DE1906301A1

DE1906301A1 - Photoelektrisches Oberflaechenpruefgeraet

Info

Publication number: DE1906301A1
Application number: DE19691906301
Authority: DE
Inventors: Homquist Bengt Anders; Nilson Per Goeran Ossian; Carl-Axel Wannerskog
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 1968-02-12
Filing date: 1969-02-08
Publication date: 1969-08-14
Also published as: GB1244935A; SE347105B; FR2001742A1

Description

Der Patentanwalt Dipl-Ihg. W. Beyer

FRANKFURT/MAIN FREIHERR-VOM-STEIN-STRASSE l» In Sachen: Az.t _; ■ .

Aktiebolaget Svenska 1906301

Eullagerfabriken

Göteborg / Schweden

Photoelektrisch.es Oberflächenprüfgerät

Die Erfindung betrifft ein photoelektrisches Oberflächenprüfgerät für reflektierende Oberflächen fester Körper. Mittels eines solchen Gerätes sollen kleine Risse, Stoßstellen und andere Unregelmäßigkeiten einer sonst möglichst glatten Werfc- * Stückoberfläche aufgezeigt werden.

Das Prüfen von Oberflächen kann in einfachster Form ohne besondere Hilfsmittel in der Weise vorgenommen werden, daß das Werkstück unter bestimmtem Winkel gegen das Licht gehalten wird, so daß bereits das bloße Auge Fehlstellen wahrnimmt. Diese verhältnismäßig einfache Methode kann noch durch die Benutzung von Vergrößerungslinsen verfeinert werden. In beiden Fällen erfordert die Oberflächenprüfung jedoch große Konzen-" tration und ein geübtes Auge, Voraussetzungen, die nicht immer gegeben sind, so daß immer wieder Fehler unbemerkt bleiben. _

Die Oberflächenprüfung mit boßem Auge ist deshalb in vielen Fällen bereits durch photoelektrische Prüfverfahren ersetzt worden. Dabei ist der Prüfvorgang vollständig automatisiert und verläuft etwa folgendermaßen:

Die zu prüfende Oberfläche wird unter einem solchen Winkel bestrahlt, daß ein optimaler Kontrast zwischen unbeschädigten Teilen der Oberfläche und eventuellen Rissen, Flecken

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oder Stoßstellen entsteht. Dabei wird die Oberfläche mittels einer Photozelle abgesucht. Die Reaktion der letzteren, gemessen je nach deren Konstruktion als Veränderung eines
Stromes, einer Spannung oder eines Widerstandes, ist abhängig von der Refle-xion des Lichtes auf der untersuchten Fläche. Ein Riß oder sonstiger Fehler derselben vermindert die Intensität des reflektierten Lichtes, und entsprechend reagiert
auch die Photozelle. Nachteilig bei dieser Art der Oberflächenprüfung ist, daß man ein Linsensystem zum Auffangen des reflektierten Lichtes braucht, meistens sogar auch für die Bestrahlung der Oberfläche. Die Notwendigkeit des Linsensystems stellt eine Beschränkung des Anwendungsbereichs der geschilderten Prüfmethode dar, denn schwer zugängliche Oberflächen lassen sich auf diese Weise nicht untersuchen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Art der optischen Oberflächenprüfung zu vermeiden und ein dafür geeignetes Gerät zu schaffen, welches praktisch überall
anwendbar ist und sich sehr leicht einstellen läßt.

Zur Lösung der Erfindungsaufgäbe wird ein photoelektrisches Oberflächenprüfgerät vorgeschlagen, bei welchem Licht durch ein lichtleitendes Kabel jeweils auf einen begrenzten Oberflächenbereich des zu prüfenden Werkstücks richtbar ist und das von dort reflektierte Licht über ein weiteres lichtleitendes Kabel eine photoelektrische Zelle beeinflußt, deren Reaktion ein Maß für die Oberflächenbeschaffenheit ist. Mit den vorderen Enden der lichtleitenden Kabel kommt man auch
unter schwierigen örtlichen Verhältnissen dicht an die zu
untersuchenden Oberflächen heran, und es bedarf keines aufwendigen Linsensystems, da das Licht über die in dem Kabel
enthaltenen Lichtleitbündel praktisch unmittelbar zur Werk-

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Stückoberfläche geführt und direkt darüber auch wieder aufgefangen wird. Die Fasern der Lichtleitbündel sind sehr dünne und biegsame Glasfasern, durch welche sich das Licht infolge totaler Refle-xLon an einer dünnen Glasummantelung mit geringerem Brechungsindex als das Material der Glasfaser fortpflanzt. Ein Kabel enthält gewöhnlich eine große Anzahl solcher zu Lichtleitbündeln zusammengefaßter Glasfasern, und in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kabel für das auf die. Werkstückoberfläche geworfene Licht und für das reflektierte Licht wenigstens teilweise vereinigt sind, indem nämlich in einem einzigen Kabel f verschiedene voneinander getrennte Lichtleitbündel angeordnet sind. So kann z.B. eines dieser Lichtleitbündel das Licht von seiner Quelle zur Werkstückoberfläche leiten, während ein. anderes, im selben Kabel enthaltenes Lichtleitbündel das reflektierte Licht auffängt und dieses dann zur Photozelle leitet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Prüfgerät gemäß der Erfindung in Anwendung bei der Oberflächen- f prüfung eines Wälzkörpers,

Fig. 2 den Längsverlauf zweier voneinander getrennter Lichtleitbündel in dem bei dem Prüfgerät nach Fig. 1 gebrauchten lichtleitenden Kabel,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das lichtleitende Kabel nach Fig. 1 und 2.

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Das photoelektrische Oberflächenprüfgerät gemäß der Erfindung kann z.B. zur Untersuchung der. fertig bearbeiteten Laufflächen von Wälzlagerteilen herangezogen werden, und Fig. 1 zeigt eine solche Anwendung. Über ein lichtleitendes Kabel 1 wird dabei Licht von einer Lichtquelle 2 zur Oberfläche 4 einer Rolle eines Rollenlagers geleitet, und dasselbe Kabel 1 nimmt auch das von der Oberfläche 4 reflektierte Licht wieder auf» Aller-

_t t

dings erfolgt die Lichtleitung durch das Kabel 1 innerhalb desselben zu und von der Oberfläche 4 über voneinander getrennte Lichtleitbündel 3 bzw. 5. Das Lichtleitbündel 5 hat Anschluß an eine nicht gezeigte Photozelle, deren Reaktion auf das ihr zugeleitete Licht ein Maß für die Intensität der Reflexion ist und die somit die Reflexion beeinflussende Unregelmäßigkeiten der Oberfläche anzeigt. Während des Prüfvorganges wird das vordere Ende des lichtleitenden Kabels 1 in sehr geringem Abstand über die zu untersuchende Oberfläche 4 geführt. Die Verwendung eines lichtleitenden Kabels gestattet dabei in einer sehr einfachen und doch wirkungsvollen Welse die Beschränkung des momentanen Prüffeldes auf einen sehr kleinen Oberflächenabschnitt, so daß dort vorhandene Fehlstellen deutlich in Erscheinung treten.

Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gegenüber dea der bekannten mit einem Linsensystem arbeitenden Gerät um so viel größer, weil das Licht über das Kabel 1 auch auf gekrümmten Wegen geführt werden kann. Die Genauigkeit der Anzeige leidet darunter nicht, denn auch wenn mehrere Lichtleitbündel in einem Kabel verlegt sind, lassen sie sich exakt voneinander trennen-und im Winkel ausrichten (vgl· Fig.2)

Während der Untersuchung der Werkstückoberfläche 4 wird das lichtleitende Kabel 1 parallel zur Achse des in Fig. 1 beispielhaft gezeigten Wälzkörpers bewegt. Dabei wird das an der

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Oberfläche 4 reflektierte Licht zunächst durch ein Lichtleitbündel 5a (s. Pig. 3) aufgefangen. Fehlstellen der Oberfläche, die eine gewisse axiale Erstreckung haben, bewirken dann eine deutliche Änderung der von der Photozelle angezeigten Lichtintensität. Um in tangentialer Richtung liegende Risse und andere Unregelmäßigkeiten optimal anzuzeigen, ist außerdem ein weiteres Lichtleitbündel 5b vorgesehen. Man wird die Anordnung der das reflektierte Licht auffangenden Lichtleitbündel stets so wählen, daß sich der refle-xLonsmindernde Effekt von sich in einer bestimmten Richtung erstreckenden Fehlstellen maximal auswirkt. Ist die Ausrichtung der Risse und Fehlstellen * eine zufällige, so empfiehlt sich eine im Querschnitt ringförmige Anordnung der das reflektierte Licht auffangenden, zur Photozelle führenden Lichtleitbündel. Dabei ist dann die Anzeigeintensität für alle Ausrichtungen gleichmäßig groß.

Patentansprüche /

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Claims

Patentansprüche

Photoelektrisches Oberflächenprüfgerät für reflektierende Oberflächen fester Körper, dadurch gekennzeichnet , daß Licht durch ein lichtleitendes Kabel O» 3) jeweils auf einen begrenzten Oberflächenbereich (4·) des zu prüfenden Werkstücks richtbar ist und das von dort reflektierte Licht über ein weiteres lichtleitendes Kabel- (1, 5) eine photoelektrische Zelle beeinflußt, deren Reaktion ein Maß für die Oberflächenbeschaffenheit ist.
2. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kabel für das auf die Werkstückoberfläche (4-) geworfene Licht und für das reflektierte Licht wenigstens teilweise vereinjiigt sind, indem in einem einzigen Kabel (1) verschiedene voneinander getrennnte Lichtleitbündel (3, 5a, 5b) angeordnet sind.
3. Oberflächenprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der Lichtleitbündel (5) für das reflektierte Licht entsprechend der Lage und Gestalt der erwarteten Oberflächenfehler gewählt ist*

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