist das Lagerbauteil 1 eine Fehlorientierung zur Messanordnung auf.
Analog zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Messanordnung gemäß 4 ein Lichtbandmikrometer 4 auf und die Vorgehensweise bei der Messung wird beispielhaft für ein Lagerbauteil 1 beschrieben, das als eine Zylinderrolle ausgeführt ist. Der interne Aufbau des Lichtbandmikrometers 4 entspricht der Darstellung der 1 und ist daher in 4 nicht nochmals gezeigt. Im Unterschied zu 1 ist das Lagerbauteil 1 beim Ausführungsbeispiel der 4 so im Lichtband 13 angeordnet, dass seine Längsachse wenigstens annähernd parallel zu der vom Lichtband 13 aufgespannten Ebene orientiert ist. Dies hat zur Folge, dass bei perfekter Orientierung des Lagerbauteils 1 die Länge der vom Lagerbauteil 1 abgeschatteten Zone 18 des Lichtbands 13 der Länge l des Lagerbauteils 1 an der beleuchteten Stelle entspricht.
Die Ermittlung der Länge l des Lagerbauteils 1 erfolgt in ähnlicher Weise wie für die Ermittlung des Durchmessers d beschrieben. Dabei wird aus dem Schattenwurf des Lagerbauteils 1 anstelle des Durchmessers d die Länge l des Lagerbauteils 1 ermittelt. Anders als bei der Ermittlung des Durchmessers d ist es für eine sehr genaue Ermittlung der Länge l des Lagerbauteils 1 erforderlich, die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 nicht lediglich in einer Ebene, sondern bezüglich aller drei Raumrichtungen zu berücksichtigen. Eine Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 ausschließlich innerhalb einer senkrecht zur Lichtrichtung des Lichtbands 13 orientierten Ebene führt zu einer entsprechenden Verdrehung der mit dem Lichtband 13 abgetasteten Kontur des Lagerbauteils 1 und damit zu einer Änderung des ermittelten Werts für die Länge l. Die Form der Kontur des Lagerbauteils 1 bleibt aber erhalten, d. h. die rechteckige Kontur einer Zylinderrolle bleibt auch bei einer derartigen Fehlorientierung rechteckig. Weist die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 eine Komponente senkrecht zu der genannten Ebene auf, so hat dies Auswirkungen auf die Form der mit dem Lichtband 13 abgetasteten Kontur des Lagerbauteils 1. Im Falle einer Zylinderrolle ist diese Kontur dann nicht mehr rechteckig, sondern im Bereich der Stirnflächen 2 der Zylinderrolle jeweils gekrümmt. Dies hat Auswirkungen auf die Größe der abgeschatteten Zone 18 und folglich auch auf das Messergebnis.
Somit wird der ermittelte Wert für die Länge l des Lagerbauteils 1 durch jegliche Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 verfälscht. Es besteht jedoch die Möglichkeit, den Einfluss der Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 bei der Ermittlung der Länge l des Lagerbauteils 1 zu berücksichtigen, falls die Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 bekannt ist.
Die Vorgehensweise bei der Ermittlung der Länge l des Lagerbauteils 1 wird anhand der 5 bis 7 erläutert.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung der Länge des Lagerbauteils 1 mit mehreren Lichtbandmikrometern 4 in einer schematischen Darstellung. Zur Verdeutlichung der Orientierung der Lichtbandmikrometer 4 zueinander sind Teile zweier benachbarter Lichtbandmikrometer 4 nochmals in einer anderen Ansicht übereinander gezeichnet. Diese andere Ansicht entspricht jeweils einer Seitenansicht des jeweils dargestellten Teils der Lichtbandmikrometer 4.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Lichtbandmikrometer 4 sternförmig um den Transportweg der Lagerbauteile 1 angeordnet. Die Transportrichtung der Lagerbauteile 1 verläuft senkrecht zur Zeichenebene. Die Lichtbandmikrometer 4 sind so justiert, dass die Längsachse eines perfekt in Transportrichtung orientierten Lagerbauteils 1 innerhalb jeder der drei Ebenen verläuft, die durch die drei Lichtbänder 13 definiert sind. Dabei sind die Lichtbandmikrometer 4 und somit auch die Lichtrichtungen innerhalb der Lichtbänder 13 nicht genau senkrecht zur Transportrichtung ausgerichtet, sondern weichen um einen Winkel von der senkrechten Ausrichtung ab, der größer als die maximale Fehlorientierung der Lagerbauteile 1 zur Transportrichtung ist. Dadurch wird erreicht, dass für jedes einzelne Lichtbandmikrometer 4 die Richtung der Fehlorientierung der Lagerbauteile 1 stets die gleiche und damit bekannt ist.
Zur Ermittlung ihrer Länge l werden die Lagerbauteile 1 an den Lichtbandmikrometern 4 vorbei transportiert und es wird mit den einzelnen Lichtbandmikrometern 4 jeweils die Länge der abgeschatteten Zone 18 gemessen. In die Weiterverarbeitung dieser Messwerte fließen zusätzlich Informationen über die Fehlorientierung des jeweiligen Lagerbauteils 1 ein. Da die Geometrie des Lagerbauteils 1 bekannt ist, kann der Einfluss der Fehlorientierung auf die Messwerte herausgerechnet werden.
Die Fehlorientierung der Lagerbauteile 1 kann mit einer nicht figürlich dargestellten Messstation ermittelt werden, die in Transportrichtung benachbart zu der in 5 dargestellten Messanordnung ausgebildet ist und beispielsweise zwei Lichtbandmikrometer 4 aufweist, die zur Transportrichtung und zueinander senkrecht orientiert sind. Dabei besteht allerdings das Risiko, dass sich die Fehlorientierung der Lagerbauteile 1 bis zur Durchführung der Längenmessung wieder ändert und somit bei der Ermittlung der Länge l nicht die richtigen Werte für die Fehlorientierung berücksichtigt werden. Dies kann dadurch weitgehend vermieden werden, dass die Fehlorientierung dort ermittelt wird, wo auch die Längenmessung durchgeführt wird. Dabei kann es allerdings zu Bauraumproblemen kommen, da sehr viele Lichtbandmikrometer 4 innerhalb eines relativ kleinen Bereichs untergebracht werden müssen. Dieses Problem kann dadurch abgemildert werden, dass zur Ermittlung der Fehlorientierung die Kontur der Lagerbauteile 1 jeweils nur auf einer Seite abgetastet wird und somit ein etwas größerer Freiraum bei der Anordnung der hierfür verwendeten Lichtbandmikrometer 4 besteht.
Ebenso ist es auch möglich, aus den bei der Längenmessung erfassten Messdaten Informationen über die Fehlorientierung der Lagerbauteile 1 zu gewinnen und in die Ermittlung der Länge l der Lagerbauteile 1 einfließen zu lassen. Bei einer derartigen Vorgehensweise kann auf zusätzliche Komponenten zur Ermittlung der Fehlorientierung verzichtet werden und es ist zudem gewährleistet, dass diejenige Fehlorientierung ermittelt wird, die bei der Erfassung der Messwerte für die Längenermittlung tatsächlich vorliegt. Näheres hierzu wird anhand der 6 und 7 erläutert.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Messanordnung zur Ermittlung der Länge des Lagerbauteils 1 mit mehreren Lichtbandmikrometern 4 in einer schematischen Darstellung.
Das in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel weist zwei Lichtbandmikrometer 4 auf, die jeweils unter einem spitzen Winkel zur Transportrichtung der Lagerbauteile 1 nebeneinander angeordnet sind. Die Winkel besitzen den gleichen Betrag aber verschiedene Vorzeichen. Dies bedeutet, dass die Ebenen, in denen die Lichtbänder 13 der beiden Lichtbandmikrometer 4 angeordnet sind, ebenfalls jeweils einen spitzen Winkel gleichen Betrags und unterschiedlichen Vorzeichens mit der Transportrichtung der Lagerbauteile 1 einschließen. Die sich aus dieser Anordnung ergebende Geometrie der Lichtbänder 13 relativ zu einem Lagerbauteil 1 ist in 7 dargestellt.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Lagerbauteils 1 zu verschiedenen Zeiten während des Durchgangs durch die in 6 dargestellte Messanordnung.
Das Lagerbauteil 1 weist eine derartige Fehlorientierung auf, dass seine Längsachse einen von Null verschiedenen Winkel mit der Zeichenebene einschließt. Demgemäß ist die mit den Lichtbändern 13 abgetastete Kontur des Lagerbauteils 1 im Bereich seiner Stirnflächen 2 gekrümmt ausgebildet. Bei einer Orientierung der Längsachse des Lagerbauteils 1 parallel zur Zeichenebene hätte die Kontur die Form eines Rechtecks.
Der Verlauf der Lichtbänder 13 ist lediglich schematisch dargestellt. Dabei sind die Lichtbänder 13 so zueinander orientiert, dass sie sich gegenseitig durchdringen. Das Lagerbauteil 1 wird in der Darstellung der 7 von links nach rechts transportiert, wobei die Transportrichtung durch einen Pfeil angedeutet ist. Zu einem ersten Zeitpunkt t1 ist das Lagerbauteil 1 mit durchgezogenen Linien und zu einem zweiten Zeitpunkt t2, zeitlich nach t1, ist das Lagerbauteil 1 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Die abgeschattete Zone 18 des einen Lichtbands 13 verläuft zum Zeitpunkt t1 zwischen den Punkten A1 und B1. Mit anderen Worten, das eine Lichtband 13 schneidet die Kontur des Lagerbauteils 1 zum Zeitpunkt t1 in den Punkten A1 und B1. Die abgeschattete Zone 18 des anderen Lichtbands 13 verläuft zum Zeitpunkt t1 zwischen den Punkten C1 und D1, d. h. das andere Lichtband 13 schneidet die Kontur des Lagerbauteils 1 zum Zeitpunkt t1 in den Punkten C1 und D1.
Zum Zeitpunkt t2 ist das Lagerbauteil 1 ein Stück weitertransportiert, so dass die abgeschattete Zone 18 des einen Lichtbands 13 zwischen den Punkten A2 und B2 und des anderen Lichtbands 13 zwischen den Punkten C2 und D2 verläuft. Somit schneiden die Lichtbänder 13 die Kontur des Lagerbauteils 1 zum Zeitpunkt t2 in den Punkten A2, B2, C2 und D2. Dabei befinden sich Punkte A2 und B2 jeweils an anderen Stellen der Kontur des Lagerbauteils 1 als die Punkte A1 und B1. Ebenso befinden sich die Punkte C2 und D2 jeweils an anderen Stellen der Kontur als die Punkte C1 und D1.
Dies bedeutet, dass durch den Transport des Lagerbauteils 1 dessen Kontur im Bereich seiner Stirnflächen 2 abgetastet werden kann. Da die Krümmung, welche die Kontur im Bereich der Stirnflächen 2 des Lagerbauteils 1 aufweist, von der Orientierung des Lagerbauteils 1 abhängt, kann aus dem ermittelten Verlauf der Kontur die Orientierung des Lagerbauteils 1 errechnet werden. Dabei ist es nicht erforderlich, die Kontur jeweils lückenlos abzutasten. Stattdessen genügen einige Punkte, die dann als Stützpunkte für den Fit einer Kurve herangezogen werden können. Durch eine größere Anzahl und durch weiter voneinander entfernte Punkte lässt sich in der Regel die Genauigkeit des Fits erhöhen. Aus diesem Grund ist es empfehlenswert, die Lichtbandmikrometer 4 so anzuordnen, dass die maximale Entfernung zwischen den Lichtbändern 13 im Bereich des Lagerbauteils 1 dem Durchmesser d des Lagerbauteils 1 entspricht.
Die für die Ermittlung der Fehlorientierung des Lagerbauteils 1 ermittelten Messwerte können gleichermaßen als Rohdaten herangezogen werden, aus denen unter Berücksichtigung der Informationen über die Fehlorientierung die Länge l des Lagerbauteils 1 ermittelt wird.
Um die Messgenauigkeit zu erhöhen kann wenigstens ein weiteres Paar von Lichtbandmikrometern 4 vorgesehen werden, das beispielsweise in Umfangsrichtung neben den beiden in 6 dargestellten Lichtbandmikrometern 1 angeordnet wird.
Die Längeninformation kann in analoger Weise wie die Durchmesserinformation dazu verwendet werden, Lagerbauteile 1, die außerhalb einer zulässigen Toleranz liegen, auszusortieren. Ebenso kann die Längeninformation dazu verwendet werden, die Lagerbauteile 1 in verschiedene Größenklassen zu sortieren.
Bezugszeichenliste

1: Lagerbauteil
2: Stirnfläche
3: Mantelfläche
4: Lichtbandmikrometer
5: Auswerteeinrichtung
6: Sender
7: Empfänger
8: Träger
9: Lichtquelle
10: Lichtbündel
11: Streueinheit
12: Kollimatorlinse
13: Lichtband
14: Linse
15: Lichtbündel
16: Linse
17: Ortsauflösender Detektor
18: Abgeschattete Zone
19: Beleuchtete Zone

Claims

Verfahren zur Vermessung eines Lagerbauteils (1), wobei – das Lagerbauteil (1) mit einem Lichtband (13) bestrahlt wird, – das Lagerbauteil (1) das Lichtband (13) bereichsweise abschattet, so dass das Lichtband (13) in Lichtrichtung hinter dem Lagerbauteil (1) wenigstens eine abgeschattete Zone (18) und wenigstens eine beleuchtete Zone (19) aufweist, – die abgeschattete Zone (18) und/oder die beleuchtete Zone (19) des Lichtbands (13) mit einem ortsauflösenden Detektor (17) vermessen und dabei ein Messwert erzeugt wird, – ein von einer Fehlorientierung des Lagerbauteils (1) relativ zu einer Referenzrichtung abhängiger Korrekturwert ermittelt wird, – aus dem Messwert des ortsauflösenden Detektors (17) und dem Korrekturwert eine Abmessung des Lagerbauteils (1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ortsauflösenden Detektor (17) mehrere Messungen der abgeschatteten Zone (18) und/oder der beleuchteten Zone (19) des Lichtbands (13) durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbauteil (1) mit mehreren Lichtbändern (13) vermessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbauteile (1) im kontinuierlichen Durchlauf vermessen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit wenigstens einem Kalibrierelement eine Kalibrierung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Lagerbauteils (1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbauteil (1) aussortiert wird, falls die ermittelte Abmessung um mehr als eine zulässige Toleranz von einem vorgegebenen Wert abweicht.
Vorrichtung zur Vermessung eines Lagerbauteils (1), mit – einen Sender (6) zur Bestrahlung des Lagerbauteils (1) mit einem Lichtband (13), – einem Empfänger (7) mit einem ortsauflösenden Detektor (17) zur Vermessung einer durch das Lagerbauteil (1) abgeschatteten Zone (18) des Lichtbands (13) und/oder einer beleuchteten Zone (19) des Lichtbands (13), die durch das Lagerbauteil (1) nicht abgeschattet wird und – einer Auswerteeinrichtung (5) zur Ermittlung einer Abmessung des Lagerbauteils (1) aus dem Messwert des ortsauflösenden Detektors (17) und aus einem von einer Fehlorientierung des Lagerbauteils (1) relativ zu einer Referenzrichtung abhängigen Korrekturwert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (6) und der Empfänger (7) als Bestandteile eines Lichtbandmikrometers (4) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sender (6) und/oder mehrere Empfänger (7) vorhanden sind.