DE19854956A1 - Optical scanning device, especially for monitoring wear of rounded tip welding electrodes of spot welding robot arms in the automobile industry, comprises a processing unit for evaluating signals from a reflected light detector - Google Patents

Optical scanning device, especially for monitoring wear of rounded tip welding electrodes of spot welding robot arms in the automobile industry, comprises a processing unit for evaluating signals from a reflected light detector

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Abstract

Optical scanning device (1) for welding electrode wear monitoring, comprising a processing unit for evaluating signals from a reflected light detector. An optical scanning device (1), for monitoring wear of cylindrical or rod-like welding electrodes (4), consists of an optical element (5, 6), which comprises one or more light emitters for emitting a light beam (12) and one or more light receivers for receiving light reflected from the welding electrode, and an opto-electrical processing unit for evaluating the light receiver signals. An Independent claim is also included for a method of monitoring welding electrode wear using the above scanning device.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung zur optischen Kon­ trolle der Brauchbarkeit zylinder- oder stabförmiger Schweißelektroden sowie ein Verfahren zur Kontrolle derartiger Schweißelektroden.The invention relates to an optical scanning device for optical con trolle the usability of cylindrical or rod-shaped welding electrodes and a method for checking such welding electrodes.

In der Automobilindustrie werden elektrische Schweißelektroden für Punktschweißautomaten verwendet, um die verschiedensten punkt­ förmigen Schweißverbindungen am Chassis oder der Karosserie herzu­ stellen. Die Schweißelektroden bestehen dabei aus kurzen stabförmigen Zylindern, die an einem Ende abgerundet oder bombiert sind und mit dem entgegengesetzen Ende in einen Automatenarm eingesetzt werden. Das abgerundete oder bombierte Ende der Schweißelektrode dient zur elektri­ schen Kontaktgabe mit der Gegenelektrode des Automatenschweißgerätes. Im Betrieb nützt sich die zylindrische Schweißelektrode ab, wobei sich das kontaktgebende Ende der Schweißelektrode schon nach relativ wenigen Schweißvorgängen kegelstumpfförmig verformt mit einem mehr oder weniger ausgeformten runden obersten Plateau und einem sich daran anschließenden Kegelmantel mit einem mehr oder weniger stumpfen Winkel, der dann in den Zylinderdurchmesser der Schweißelektrode übergeht. Nach einer Reihe von Schweißvorgängen ist aufgrund des Stromflusses das runde Plateau der Schweißelektrode zu groß geworden, ebenso wie unter Umständen der Kegelmantel einen zu stumpfen Winkel angenommen hat. Dann muß die Schweißelektrode in einer Fräsein­ richtung wieder auf bestimmte Maße, nämlich eine bestimmte, vorge­ gebene Plateauflächengröße sowie einen bestimmten Winkel des stumpfen Kegelmantels, gefräst werden. Dieser Fräsvorgang wird bis heute von einer Bedienungsperson per Augenmaß vorgenommen, die auch per Augenmaß zu beurteilen hat, ob eine bestimmte Schweißelektrode zum Schweißen noch brauchbar ist oder abgefräst werden oder völlig ersetzt werden muß.In the automotive industry, electrical welding electrodes are used for Spot welding machines used to spot the most diverse shaped welded connections to the chassis or body put. The welding electrodes consist of short rod-shaped ones Cylinders that are rounded or cambered at one end and with the opposite end can be inserted in a machine arm. The rounded or cambered end of the welding electrode is used for electri contact with the counter electrode of the automatic welding machine. The cylindrical welding electrode wears out during operation, whereby the contacting end of the welding electrode after relatively few Welding processes shaped like a truncated cone with a more or less shaped round top plateau and one attached to it subsequent cone jacket with a more or less blunt Angle, which is then in the cylinder diameter of the welding electrode transforms. After a series of welding operations, due to the The round plateau of the welding electrode has become too large, just like under certain circumstances the cone shell is too obtuse has accepted. Then the welding electrode has to be milled direction again to certain dimensions, namely a certain, pre given plateau area size as well as a certain angle of the obtuse Cone jacket, are milled. This milling process is still from today made by an operator by eye, also by Judgment has to judge whether a certain welding electrode is used for Welding is still usable or can be milled or completely replaced must become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Beurteilung der Brauchbarkeit bzw. Abnützung derartiger zylinder- oder stabförmiger Schweißelektroden zur Verwendung in Automatenschweißgeräten für Punktschweißvorgänge in der Automobilindustrie zu automatisieren und menschliche Fehlbeurteilungen auszuschließen.The invention has for its object the assessment of Usability or wear of such cylindrical or rod-shaped Welding electrodes for use in automatic welding machines for  Automate spot welding processes in the automotive industry and to rule out human misjudgments.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einer optischen Abtastvorrichtung zur optischen Kontrolle der Brauchbarkeit zylinder- oder stabförmiger, insbesondere an einem Ende abgerundeter, Schweißelektroden zur Verwendung in Automatenschweißgeräten für Punktschweißvorgänge in der Automobilindustrie, bestehend aus einem optischen Element mit wenigstens einem ein Lichtbündel aussendenden Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger zum Empfang des von der Schweiß­ elektrode reflektierten Lichts sowie einer opto-elektrischen Auswerte­ einheit zur Auswertung der Signale des Lichtempfängers.The solution to the problem consists in an optical scanning device optical control of the usability of cylindrical or rod-shaped, especially at one end of rounded, welding electrodes for Use in automatic welding machines for spot welding processes in the automotive industry, consisting of an optical element with at least one light transmitter emitting a light beam and at least one light receiver to receive the sweat electrode reflected light and an opto-electrical evaluation Unit for evaluating the signals from the light receiver.

In bevorzugter Ausgestaltung besteht die Abtastvorrichtung aus einem auf eine Standfläche montierten Winkel mit einem senkrecht auf die Stand­ fläche montierten Schenkel und einem dazu ungefähr waagrechten Schenkel, wobei in den beiden Schenkeln je eines der optischen Elemente in einem Fenster montiert ist, wobei der Lichtsender des im waagrechten Schenkel montierten optischen Elements das Lichtbündel nach unten gerichtet abstrahlt und sich unterhalb dieses optischen Elements inner­ halb der Standfläche eine Aussparung befindet zum Einführen und Plazieren der zylinder- oder stabförmigen Schweißelektrode.In a preferred embodiment, the scanning device consists of a a stand-mounted angle with a perpendicular to the stand surface-mounted leg and an approximately horizontal one Leg, with one of the optical elements in each of the two legs a window is mounted, with the light transmitter of the horizontal Leg mounted optical element down the light beam radiates in a directed manner and is located below this optical element There is a recess in the middle of the stand for insertion and Placing the cylindrical or rod-shaped welding electrode.

Das optische Element des waagrechten Schenkels umfaßt einen Lichtsender und einen Lichtempfänger, das optische Element des senkrecht auf die Standfläche montierten Schenkels kann nur einen Lichtempfänger umfassen. Bevorzugt wird somit das Lichtbündel von oben nach unten abgestrahlt und von der zu messenden Schweißelektrode sowohl nach oben als auch seitlich zu den jeweiligen Lichtempfängern reflektiert.The optical element of the horizontal leg includes one Light transmitter and a light receiver, the optical element of the Only one leg mounted vertically on the base can Include light receivers. The light beam from above is thus preferred radiated downwards and from the welding electrode to be measured both upwards and sideways to the respective light receivers reflected.

Des Weiteren kann die Abtastvorrichtung in einer vorteilhaften Ausge­ staltung aus einem auf eine Standfläche montierten U-förmigen Winkel mit zwei senkrecht auf die Standfläche montierten Schenkeln und einem die senkrechten Schenkel ungefähr waagrecht verbindenden Schenkel bestehen, wobei in den drei Schenkeln je eines der optischen Elemente in einem Fenster montiert ist und sich unterhalb des optischen Elements des waagrechten Schenkels zwischen den beiden senkrechten Schenkeln innerhalb der Standfläche eine Aussparung befindet zum Einführen und Plazieren der zylinder- oder stabförmigen Schweißelektrode. In diesem Fall ist vorteilhaft wiederum oben nur ein Lichtsender, aber drei Lichtempfänger montiert. Diese Ausgestaltung ist dann vorteilhaft, wenn die Schweißelektroden unregelmäßig und nicht in etwa rotationssymme­ trisch abbrennen.Furthermore, the scanning device can, in an advantageous embodiment design from a U-shaped angle mounted on a base with two legs and one mounted vertically on the base the vertical legs connecting legs approximately horizontally exist, with one of the optical elements in each of the three legs a window is mounted and located below the optical element of the horizontal leg between the two vertical legs  there is a recess inside the stand for insertion and Placing the cylindrical or rod-shaped welding electrode. In this Case is advantageous again above only one light transmitter, but three Light receiver installed. This configuration is advantageous if the welding electrodes are irregular and not roughly rotationally symmetrical burn down trically.

Die Abtastvorrichtung kann auch aus zwei auf die Standfläche montierte, sich kreuzende U-förmige Winkel bestehen, wobei in den vier senkrechten Schenkeln sowie dem waagrecht verlaufenden Kreuzteil je eines der optischen Elemente angeordnet ist. Hier sind vorteilhaft einem oben angeordneten Lichtsender vier oder fünf Lichtempfänger zugeordnet, so daß eine stark deformierte Schweißelektrode in einem Meßgang rundherum begutachtet werden kann.The scanning device can also consist of two, intersecting U-shaped angles exist, being in the four vertical Legs and the horizontal cross part each one of the optical elements is arranged. Here are advantageous one above arranged light transmitter assigned four or five light receivers, so that a badly deformed welding electrode in one measuring pass can be examined all around.

Gewöhnlich sind Lichtsender und Lichtempfänger des optischen Elements zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts eine lichtaussendende Diode und ein lichtempfindlicher Lichtempfänger. Das optische Element kann auch eine optische Kamera mit einer CCD-Matrix sein.Light transmitters and light receivers of the optical element are usually used to receive the light reflected from the welding electrode light-emitting diode and a light-sensitive light receiver. The Optical element can also be an optical camera with a CCD matrix his.

Die Abbildung des Endes des zylinder- oder stabförmigen Gegenstandes zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts auf den Lichtempfänger kann auch mittels eines Linsensystems oder eines Blendensystems erfolgen.Illustration of the end of the cylindrical or rod-shaped object to receive the light reflected by the welding electrode on the Light receiver can also by means of a lens system or Aperture system.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur optischen Kontrolle der Abnützung zylinder- oder stabförmiger Schweißelektroden, die in Automatenschweiß­ geräten für Punktschweißvorgänge in der Automobilindustrie Ver­ wendung finden, und die an einem ihrer Enden eine Spitze, bestehend aus einem Plateau und eine sich daran anschließenden, umlaufenden Kegel­ fläche, aufweisen, unter Verwendung einer optischen Abtastvorrichtung mit wenigstens einem optischen Element mit wenigstens einem ein Lichtbündel aussendenden Lichtsender und wenigstens einem reflek­ tiertes Licht auffangenden Lichtempfänger zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts sowie einer opto-elektrischen Auswerteeinheit zur Auswertung der Signale des bzw. der Lichtemp­ fänger(s) besteht in der Bestrahlung der Spitze der Schweißelektrode mit dem Lichtbündel, wobei das vom Plateau und/oder das von der Kegelfläche reflektierte Licht aufgefangen und ausgewertet wird, wobei das Verhältnis und/oder die Intensität bzw. die Lichtstärke des vom Plateau und/oder des von der Kegelfläche reflektierten Lichts gemessen und ausgewertet wird und daraus eine Aussage über die Brauchbarkeit der Schweißelektrode abgeleitet wird. Die Auswertung des vom Plateau und des von der Kegelfläche reflektierten Lichts kann entweder in ein- und demselben optischen Element oder auch in verschiedenen optischen Elementen vorgenommen werden, die die Schweißelektrode umgeben.A method according to the invention for the optical control of wear cylindrical or rod-shaped welding electrodes, which in automatic welding devices for spot welding processes in the automotive industry Ver find the turn, and a tip consisting of a plateau and an adjoining revolving cone area, using an optical scanner with at least one optical element with at least one Beam emitting light transmitter and at least one reflec tated light collecting light receiver for receiving the from the Welding electrode of reflected light and an opto-electrical Evaluation unit for evaluating the signals of the light temperature catcher (s) consists of irradiating the tip of the welding electrode with  the light beam, the one from the plateau and / or that from the conical surface reflected light is collected and evaluated, taking the ratio and / or the intensity or the light intensity of the from the plateau and / or the light reflected from the conical surface is measured and evaluated and from this a statement about the usability of the welding electrode is derived. The evaluation of the from the plateau and from the Conical surface of reflected light can either be in one and the same optical element or in different optical elements be made that surround the welding electrode.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigen:An example of the invention is shown in the drawing and then described. Show:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer optischen Abtastvor­ richtung mit einem Winkel mit je einem optischen Element in jedem Schenkel des Winkels Fig. 1 is a perspective view of an optical Tastvor direction with an angle with one optical element in each leg of the angle

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Fig. 1 von unten schräg nach oben zur Darstellung der beiden optischen Elemente Fig. 2 is a perspective view of Fig. 1 obliquely from below to show the two optical elements

Fig. 3a, b, c und d eine Ansicht der optischen Abtastvorrichtung der Fig. 1 mit vier verschiedenen Schweißelektroden a, b, c und d, welche unterschiedlich verformte, kontaktgebende Enden aufweisen und Figure 3a, b., C and d is a view of the optical pickup of FIG. 1 with four different welding electrodes a, b, c and d, which deformed differently, have contact-making ends and

Fig. 4 eine Schweißelektrode, wie sie in der Erfindung Anwendung findet. Fig. 4 shows a welding electrode as used in the invention.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine optische Abtastvorrichtung 1 zur optischen Kontrolle der Abnützung bzw. der Brauchbarkeit zylinder- oder stabförmiger Schweißelektroden 4, die insbesondere an einem Ende abgerundet sind, zur Verwendung in Automatenschweißgeräten für Punktschweißvorgänge in der Automobilindustrie. Die Abtastvorrichtung 1 besteht aus einem Winkel 1, der einen senkrechten Schenkel 11 aufweist, mit dem der Winkel 1 auf eine Standfläche 2 montiert ist, mit einem auf die Standfläche 2 montierten Schenkel 11, und mit einem zum senkrechten Schenkel 11 ungefähr waagrecht verlaufenden Schenkel 10, so daß die Schenkel ungefähr rechtwinklig zueinander stehen. In den beiden Schenkeln 10, 11, und zwar in den beiden rechtwinklig zueinander stehenden, inneren Nachbarflächen, ist je ein optisches Element 5, 6 montiert, welches bevorzugt in einem Fenster des jeweiligen Schenkels sitzt. Ein jedes optische Element 5, 6 kann aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts bestehen, wobei der Lichtsender vorzugsweise ein zylindrisches Lichtbündel 12 der Querschnittsfläche F paralleler Licht­ strahlen auszusenden imstande ist. Das ausgesandte Lichtbündel 12 kann auch kegelförmig mit einem bestimmten Öffnungswinkel geformt sein. Zumindest muß eines der optischen Elemente 5, 6 sowohl einen Lichtsender als auch einen Lichtempfänger aufweisen. Figs. 1 and 2 show an optical pickup 1 for optical control of the wear or the usefulness of cylindrical or rod-shaped welding electrode 4, which are rounded, in particular at one end, for use in automatic welding machines for spot welding operations in the automotive industry. The scanning device 1 consists of an angle 1 , which has a vertical leg 11 with which the angle 1 is mounted on a standing surface 2 , with a leg 11 mounted on the standing surface 2 , and with a leg 10 which is approximately horizontal with respect to the vertical leg 11 , so that the legs are approximately at right angles to each other. An optical element 5 , 6 , which is preferably seated in a window of the respective leg, is mounted in each of the two legs 10 , 11 , specifically in the two inner neighboring surfaces which are perpendicular to one another. Each optical element 5 , 6 can consist of a light transmitter and a light receiver for receiving the light reflected by the welding electrode, the light transmitter preferably being able to emit a cylindrical light bundle 12 of the cross-sectional area F of parallel light. The emitted light bundle 12 can also be shaped conically with a certain opening angle. At least one of the optical elements 5 , 6 must have both a light transmitter and a light receiver.

Unterhalb des im waagrechten Schenkel 10 des Winkels 1 angeordneten optischen Elements 5 ist innerhalb der Standfläche 2 eine Aussparung 3 angeordnet zum Einführen und Plazieren der zylinder- oder stabförmigen Schweißelektrode 4. Dazu wird die Schweißelektrode von einem nicht­ gezeigten Automatenarm gehaltert und zum Vermessen des kontakt­ gebenden Endes in die Aussparung 3 eingeführt, so daß die kontaktgebende Spitze der Schweißelektrode nach oben zum optischen Element 5 innerhalb des waagrecht verlaufenden Schenkels 10 ragt. Vorzugsweise verjüngt sich die Aussparung 3 in Richtung nach oben, so daß die Schweiß­ elektroden aufgrund ihrer umlaufenden Kegelstumpffläche 8 mit dem kontaktgebenden Ende nach oben immer eine definierte, reproduzierbare Stellung innerhalb der Standfläche 2 bezüglich der optischen Abtast­ vorrichtung 1 einnehmen. Des Weiteren weist die Abtastvorrichtung eine opto-elektronische Auswerteeinheit 13 zur Auswertung der Signale der unterschiedlichen Lichtempfänger auf.Underneath the optical element 5 arranged in the horizontal leg 10 of the angle 1 , a recess 3 is arranged within the base area 2 for inserting and placing the cylindrical or rod-shaped welding electrode 4 . For this purpose, the welding electrode is held by an automatic arm, not shown, and inserted into the recess 3 for measuring the contacting end, so that the contacting tip of the welding electrode projects upward to the optical element 5 within the horizontally extending leg 10 . Preferably, the recess 3 tapers in the upward direction, so that the welding electrodes always assume a defined, reproducible position within the base 2 with respect to the optical scanning device 1 due to their circumferential truncated cone surface 8 with the contacting end upwards. Furthermore, the scanning device has an opto-electronic evaluation unit 13 for evaluating the signals of the different light receivers.

Die Schweißelektrode 4 besitzt einen bestimmten Durchmesser d sowie nach einigen Schweißvorgängen an der kontaktierenden, oberen Spitze einen umlaufenden stumpfen Kegelmantel 8, an den sich ein Plateau 9 als stirnförmige Abschlußfläche FS anschließt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.The welding electrode 4 has a certain diameter d and, after a few welding operations, a circumferential blunt conical jacket 8 on the contacting, upper tip, to which a plateau 9 connects as an end-shaped end face F S , as shown in FIG. 4.

Die Funktion der optische Abtastvorrichtung 1 ist folgende, daß das ausgesandte Lichtbündel 12 wenigstens in Höhe des Plateaus 9 der stirnförmigen Abschlußfläche FS der Elektrode eine gegebene, vorgebbare Querschnittsfläche F aufweist. Vorzugsweise besteht das Lichtbündel 12 aus parallelen Lichtstrahlen, jedoch sind gleichermaßen andere Strahlbündel anwendbar. Die Querschnittsfläche F des Lichtbündels 12 ist vorzugsweise gleich der maximal zulässigen Kontaktfläche FSb einer Elektrode 4, wobei diese Kontaktfläche Fb jeweils das Plateau 9 darstellt, wie es in den Fig. 3b und 4 gezeigt ist. Ist die Kontaktfläche der Elektrode 4 bzw. deren Plateau 9 kleiner als die Querschnittsfläche F des Lichtbündels 12, so reflektiert durch die konische Form des Endes der Elektrode derjenige Teil der Lichtstrahlen, der auf das Plateau 9 auftrifft, in den Lichtempfänger des optischen Elements 5 zurück, derjenige Teil der Lichtstrahlen, der über das Plateau 9 hinausgeht und auf die Kegelfläche 8 auftrifft, wird hingegen in den in den Lichtempfänger des optischen Elements 6 reflektiert. Ist das Plateau 9 zu groß, so wird das Lichtbündels. 12 nur zum optischen Element 5 reflektiert. Wenn nun allerdings das Plateau 9 aufgrund der vorangegangenen Schweißvorgänge abgebrannt und dunkel bzw. schwarz gefärbt ist, so empfängt das optische Element 5 nicht mehr genügend reflektierte Strahlung, was von der Auswerteeinheit 13 ausgewertet wird. Auf diese Weise kann mittels der Abtastvorrichtung 1 festgestellt werden, und zwar über die Verhältnisse der von den Plateaus .9 und von den Kegelfläche 8 der Elektroden empfangenen reflektierten Strahlbündel des Lichtbündels 12, ob das Ende der betreffenden Elektrode 4 noch brauchbar ist oder abgefräst werden muß oder ob die verbrauchte Elektrode durch eine neue Elektrode ersetzt werden muß. Die Auswertung kann beispielsweise durch entsprechende Verhältnis- bzw. Quotienten­ bildungen der reflektierten Strahlungen in den optischen Elementen 5 und 6 sowie durch entsprechende Empfindlichkeitseinstellungen an den beiden Lichtempfängern der optischen Elemente 5 und 6 realisiert werden.The function of the optical scanning device 1 is that the emitted light bundle 12 has a given, predeterminable cross-sectional area F at least at the level of the plateau 9 of the end-shaped end face F S of the electrode. The light beam 12 preferably consists of parallel light beams, but other beam beams can equally be used. The cross-sectional area F of the light bundle 12 is preferably equal to the maximum permissible contact area F Sb of an electrode 4 , this contact area Fb each representing the plateau 9 , as shown in FIGS . 3b and 4. If the contact area of the electrode 4 or its plateau 9 is smaller than the cross-sectional area F of the light bundle 12 , the conical shape of the end of the electrode reflects that part of the light rays that strikes the plateau 9 back into the light receiver of the optical element 5 that part of the light rays that goes beyond the plateau 9 and strikes the conical surface 8 is, however, reflected into the light receiver of the optical element 6 . If the plateau 9 is too large, the light beam becomes. 12 reflected only to the optical element 5 . However, if the plateau 9 has burned down due to the preceding welding processes and is colored dark or black, then the optical element 5 no longer receives enough reflected radiation, which is evaluated by the evaluation unit 13 . In this way it can be determined by means of the scanning device 1 , specifically via the ratios of the reflected beam bundles of the light bundle 12 received from the plateaus .9 and from the conical surface 8 of the electrodes, whether the end of the relevant electrode 4 is still usable or has to be milled off or whether the used electrode has to be replaced by a new electrode. The evaluation can be realized, for example, by corresponding ratio or quotient formations of the reflected radiation in the optical elements 5 and 6 and by corresponding sensitivity settings on the two light receivers of the optical elements 5 and 6 .

In der Fig. 3 sind einige Abnutzungszustände von vier verschiedenen Schweißelektroden a, b, c und d mit den Plateauflächen FSa, FSb, FSc, FSd gezeigt. In Fig. 3a wird das vom Lichtsender abgestrahlte Lichtbündel 12 mit dem gegebenen Durchmesser S und der Fläche F zum Teil von dem Plateau 9 der Schweißelektrode 4 in Richtung der optischen Achse 13 zum oberen Lichtempfänger des optischen Elements 5 reflektiert, nämlich entsprechend der Fläche des Plateaus 9; das Plateau 9 selbst ist in Ordnung, was durch das Weiß des Plateaus 9 dargestellt ist. Gleichzeitig aber wird gemäß Fig. 3a ein Teil dieses Lichtbündels 12 von der schrägen, ringförmig umlaufenden Kegelfläche 8 in Richtung der optischen Achse 14 auf den Lichtempfänger des optischen Elements 6 reflektiert, so daß beide Lichtempfänger oder Sensoren ein Signal abgeben, welches jeweils von der Auswerteeinheit 13 ausgewertet wird.In Fig. 3, some wear states of four different welding electrodes a, b, c and d shown with the plateau faces F Sa, Sb F, F Sc, Sd F. In Fig. 3a, the light beam 12 emitted by the light transmitter with the given diameter S and the area F is partially reflected by the plateau 9 of the welding electrode 4 in the direction of the optical axis 13 to the upper light receiver of the optical element 5 , namely in accordance with the area of the plateau 9 ; the plateau 9 itself is in order, which is represented by the white of the plateau 9 . At the same time, however, as shown in FIG. 3a, part of this light bundle 12 is reflected by the oblique, annular conical surface 8 in the direction of the optical axis 14 onto the light receiver of the optical element 6 , so that both light receivers or sensors emit a signal, each of which is from the evaluation unit 13 is evaluated.

In Fig. 3b fällt das Lichtbündel 12 vollständig auf das Plateau 9, weil der Durchmesser des Plateaus 8 gerade dem Durchmesser S des Lichtbündels entspricht. In diesen beiden Abbildungen besitzt das Plateau 8 auch eine bestimmte Struktur, die durch die weiße Fläche des Plateaus gekenn­ zeichnet sein soll und die eine bestimmte Reflexion zuläßt, das Plateau 9 soll auch hier noch als in Ordnung gelten. In den Fig. 3c und 3d besitzt das Plateau 9 jeweils eine abgebrannte, schwarze Struktur, was durch das schwarz ausgefüllte Plateau 9 gekennzeichnet ist und was natürlich ein anderes Reflexionsverhalten, nämlich schlechteres, besitzt, welches von den Lichtempfängern der optischen Elemente 5, 6 gemessen wird. In Fig. 3c fällt ein Teil des reflektierten Lichts in Richtung der optischen Achse 14 wiederum auf den Sensor bzw. den Lichtempfänger des optischen Elements 6. Gleichzeitig wird aufgrund der abgebrannten Struktur des Plateaus 9, was durch die Schwärzung gekennzeichnet ist, nur wenig Licht zum Lichtempfänger des optischen Elements 5 reflektiert. In Fig. 3d findet, wie in Fig. 3b, praktisch keine Reflexion auf den Sensor bzw. den Lichtempfänger des optischen Elements 5 statt, aber wegen der ausge­ dehntheit des Plateaus 9 wird auch kein Licht von der kleiner gewordenen Kegelfläche 8 reflektiert, weil das Lichtbündel 12 vollständig auf das Plateau 9 fällt, was natürlich von der Auswerteeinheit 13 festgestellt wird.In Fig. 3b, the light beam 12 falls completely on the plateau 9 because the diameter of the plateau 8 just corresponds to the diameter S of the light beam. In these two figures, the plateau 8 also has a certain structure, which is to be characterized by the white surface of the plateau and which allows a certain reflection, the plateau 9 should still be considered in order here. In Figs. 3c and 3d has the plateau 9 are each a spent black structure, which is indicated by the solid black plateau 9 and which is of course a different reflection behavior, namely inferior has, which is measured by the light receivers of the optical elements 5, 6 becomes. In FIG. 3 c, part of the reflected light in the direction of the optical axis 14 again falls on the sensor or the light receiver of the optical element 6 . At the same time, due to the burnt-down structure of the plateau 9 , which is characterized by the blackening, only a little light is reflected to the light receiver of the optical element 5 . In Fig. 3d, as in Fig. 3b, practically no reflection on the sensor or the light receiver of the optical element 5 takes place, but because of the elongation of the plateau 9 , no light is reflected from the cone surface 8 which has become smaller, because that Beam 12 falls completely on the plateau 9 , which is of course determined by the evaluation unit 13 .

In der folgenden Tabelle sind diese Zustände zusammengefaßt:
These states are summarized in the following table:

Aufgrund der kreisrunden Fräsung durch den Frässer genügt es, wenn prinzipiell nur von einer Seite bzw. aus einer Richtung die Schweiß­ elektrode betrachtet wird. Durch den Fräser wird die Elektrode prinzipiell von oben auf dem Plateau 9 sowie seitlich auf der Kegelstumpffläche 8 gefräst. Auch können die Beleuchtungswinkel von 0 Grad bzw. 90 Grad unterschiedlich sein. Ebenso können die optischen Elemente 5, 6 auch gekrümmte Oberflächen aufweisen.Due to the circular milling by the milling cutter, it is sufficient if the welding electrode is viewed in principle only from one side or from one direction. In principle, the milling cutter mills the electrode from above on the plateau 9 and laterally on the truncated cone surface 8 . The illumination angles can also differ from 0 degrees or 90 degrees. Likewise, the optical elements 5 , 6 can also have curved surfaces.

Claims (11)

1. Optische Abtastvorrichtung (1) zur optischen Kontrolle der Abnützung zylinder- oder stabförmiger, insbesondere an einem Ende abgerundeter, Schweißelektroden (4) zur Verwendung in Automatenschweißgeräten für Punktschweißvorgänge in der Automobilindustrie, bestehend aus einem optischen Element (5, 6) mit wenigstens einem ein Lichtbündel (12) aussendenden Lichtsender und wenigstens einem Lichtempfänger zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts sowie einer opto-elektrischen Auswerteeinheit (13) zur Auswertung der Signale des Lichtempfängers.1. Optical scanning device ( 1 ) for optically checking the wear of cylindrical or rod-shaped, in particular rounded at one end, welding electrodes ( 4 ) for use in automatic welding devices for spot welding processes in the automotive industry, consisting of an optical element ( 5 , 6 ) with at least one a light beam emitting light bundle ( 12 ) and at least one light receiver for receiving the light reflected from the welding electrode and an opto-electrical evaluation unit ( 13 ) for evaluating the signals of the light receiver. 2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus einem auf eine Standfläche (2) montierten Winkel (1) mit einem senkrecht auf die Standfläche (2) montierten Schenkel (11) und einem dazu ungefähr waagrechten Schenkel (10) besteht, wobei in den beiden Schenkeln (10,11) je eines der optischen Elemente (5, 6) in einem Fenster montiert ist, wobei der Lichtsender des im waagrechten Schenkel montierten optischen Elements das Lichtbündel nach unten gerichtet abstrahlt und sich unterhalb dieses optischen Elements (5) innerhalb der Standfläche (2) eine Aussparung (3) befindet zum Einführen und Plazieren der zylinder- oder stabförmigen Schweißelektrode (4).2. Scanning device according to claim 1, characterized in that it consists of an angle ( 1 ) mounted on a standing surface ( 2 ) with a leg ( 11 ) mounted perpendicular to the standing surface ( 2 ) and an approximately horizontal leg ( 10 ), one of the optical elements ( 5 , 6 ) is mounted in a window in each of the two legs ( 10 , 11 ), the light transmitter of the optical element mounted in the horizontal leg radiating the light beam downwards and radiating below this optical element ( 5 ) within the base ( 2 ) there is a recess ( 3 ) for inserting and placing the cylindrical or rod-shaped welding electrode ( 4 ). 3. Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (5) des waagrechten Schenkels (10) einen Lichtsender und einen Lichtempfänger und das optische Element (6) des senkrecht auf die Standfläche (2) montierten Schenkels (11) nur einen Lichtempfänger umfaßt.3. Scanning device according to claim 2, characterized in that the optical element ( 5 ) of the horizontal leg ( 10 ) has a light transmitter and a light receiver and the optical element ( 6 ) of the leg ( 11 ) mounted perpendicular to the base ( 2 ) only one Includes light receiver. 4. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus einem auf eine Standfläche (2) montierten U-förmigen Winkel mit zwei senkrecht auf die Standfläche (2) montierten Schenkeln und einem die senkrechten Schenkel ungefähr waagrecht verbindenden Schenkel besteht, wobei in den drei Schenkeln (10,11) je eines der optischen Elemente (5, 6) in einem Fenster montiert ist und sich unterhalb des optischen Elements (5) des waagrechten Schenkels (10) zwischen den beiden senkrechten Schenkeln innerhalb der Standfläche (2) eine Ausspa­ rung (3) befindet zum Einführen und Plazieren der zylinder- oder stab­ förmigen Schweißelektrode (4).4. A scanning device according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the same consists of a U-shaped angle mounted on a base ( 2 ) with two legs mounted vertically on the base ( 2 ) and one leg connecting the vertical legs approximately horizontally , in each of the three legs ( 10 , 11 ) one of the optical elements ( 5 , 6 ) is mounted in a window and is located below the optical element ( 5 ) of the horizontal leg ( 10 ) between the two vertical legs within the standing area ( 2 ) a recess ( 3 ) is for inserting and placing the cylindrical or rod-shaped welding electrode ( 4 ). 5. Abtastvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus zwei auf die Standfläche (2) montierte, sich kreuzende U- förmige Winkel besteht, wobei in den vier senkrechten Schenkeln sowie dem waagrecht verlaufenden Kreuzteil je eines der optischen Elemente (5, 6) angeordnet ist.5. Scanning device according to one of the preceding claims, characterized in that it consists of two on the standing surface ( 2 ) mounted, intersecting U-shaped angles, with one of the optical elements ( 5th ) in the four vertical legs and the horizontally extending cross part , 6 ) is arranged. 6. Abtastvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts des optischen Elements (5, 6) eine optische Kamera mit einer CCD-Matrix ist.6. Scanning device according to one of the preceding claims, characterized in that the light receiver for receiving the light reflected from the welding electrode of the optical element ( 5 , 6 ) is an optical camera with a CCD matrix. 7. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung des Endes des zylinder- oder stabförmigen Gegenstandes (4) zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts auf dem Lichtempfänger mittels eines Linsensystems oder eines Blenden­ systems erfolgt.7. Scanning device according to claim 1, characterized in that the imaging of the end of the cylindrical or rod-shaped object ( 4 ) for receiving the light reflected by the welding electrode on the light receiver takes place by means of a lens system or an aperture system. 8. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (5, 6) aus einem optischen Lichtsender, aber einer Mehrzahl von optischen Lichtempfänger bestehen.8. Scanning device according to claim 1, characterized in that the optical elements ( 5 , 6 ) consist of an optical light transmitter, but a plurality of optical light receivers. 9. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Lichtsender ausgesendete Lichtbündel (12) zylindrisch oder eine kegelförmig gestaltet ist.9. Scanning device according to claim 1, characterized in that the light beam emitted by the light transmitter ( 12 ) is cylindrical or conical. 10. Verfahren zur optischen Kontrolle der Abnützung zylinder- oder stabförmiger Schweißelektroden (4), die in Automatenschweißgeräten für Punktschweißvorgänge in der Automobilindustrie Verwendung finden, und die an einem ihrer Enden eine Spitze, bestehend aus einem Plateau (9) und eine sich daran anschließenden, umlaufenden Kegelfläche, aufweisen, unter Verwendung einer optischen Abtastvorrichtung mit wenigstens einem optischen Element (5, 6) mit wenigstens einem ein Lichtbündel (12) aussendenden Lichtsender und wenigstens einem reflektiertes Licht auffangenden Lichtempfänger zum Empfang des von der Schweißelektrode reflektierten Lichts sowie einer opto-elektrischen Auswerteeinheit (13) zur Auswertung der Signale des bzw. der Licht­ empfänger(s), wobei die Spitze der Schweißelektrode mit dem Lichtbündel bestrahlt wird und das vom Plateau und/oder das von der Kegelfläche reflektierte Licht aufgefangen und ausgewertet wird, wobei das Verhältnis und/oder die Intensität bzw. die Lichtstärke des vom Plateau und/oder des von der Kegelfläche reflektierten Lichts gemessen und ausgewertet wird und daraus eine Aussage über die Brauchbarkeit der Schweißelektrode abgeleitet wird.10. A method for the optical control of the wear of cylindrical or rod-shaped welding electrodes ( 4 ), which are used in automatic welding machines for spot welding processes in the automotive industry, and which have at one end a tip consisting of a plateau ( 9 ) and an adjoining one, revolving conical surface, using an optical scanning device with at least one optical element ( 5 , 6 ) with at least one light transmitter emitting a light bundle ( 12 ) and at least one reflected light-receiving light receiver for receiving the light reflected from the welding electrode and an opto-electrical Evaluation unit ( 13 ) for evaluating the signals of the light receiver (s), the tip of the welding electrode being irradiated with the light beam and the light reflected by the plateau and / or the cone surface being collected and evaluated, the ratio and / or the In intensity or the light intensity of the light reflected from the plateau and / or from the conical surface is measured and evaluated and a statement about the usability of the welding electrode is derived therefrom. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung des vom Plateau (9) und des von der Kegelfläche (8) reflektierten Lichts entweder in ein- und demselben optischen Element oder in verschiedenen optischen Elementen vorgenommen wird, die die Schweißelektrode (4) umgeben.11. The method according to claim 10, characterized in that the evaluation of the light from the plateau ( 9 ) and from the conical surface ( 8 ) reflected light is carried out either in one and the same optical element or in different optical elements which the welding electrode ( 4th ) surround.
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