DE102017116763A1

DE102017116763A1 - Verfahren zum Prüfen eines Prüfobjekts

Info

Publication number: DE102017116763A1
Application number: DE102017116763.3A
Authority: DE
Inventors: Raimund Volk
Original assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: DE102017116763B4

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen eines Prüfobjekts wird der tatsächliche Schwerpunkt des Prüfobjekts (Ist-Schwerpunkt) ermittelt, wobei die Schwerpunktsdifferenz zwischen einem Soll-Schwerpunkt und dem ermittelten Ist-Schwerpunkt ermittelt wird und wobei das Prüfobjekt anhand der Schwerpunktsdifferenz klassifiziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Prüfobjekts.
Bei der Fertigung von Werkstücken treten mehr oder weniger große Toleranzen auf, so dass die Werkstücke nicht immer den CAD-Vorgaben entsprechen. Geometrische Über- und Untermaße können dabei sowohl an der Außenseite eines Werkstücks als auch in dessen Innerem auftreten. Fehlerhaft produzierte Werkstücke sollen bei Überschreibung festgelegter Toleranzen erkannt und gegebenenfalls einer Nachbesserung bzw. Nachmessung zugeführt werden. Hierbei ist es wünschenswert, die Prüfung mit hoher Genauigkeit und weitgehend unabhängig von dem Einfluss eines Bedieners auszuführen. Dabei sollen sich auch sehr kleine Werte messen lassen bei einem gleichzeitig genügend großen Arbeitsbereich zur zahlenmäßigen Anzeige der Abweichung ohne Übersteuerung des Messgerätes. Weiterhin sollte die Messung möglichst schnell sein und durch berührungslose Arbeitsweise Schäden am Werkstück ausschließen. Eine weitere Anforderung an ein geeignetes Mess- bzw. Prüfverfahren besteht darin, dass es reproduzierbar und genau sein und sich möglichst automatisieren lassen soll.
Zur Vermessung eines Werkstücks sind beispielsweise Form- und Konturmessgeräte bekannt. Zur Prüfung eines Werkstücks können die gemessenen Werte mit Vorgaben verglichen und bei Überschreitung von Toleranzen das Werkstück als fehlerhaft klassifiziert werden. Die Antastung des Werkstücks kann bei entsprechenden Messgeräten taktil oder optisch erfolgen. Je nach Spezialisierung des Messgerätes können dabei Messstellen auf der Außen- und/oder Innenfläche des Werkstücks gemessen und ausgewertet werden. Aufgrund der üblicherweise langen Messdauer wird in der Praxis häufig auf eine vollständige Erfassung des Werkstücks verzichtet. Stattdessen wird das Werkstück stellvertretend für seinen Gesamtzustand an einigen wenigen typischen Stellen vermessen.
Zur Vermessung von Werkstücken sind mechanische Messgeräte bekannt, die in der Regel flexibel einsetzbar und sowohl für Außen- als auch für Innenmessungen am Werkstück geeignet sind, wobei zum Erreichen nicht ohne Weiteres zugänglicher Messstellen unter Umständen Umbauten ausgeführt werden müssen, die relativ zeitraubend sind. Mechanische Messgeräte zeichnen sich im Allgemeinen durch eine hohe Genauigkeit aus. Auf konvexen Flächen wird eine theoretisch beliebig hohe Auflösung erreicht, die nur durch die Herzsche Pressung der Kontaktzone zwischen Werkstück und Messelement begrenzt wird.
Auf konkaven Flächen ist die Auflösung dagegen durch den Radius des Messelements (Tastelements) begrenzt. Je nach Tastelement können das beispielsweise Rubinkugeln mit einem Radius von ca. 0,5 mm oder Hartmetall- oder Diamanttastspitzen mit Radien bis herunter zu ca. 2 µm sein. Wegen der erforderlichen hochgenauen und rauscharmen mechanischen Führung und wegen der endlichen Resonanzfrequenz der verwendeten Messtaster ist die Messgeschwindigkeit in der Regel relativ gering im Bereich von beispielsweise 1 mm pro Sekunde. Als Folge davon wird die Anzahl und Ausdehnung der Messstellen so reduziert, dass die gesamte Vermessung und Dokumentation des Werkstücks nicht untragbar lange dauert. In der Praxis werden daher stellvertretend für das gesamte Werkstück wenige Positionen messtechnisch erfasst. Die Antastung des Werkstücks durch das Tastelement des Messgerätes erfolgt planmäßig mit sehr geringen Tastkräften. Bei richtiger Handhabung und intakten Messelementen ergeben sich meistens Berührartefakte, die unterhalb der Nachweisgrenze liegen. Grundsätzlich kann aber eine Veränderung der Werkstückoberfläche in der Kontaktzone nicht völlig ausgeschlossen werden. Bei mechanischen Messgeräten ist zu berücksichtigen, dass sie eine umsichtige Bedienung und damit besonders geschultes Personal erfordern, insbesondere bei der Vorbereitung des Messgerätes auf eine neue Messaufgabe.
Daneben sind optische Messgeräte in gängigen Bauarten für die Bestimmung der äußeren Abmessung von Werkstücken ausgelegt. Die Auflösung ist hier letztendlich durch die Wellenlänge des zur Abbildung verwendeten Lichts begrenzt. Bei praktischen Ausführungen können Auflösungsbegrenzungen hinzukommen, die sich unter anderem aus der Auflösung des verwendeten Bildsensors ergeben können. Die verwendeten Bildsensoren lassen in Kombination mit einer ausreichend hellen Beleuchtung bei anspruchsvollen optischen Messgeräten eine hohe Messgeschwindigkeit bzw. schnelle Messrate zu. Meistens reicht allerdings der Messbereich des Messgerätes nicht aus, um das Werkstück als Ganzes zu erfassen. Deshalb sind in der Regel auch bei einem optischen Messgerät mechanische Präzisionsführungen erforderlich, um alle Messstellen aus dem Werkstück erreichen zu können. Daraus ergeben sich Beschränkungen der Messgeschwindigkeit, die aber in der Regel dennoch deutlich höher als bei mechanischen Messgeräten ist. Optische Messgeräte unter Verwendung von sichtbarem Licht messen allerdings auf dem Werkstück anhaftende Verschmutzungen mit, so dass hier ein fertigungsnaher Einsatz erschwert ist. Ein Vorteil von optischen Messgeräten besteht darin, dass sie relativ robust und unempfindlich gegen Bedienfehler sind.
Es ist darüber hinaus bekannt, Werkstücke mittels tomographischer Messverfahren in sogenannten ComputerTomographen in der Regel mit ionisierender Strahlung zu vermessen. Dabei wird das Werkstück aus unterschiedlichen Richtungen durchleuchtet und die Form der äußeren und inneren Grenzflächen detektiert. Es sind auch Ausführungen bekannt, die auf Basis von Ultraschall arbeiten. Diese Messgeräte erfordern aber in der Regel eine Immersion des Werkstücks in eine impedanzanpassende Flüssigkeit, meistens Wasser. Eine Kontamination des Werkstücks mit der zu Messzwecken erforderlichen Flüssigkeit ist allerdings meistens unerwünscht, weil Probleme mit Korrosion und einer anschließend erforderlichen Reinigung auftreten können. Vorteilhaft ist allerdings, dass hier hohe Auflösungen erzielt werden können. Bei mit Röntgenstrahlung arbeitenden Computertomographen ist die Auflösung hauptsächlich durch die Auflösung der verwendeten Bildsensoren und die Punktförmigkeit der Strahlungsquelle begrenzt. Die Messung erfolgt berührungslos und damit prinzipiell ohne Gefahr einer mechanischen Beschädigung des Werkstücks. Die Verwendung ionisierender Strahlung erfordert allerdings eine sorgfältige Abschirmung zum Schutz des Bedieners. Prinzipiell sind Röntgen-Computertomographen zwar in der Lage, ein Werkstück als Ganzes zu vermessen. Insbesondere bei großen Objekten aus schwer zu durchstrahlenden dichten Materialien, beispielsweise Stahl, ist aber bei hoher Anforderung an die Auflösung und heutigen Geräten mit relativ langen Messzeiten im Minutenbis Stundenbereich zu rechnen. Die Bedienung und Vorbereitung der Messaufgabe setzt zudem, insbesondere bei komplexen Messaufgaben eine hohe Fachkenntnis voraus.
Es ist ferner bekannt, Werkstücke zur Prüfung einer Klanganalyse zu unterziehen. Dabei wird das Werkstück bei genügend freier Lagerung extern impulsartig angeregt, so dass viele Eigenresonanzen des Werkstücks angeregt werden. Die Anregung klingt mit einer für das Werkstück typischen Charakteristik ab. Ein Vergleich eines so aufgenommenen Sonogrammes mit einem Sonogramm eines Referenzwerkstücks gibt Hinweise auf Abweichungen vom ordnungsgemäßen Zustand des Werkstücks. Ein entsprechendes Verfahren ermöglicht eine ganzheitliche und schnelle Aussage über das Werkstück. Das Messergebnis hängt aber nur schwer vorhersehbar und indirekt von der geometrischen Gestalt des Werkstücks ab. Die Interpretation der Messwerte ist subjektiv, und eine Abweichung von einem geometrischen Toleranzwert lässt sich zahlenmäßig nur schwer gewinnen.
Zur Prüfung von Werkstücken ist es ferner bekannt, deren Gesamtmasse beispielsweise durch Wägung im Vergleich zu einem Referenzwerkstück zu ermitteln, um darüber Aufschluss über den ordnungsgemäßen Zustand des Werkstücks zu erhalten. Eine entsprechende Wägung kann auch mit hoher Empfindlichkeit ausgeführt werden. Nachteilig bei einem entsprechenden Verfahren ist, dass am Werkstück fehlende Komponenten und am Werkstück zuviel vorhandene Komponenten sich bei der Wägung kompensieren können, so dass insbesondere auch Doppel- bzw. Mehrfachfehler unentdeckt bleiben. Weiterhin können Verlagerungen von Material, etwa in Form von plastischen Verformungen oder durch Verschiebung von Bauteilen, grundsätzlich nicht detektiert werden. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass der Auftrieb der Werkstücke in der Umgebungsluft Einfluss auf die Wägewerte hat und dieser Effekt im Bereich höchster Auflösung und Genauigkeit nicht mehr vernachlässigt werden darf. Notwendige Korrekturen gehen meist von einer bekannten Umgebungsluft aus, wobei vorhandene industrielle Restgase und mögliche Lösungsmittelbestandteile in der Luft aber Abweichungen hervorrufen, die nicht einfach zu korrigieren sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geometrische Abweichungen an Prüfobjekten mit hoher Genauigkeit zu detektieren und schnell ein Ergebnis zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Prüfverfahren bzw. Prüfgerät auf Basis der Messung (Ermittlung) des Schwerpunktes eines Prüfobjektes, beispielsweise eines Werkstücks, bereit zu stellen. Das Werkstück wird dadurch geprüft, dass Abweichungen der räumlichen Schwerpunktlage des Prüfobjekts von der Schwerpunktlage eines Referenz-Prüfobjekts hochgenau ermittelt werd,en wobei die Veränderungen Folge von fehlenden, zuviel vorhandenen oder von Details sein können, die sich am oder im Werkstück räumlich verlagert haben.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen eines Prüfobjekts wird der tatsächliche Schwerpunkt des Prüfobjekts (Ist-Schwerpunkt) ermittelt, wobei die Schwerpunktsdifferenz zwischen einem Soll-Schwerpunkt des Prüfobjekts und dem ermittelten Ist-Schwerpunkt ermittelt wird und wobei das Prüfobjekt anhand der Schwerpunktsdifferenz klassifiziert wird.
Beispielsweise und insbesondere kann der Soll-Schwerpunkt aus CAD-Daten des idealen Werkstücks ermittelt werden. Überschreitet die Differenz zwischen dem Ist-Schwerpunkt und dem Soll-Schwerpunkt einen vorgegebenen Schwellenwert, so wird das Werkstück als „nicht in Ordnung“ klassifiziert. Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, die Lage des Schwerpunktes des Prüfobjekts (Werkstücks) zu messen und mit einem Sollwert zu vergleichen. Dabei kann der Sollwert aus der CAD-Konstruktion ermittelt werden, indem aus der Materialverteilung der Schwerpunkt errechnet wird.
Der Sollwert kann aber auch ohne Berechnung aus einer gleichartigen Messung bzw. Prüfungs an einem Referenz-Prüfobjekt stammen, das definitionsgemäß als in Ordnung angesehen wird. Die Abweichungen der Schwerpunktlage bei den nachfolgenden Prüfobjekten dienen als Maß für die Abweichung vom idealen Zustand. Wird ein festzulegender Schwellenwert überschritten, so wird das Prüfobjekt als „nicht in Ordnung“ klassifiziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf:
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die ganzheitliche Prüfung von Prüfobjekten auf geometrische Abweichungen, wobei bereits kleinste Defekte am Werkstück mit hoher Wahrscheinlichkeit detektierbar sind, indem beispielsweise Präzisionswaagen mit einer sehr hohen Auflösung für die Ermittlung des Ist-Schwerpunktes eingesetzt werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können Fehler sowohl an Außen- als auch an Innenflächen eines Prüfobjektes ermittelt werden.
Darüber hinaus ist eine Detektion von Volumenfehlern möglich, beispielsweise von Lunkern an Gussteilen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist schnell durchführbar und erfordert Mess- bzw. Prüfzeiten im Bereich von Minuten oder sogar nur Sekunden.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Bedienereinfluss auf das Prüf- bzw. Messergebnis vernachlässigbar ist und aufgrund der berührungslosen Messung kein Verschleiß an dem Messgerät auftritt und im Übrigen eine Beschädigung des Werkstücks ausgeschlossen ist.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass das erfindungsgemäße Verfahren automatisierbar ist.
Eine Gefährdung von Bedienpersonen, beispielsweise durch ionisierende Strahlung oder chemische Stoffe, ist ausgeschlossen.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren in Bezug auf Genauigkeit, Messgeschwindigkeit und in Bezug auf das verwendete Messgerät innerhalb weiter Grenzen an die jeweilige Prüf- bzw. Messaufgabe angepasst werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es eine Montageanwesenheitskontrolle ermöglicht, bei der es darum geht, die Anwesenheit und die korrekte Positionierung von Bauteilen an montierten Einheiten bzw. Baugruppen zu überprüfen. Für diese Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignet, weil entsprechende Abweichungen einen relativ starken Einfluss auf die Lage der Schwerpunktes der gesamten montierten Einheit haben und sich deshalb eine sehr gute Nachweisgenauigkeit erreichen lässt.
Beispielsweise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Elektrostecker im Hinblick auf die Anwesenheit und Lage der Pins, Zylinderköpfe im Hinblick auf die Anwesenheit der Ventile sowie ggf. auch der Dichtringe und Federn, Getriebehydraulikplatten im Hinblick auf die Position und Anwesenheit der Sperrschieber und Kugellager im Hinblick auf die Vollständigkeit der Wälzkörper bzw. die Lage eines fehlenden Wälzkörpers, untersucht werden. Diese Anwendungen sind lediglich beispielshalber genannt. Der Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht darauf beschränkt.
Ein weiterer Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Formmessung, ausgehend von dem Gedanken, dass Abweichungen eines Prüfobjektes auf einer fehlerhaften Verteilung des Materials beruhen. Mithilfe beispielsweise von Präzisionswaagen lassen sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch sehr geringe Massenverlagerungen am Prüfobjekt nachweisen.
Beispielsweise können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Lithium-Ionen-Akkus im Hinblick auf Luftblasen und ihren Verformungsgrad, 3D-Druck-Leichtbau-Kugellagerringe im Hinblick auf Vollständigkeit und Lage innerer Stützstrukturen, gebaute Nockenwellen im Hinblick auf Lage und Rotationswinkel der Nocken, Ausgleichswellen im Hinblick auf einen genauen quantitativen Auswuchteffekt, Reifen im Hinblick auf den quantitativen Auswuchtzustand, Zahnräder im Hinblick auf Zahnausbruch und den quantitativen Auswuchtzustand, Getriebehydraulikplatten in Bezug auf die Anwesenheit von Kanalverschlüssen, elektronische Steuergeräte im Hinblick auf Sitz der Platinen und Stecker im geschlossenen Gehäuse, Pleuel in Bezug auf Schlagstellen und Dellen in der Gussoberfläche, Turbinenblätter im Hinblick auf das Vorhandensein der inneren Kühlkanäle, Gussteile in Bezug auf Lunker, Linsen und Linsengruppen in Bezug auf Positionierung und Vollständigkeit und Freiformoberflächen in Bezug auf ihre Zentrierung untersucht werden. Die vorgenannten Anwendungen sind wiederum lediglich beispielshalber genannt. Der Anwendungsbereich der Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, den Auswuchtzustand von Prüfobjekten zu prüfen. Prüfobjekte (Werkstücke, Bauteile oder Baugruppen), die in ihrer Anwendung zur Rotation vorgesehen sind, müssen grundsätzlich eine Anforderung an die Auswuchtung erfüllen, wobei in der Regel verlangt wird, dass sich der Schwerpunkt des Prüfobjektes auf dessen Rotationssymmetrieachse befindet bzw. auf der Achse, um welche die Rotation erzwungen wird. Bei Abweichungen von der idealen Lage kann das Werkstück durch Hinzufügen oder Abnehmen von Material in die vorgegebenen Toleranzgrenzen gebracht werden. Dazu werden normalerweise Auswuchtmaschinen verwendet. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in diesem Zusammenhang darin, ohne eine einzige Rotation des Prüfobjektes die genaue Lage des Schwerpunkts anzugeben, womit auch die quantitative Abweichung des Schwerpunkts von der Sollposition bekannt ist. Korrigierende Maßnahmen durch Hinzufügen oder Abnehmen von Material können also unmittelbar und zielgerichtet ausgeführt werden.
Ein weiterer Anwendungsvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, einen Materialverlust durch Auftreten von Verschleiß vor und nach einem Belastungsfall zu detektieren. So kann beispielsweise bei Bremsscheiben die Asymmetrie der Masseabnahme bei Verschleiß ermittelt werden. Zusätzlich ergibt sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens über die Ermittlung der Gesamtmasse eine Aussage über das insgesamt fehlende Material.
Ein weiterer Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, lose Teile an einer Baugruppe oder Baueinheit zu detektieren, beispielsweise bei lose sitzenden Schrauben oder Nieten. Bei entsprechender Messgenauigkeit sind ebenso bewegliche Verunreinigungen, beispielsweise Flüssigkeiten, Späne oder gelöste Schrauben, nachweisbar. Als beispielhafte Anwendungsfälle ergeben sich in diesem Fall geschraubte Baugruppen im Hinblick auf die Detektion loser oder herausgefallener Schrauben oder der Behälterbau im Hinblick auf den Nachweis loser Schweißperlen.
Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich ausreichend, wenn die Schwerpunktsdifferenz als betragsmäßige Größe ermittelt wird, wie dies eine vorteilhafte Weiterbildung vorsieht.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schwerpunktsdifferenz als vektorielle Größe ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich eine Aussage darüber treffen, wie der Schwerpunkt am Prüfobjekt gegenüber dem Soll-Schwerpunkt liegt. Auf diese Weise lassen sich auch qualitative Rückschlüsse in Bezug auf einen Defekt an dem Prüfobjekt treffen.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Prüfobjekt als „in Ordnung“ klassifiziert wird, wenn die Schwerpunktsdifferenz unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt. Bei dieser Ausführungsform vergleicht eine Klassifizierungseinrichtung die (betragsmäßig oder vektoriell) ermittelte Schwerpunktsdifferenz mit einem Schwellenwert.
Erfindungsgemäß kann das Prüfobjekt ein Einzelbauteil sein, insbesondere ein durch ein spanendes Materialbearbeitungsverfahren bearbeitetes Werkstück, wie dies eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht.
Das Prüfobjekt kann jedoch eine aus einer Mehrzahl von Einzelbauteilen bestehende Baugruppe sein, wie dies eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht.
Gemäß einer anderen außerordentlich vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Symmetrie eines Prüfobjekts zu einer Rotationsachse oder Rotationssymmetrieachse durch Ermittlung der Lage des Ist-Schwerpunkts relativ zu der Rotationsachse oder Rotationssymmetrieachse des Prüfobjekts geprüft wird. Auf diese Weise kann der Auswuchtzustand von Prüfobjekten geprüft werden, die in eine Rotation um eine Rotationsachse gezwungen werden.
Entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten kann die erfindungsgemäß durchgeführte Ermittlung der Schwerpunktsdifferenz auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden. So wird beispielsweise bei Anwendung der Fadenmethode das Prüfobjekt an einem Faden an verschiedenen Punkten aufgehängt. Die Lage der Fäden jeweils relativ zum Werkstückkoordinatensystem wird dabei mit einem zusätzlichen geometrischen Messsystem bestimmt, dessen Genauigkeit maßgeblich die Genauigkeit der Lagebestimmung des Schwerpunktes bestimmt.
Bei der Schneidenmethode wird das Werkstück in mindestens drei unterschiedlichen Positionen auf eine Schneide aufgesetzt und ausbalanciert. Der Schwerpunkt ergibt sich dann am Schnittpunkt der drei Ebenen, die jeweils die Schneidenkante und das Lot enthalten. Die Lage der Schneidenkante jeweils relativ zum Werkstückkoordinatensystem wird dabei mit einem zusätzlichen geometrischen Messsystem bestimmt, dessen Genauigkeit maßgeblich die Genauigkeit der Lagebestimmung des Schwerpunktes bestimmt.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schwerpunktsdifferenz durch Wägung des Prüfobjektes ermittelt wird, wie sie für sich genommen bei der Flugzeugwägung bekannt ist. Bei der Flugzeugwägung wird jedoch lediglich der Ist-Schwerpunkt des Flugzeugs ermittelt, während der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens entscheidende Vergleich zwischen dem ermittelten Ist-Schwerpunkt und dem Soll-Schwerpunkt nicht stattfindet. Die Wägung des Prüfobjektes ermöglicht bei Verwendung entsprechender Waagen eine hochpräzise Ermittlung der Schwerpunktsdifferenz.
Bei der Wägung können entsprechend den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten beliebige geeignete Wägeanordnungen verwendet werden. Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform, bei der die Schwerpunktsdifferenz durch Wägung ermittelt wird, sieht vor, dass sich das Prüfobjekt während der Wägung mit drei Auflagepunkten abstützt, wobei das Prüfobjekt einer ersten Wägung unterzogen wird, wobei die räumliche Lage des Prüfobjektes verändert wird, wobei in wenigstens einer veränderten räumlichen Lage des Prüfobjektes wenigstens eine zweite Wägung durchgeführt wird, wobei bei jeder Wägung der auf die drei Auflagepunkte entfallende Gewichtsanteil gemessen wird (Gewichtsmesswerte) und wobei in einer Auswertungseinrichtung aus den bei den Wägungen gemessenen Gewichtsmesswerten der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjekts ermittelt wird. Bei dieser Ausführungsform stützt sich das Prüfobjekt während der Wägung mit drei Auflagepunkten an drei Stellen ab, wobei an den Auflagepunkten vorzugsweise jeweils eine Waage positioniert ist. Der Schwerpunkt in der Ebene, die durch die drei Auflagepunkte definiert ist, ergibt sich aus den mit den gewogenen Massen gewichteten Abständen zu den drei Auflagepunkten. Der Schwerpunkt des Prüfobjektes befindet sich dann auf einer Geraden durch diesen Punkt und parallel zum Lot. Durch weitere Messungen in mindestens einer veränderten räumlichen Lage ergeben sich weitere Geraden, auf denen der Schwerpunkt liegen muss. Der Schnittpunkt der Geraden ergibt den Schwerpunkt des Prüfobjektes. Aufgrund der endlichen Messgenauigkeit werden sich in der Praxis die Geraden allerdings nur ausnahmsweise im Raum schneiden und in der Regel lediglich einen Punkt größter Annäherung haben, der dann als Ist-Schwerpunkt angenommen wird. Unter einer Veränderung der Lage des Prüfobjekts wird erfindungsgemäß insbesondere verstanden, dass das Prüfobjekt im Raum um wenigstens eine Achse gedreht wird.
Bei Überbestimmung zur Steigerung der Messgenauigkeit kann ein geeignetes Ausgleichsverfahren zum Einsatz kommen. Falls sich die Geraden nur in einem ungewöhnlich ausgedehnten Raumbereich nahekommen oder bei zeitlicher Instabilität bei Wiederholungsmessungen, deutet das auf bewegliche Strukturen an oder in dem Prüfobjekt hin. Solche Strukturen können beispielsweise lose Schrauben oder vergessene kleine Bauelemente oder Fertigungsrückstände sein.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Schritte des Veränderns der räumlichen Orientierung des Prüfobjektes und der anschließenden Wägung wenigstens einmal wiederholt werden.
Zur Ermittlung des Schwerpunktes sind erfindungsgemäß zwei Wägungen (an jeweils drei Auflagepunkten) erforderlich, aber im Rahmen der Messgenauigkeit für eine exakte Ermittlung des Schwerpunkt ausreichend. Weitere Messsungen (Ermittlungen des Schwerpunkts) dienen zur Steigerung der Messgenauigkeit oder können als Wiederholungsmessungen durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeit der Messergebnisse zu verifizieren bzw. zu steigern.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Auflagepunkte auf den Eckpunkten eines gleichseitigen oder annähernd gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform, bei der die Schwerpunktsdifferenz durch Wägung ermittelt wird, sieht vor, dass drei Waagen verwendet werden, von denen jede einen Auflagepunkt abstützt, derart, dass die auf die Auflagepunkte entfallenden Gewichtsanteile bei jeder Wägung zeitgleich gemessen werden. Bei dieser Ausführungsform vollzieht sich die Prüfung also derart, dass das Prüfobjekt gleichzeitig auf drei Waagen aufliegt und in dieser Position eine erste Wägung mittels der drei Waagen durchgeführt wird. Daran anschließend wird die räumliche Lage des Prüfobjektes verändert und die Wägung wiederholt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Prüfung besonders schnell durchgeführt werden kann.
Um den apparativen Aufwand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verringern, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Ausführungsform, bei der das Prüfobjekt einer Wägung unterzogen wird, vor, dass eine einzelne Waage verwendet wird, auf der das Prüfobjekt mit einem der Auflagepunkte aufliegt, wobei die beiden anderen Auflagepunkte sich an einem festen Auflager abstützen, wobei in einer ersten Drehlage des Prüfobjekts um die Lotachse ein erster anteiliger Gewichtswert gemessen wird, wobei das Prüfobjekt wenigstens zweimal um vorzugsweise 120° um die Lotachse derart gedreht wird, dass das Prüfobjekt nacheinander mit den beiden anderen Auflagepunkten auf der Waage zur Auflage gelangt und wobei der anteilige Gewichtswert jeweils gemessen wird und wobei aus den anteiligen Gewichtsmesswerten der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjektes ermittelt wird, derart, dass die auf die Auflagepunkte entfallenden Gewichtsanteile zeitlich aufeinanderfolgend ermittelt werden.
Um die Messgenauigkeit bei der Gewichtsmessung zu steigern, sieht eine andere weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass wenigstens eine Waage eine Kompensationswaage ist. Bei entsprechenden Kompensationswaagen verändert sich bei der Wägung die Höhenposition des Waagentellers nicht. Da sich somit während der Wägung die drei Auflagepunkte exakt auf derselben Höhe befinden, ist das Auswertungsverfahren vereinfacht. Außerdem ist die Messgenauigkeit erhöht.
Erfindungsgemäß ist es grundsätzlich möglich, das Prüfobjekt bei der Wägung direkt auf die Waage(n) aufzulegen. In vielen Anwendungsfällen wird sich das Prüfobjekt jedoch nicht ohne Weiteres in die geforderten unterschiedlichen räumlichen Lagen bei der Wägung bringen lassen. Auch wären die Auflagepunkte dabei häufig ungünstig verteilt oder schwer zu ermitteln. Vor diesem Hintergrund sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Prüfobjekt an oder in einem Hilfsbehälter angeordnet wird, wobei der Hilfsbehälter mit dem darin angeordneten Prüfobjekt gewogen wird.
Form, Größe und Ausgestaltung des Hilfsbehälters sind entsprechend den jeweiligen Anforderungen innerhalb weiter Grenzen wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht insoweit vor, dass der Hilfsbehälter als Hohlkörper in Stabbauweise ausgebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich einerseits ein einfacher Aufbau des Hilfsbehälters. Andererseits ist das Anbringen des Prüfobjektes an dem Hilfsbehälter vereinfacht.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass der Hilfsbehälter als Tetraeder, insbesondere regulärer oder annähernd regulärer Tetraeder ausgebildet ist, wobei die Eckpunkte des Tetraeders die Auflagepunkte für die Wägung definieren. Bei dieser Ausführungsform ist es besonders einfach, das Prüfobjekt durch entsprechende Drehung des Tetraeders in die für die Messung gewünschten drei unterschiedlichen räumlichen Lagen zu bringen.
Um hinsichtlich der Auflage des Tetraeders auf der Waage oder den Waagen besonders definierte Verhältnisse zu schaffen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform vor, dass zur Bildung der Auflagepunkte an den Eckpunkten des Tetraeders Auflageelemente, insbesondere Kugeln, angeordnet sind.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Hilfsbehälter derart dimensioniert ist, dass das an dem Hilfsbehälter angeordnete Prüfobjekt bezogen auf den Hilfsbehälter begrenzende Begrenzungsflächen überstandsfrei an bzw. in dem Hilfsbehälter aufgenommen ist. Auf diese Weise ist die Handhabung des Prüfobjekts mitsamt Hilfsbehälter vereinfacht.
Um das Prüfobjekt während der Wägung an dem Hilfsbehälter zu fixieren, sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung eine Haltevorrichtung zum Halten des Prüfobjektes vor. Die Haltevorrichtung kann beispielsweise und insbesondere Spannmittel aufweisen, bei denen der Spannvorgang ohne Massenverlagerung vor sich geht. Beispielsweise und insbesondere können die Spannmittel eine Magnetvorrichtung aufweisen.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zunächst der Schwerpunkt des Hilfsbehälters für sich genommen, also ohne das Prüfobjekt, bestimmt wird. Nach einer darauffolgenden Bestimmung des Schwerpunktes des Hilfsbehälters mitsamt dem Prüfobjekt ergibt sich bei dieser Ausführungsform der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjektes durch Subtraktion des Schwerpunktes des Hilfsbehälters für sich genommen, also ohne das Prüfobjekt, von daran anschließenden ermittelten Schwerpunktes des Hilfsbehälters mitsamt Prüfobjekt.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Soll-Schwerpunkt des Prüfobjektes anhand von CAD-Daten eines Referenzprüfobjektes oder einer Prüfung anhand eines Referenzprüfobjektes ermittelt wird. Auf diese Weise ergibt sich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine besonders zuverlässige Referenz in Bezug auf den Soll-Schwerpunkt. Diese Referenz kann bei einer nachfolgenden Prüfung einer Mehrzahl oder Vielzahl von gleichartigen Prüfobjekten herangezogen werden.
Es ist jedoch auch möglich, mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu prüfen, ob und in welchem Maße an einem Prüfobjekt Verschleiß aufgetreten ist. Hierzu sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Prüfobjekt ein einem Verschleiß unterworfenes Bauteil ist, wobei der Soll-Schwerpunkt an demselben Bauteil vor einem Verschleiß ermittelt worden ist.
Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung ist zum Prüfen eines Prüfobjektes im Anspruch 25 angegeben. Sie weist Mittel zur Ermittlung des tatsächlichen Schwerpunktes des Prüfobjektes (Ist-Schwerpunkt) und eine Auswertungseinrichtung auf, die für eine Ermittlung der Schwerpunktsdifferenz zwischen einem Soll-Schwerpunkt und dem ermittelten Ist-Schwerpunkt ausgebildet und eingerichtet ist. Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung weist ferner eine Klassifizierungseinrichtung zur Klassifizierung des Prüfobjektes anhand der Schwerpunktsdifferenz auf.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung sind in den Ansprüchen 26 bis 42 angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und ihren Weiterbildungen ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Weiterbildungen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte stark schematisierte Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten und in den Patentansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger geeigneter Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.
Es zeigt:

1 stark schematisiert ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung,
2 eine stark schematisierte Perspektivansicht eines Hilfsbehälters der Vorrichtung gemäß 1
3 eine Ansicht von oben auf den Hilfsbehälter gemäß 2 mit daran angeordnetem Prüfobjekt und
4 eine Seitenansicht des Hilfsbehälters gemäß 2 mit daran angeordnetem Prüfobjekt.

Zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung und eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen eines Prüfobjektes wird nachfolgend auf die 1 bis 4 Bezug genommen.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung 2 zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen eines Prüfobjektes dargestellt, bei dem der tatsächliche Schwerpunkt des Prüfobjektes (Ist-Schwerpunkt) ermittelt wird, bei dem die Schwerpunktsdifferenz zwischen einem Soll-Schwerpunkt des Prüfobjekts und dem ermittelten Ist-Schwerpunkt ermittelt wird und bei dem das Prüfobjekt anhand der Schwerpunktsdifferenz klassifiziert wird. Die Prüfvorrichtung 2 weist Mittel zur Ermittlung des tatsächlichen Schwerpunkts des Prüfobjekts (Ist-Schwerpunkt) auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel Wägemittel mit drei einzelnen Waagen 4, 6, 8 aufweist, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch Präzisionswaagen in Form von Kompensationswaagen gebildet sind. Die Signalausgänge der Waagen 4, 6, 8 sind mit einer Auswertungseinrichtung 10 verbunden. Die Prüfvorrichtung 2 dient zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein (in 3 und 4 lediglich schematisch angedeutetes Prüfobjekt) 12 geprüft wird, indem der tatsächliche Schwerpunkt des Prüfobjekts 12 (Ist-Schwerpunkt) ermittelt wird, wobei die Schwerpunktsdifferenz zwischen einem Soll-Schwerpunkt des Prüfobjekts 12 und dem ermittelten Ist-Schwerpunkt ermittelt wird und bei dem das Prüfobjekt 12 anhand der ermittelten Schwerpunktsdifferenz klassifiziert wird.
Zur Klassifizierung des Prüfobjektes 12 anhand der Schwerpunktsdifferenz weist die Prüfvorrichtung eine Klassifizierungseinrichtung 14 auf, die mit der Auswertungseinrichtung 10 in Signalübertragungsverbindung steht.
Die Klassifizierungseinrichtung 14 greift auf einen Speicher 16 zu, in dem in weiter unten näher erläuterter Weise Daten abgelegt sind, die den Soll-Schwerpunkt des Prüfobjektes 12 repräsentieren oder aus denen der Soll-Schwerpunkt des Prüfobjektes 12 abgeleitet werden kann.
Zur Ausgabe des Ergebnisses der von der Klassifizierungseinrichtung 14 vorgenommenen Klassifizierung ist eine Anzeigeeinrichtung 17, beispielsweise in Form eines Bildschirmes, vorgesehen, mit der die Klassifizierungseinrichtung 14 verbunden ist.
Um die Handhabung des Prüfobjektes während der Wägung zu erleichtern, ist ein Hilfsbehälter 18 vorgesehen, an bzw. in dem das Prüfobjekt 12 während der Wägung aufgenommen ist. Zur Fixierung des Prüfobjektes 12 an dem Hilfsbehälter 18 weist derselbe eine Haltevorrichtung 20 auf, die aufgrund des schematischen Charakters der Zeichnung in 3 ebenfalls lediglich schematisch angedeutet ist.
Der Hilfsbehälter 18 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlkörper in Stabbauweise in Form eines regulären Tetraeders ausgebildet, wobei Eckpunkte des Tetraeders die Auflagepunkte für die Wägung definieren und wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zur Bildung der Auflagepunkte an den Eckpunkten des Tetraeders Auflageelemente in Form von Kugeln 22, 24, 26, 28 angeordnet sind.
Wie aus einem Vergleich der 3 und 4 ersichtlich ist, ist der Hilfsbehälter 18 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel derart dimensioniert, dass das an dem Hilfsbehälter 18 angeordnete Prüfobjekt 12 bezogen auf den Hilfsbehälter 18 begrenzenden Begrenzungsflächen überstandsfrei an bzw. in dem Hilfsbehälter 18 aufgenommen ist.
Zur Ermittlung des Ist-Schwerpunktes des Prüfobjektes 12 wird der Hilfsbehälter 18 mit daran angeordnetem Prüfobjekt auf die in 3 und 4 schematisch angedeuteten Waagenteller 30, 32, 34 der Waagen 4, 6, 8 aufgelegt, wobei sich die Waagenteller 30, 32, 34 auf derselben Höhe befinden.
In der dann gegebenen räumlichen Lage des Prüfobjektes 12 wird eine erste Wägung durchgeführt. Der Schwerpunkt des Prüfobjektes 12 in der Ebene, die durch die drei Auflagepunkte des Hilfsbehälters 18 auf den Waagentellern 30 bis 34 definiert ist, ergibt sich aus den mit den durch die Waagen 4, 6, 8 gewogenen Massen gewichteten Abständen zu den drei Auflagepunkten. Der Schwerpunkt der Kombination aus Prüfobjekt 12 und Hilfsbehälter 18 befindet sich dann auf einer Geraden durch diesen Punkt und parallel zum in 3 in die Zeichenebene hinein verlaufenden Lot.
Nach der ersten Wägung, bei der der Hilfsbehälter 18, wie in 3 angedeutet, mit den Kugeln 24, 26, 28 auf den Waagentellern 34 bzw. 32 bzw. 30 auflegt, wird die räumliche Lage des Hilfsbehälters 18 nebst Prüfobjekt 12 durch räumliches Drehen des Hilfsbehälters 18 verändert, beispielsweise derart, dass dann die Kugeln 24, 26, 28 auf den Waagentellern 30, 32, 34 aufliegen. In dieser gegenüber der ersten Wägung veränderten räumlichen Lage des Prüfobjekts 12 wird eine zweite Wägung ausgeführt, wobei in der zuvor beschriebenen Weise die Messwerte der Waagen 4, 6, 8 in der Auswertungseinrichtung 10 ausgewertet werden. Dabei ergibt sich eine weitere Gerade, auf der der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjektes 12 liegen muss. Durch Ermittlung des Schnittpunktes dieser Geraden mit der im Rahmen der bei der ersten Wägung ermittelten Geraden lässt sich bereits im Rahmen der Messgenauigkeit exakt der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjekts 12 ermitteln.
Daran anschließend wird der Hilfsbehälter 18 mit daran angeordneten Prüfobjekt 12 erneut durch Drehen in eine veränderte räumliche Lage gebracht, beispielsweise derart, dass dann die Kugeln 22, 24, 26 auf den Waagentellern 30, 32, 34 aufliegen. In dieser räumlichen Lage wird eine dritte Wägung ausgeführt, und die Ausgangssignale der Waagen 4, 6, 8 werden zu der Auswertungseinrichtung 10 übertragen und in dieser ausgewertet. Es ergibt sich damit eine dritte Gerade. Sofern sich die drei Geraden aufgrund der endlichen Messgenauigkeit nicht an einem Punkt im Raum schneiden, wird der Punkt größter Annäherung der Geraden aneinander als als Ist-Schwerpunkt angenommen. Eine dritte und ggf. weitere Messungen dienen zur Steigerung der Messgenauigkeit oder als Wiederholungsmessungen, beispielsweise zur Plausibilitätsprüfung des Messergebnisses.
Der auf diese Weise in der Auswertungseinrichtung 10 ermittelte Ist-Schwerpunkt des Prüfobjektes 12 wird zu der Klassifizierungseinrichtung 14 übertragen. Die Klassifizierungseinrichtung 14 hat Zugriff auf den Speicher 16, in dem einerseits Daten abgelegt sind, die den Schwerpunkt des Hilfsbehälters 18 repräsentieren, so dass durch Differenzbildung aus dem Ist-Schwerpunkt der Kombination aus Hilfsbehälter 18 und Prüfobjekt 12 und dem Schwerpunkt des Hilfsbehälters 18 zunächst der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjektes 12 ermittelt werden kann. In dem Speicher sind ferner Daten abgelegt, die den Soll-Schwerpunkt des Prüfobjekts 18 repräsentieren. Diese Daten können aus den CAD-Daten eines zu dem Prüfobjekt 12 gleichartigen Referenzobjektes abgeleitet oder zuvor durch Prüfung bzw. Vermessung eines als ideal angenommenen Referenzobjektes gewonnen worden sein.
Zur Klassifizierung des Prüfobjektes 12 bildet die Klassifizierungseinrichtung 14 die Differenz aus dem Soll-Schwerpunkt und dem Ist-Schwerpunkt. Sofern die Differenz unterhalb eines Schwellenwertes liegt, wird das Prüfobjekt 12 als „in Ordnung“ klassifiziert. Andernfalls wird das Prüfobjekt als „nicht in Ordnung“ klassifiziert. Das so erhaltene Prüfergebnis wird auf dem Bildschirm 17 angezeigt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Schwerpunktsdifferenz auch als vektorielle Größe ermittelt werden, so dass sich anhand dieser vektoriellen Größe qualitative Rückschlüsse darauf ziehen lassen, wo in oder an dem Prüfobjekt sich ein Defekt oder eine Anomalität befindet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit auf einfache und schnelle Weise die Prüfung von Prüfobjekten.

Claims

Verfahren zum Prüfen eines Prüfobjekts, bei dem der tatsächliche Schwerpunkt des Prüfobjekts (Ist-Schwerpunkt) ermittelt wird, bei dem die Schwerpunktsdifferenz zwischen einem Soll-Schwerpunkt des Prüfobjekts und dem ermittelten Ist-Schwerpunkt ermittelt wird und bei dem das Prüfobjekt anhand der Schwerpunktsdifferenz klassifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schwerpunktsdifferenz als betragsmäßige Größe ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schwerpunktsdifferenz als vektorielle Größe ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Prüfobjekt als „in Ordnung“ klassifiziert wird, wenn die Schwerpunktsdifferenz unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Prüfobjekt ein Einzelbauteil ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Einzelbauteil ein insbesondere durch ein spanendes Materialbearbeitungsverfahren bearbeitetes und/oder durch ein generatives Fertigungsverfahren gefertigtes Werkstück ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Prüfobjekt eine aus einer Mehrzahl von Einzelbauteilen bestehende Baugruppe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Symmetrie eines Prüfobjekts zu einer Rotationsachse oder Rotationssymmetrieachse durch Ermittlung der Lage des Ist-Schwerpunkts relativ zu der Rotationsachse oder Rotationssymmetrieachse des Prüfobjekts geprüft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schwerpunktsdifferenz durch Wägung des Prüfobjekts ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei sich das Prüfobjekt während der Wägung mit drei Auflagepunkten abstützt, wobei das Prüfobjekt einer ersten Wägung unterzogen wird, wobei die räumliche Lage des Prüfobjektes verändert wird, wobei in wenigstens einer veränderten räumlichen Lage des Prüfobjektes wenigstens eine zweite Wägung durchgeführt wird, wobei bei jeder Wägung der auf die drei Auflagepunkte entfallende Gewichtsanteil gemessen werden (anteilige Gewichtsmesswerte) und wobei in einer Auswertungseinrichtung aus den bei den Wägungen gemessenen anteiligen Gewichtsmesswerten der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjekts ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Schritte des Veränderns der räumlichen Lage des Prüfobjektes und der anschließenden Wägung wenigstens einmal wiederholt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem die Auflagepunkte auf den Eckpunkten eines gleichseitigen oder annähernd gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem drei Waagen verwendet werden, von denen jede einen der Auflagepunkte abstützt, derart, dass die auf die Auflagepunkte entfallenden Gewichtsanteile bei jeder Wägung zeitgleich gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem eine einzelne Waage verwendet wird, auf der sich das Prüfobjekt mit einem der Auflagepunkte abstützt, wobei die beiden anderen Auflagepunkte sich an einem festen Auflager abstützen, wobei in einer ersten Drehlage des Prüfobjekts um die Lotachse ein erster anteiliger Gewichtsmesswert ermittelt wird, wobei das Prüfobjekt wenigstens zweimal um vorzugsweise 120° um die Lotachse derart gedreht wird, dass sich das Prüfobjekt nacheinander mit den beiden anderen Auflagepunkten auf der Waage abstützt und jeweils der anteilige Gewichtsmesswert gemessen wird und wobei aus den anteiligen Gewichtsmesswerten der Ist-Schwerpunkt des Prüfobjekts ermittelt wird, derart, dass die auf die Auflagepunkte entfallenden Gewichtsanteile zeitlich aufeinanderfolgend ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem wenigstens eine Waage eine Kompensationswaage ist.
Verfahren nach einem der Anspruche 9 bis 15, bei dem das Prüfobjekt an oder in einem Hilfsbehälter angeordnet wird und wobei der Hilfsbehälter mit dem daran angeordneten Prüfobjekt gewogen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Hilfsbehälter als Hohlkörper in Stabbauweise ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der Hilfsbehälter als Tetraeder, insbesondere regulärer oder annähernd regulärer Tetraeder ausgebildet ist, wobei Eckpunkte des Tetraeders die Auflagepunkte für die Wägung definieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem zur Bildung der Auflagepunkte an den Eckpunkten des Tetraeders Auflageelemente, insbesondere Kugeln, angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem der Hilfsbehälter derart dimensioniert ist, dass das an dem Hilfsbehälter angeordnete Prüfobjekt bezogen auf den Hilfsbehälter begrenzende Begrenzungsflächen überstandsfrei an bzw. in dem Hilfsbehälter aufgenommen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei dem der Hilfsbehälter eine Haltevorrichtung zum Halten des Prüfobjekts aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16 bis 21, bei dem der Schwerpunkt des Hilfsbehälters ohne das Prüfobjekt bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Soll-Schwerpunkt des Prüfobjekts anhand von CAD-Daten eines Referenz-Prüfobjekts oder anhand einer Prüfung eines Referenz-Prüfobjekts ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Prüfobjekt ein einem Verschleiß unterworfenes Bauteil ist und wobei der Soll-Schwerpunkt an demselben Bauteil vor einem Verschleiß ermittelt worden ist.
Prüfvorrichtung (2) zum Prüfen eines Prüfobjekts (12), mit Mitteln zur Ermittlung des tatsächlichen Schwerpunkt des Prüfobjekts (12) (Ist-Schwerpunkt) und mit einer Auswertungseinrichtung (10), die für die Ermittlung der Schwerpunktsdifferenz zwischen einem Soll-Schwerpunkt des Prüfobjekts (12) und dem ermittelten Ist-Schwerpunkt ausgebildet und eingerichtet ist, und mit einer Klassifizierungseinrichtung (14) zur Klassifizierung des Prüfobjekts (12) anhand der Schwerpunktsdifferenz.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Auswertungseinrichtung (10) für eine Ermittlung der Schwerpunktsdifferenz als betragsmäßige Größe ausgebildet und eingerichtet ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 25, wobei die Auswertungseinrichtung (10) für eine Ermittlung der Schwerpunktsdifferenz als vektorielle Größe ausgebildet und eingerichtet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, bei der die Klassifizierungseinrichtung (14) das Prüfobjekt (12) als „in Ordnung“ klassifiziert, wenn die Schwerpunktsdifferenz unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, bei der die Auswertungseinrichtung (10) zur Prüfung der Rotationssymmetrie des Prüfobjekts durch Ermittlung der Lage des Ist-Schwerpunkts relativ zu der Rotationssymmetrieachse ausgebildet und eingerichtet ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, bei der die Mittel zur Ermittlung der Schwerpunktsdifferenz Wägemittel zum Wägen des Prüfobjekts (12) aufweisen.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 29, bei der die Wägemittel derart ausgebildet sind, dass sich das Prüfobjekt (12) während der Wägung mit drei Auflagepunkten abstützt, wobei das Prüfobjekt (12) einer ersten Wägung unterzogen wird, wobei die räumliche Lage des Prüfobjektes (12) verändert wird, wobei in wenigstens einer veränderten räumlichen Lage des Prüfobjektes (12) wenigstens eine zweite Wägung durchgeführt wird, wobei bei jeder Wägung der auf die drei Auflagepunkte entfallende Gewichtsanteil gemessen wird (anteilige Gewichtsmesswerte) und wobei die Auswertungseinrichtung (10) für eine Ermittlung des Ist-Schwerpunkts des Prüfpobjekts aus den bei den Wägungen gemessenen anteiligen Gewichtsmesswerten ausgebildet und eingerichtet ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 31, bei dem die Auflagepunkte auf den Eckpunkten eines gleichseitigen oder annähernd gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, bei der die Wägemittel drei Waagen (4, 6, 8) aufweisen, von denen jede einen Auflagepunkt abstützt, derart, dass die auf die Auflagepunkte entfallenden Gewichtsanteile bei jeder Wägung zeitgleich gemessen werden.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, bei der die Wägemittel eine einzelne Waage aufweisen, auf der sich das Prüfobjekt (12) mit einem der Auflagepunkte abstützt, wobei die beiden anderen Auflagepunkte sich an einem festen Auflager abstützen, wobei in einer ersten Drehlage des Prüfobjekts (12) um die Lotachse ein erster anteiliger Gewichtsmesswert ermittelt wird, wobei das Prüfobjekt (12) wenigstens zweimal um vorzugsweise 120° um die Lotachse derart gedreht wird, dass das Prüfobjekt (12) nacheinander mit den beiden anderen Auflagepunkten auf der Waage zur Auflage gelangt und jeweils der anteilige Gewichtsmesswert gemessen wird und wobei die Auswertungseinrichtung (10) für eine Ermittlung des Ist-Schwerpunkts des Prüfobjekts aus den anteiligen Gewichtsmesswerten ausgebildet und eingerichtet ist, derart, dass die auf die Auflagepunkte entfallenden Gewichtsanteile zeitlich aufeinanderfolgend ermittelt werden.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, bei der die Wägemittel wenigstens eine Kompensationswaage aufweisen.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 35, mit einem Hilfsbehälter (18) zur Aufnahme des Prüfobjekts (12) während der Wägung.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 36, wobei der Hilfsbehälter (18) als Hohlkörper in Stabbauweise ausgebildet ist.
Prüfvorrichtung nach Anspruch 36 oder 37, wobei der Hilfsbehälter (18) als Tetraeder, insbesondere regulärer oder annähernd regulärer Tetraeder, ausgebildet ist, wobei Eckpunkte des Tetraeders die Auflagepunkte für die Wägung definieren.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, bei dem zur Bildung der Auflagepunkte an den Eckpunkten des Tetraeders Auflageelemente (22, 24, 26, 28), insbesondere Kugeln, angeordnet sind.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 39, bei dem der Hilfsbehälter (18) derart dimensioniert ist, dass das an dem Hilfsbehälter (18) angeordnete Prüfobjekt (12) bezogen auf den Hilfsbehälter (18) begrenzende Begrenzungsflächen überstandsfrei an bzw. in dem Hilfsbehälter (18) aufgenommen ist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 40, wobei der Hilfsbehälter (18) eine Haltevorrichtung zum Halten des Prüfobjekts (12) aufweist.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 41, wobei die Auswertungseinrichtung für eine Ermittlung des Soll-Schwerpunkts des Prüfobjekts (12) anhand von CAD-Daten eines Referenz-Prüfobjekts oder anhand einer Prüfung eines Referenz-Prüfobjekts ausgebildet und eingerichtet ist.