DE1102418B

DE1102418B - Device for checking the dimensions and surface properties of balls and similar bodies made of magnetizable material

Info

Publication number: DE1102418B
Application number: DER27029A
Authority: DE
Inventors: John Joseph Jonas
Original assignee: Ransome and Marles Bearing Co Ltd
Current assignee: Ransome and Marles Bearing Co Ltd
Priority date: 1959-01-30
Filing date: 1959-12-21
Publication date: 1961-03-16
Also published as: GB883183A; FR1245184A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Prüfung der Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheit von Kugeln und ähnlichen Körpern aus magnetisierbarem Material.The invention relates to a device for testing the dimensions and surface properties of Balls and similar bodies made of magnetizable material.

Kugeln und ähnliche Körper, welche für Kugellager sowie andere hohe Anforderungen, stellende Zwecke verwendet werden sollen, sind von ihrer Verwendung einer Prüfung hinsichtlich ihrer Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheit zu unterziehen. So muß festgestellt werden, ob die Kugeln und ähnlichen Körper hinsichtlich ihrer Abmessungen Unregelmäßigkeiten aufweisen, d. h. beispielsweise im Falle von Kugeln nicht genau kugelförmige Gestalt besitzen. Weiterhin ist festzustellen, ob die Kugeln und ähnlichen Körper an ihrer Oberfläche Haarrisse, Schliffungenauigkeiten, Schlackeneinschlüsse u. dgl. aufweisen. Ergibt sich bei der Prüfung, daß die Kugeln und ähnlichen Körper derartige Mängel besitzen, so kommen sie für die in Frage stehenden Zwecke nicht in Frage und müssen ausgeschieden werden.Balls and similar bodies, which are used for ball bearings and other high-demand purposes are to be used are subject to an examination of their dimensions and use Surface finish to be subjected. So it must be determined whether the balls and the like Bodies have irregularities in terms of their dimensions, d. H. for example in the case of Spheres are not exactly spherical in shape. It should also be determined whether the balls and the like Bodies have hairline cracks, grinding inaccuracies, slag inclusions and the like on their surface. If the test shows that the balls and similar bodies have such defects, so they are out of the question for the purposes in question and must be eliminated.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Einrichtung zur Prüfung der Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheit von Kugeln und ähnlichen Körpern aus magnetisierbarem Material zu schaffen, mittels welcher diese Prüfung in sehr wirkungsvoller, schneller und einfacher Weise durchgeführt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung gegenüber bekannten Einrichtungen zur Durchführung derartiger Prüfungen völlig neue Wege.The invention has set itself the task of a device for testing the dimensions and surface properties of balls and similar bodies made of magnetizable material, by means of which this test in a very effective, can be done more quickly and easily. The invention is aimed at solving this problem Completely new ways compared to known devices for carrying out such tests.

So sieht die Erfindung eine Einrichtung vor, welche sich im wesentlichen dadurch kennzeichnet, daß sie eine Haltevorrichtung für die Werkstücke aufweist, mittels welcher die Werkstücke frei schwebend in einer bestimmten Höhenlage gehalten werden und welche hierzu einen hinsichtlich der Stärke seines Magnetfeldes regelbaren Elektromagneten sowie eine auf den Elektromagneten wirkende, von der Höhenlage der Werkstücke beeinflußte, photo-elektrische Steuerung hat, daß sie eine Vorrichtung zur Herbeiführung von Rotationsbewegungen der Werkstücke besitzt, welche zwei sich rechtwinklig durchdringende, die Werkstücke in ihrer frei schwebenden Lage konzentrisch umgebende Spulen umfaßt, die zur Erzeugung eines auf die \¥erkstücke wirkenden Drehfeldes durch Wechselströme gleicher Frequenz, jedoch um 90° verschobener Phasenlage erregt werden, und daß sie mit einer die Oberfläche der Werkstücke prüfenden optischen Abtastvorrichtung versehen ist.So the invention provides a device which is essentially characterized in that it has a holding device for the workpieces, by means of which the workpieces float freely in a certain altitude are kept and which this one in terms of the strength of his Magnetic field adjustable electromagnet as well as one acting on the electromagnet, from the altitude Photo-electric control that affects the workpieces has a device for inducing it of rotational movements of the workpieces, which two perpendicular penetrating, the workpieces in their free-floating position includes concentrically surrounding coils that are used to generate of a rotating field acting on the pieces through alternating currents of the same frequency, but around 90 ° shifted phase position are excited, and that they test the surface of the workpieces with a optical scanning device is provided.

Hinsichtlich der Ausbildung der Haltevorrichtung für die Werkstücke ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß sich der Elektromagnet mit seiner Achse in senkrechter Lage befindet, daß an einer Seite der in ihrer frei schwebenden Lage befindlichen Werkstücke eine auf diese ein Lichtbündel projezierende Lichtquelle Einrichtung zur Prüfung der Abmessungen und OberflächenbeschaffenheitWith regard to the design of the holding device for the workpieces, the invention provides that the electromagnet is with its axis in a vertical position that on one side of the in their workpieces located in a freely floating position a light source projecting onto this a light beam Device for checking the dimensions and surface quality

von Kugeln und ähnlichen Körpernof balls and similar bodies

aus magnetisierbarem Materialmade of magnetizable material

Anmelder:Applicant:

Ransome & Maries Bearing CompanyRansome & Maries Bearing Company

Limited,
Newark on Trent (Großbritannien)Limited,
Newark on Trent (Great Britain)

Vertreter: L. Schmetz und Dipl.-Ing. B. Schmetz,
Patentanwälte, Aachen, Heinrichsallee 2Representative: L. Schmetz and Dipl.-Ing. B. Schmetz,
Patent attorneys, Aachen, Heinrichsallee 2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 30. Januar 1959Claimed priority:
Great Britain 30 January 1959

John Joseph Jonas, Cambridge (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt wordenJohn Joseph Jonas, Cambridge (Great Britain),
has been named as the inventor

angeordnet ist, daß an der anderen Seite der in ihrer frei schwebenden Lage befindlichen Werkstücke sowie in der Bahn des von der/Lichtquelle ausgesandten Lichtbündels eine photo-eiektrische Zelle vorgesehen ist, daß die photo-elektrisehe Zelle zwei Kathoden aufweist, von denen die eine auf die oberhalb sowie an der oberen Hälfte des Werkstückes vorbeigehenden und die andere auf. die unterhalb und an der unteren Hälfte des Werkstückes vorbeigehenden Lichtstrahlen anspricht, und daß ein Steuerkreis Verwendung findet, der durch die von den Kathoden der photo-elektrischen Zelle ausgehenden Spannungen beeinflußt wird und zur Erregung des Elektromagneten bestimmten Strom bei Absinken der Werkstücke aus der für diese vorgesehenen Lage verstärkt und bei Hochsteigen der Werkstücke über die Lage "schwächt.is arranged that on the other side of the workpieces located in their free floating position as well a photoelectric cell is provided in the path of the light beam emitted by the light source is that the photo-electric cell has two cathodes, one of which on the above as well passing the upper half of the workpiece and the other on. the one below and on the lower one Half of the workpiece responds to light rays passing by, and that a control circuit is used, which is influenced by the voltages emanating from the cathodes of the photoelectric cell and current intended for the excitation of the electromagnet when the workpieces sink from the one provided for them Reinforced position and "weakens" when the workpieces rise above the position.

Die bei der Einrichtung gemäß der Erfindung vorgesehenen, die frei schwebenden Werkstücke konzentrisch umgebenden Spulen, die durch Wechselströme gleicher Frequenz, jedoch um 90° verschobener Phasenlage, erregt werden, erzeugen ein Drehfeld, welches den Werkstücken eine Drehung aufzwingt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Werkstücke unter dem Einfluß des von den Spulen herrührenden magnetischen Drehfeldes richtet sich in der Hauptsache nach der Frequenz und Größe der die Spulen erregendenThe freely floating workpieces provided in the device according to the invention are concentric surrounding coils, which are caused by alternating currents of the same frequency but with a phase position shifted by 90 °, are excited, generate a rotating field which forces the workpieces to rotate. The speed of rotation of the workpieces under the influence of the rotating magnetic field originating from the coils is mainly based on the frequency and size of the coil energizing

109 530/246109 530/246

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Wechselströme, wird jedoch außerdem noch von gegenüber der Drehfeldachse und der Achse des Halte-Alternating currents, but is also generated from opposite to the rotating field axis and the axis of the holding

Hystereseerscheinungen, dem Material der Werkstücke, magneten in eine Zwischenlage einstellt. Die resultie-Hysteresis phenomena, the material of the workpieces, magnet sets in an intermediate layer. The result-

dem Stärkeverhältnis der magnetischen Felde* 'und rende Winkellage hängt ab von den relativen Stärkenthe strength ratio of the magnetic fields * 'and the angular position depends on the relative strengths

anderen Faktoren beeinflußt. Die-Drehrichtung der des Dreh- und Haltefeldes. Je stärker das Drehfeldinfluenced by other factors. The direction of rotation of the rotating and holding field. The stronger the rotating field

Werkstücke hängt ab von der Richtung der Phasen- 5 gegenüber dem Haltefeld ist, desto kleiner wird derWorkpieces depends on the direction of the phase 5 compared to the holding field, the smaller it becomes

verschiebung zwischen den Strömen^ d. h. ob der die von der Drehachse der Werkstücke und der Drehfeld-shift between currents ^ d. H. whether the from the axis of rotation of the workpieces and the rotating field

eine Spule erregende Strom mit Bezug auf den die achse eingeschlossene Winkel. Andererseits je stärkera coil exciting current with respect to the angle included the axis. On the other hand, the stronger

andere Spule erregende Strom voreilt oder nacheilt. das Haltefeld gegenüber dem Drehfeld ist, destoother coil exciting current leads or lags. the holding field is opposite to the rotating field, the more

Sind die die Drehung der Werkstücke veranlassenden kleiner wird der von der Drehachse der WerkstückeIf the ones causing the rotation of the workpieces are smaller, that of the axis of rotation of the workpieces becomes smaller

Spulen und der Haltemagnet in der Weise genau io und der Achse des Haltefeldes eingeschlossene Winkel,Coils and the holding magnet in the way exactly io and the axis of the holding field included angles,

justiert, daß die magnetische Drehfeldebene und die Hieraus folgt, daß man durch Veränderungen deradjusted so that the rotating magnetic field level and it follows that by changing the

Achse des magnetischen Feldes des Haltemagneten Drehfeldintensität von einem Maximalwert bis aufAxis of the magnetic field of the holding magnet rotating field intensity from a maximum value up to

zusammenfallen und die letztere Achse genau senk- Null die Drehachse der Werkstücke dazu veranlassencoincide and cause the latter axis to exactly lower the axis of rotation of the workpieces

recht steht, dann wird die Lage der Drehachse der kann, aus einer beispielsweise nahezu waagerechtenis right, then the position of the axis of rotation is, for example, an almost horizontal one

Werkstücke von dem Haltefeld nicht weiter beein- 15 Lage in eine senkrechte Lage zu präzedieren. DurchWorkpieces are not further affected by the holding field to precess into a vertical position. By

flußt und erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Umkehr der Phasenrichtung durch eine der beidenflows and extends substantially parallel to the reversal of the phase direction through one of the two

Verbindungslinie der Durchdringungspunkte der Spulen und der dadurch hervorgerufenen Drehung derLine connecting the penetration points of the coils and the resulting rotation of the

Spulen. ^: '·..'■' Werkstücke sowie· durch· darauffolgende VerstärkungWash. ^: '· ..' ■ ' workpieces as well as · by · subsequent reinforcement

Mit einer derart arbeitenden Prüfeinrichtung, bei des Drehfeldes von Null auf einen Maximalwert kannWith a test device that works in this way, the rotating field can go from zero to a maximum value

welcher sich die Werkstücke lediglich um eine einzige 20 somit der Drehachse der Werkstücke eine Bewegungwhich the workpieces only move around a single 20 thus the axis of rotation of the workpieces

Achse drehen, ist es zur Prüfung der gesamten Ober- aufgezwungen werden, in der sie die Präzessions-Rotate axis, it is to be forced to examine the entire upper- in which it the precession-

fläche derselben jedoch erforderlich, daß die optische bewegung fortsetzt, bis' sie eine gegenüber -dersurface of the same, however, required that the optical movement continues until 'there is one opposite the

Abtastvorrichtung schwenkbar angeordnet ist. Die ursprünglichen Lage um 180° gedrehte -waagerechteScanning device is pivotably arranged. The original position rotated by 180 ° - horizontal

Maßnahmen zur Durchführung der erforderlichen Lage erreicht. ■■ .- -..-n Measures achieved to implement the required situation. ■■ .- -..- n

Schwenkbewegungen der Abtastvorrichtung mit der 25 . Die Präzessionsgeschwindigkeit der Drehachse ist nötigen Zuverlässigkeit und Genauigkeit bereiten in . jedoch bei der beschriebenen Ausführungsform· der der Praxis jedoch einige Schwierigkeiten. An Stelle Prüfeinrichtung zumindest auf- einem. Teil der einer schwenkbaren Anordnung der Abtastvorrichtung Präzessionsbewegung einer Beschränkung unterwörsieht die Erfindung daher vor, die Kugeldrehaehsen fen. Dies liegt daran, daß die Präzession aus einer zur Ausführung von Präzessionsbewegungen zu ver- 30 nahezu horizontalen Anfangsstellung in eine mittlere; anlassen. Wird der Ablauf dieser Präzessionsbewe- . nahezu senkrechte Stellung·" von- dem Zusammengungen nach einem bestimmten Schema in geeigneter wirken des magnetischen-Haltefeldes und des Dreh-Weise gesteuert, so ist es möglich, mit einer einzigen feldes abhängt. 'Nun ist aber der Höchstwert der feststehenden Abtastvorrichtung die ganze Oberfläche Haltefeldstärke, d.h. die maximale Wirkung dieses der Werkstücke zu erfassen. Bei Kugeln beginnt dann 35 Feldes, durch die zum Halten der· Werkstücke erforz. B. die Prüfung an einem Pol derselben, nimmt . . derÜche Kraft festgelegt Dadurch ist die höchstmögihren Weg längs einer spiralförmigen Bahn bis zur liehe Präzessionsgeschwindigkeit mitbestimmt. Außerzwischen den Polen befindlichen Äquatorlinie und dem erreicht das, Drehfeld-seine Mindeststärke,-d.h. setzt sich schließlich bis zu dem anderen gegenüber- normalerweise die Stärke Null,- wenn die Drehachse liegenden Pol fort. Zu diesem Zweck kann die Abtast- 40 sich der Senkrechten nähert In diesem Augenblick vorrichtung auf einen Punkt der Kugeloberfläche . ist daher das- Drehmoment sehr klein bzw:- praktisch gerichtet werden, durch den die Drehachse der Werk- gleich Null, so daß die Drehgeschwindigkeit abnimmt, stücke hindurchgeht, wenn sich diese in einer An- was insofern von Nachteil ist,- als sich hierbei· die fangs- bzw. Endstellung vor oder nach Durchlaufen spiralförmige Tastbahn etwas verzerrt, -Um dem abeiner vollständigen Präzessionsbewegung befinden, 45 zuhelfen und die zum Durchlauf einer vollen Präzession d.h. also z.B. auf einem Pol derselben. · erforderliche Zeit zu verkürzen, sieht die ErfindungPivoting movements of the scanning device with the 25th The precession speed of the axis of rotation is necessary reliability and accuracy in. but in the described embodiment · the in practice, however, there are some difficulties. Instead of testing equipment, at least on one. part of a pivotable arrangement of the scanning device subject precession movement to a restriction the invention therefore before the Kugeldrehaehsen fen. This is because the precession consists of a for executing precession movements to an almost horizontal starting position in a middle; start. Will the course of these precession movements. almost vertical position · "of which joins According to a certain scheme, the magnetic holding field and the rotating manner act in a suitable manner controlled so it is possible to depend on a single field. 'Now the maximum value is the fixed scanning device the entire surface holding field strength, i.e. the maximum effect of this of the workpieces. In the case of balls, a 35 field then begins through which the workpieces are required to hold. B. the test at one pole of the same takes. . derÜche Kraft established thereby is the highest possible Path along a spiral path up to the precession speed borrowed. Besides the equatorial line located at the poles and the rotating field reaches its minimum strength, i.e. finally settles up to the other opposite - normally the strength zero - if the axis of rotation lying pole away. For this purpose the scanning 40 can approach the vertical at this moment device to a point on the spherical surface. the torque is therefore very small or: - practical be directed through which the axis of rotation of the work equals zero, so that the rotational speed decreases, pieces goes through if this is disadvantageous in one aspect - as here the Start or end position slightly distorted before or after running through the spiral-shaped tracer path, -Um the abeiner complete precession movement, 45 help and the necessary to complete a full precession i.e. e.g. on one pole of the same. The invention seeks to shorten the time required

Zur Erregung derartiger zusätzlicher Präzessions- eine zweite Ausführungsform der Prüfeinrichtung vor, bewegungen der Werkstücke sieht eine Ausi ührungs- mittels welcher die Präzessionsgeschwindigkeit-ständig form der Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung vor, positiv geregelt werden -kann. --.-.' - - -■·.··- ■■■■■■ -daß die Durchdringungsachse der Spulen etwas gegen 50 ■ Diese-Ausführungsform-der Prüfeinrichtung kenneine zur Achse des Elektromagneten normale Ebene . zeichnet sich dadurch/ -daß sich die Durchdringungsgeneigt ist und hierzu· weiterhin Änderungen'der achse der Spulen (Hauptspulen) innerhalb einer zur Stärke sowie Umkehrungen der Phasenrichtungen der Achse des Haltemagneten normalen Ebene befindet die Spulen erregenden Ströme erfolgen. Ferner wer- und daßzur Erzeugung einer zusätzlichen Präzessions·^ den hierzu erfindungsgemäß zweckmäßig'die-Ströme, 55 bewegung, der-Werkstücke.eine-dritte,- ebenfalls-die welche die Spulen -erregen, fortlaufend gemeinsam .. Werkstücke in ihrer frei schwebendem Lage konzenhmsiehtlich ihrer Stärke von einem Höchstwert bis trisch-umgebende· Spul© (Zusatzsptile)' vorgesehenst; zu einem Tiefstwert und umgekehrt geregelt und bei deren Ebene senkrecht zu- :der- Durchdringungsächse Erreichen des Tiefstwertes jeweils hinsichtlich ihrer der-beiden-Ha-upfcspulen liegtj daß von'den die Haupt-Phasenrichtung umgekehrt. ■ ■ · · ■ - = 60 spulen' erregenden- Wechselströmen-eiiter· fortlaufendTo excite such additional precession movements of the workpieces, a second embodiment of the test device provides a design by means of which the precession speed — constant form of the test device according to the invention — can be positively regulated. --.-. ' - - - ■ ·. ·· - ■■■■■■ - that the axis of penetration of the coils is somewhat towards 50. This embodiment of the test device does not have a plane normal to the axis of the electromagnet. It is characterized by the tendency to penetrate and, for this purpose, there are also changes in the axis of the coils (main coils) within a plane normal to the strength and reversals of the phase directions of the axis of the holding magnet, the currents exciting the coils take place. Furthermore, in order to generate an additional precession, the currents, 55 movement, the-workpieces, a-third, - also-those which excite the coils, continuously together ... workpieces in their freely floating Position in terms of its strength from a maximum to trisch-surrounding 'Spul © (additional septiles)'provided; regulated to a lowest value and vice versa and with their plane perpendicular to the penetration axis reaching the lowest value in each case with regard to their the two main coils that of which the main phase direction is reversed. ■ ■ · · ■ - = 60 coils 'exciting alternating currents' continuous

Bei dieser Ausführungsfarm wurde die Erkenntnis hinsichtlich seiner Stärke zwischen-einem Höchstwert verwertet, ·daß dann das Hältefeld auf die Lage der und einem Tiefstwert-geregelt wird sowie-jeweils bei Drehachse der·Werkstücke einen Einfluß ausübt, wenn Erreichen seines. Tiefstwertes'seine -P-hasenrichtung die Verbindungslinie der Durchdringungspunkte -der umkehrt und- daß die- Zusatzspule-Yon einem Wechs'elbeiden Spulen gegenüber der auf der Achse, des Halte- 65 strom erregt wird, - der die •gleiche- Frequenz¹-wie die magneten senkrecht stehenden Ebene-etwas geneigt die'Hauptsputen erregenden Wechselströme besitzt, ist, und zwar· derart,'daß die Drehfeldebene mit-der jedoch-gegenüber demjenigen derselben,: weicher seine Achse des Haltemagneten einen Winkel einschließt. Stärke ,und Phasenrichtung -ändert,- in -seiner Phasen-Dieser Einfluß des Haltefeldes kommt darin zum lage um. 90° verschoben- ist und -seine Starkem- entAusdruck, daß sich die Drehachse der Werkstücke 70 gegengesetzter Weise zwischen einem Höchstwert und In this embodiment, the knowledge was used with regard to its strength between a maximum value, that the half field is then regulated on the position of the and a minimum value and that it has an influence on the axis of rotation of the workpieces when it is reached. Lowest value's its -P-hare direction the connecting line of the penetration points -which reverses and- that the- additional coil -Yon an alternation of the two coils compared to that on the axis, the holding current is excited, - which has the • same- frequency ¹ - The way the magnet perpendicular plane has the alternating currents that excite the main spine is slightly inclined, namely in such a way that the rotating field plane with which, however, compared to that of the same, makes an angle with its axis of the holding magnet. Strength and phase direction changed - in its phases - This influence of the holding field comes to an end in it. 90 ° is shifted and - its strength expression - that the axis of rotation of the workpieces 70 is in an opposite manner between a maximum value and

einem Tiefstwert ändert. Bei dieser Ausführungsform der Prüfeinrichtung kann die Präzession der Werkstücke nunmehr derart gesteuert - werden, daß die Drehachse derselben in jede gewünschte- Ebene zu liegen kommt und j ede gewünschte Bewegungausführt.changes to a low. In this embodiment of the testing device, the precession of the workpieces now controlled in such a way that the axis of rotation of the same in any desired plane comes lying down and makes every desired movement.

Zwecks Vereinfachung der könstukt'iven Ausbildung der weiteren Ausführungsform der Prüfeinrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an Stelle der Zusatzspule zwei innerhalb der" beiden Hauptspuleu, an gegenüberliegenden Seiten der in ihrer frei schwebenden Lage befindlichen Werkstücke liegende Teilspulen vorgesehen sind, deren Ebenen senkrecht zu der Durchdringungsachse der beiden Hauptspulen stehen, während ihre Achsen mit der Durchdringungsachse der Hauptspulen zusammenfallen. Von diesen Teil· spulen wird, hierbei die gleiche Wirkung wie von der Zusatzspule ausgeübt.In order to simplify artistic training the further embodiment of the test device is provided according to the invention that instead of Additional coil two within the "two main coil, sub-coils located on opposite sides of the workpieces in their free-floating position are provided, the planes of which are perpendicular to the axis of penetration of the two main coils, while their axes coincide with the axis of penetration of the main coils. Of this part will have the same effect as the Additional coil exercised.

Um die Einbringung der Werkstücke in die Prüfeinrichtung, für den Haltemagneten, für die übrigen Teile der Haltevorrichtung und für die Abtastvorrichtung ausreichend Platz zu schaffen, sieht die Erfindung weiterhin vor, daß die Wicklungen der verschiedenen Spulen aus mit ihrer Schmalseite nach innen liegenden Flachdrähten bestehen, daß jedoch die Flachdrähte der Hauptspulen an ihren Durchdringungsstellen um 90° verdreht sind und mit ihrer Breitseite nach innen weisen.To bring the workpieces into the testing device, for the holding magnet, for the rest To create parts of the holding device and sufficient space for the scanning device, the invention provides furthermore, that the windings of the various coils are made with their narrow side inwardly Flat wires exist, but the flat wires of the main coils at their penetration points by 90 ° are twisted and point with their broad side inwards.

Hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung der optischen· Abtastvorrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß· diese mit ihrem vorderen--Ende in den von den Spulen umgebenen Raum hineinragt sowie auf die Oberfläche der in ihrer frei schwebenden Lage befindlichen Werkstücke gerichtet ist, daß eine Lichtquelle vorhanden ist, deren Licht von der Oberfläche der in ihrer frei schwebenden Lage befindlichen Werkstücke gestreut in die Abtastvorrichtung reflektiert wird und daß die Abtastvorrichtung eine der Intensität des gestreut reflektierten Lichtes entsprechende Spannung erzeugt.With regard to the design and arrangement of the optical scanning device, the invention provides that this protrudes with its front end into the space surrounded by the coils and that a light source is directed onto the surface of the workpieces located in their free-floating position is present whose light from the surface of the workpieces located in their free-floating position Scattered is reflected in the scanning device and that the scanning device is one of the intensity the scattered reflected light generates corresponding voltage.

Mit der Abtastvorrichtung arbeitet erfindungsgemäß schließlich noch eine Anzeige- oder Auswahlvorrichtung zusammen. Dieser Anzeige- -oder Auswahlvorrichtung wird die von der- Abtastvorrichtung erzeugte Spannung zugeführt. Bei Vorhandensein fehlerhafter Werkstücke und entsprechender, über- bestimmte Grenzen hinaus schwankender Abtastungen wird dann von dieser Anzeige- oder Auswählvorrichtung ein Anzeigesignal ausgelöst oder eine-Ausscheidung der fehlerhaften Werkstücke bewirkt. . ■ . .. - ·Finally, according to the invention, a display or selection device also works with the scanning device together. This display or selection device the voltage generated by the scanning device is applied. If there are faulty Workpieces and corresponding scans fluctuating beyond certain limits are then taken from this display or selection device triggered a display signal or an elimination of the faulty Workpieces causes. . ■. .. - ·

In den Zeichnungen sind die Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung sowie deren beide Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht, und zwar^; zeigt ^: In the drawings, the test device according to the invention and its two embodiments are illustrated by way of example, namely ^; shows ^:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der Prüfeinrichtung längs der Linie I-I der Fig, 2, . * ' ■ -- ■ ■Fig. 1 is a schematic cross section through the first embodiment of the testing device along the Line I-I of Figures 2,. * '■ - ■ ■

Fig. 2 die erste Ausführungsform der Prüfeinrichtung in einem in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 gesehenen Seitenriß, ■- =FIG. 2 shows the first embodiment of the testing device in a side elevation seen in the direction of arrow A in FIG. 1, ■ - =

Fig. S einen schematischen Querschnitt der zweiten Ausführungsform der Prüfeinrichtung nach ' Linie III-III der Fig. 4, -Fig. 5 shows a schematic cross section of the second embodiment of the test device according to the line III-III of Fig. 4, -

Fig. 4 die zweite Ausführungsform der Prüfeinrichtung in einem in Richtung des Pfeiles B in Fig. 3 gesehenen Seitenriß, ■■ .4 shows the second embodiment of the testing device in a side elevation seen in the direction of arrow B in FIG.

Fig. 5 die zweite Ausführungsform der Prüfeinrichtung bei einer anderen Stellung ihrer Spulen im Seitenriß, ■ · -"■ ■Fig. 5 shows the second embodiment of the testing device in a different position of its coils in Side elevation, ■ · - "■ ■

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung der Hauptachsen der Spulen¹ der zweiten'Ausführungsform der Prüfeinrichtung und 6 shows a perspective illustration of the main axes of the coils ^{1 of} the second embodiment of the testing device and

Fig. 7 eine schematische" Darstellung eines Steueraggregates für die ■ zweite Ausführungsform der Prüfeinrichtung. · ■·■ ■-...-*■■7 shows a schematic representation of a control unit for the ■ second embodiment of the test device. · ■ · ■ ■ -...- * ■■

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform der Prüfeinrichtung durchdringen sich zwei ringförmige Spulen 1 und 2 gegenseitig im rechten Winkel, wobei die Durchdringungsachse X-X mit der Horizontalen einen Winkel Θ bildet. Über Anschlußklemmen 3- und 4 wird nunmehr jeder SpuleIn the first embodiment of the testing device shown in FIGS. 1 and 2, two ring-shaped coils 1 and 2 penetrate each other at right angles, the penetration axis XX forming an angle Θ with the horizontal. Each coil is now connected to terminals 3 and 4

ίο ein Wechselstrom ■ zugeführt, und zwar ist der der einen. Spule zugeführte Strom gegenüber dem der anderen Spule zugeführten Strom, in der Phasenlage um 90° versetzt, wobei die Frequenz beider -Ströme jedoch die-gleiche ist. Die Drehachse W-W der Kugelίο an alternating current ■ supplied, and that is the one. Current supplied to the coil compared to the current supplied to the other coil, the phase position offset by 90 °, but the frequency of both currents is the same. The axis of rotation WW of the ball

ig stellt sich dann gegen die Waagerechte in einem Winkel Φ ein, der von der relativen Drehfeldstärke der beiden Spulen 1 und 2 und dem Haltefeld des Magneten 6 abhängt. Durch entsprechende Regelung der die Spulen erregenden Ströme kann-der Winkel Φ ig is then set at an angle Φ relative to the horizontal, which depends on the relative rotating field strength of the two coils 1 and 2 and the holding field of the magnet 6. By appropriate regulation of the currents exciting the coils, the angle Φ

ao verändert und die gewünschte Präzessionsbewegung der Kugel herbeigeführt werden.ao changed and the desired precession movement of the ball can be brought about.

Von einem Haltemagneten 6, dessen Achse senkrecht steht, wird eine Kugel 5 in der Mitte der beiden Spulen magnetisch gehalten. Die Höhenlage der Kugel wird im wesentlichen auf folgende Weise konstant gehalten. Von einer mit einem optischen System⁷ 8 versehenen Lichtquelle 7 wird ein Lichtbündel zwischen den Spulen hindurch projiziert. Dieses Lichtbündel, dessen Mitte von der Kugel· abgeschirmt: wird, fällt durch ein weiteres optisches" System 9 auf eine photo-elektrische Zelle 10: Die photo-elektrische Zelle hat zwei Kathoden, von denen die eine auf denjenigen Anteil des Liehtbündels anspricht, der um und an- der oberen Kugelhälfte vorbeigeht und an der Klemme 11 zum Auftreten einer Spannung Veranlassung gibt, während die andere Kathode ^: auf denjenigen Anteil des Liehtbündels anspricht, der -um die und an der unteren Kugelhälfte vorbeigeht und entsprechend zum Auftreten einer Spannung an der Klemme 12 Veranlassung gibt. Diese beiden Spannungen werden nunmehr einem StetierkreislS-zugeführt; welcher den dem Elektromagneten 6- zugeführten Strom- regelt. Wenn die Kugel zu sinken beginnt, dann wird die um die und an der oberen Kugelhälfte vorbeigehende Lichtmenge größer und die um die und an der unteren Kugelhälfte vorbeigehende Lichtmenge entsprechend kleiner. Infolgedessen entsteht in der Höhe^: der an den Klemmen 11 und 12 auftretenden und dem Steuerkreis 13 zugeführten -Spannungen eine Differenz. Der Steuerkreis verstärkt demgemäß den dem Elektromagneten zugeführten Strom, und die Kugel wird in ihre ursprüngliche ■ Läge· zurückgeschoben. Wenn andererseits die Kugel nach- oben auswandert, dann verlaufen"die Vorgänge entsprechend in umgekehrter Richtung, so daß im Ergebnis die Kugel stets in der Sollage in der Mitte der beiden Spulen 1 un.d^: 2 verharrt. "'<-■ - ■■ ^: A ball 5 is held magnetically in the middle of the two coils by a holding magnet 6, the axis of which is perpendicular. The elevation of the ball is kept constant essentially in the following manner. A light source 7 provided with an optical system ⁷ 8 projects a light beam between the coils. This light bundle, the center of which is shielded by the sphere, falls through a further optical system 9 onto a photo-electric cell 10: The photo-electric cell has two cathodes, one of which responds to that part of the light bundle which goes around and past the upper half of the ball and causes a voltage to occur at terminal 11, while the other cathode ^: responds to that portion of the bundle of light that passes around and past the lower half of the ball and, accordingly, to the occurrence of a voltage at the Terminal 12. These two voltages are now fed to a steady-state circuit, which regulates the current fed to the electromagnet 6. When the sphere begins to sink, the amount of light that passes around and past the upper half of the sphere is greater and that of the . and passing by on the lower ball half light quantity correspondingly smaller Consequently arises in the ^height of the terminals 11 and 12 occurring and the control circuit 13 supplied voltages a difference. The control circuit accordingly amplifies the current supplied to the electromagnet and the ball is pushed back to its original position. "The processes corresponding to in the reverse direction, so that the ball always un.d in the desired position in the middle of the two coils 1 in the ^result remains. 2" On the other hand, the post-ball migrates above, then run '<- ■ - ■ ■ ^:

Ein optisches Tastgerät 14, mit seinem Vorderteil zwischen die Spulen hineinragend, ist derart angebracht, daß es die Oberfläche der sich df ehenden Kugel bestreichen kann. Das von einer beliebigen Lichtquelle, z.B. der Lichtquelle7/^ausgehende Licht wird von der Kugeloberfläche zerstreut reflektiert, und die Intensität des zerstreuten Lichtes erzeugt in dem Tastgerät, z. B. eimer phöto-elektrischen Zelle, einen elektrischen Strom. Jede Unregelmäßigkeit in der Oberfläche der Kugel bedingt eine Änderung der Intensität des in das Tastgerät einfallenden, zerstreut reflektierten Lichtes und beeinflußt die Stärke des entstehenden Stromes. Dieser Strom wird nunmehr einer elekt'ri-An optical sensing device 14, with its front part protruding between the coils, is attached in such a way that it can brush the surface of the df ehenden ball. The light emanating from any light source, for example the light source 7 / ^, is reflected in a scattered manner by the surface of the sphere. B. bucket photo-electric cell, an electric current. Every irregularity in the surface of the sphere causes a change in the intensity of the scattered reflected light falling into the touch device and influences the strength of the resulting current. This current is now an electrical

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sehen Schaltung 15 zugeführt, die beispielsweise An- und 2 rechts und links von der Kugel unterzubringen,see circuit 15 supplied, for example, to accommodate an and 2 to the right and left of the ball,

zeigemittel bzw. eine Auswahlvorrichtung betätigt, Die Ebene jeder der beiden Spulen 18 und 19 stehtdisplay means or a selection device actuated, the level of each of the two coils 18 and 19 is

von der jede Kugel, die ein über bestimmte Grenzen senkrecht auf der Verbindungslinie zwischen denof which each ball, which is one over certain limits perpendicular to the line connecting the

hinaus schwankendes Stromtastbild erzeugt, aus- Durchdringungspunkten der beiden Spulen 1 und 2, also generated fluctuating current scan, from the penetration points of the two coils 1 and 2,

geschieden wird. 5 und die gemeinsame Hauptsache der beiden Spulen 18being divorced. 5 and the main common point of the two coils 18

Um ausreichenden Platz für die anderen Teile der und 19 fällt somit mit der genannten VerbindungslinieIn order to have enough space for the other parts of the and 19 thus coincides with the said connecting line

Einrichtung zu schaffen, bestehen die Wicklungen der zusammen.To create facility, the windings are made up of together.

beiden Spulen 1 und 2 aus einem Flachdraht, der an Es erleichtert das Verständnis der Funktion dertwo coils 1 and 2 from a flat wire attached to it facilitates understanding of the function of the

allen Stellen der Spule mit der Schmalseite nach innen zweiten Ausführungsform der Prüfeinrichtung, wennall points of the coil with the narrow side inward, second embodiment of the test device, if

liegt, mit Ausnahme der Durchdringungsstellen der io im folgenden angenommen wird, daß die Spule 1is, with the exception of the penetration points of the io in the following it is assumed that the coil 1

beiden Spulen, wo der Draht um 90° axial verdreht senkrecht und die Spule 2 waagerecht steht,two coils, where the wire is rotated 90 ° axially vertically and the coil 2 is horizontal,

und mit der Breitseite nach innen gelegt ist. Durch In dieser Lage sind die Spulen in Fig. 5 gezeichnet,and is laid broadside inward. In this position, the coils in Fig. 5 are drawn,

diese Ausbildung wird eine unbequeme Dicke der und zwar sind die den Fig. 3 und 4 entsprechendenthis training is an uncomfortable thickness of and that are those of FIGS. 3 and 4 corresponding

Spulen an den Durchdringungspunkten vermieden, Bauteile wiederum durch die gleichen BezugsziffernCoils at the penetration points avoided, components again with the same reference numerals

indem an diesen Stellen die sich kreuzenden Wick- 15 gekennzeichnet. Der Haltemagnet und die optischenby marking the intersecting Wick 15 at these points. The holding magnet and the optical

lungslagen kreuzweise verschachtelt werden können. Systeme sind der Einfachheit halber weggelassen.management layers can be nested crosswise. Systems are omitted for simplicity.

Diese Ausführungsart der Spulen ist am besten in Wenn die Einrichtung in der dieser Betrachtung zu-This embodiment of the coils is best in

Fig. 2 angedeutet, wo das Gerät im Seitenriß unter gründe liegenden Lage gezeichnet wird, dann liegenFig. 2 indicated where the device is drawn in the side elevation under the underlying position, then lie

Weglassung des optischen Systems 8 und der Licht- die Hauptachsen in den in Fig. 6 perspektivisch ge-Omission of the optical system 8 and the light - the main axes in the perspective shown in FIG.

quelle 7, deren Einzeichnung die Übersichtlichkeit der 20 zeichneten Richtungen. Die Achse X-X entsprichtsource 7, the drawing of which improves the clarity of the 20 drawn directions. The XX axis corresponds to

Darstellung stören würde, zu sehen ist. dabei der Verbindungsgeraden zwischen den Durch-Representation would bother to be seen. the straight connecting line between the

Im Betrieb kann die Stärke des Drehfeldes dadurch dringungspunkten der beiden Spulen 1 und 2, die geregelt werden, daß die Amplituden der den beiden Achse Y-Y ist die Verbindungsgerade zwischen den Spulen 1 und 2 zugeführten Ströme durch Steuer- Durchdringungspunkten der Spule 2 mit der theoremittel 16 gemeinsam von einem Höchst- auf einen im 25 tischen Ersatzspule 17, während Achse Z-Z die Verallgemeinen Null betragenden Mindestwert erniedrigt bindungsgerade zwischen den Durchdringungspunkten werden. Sobald die Amplitude der den Spulen 1 und 2 der Spule 1 mit der Ersatzspule 17 darstellt. Während zugeführten Ströme den Nullwert erreicht, wird die die Z-Z-Achse senkrecht steht, liegen die Y-Y- und Phasenrichtung durch eine der Spulen von der Steuer- Z-Z-Achsen waagerecht. In Fig. 6 sieht man die beiden vorrichtung 16 itmgekehrt, worauf die Amplituden der 30 letzteren Achsen in perspektivischer Ansicht. Die Erbeiden durch die Spulen 1 und 2 fließenden Ströme satzspule 17 ersetzt wirkungsmäßig die beiden bereits wieder vergrößert werden. Auf diese Weise wird beschriebenen tatsächlichen Spulen 18 und 19.
dafür gesorgt, daß die Drehachse W-W der Kugel Bei Erregung der beiden Spulen 1 und 2 durch in ihre Präzessionsbewegung durch den ganzen Winkel- der Phase um 90° verschobene Wechselströme gleicher bereich von 0 bis 180° ohne Richtungsumkehr fort- 35 Frequenz wird die Kugel um die Z-X-Achse gedreht, setzt. Im Verlauf dieser Präzession kann somit das während bei Erregung der beiden Spulen 2 und 17 Tastgerät die gesamte Kugeloberfläche längs einer (welche durch die Spulen 18 und 19 ersetzt wird) die spiralförmigen Bahn in der bereits beschriebenen Kugel um die F-F-Achse in Drehung versetzt wird. Weise abtasten. Bei entsprechender Erregung der beiden Spulen 1 undIn operation, the strength of the rotating field can be determined by penetration points of the two coils 1 and 2, which are controlled by the fact that the amplitudes of the currents supplied to the two axes YY is the straight line connecting the coils 1 and 2 through control penetration points of the coil 2 with the theoretical means 16 jointly from a maximum to a replacement coil 17 in the table, while the ZZ axis, the general zero amounting to the minimum value, the straight line between the penetration points are reduced. As soon as the amplitude of the coils 1 and 2 represents the coil 1 with the replacement coil 17. While the supplied currents reach the zero value, the ZZ axis is vertical, the YY and phase directions are horizontal through one of the coils of the control ZZ axis. In Fig. 6 you can see the two devices 16 reversed, whereupon the amplitudes of the 30 latter axes in a perspective view. The two by the coils 1 and 2 flowing currents set coil 17 effectively replaces the two are already enlarged again. In this way, actual coils 18 and 19 will be described.
made sure that the axis of rotation WW of the sphere. When the two coils 1 and 2 are excited by alternating currents shifted by 90 ° in their precession motion through the entire angle of the phase, the same range from 0 to 180 ° continues without reversal of direction the ZX axis rotated, sets. In the course of this precession, the entire spherical surface along a (which is replaced by the coils 18 and 19) the spiral path in the sphere already described is set in rotation about the FF axis during the excitation of the two coils 2 and 17 . Palpate way. With appropriate excitation of the two coils 1 and

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte zweite Aus- 40 17 (welche wiederum durch die Spulen 18 und 19The second Aus 40 17 shown in Figs. 3 and 4 (which in turn by the coils 18 and 19

führungsform der Prüfeinrichtung besitzt im wesent- ersetzt wird) dreht sich die Kugel um die Z-Z-Achse,the test device is essentially replaced) the ball rotates around the Z-Z axis,

liehen die gleichen Bauelemente wie die erste Aus- Wenn die Kugel daher zunächst einmal um die X-X- borrowed the same components as the first issue, when the ball is therefore first of all to the XX

führungsform derselben. Die übereinstimmenden Achse in Drehung versetzt werden soll, um dann ummanagement form of the same. The corresponding axis should be set in rotation, then around

Bauelemente sind in den Fig. 3 und 4 daher auch mit die Z-Z-Achse eine">-Präzessionsbewegung auszuführen,Components in FIGS. 3 and 4 are therefore also to perform a "> - precession movement with the Z-Z axis,

den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den Fig. 1 45 so kann dies folgendermaßen bewerkstelligt werden:given the same reference numerals as in Fig. 1 45, this can be done as follows:

und 2. Die Spulen 1 und 2 durchdringen sich bei dieser Zunächst werden die beiden Spulen 1 und 2 von zweiand 2. The coils 1 and 2 penetrate each other in this first, the two coils 1 and 2 of two

Ausführungsform ebenfalls rechtwinklig. Die Ver- frequenzgleichen, um 90° in der Phasenlage verscho-Embodiment also right-angled. The frequency equivalents, shifted by 90 ° in the phase position

Verbindungslinie zwischen ihren Durchdringungs- benen Wechselströmen erregt, worauf sich die KugelThe connecting line between their penetrating planes excites alternating currents, whereupon the sphere

punkten befindet sich hier jedoch in horizontaler Lage. um die Z-Z-Achse dreht. Sodann wird die Spule 17point is, however, in a horizontal position here. rotates around the Z-Z axis. Then the coil 17

Zum Unterschied von der ersten Ausführungsform ist 50 gleichfalls von einem Wechselstrom derselben Fre-In contrast to the first embodiment, 50 is also of an alternating current of the same frequency.

bei der zweiten Ausführungsform im übrigen eine quenz erregt, wobei aber dieser Strom mit dem durchin the second embodiment in the rest of a quenz excited, but this current with the through

dritte, gleichfalls mit Wechselstrom gespeiste Spule die Spule 1 fließenden Strom gleichphasig und somitthird coil, also fed with alternating current, the coil 1 flowing current in phase and thus

17 vorgesehen, deren Ebene zur Durchdringungsachse mit dem durch die Spule 2 fließenden Strom um 90°17 provided, the plane of which to the axis of penetration with the current flowing through the coil 2 by 90 °

der sich kreuzenden Spulen 1 und 2 senkrecht steht. in der Phasenlage verschoben ist. Dadurch erhält dieof the intersecting coils 1 and 2 is vertical. is shifted in phase. This gives the

Bei der in Frage stehenden Ausführungsform der 55 Kugel eine zusätzliche Rotationskomponente um dieIn the embodiment in question, the ball has an additional rotational component around the

Prüfeinrichtung können durch entsprechende Regelung F-F-Achse. Die Gesamtwirkung der die drei SpulenTest equipment can through appropriate regulation F-F-axis. The overall effect of the three coils

der die Spulen I₁ 2 und 17 speisenden Ströme die erregenden Ströme ist daher die Erzeugung einesof the currents feeding the coils I ₁ 2 and 17 the exciting currents is therefore the generation of a

Präzessionsbewegungen der Kugel in jeder beliebigen magnetischen Drehfeldes um eine neue Achse mitPrecession movements of the ball in any magnetic rotating field around a new axis

Weise gesteuert werden. Der Einfachheit halber soll Rotationskomponenten um die Z-X-Achse und um dieWay to be controlled. For simplicity, we want components of rotation around the Z-X axis and around the

jedoch im folgenden eine Präzessionsbewegung zu- 60 F-F-Achse. Die Lage der neuen Achse zwischen denhowever, in the following a precession movement towards the F-F axis. The location of the new axis between the

gründe gelegt werden, die entsteht, wenn die Dreh- X-X- und F-F-Richtungen wird bestimmt von demReasons are laid that arises when the rotation XX and FF directions is determined by the

achse der Kugel anfänglich in einer gegen die Achse Verhältnis der von den beiden Spulen 1 und 17 er-axis of the ball initially in a relative to the axis ratio of the two coils 1 and 17

des Haltemagnetfeldes um 45° geneigten Ebene liegt. zeugten Feldstärken. Um also eine. konstante Prä-of the holding magnetic field lies at a 45 ° inclined plane. generated field strengths. So around a. constant pre-

Die Lage der dritten Spule 17 ist in Fig. 3 mit zessions- und Umlaufgeschwindigkeit zu erreichen,The position of the third bobbin 17 can be reached in Fig. 3 with assignment and circulation speed,

gestrichelten Linien angedeutet. In einer solchen Lage 65 muß die Vektorsumme der von den Spulen 1 und 17indicated by dashed lines. In such a position 65 the vector sum of the coils 1 and 17

würde die Spule jedoch in der Praxis beim Einsetzen erzeugten magnetischen Feldstärken konstant sein.however, the coil would in practice be constant at the magnetic field strengths generated during insertion.

des Haltemagneten 6 und der optischen Systeme 8 Wenn die von der Spule 1 erzeugte Feldstärke sichof the holding magnet 6 and the optical systems 8 When the field strength generated by the coil 1 increases

und 9 im Wege sein. Es ist daher vorgesehen, die dem Höchstwert und gleichzeitig die Von der Spule 17and 9 be in the way. It is therefore provided that the maximum value and at the same time the value of the coil 17

dritte Spule 17 in zwei Teilspuren 18 und 19 zu zer- erzeugte Feldstärke sich dem Nullwert nähert, wirdthird coil 17 in two sub-tracks 18 and 19 to zer- generated field strength approaches the zero value

legen und je eine Teilspule innerhalb der Spulen 1 70 sich die obenerwähnte neue Drehachse entsprechendplace and a sub-coil each within the coils 1 70 the above-mentioned new axis of rotation accordingly

der X-X-Achse nähern, und bei dem umgekehrten Verhältnis der Feldstärken wird sie sich der Y-Y-Achse nähern.approach the XX axis, and with the inverse ratio of the field strengths, it will approach the YY axis.

Die erforderliche Regelung der magnetischen Feldstärken in dem in Fig. 3 dargestellten Gerät kann nunmehr von einem in der Zeichnung mit 20 bezeichneten Steuergerät vorgenommen werden, welches die Amplituden der erregenden Ströme in entsprechender Weise periodisch verändert. Bei geeigneter Steuerung der Amplituden der die Spulen 1 und 17 erregenden Ströme kann man es also erreichen, daß die Drehachse der Kugel um die Z-Z-Achse präzediert.The required regulation of the magnetic field strengths in the device shown in FIG. 3 can now be made by a designated in the drawing with 20 control unit, which the The amplitudes of the exciting currents are periodically changed in a corresponding manner. With suitable control of the amplitudes of the currents exciting the coils 1 and 17, it can thus be achieved that the axis of rotation of the ball precesses around the Z-Z axis.

Das Abtastgerät ist so angeordnet, daß es auf dasjenige Licht anspricht, welches von dem Durchstoßungspunkt der X-X- Achse durch die Kugeloberfläche zerstreut reflektiert wird. Wenn die Kugeldrehachse mit der X-X-Achse zusammenfällt, dann ist das Abtastgerät auf einen Pol der Kugel gerichtet. Die Amplituden der die Spulen 1 und 17 durchfließenden Ströme werden dann derart gesteuert, daß die Kugel- ao drehachse während einer Viertelumdrehung um die Z-Z-Achse präzediert. Daraufhin kehrt das Steuergerät die Phasenrichtung durch Spule 1 (oder durch Spule 17) um, worauf die Rücksteuerung der Amplituden auf ihre Ausgangswerte die weitere Präzession während der folgenden Viertelumdrehung um die Z-Z-Achse nach sich zieht. Infolgedessen wird das Tastgerät die Kugeloberfläche auf einer spiralig gewundenen Bahn abtasten, die an einem Pol ihren Anfang nimmt, in spiralförmigem Verlauf den Äquator erreicht und dann in gleicher Weise zum Gegenpol läuft. Um auf diese Art und Weise die gesamte Oberfläche der Kugel erfassen zu können, wird dafür Sorge getragen, daß benachbarte abgetastete Bahnstreifeii einander etwas überlappen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Breite der einzelnen Bahnstreifen geeignet ge\vählt und die relativen Dreh- und Präzessionsgeschwindigkeiten entsprechend geregelt werden. Sobald eine Kugel auf die beschriebene Weise geprüft worden ist, wird dieselbe durch geeignete Mittel aus dem Gerät ausgestoßen und durch eine neue zu prüfende Kugel ersetzt. Der Steuerkreis kann dann die Stromamplituden der die Spulen erregenden Ströme entweder derart regeln, daß die Kugel in die Anfangsstellung zurückpräzediert, wobei die Kugeloberfläche während dieses Vorganges geprüft wird, oder aber die Präzessionsbewegung kann in derselben Richtung wie zuvor fortgesetzt werden.The scanning device is arranged to be responsive to the light which is scatteredly reflected from the intersection point of the XX- axis through the spherical surface. When the axis of rotation of the ball coincides with the XX axis, the scanning device is aimed at a pole of the ball. The amplitudes of the currents flowing through the coils 1 and 17 are then controlled in such a way that the ball axis of rotation precesses about the ZZ axis during a quarter turn. The control unit then reverses the phase direction through coil 1 (or coil 17), whereupon the return control of the amplitudes to their initial values results in further precession during the following quarter turn around the ZZ axis. As a result, the probe will scan the spherical surface on a spiral wound path that starts at a pole, reaches the equator in a spiral and then runs in the same way to the opposite pole. In order to be able to cover the entire surface of the sphere in this way, care is taken that neighboring scanned web strips overlap somewhat. This can be achieved by appropriately choosing the width of the individual web strips and regulating the relative rotational and precession speeds accordingly. As soon as a ball has been tested in the manner described, it is ejected from the device by suitable means and replaced by a new ball to be tested. The control circuit can then regulate the current amplitudes of the currents energizing the coils either in such a way that the ball precedes back into the initial position, the surface of the ball being checked during this process, or the precession movement can be continued in the same direction as before.

Eine für den genannten Zweck geeignete elektrische Steuereinrichtung ist in Fig. 7 abgebildet. In dieser 5» Einrichtung wird zur Erzeugung der zur Erregung der Spulen benötigten Stromamplituden von einem Drehtransformator Gebrauch gemacht. Ein Zweiphasen-Wechselstromgenerator 25 mit zwei Anschlüssen speist einerseits durch Anschlußklemmen 26 unmittelbar die im bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 mit 2 bezeichnete Spule, während der zweite Anschluß 27 die Primärwicklung 28 eines Drehtransformators 29 speist. Die in zwei relativ winklig angeordneten Sekundärwicklungen 30 und 31 induzierten Ströme können an den Klemmenpaaren 32 und 33 abgenommen werden. Die von Generator 25 gelieferten Ströme haben um 90° unterschiedliche Phasenlage und entsprechen der Form A · sin wt bzw. A · cos wt. Wenn beispielsweise der eine Strom A · sin wt unmittelbar der Spule 2 zugeführt wird, dann wird der andere, A ■ cos wt, durch die Wicklung 28 des Drehtransformators 29 geschickt. Die in den Sekundärwicklungen des Drehtransformators induzierten Ströme erscheinen dann an den ^o Klemmen 32 und 33 in der Form A₁ ■ cos wt sin Φ bzw. A₁ · cos wt cos Φ, wobei der Winkel Φ sich nach der Winkellage der Primärwicklung 28 richtet. Es ist ersichtlich, daß bei Überschreiten eines Drehwinkels von 90° durch Wicklung 28 entweder der Wert sin Φ oder der Wert cos Φ sein Vorzeichen ändert. Wenn diese Vorzeichenumkehr nicht stattfände, dann könnte die Präzessionsbewegung der Kugel sich nicht im gleichen Richtungssinn nach einer Viertelumdrehung fortsetzen und eine halbe Umdrehung zur Folge haben. Statt dessen würde die Kugel wieder durch die erste Vierteldrehung zurückpräzedieren. Solange daher die Wicklung 28 sich dreht, wird die Kugeldrehachse mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit präzedieren. Mit anderen Worten, wenn die Präzessionsgeschwindigkeit konstant sein soll, dann muß die Primärwicklung sich mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit drehen.An electrical control device suitable for the stated purpose is shown in FIG. 7. In this 5 »device, a rotary transformer is used to generate the current amplitudes required to excite the coils. A two-phase alternating current generator 25 with two connections on the one hand directly feeds the coil designated 2 in the exemplary embodiment according to FIGS. The currents induced in two secondary windings 30 and 31 arranged at relatively angles can be picked up at the terminal pairs 32 and 33. The currents supplied by generator 25 have a 90 ° different phase position and correspond to the form A · sin wt or A · cos wt. If, for example, one current A · sin wt is fed directly to coil 2, then the other, A · cos wt, sent through the winding 28 of the rotary transformer 29. The voltages induced in the secondary windings of the rotary transformer currents then appearing at the ^ o terminals 32 and 33 in the form of A ₁ ■ cos wt sin Φ or A ₁ · cos wt cos Φ, where the angle Φ after the angular position of the primary winding 28 is directed . It can be seen that when winding 28 exceeds an angle of rotation of 90 °, either the value sin Φ or the value cos Φ changes its sign. If this sign reversal did not take place, then the precession movement of the ball could not continue in the same direction after a quarter turn and result in half a turn. Instead, the ball would precede back through the first quarter turn. Therefore, as long as the winding 28 is rotating, the axis of rotation of the ball will precess at a substantially constant speed. In other words, if the precession speed is to be constant, then the primary winding must rotate at a constant rotational speed.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Prüfeinrichtung, bei der die Drehachse in einem Winkel von 45° zur Achse des magnetischen Haltefeldes präzediert, ist es immer noch möglich, daß die Drehachse sich an gewissen Stellen der Kreisbewegung wegen irgendwelcher magnetischen Eigenschaften des Kugelmaterials aus dieser Lage herausbewegen könnte. Solche Abweichungen können jedoch verhindert werden, indem die Präzession in einer zum magnetischen Haltefeld normalen Ebene stattfindet. Eine Präzession dieser Art kann man dadurch erreichen, daß man die Feldstärken der beiden Spulen 1 und 17 in einer von der beschriebenen abweichenden Weise ändert, oder dadurch, daß man eine der Spulen 1 oder 2 senkrecht und die andere waagerecht stellt. Im letzteren Fall ist es dann erforderlich, den Haltemagneten durch den oberen Teil der senkrecht stehenden Spule hindurchzuführen, wobei der Polschuh gegen die Einwirkung des in der senkrechten Spule fließenden Wechselstromes in geeigneter Weise abgeschirmt werden muß.In the last-described embodiment of the test device, in which the axis of rotation is at an angle precesses from 45 ° to the axis of the magnetic holding field, it is still possible that the axis of rotation at certain points of the circular motion because of some magnetic properties of the Ball material could move out of this position. However, such deviations can be prevented by precession taking place in a plane normal to the magnetic holding field. A precession of this kind can be achieved by changing the field strengths of the two coils 1 and 17 changes in a manner different from that described, or by one of the coils 1 or 2 vertically and the other horizontally. In the latter case it is then necessary to use the Holding magnets through the upper part of the vertically standing coil, with the pole piece against the action of the alternating current flowing in the vertical coil in a suitable manner must be shielded.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Device for checking the dimensions and surface properties of balls and Similar bodies made of magnetizable material, characterized in that they have a holding device for the workpieces (5), by means of which the workpieces (5) floating freely in a certain altitude are kept and which this one in terms of the strength of his Magnetic field controllable electromagnet (6) as well as one acting on the electromagnet (6), has photo-electric control (7, 10, 13) influenced by the height of the workpieces (5), that it has a device for bringing about rotational movements of the workpieces (5), which two penetrating at right angles, the workpieces (5) in their free-floating position comprises concentrically surrounding coils (1, 2), which act to generate a on the workpieces (5) Rotating field due to alternating currents of the same frequency, but with a phase position shifted by 90 °, are excited, and that they are checked with an optical surface of the workpieces (5) Scanning device (14) is provided.

2. Device according to claim 1, characterized in that the electromagnet (6) with its axis is in the vertical position that on one side of the in its free-floating position located workpieces (5) one on this one

; . ;; f J 109 530/246

Light source projecting light bundles (7) is arranged is that on the other side of the workpieces located in their freely floating position (5) and in the path of the light beam emitted by the light source (7) a photoelectric Cell (10) is provided that the photo-electric cell (10) has two cathodes', of which one on the above and on the upper half of the workpiece (5) passing and the other on the below and responds to the lower half of the workpiece (5) passing light rays, and that a Control circuit (13) is used by the cathodes of the photo-electric cell (10) outgoing voltages is influenced and the current intended to excite the electromagnet (6) when the workpieces (5) sink Reinforced from the position intended for them and when the workpieces (5) rise above them Location weakens.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that for generating additional Precession movements of the workpieces (5) the axis of penetration of the coils (1,

2) is slightly inclined relative to a plane normal to the axis of the electromagnet (6) and this further changes in the strength and reversals of the phase directions of the coils (1, 2) exciting currents take place.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the currents, soft energize the coils (1, 2) continuously together in terms of their strength from a maximum value be regulated down to a lowest value and vice versa and that in each case when the lowest value is reached their phase direction is reversed.

5. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the axis of penetration of the coils (main coils) (1,2) within a normal to the axis of the electromagnet (6) Level is located and that to generate an additional precession movement of the workpieces (5) a third, also concentrically surrounding the workpieces (5) in their free-floating position Coil (additional coil) (17) is provided, the plane of which is perpendicular to the axis of penetration of the two main coils (1, 2), "that of the alternating currents exciting the main coils (1, 2) one continuously with regard to its Strength is regulated between a maximum value and a minimum value and each time it is reached its lowest value reverses its phase direction and that the additional coil (17) of a Alternating current is excited which has the same frequency as that exciting the main coils (1, 2) Has alternating currents, but compared to that which has its strength and phase direction changes, is shifted in its phase position by 90 ° and its strength in the opposite direction Changes way between a high and a low.

6. Device according to claim 5, characterized in that instead of the additional coil (17) two within the two main coils (1, 2) on opposite sides of the freely floating ones Positioned workpieces (5) lying sub-coils (18, 19) are provided, the planes of which perpendicular to the axis of penetration of the two main coils (1, 2), while their axes coincide with the axis of penetration of the two main coils (1, 2).

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the windings of the coils (1, 2,17,18, 19) from with their Narrow side inwardly lying flat wires exist, but that the flat wires of the windings the main coils (1, 2) are rotated by 90 ° at their penetration points and with their broadside inwards.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the optical The front end of the scanning device (14) is surrounded by the coils (1, 2,17,18,19) Space protrudes as well as onto the surface of the workpieces located in their free-floating position (5) is directed that a light source (7) is provided, the light from the surface of the Workpieces (5) in their floating position scattered into the scanning device (14) is reflected, and that the scanning device (14) one of the intensity of the scattered reflected Generated light corresponding voltage.

9. Device according to claim 8, characterized in that the of the scanning device (14) generated voltage of a display or selector (15) is supplied, which in the presence of defective workpieces (5) and corresponding, If scanning voltages fluctuate beyond certain limits, a display signal is triggered or the defective workpieces (5) are rejected:

1 sheet of drawings