DE19860471C2 - Verfahren zur Qualitätsprüfung eines Werkstücks - Google Patents
Verfahren zur Qualitätsprüfung eines WerkstücksInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung eines
Werkstücks gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahren
ist aus der DE 39 43 133 C2
bekannt. Die aus der DE 39 43 133 C2 bekannte Vorrichtung ist
eine Vorrichtung zur akustischen Prüfung von monolithischen
Katalysator- oder Rußfilterkörpern auf Beschädigung der zur
akustischen Schwingung angeregten Katalysator- bzw.
Rußfilterkörper. Dabei sind ein Schwingungserreger
(Anschlagkörper), mindestens ein
Schalldruck-Aufnehmer und eine Auswerteeinheit vorhanden. Von
der Auswerteeinheit wird ein Vergleich des in der
Auswerteeinheit ermittelten Analyseergebnisses mit einer für
unbeschädigte Katalysator- bzw. Rußfilterkörper bestimmten
Referenzkurve durchgeführt. Die Frequenzanalyse des Schalldrucks
setzt 30 msec. nach dem Anschlag des Anschlagkörpers ein, so daß
sich die Schalldruck-Frequenz-Analyse ausschließlich auf die
abgestrahlten Geräusche beschränkt.
Ein Verfahren zur Überprüfung eines seismischen
Drehschwingdämpfers auf Funktionstüchtigkeit geht aus DE 38 10 194 C2
hervor, bei dem in einer Abklingkurve zumindest während
der ersten drei Perioden nach einer undefinierten stoßartigen
Schwingungserregung die Schwingungsamplituden jeweils gesondert
gemessen und daraus von Amplitude zu Amplitude der jeweilige
Dämpfungsfaktor ermittelt wird und bei dem der Prüfling nur dann
als funktionstüchtig freigegeben wird, wenn die Reihe der
ermittelten Dämpfungsfaktoren wertmäßig abfällt und außerdem
innerhalb eines fallenden Streubandes liegt, das auf gleiche
Weise an baugleichen, als funktionsfüchtig bekannten
Drehschwingungsdämpfern ermittelt wurde.
Ein weiteres Meßverfahren und eine weitere Vorrichtung zur
Kontrolle des Dämpfungsfaktors von Drehschwingungsdämpfern geht
aus DE 27 18 790 A1 hervor. Hier wird der zu prüfende
Drehschwingungsdämpfer in eine Drehschwingung mit immer gleicher
Anfangsamplitude dann in einer Abklingkurve zum freien
Anschwingen gebracht und schließlich mit einer bestimmten
Bestimmungsmethode die entsprechende Schwingungszahl gemessen.
Aufgrund der Schwingungszahl innerhalb des Bereiches zwischen
den zulässigen Schwingungszahlgrenzwerten wird die einwandfreie
Qualität des geprüften Drehschwingungsdämpfers festgestellt. Die
außerhalb der Schwingungskennzahlwerte liegende Schwingungszahl
weist auf Ausschuß des geprüften Drehschwingungsdämpfers hin.
Schließlich geht aus dem Aufsatz "Optical-Fiber Vibration Sensor
using step Interferometrie" in "Applied Optics", VOL. 35, NR. 28,
01.10.96, Seite 5667 bis 5668, hervor, Schwingungen
interferometrisch auszuwerten, wobei ein mit Laser-Licht
beaufschlagtes Michelson-Faser-Interferometer als
Vibrationssensor verwendet wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Qualitätsprüfung eines Werkstücks, insbesondere zur Erfassung
von Rissen oder Fehlern in einem Werkstück, angegeben, das eine
schnelle und unaufwendige Qualitätsprüfung von Werkstücken aus
praktisch beliebigen festen Werkstoffen gestattet. Der zur
Verarbeitung von gewonnenen Meßsignalen erforderliche Aufwand
ist gering, insbesondere ist keinerlei aufwendige
Bildverarbeitung erforderlich, und der Verarbeitungsaufwand ist
im wesentlichen unabhängig von der Komplexität der Gestalt des
zu überprüfenden Werkstücks.
Die Abklingzeit der Schwingung und/oder von einzelnen
Spektralkomponenten der Schwingung wird gemessen und das
Werkstück für gut befunden, wenn die Abklingzeit in einem
vorgegebenen Intervall liegt. Dieses Intervall kann vorab anhand
von als fehlerfrei bekannten Werkstücken experimentell
festgelegt werden.
Die einzelnen Spektralkomponenten unverscheiden sich im
allgemeinen in ihrem Abklingverhalten und werden durch eventuell
vorhandene Fehler im Werkstück in unterschiedlicher Weise
beeinflußt. Dabei reagieren im allgemeinen höherfrequente
Komponenten empfindlicher auf Fehler geringer Ausdehnung als
niederfrequente. Des weiteren ist die Empfindlichkeit einer
gegeben Spektralkomponente für eine Störung unterschiedlich,
je nachdem, ob diese sich im Bereich eines Schwingungsbauches
oder -knotens des zu dieser Komponente gehörenden
Schwingungsmode des Werkstücks befindet. Durch Auswertung einer
Mehrzahl von Spektralkomponenten mit unterschiedlicher
Verteilung von Schwingungsbäuchen und -knoten läßt sich eine
homogenere
örtliche Verteilung der Nachweisempfindlichkeit für Defekte im
Werkstück erreichen.
Im Gegenzug wird das Werkstück für schlecht befunden, wenn die
Abklingzeit in einem zweiten vorgegebenen Intervall liegt.
Dieses Intervall muß nicht komplementär zum ersten sein; wenn
nämlich unangemessen lange oder kurze Abklingzeiten gemessen
werden, so ist dies eher ein Hinweis auf einen Meßfehler als auf
einen tatsächlichen Defekt des untersuchten Werkstücks. In einem
solchen Fall ist es zweckmäßig, das Werkstück mit einem anderen
Verfahren zu überprüfen. Dies kann auch zweckmäßig sein, wenn
der gemessene Wert zwischen den zwei vorgegebenen Intervallen
liegt.
Gemessene Abklingzeiten der Schwingung oder einzelner ihrer
Spektralkomponenten können für ein und dasselbe Werkstück unter
schiedlich sein, wenn die
Schwingungsanregung mit unterschiedlicher Stärke
erfolgt. Um zu reproduzierbaren Messungen zu gelan
gen, ist es deshalb wichtig, daß die Schwingung re
produzierbar, insbesondere durch Anschlagen des
Werkstücks mit einem Gegenstand mit festgelegter
Geschwindigkeit angeregt wird.
Eine in gewissem Umfang unvermeidliche Streuung der
Anregungsenergie beziehungsweise - was gleichbedeu
tend ist - der Anschlaggeschwindigkeit kann durch
eine Normierung von Meßdaten, insbesondere von
Schwingungsamplituden, auf die Anregungsenergie be
ziehungsweise Anschlaggeschwindigkeit kompensiert
werden.
Dieser Gegenstand ist vorzugsweise ein mit einer
festgelegten Amplitude ausgelenktes Pendel.
Nachdem das Pendel an das Werkstück gestoßen und
davon abgeprallt ist, wird es zweckmäßigerweise an
gehalten, um zu vermeiden, daß es ein zweites Mal
mit verminderter Energie dagegen stößt, während das
Werkstück noch schwingt, und so die Messung stört.
Vorzugsweise wird die angeregte Schwingung des
Werkstücks interferometrisch gemessen. Zu diesem
Zweck wird zum Beispiel ein Laserstrahl in zwei
Teilstrahlen aufgeteilt, von denen einer auf einen
Oberflächenbereich des Werkstücks gerichtet wird.
Vom Werkstück reflektiertes Laserlicht wird mit dem
anderen Teilstrahl zur Interferenz gebracht und das
Interferenzmuster ausgewertet. Auf diese Weise kann
die Bewegung des bestrahlten Oberflächenbereichs
des Werkstücks mit hoher Genauigkeit vermesse wer
den, ohne daß das Schwingungsverhalten des Werk
stücks in irgendeiner Weise beeinflußt wird.
Als Alternative oder als Ergänzung kann ferner vor
gesehen werden, daß die Schwingung anhand von vom
Werkstück durch Luft ausgesendeten Schallwellen,
zum Beispiel mit Hilfe eines Mikrofons, gemessen
wird.
Eine Anordnung zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung umfaßt neben Einrichtungen zum Anre
gen und zum Messen der Schwingung eine schwingfähi
ge Lagerung für das Werkstück. Indem diese Lagerung
selber schwingfähig ist, ist sichergestellt, daß
die Schwingung des Werkstücks an keiner Stelle un
terdrückt wird, und daß infolgedessen Fehler an je
der Stelle des Werkstücks in gleicher Weise nachge
wiesen werden können.
Diese Lagerung unterstützt zweckmäßigerweise das
Werkstück an drei Punkten. Dadurch ist eine stabile
Fixierung des Werkstücks bei minimaler Einschrän
kung seiner Schwingfähigkeit gegeben.
Die Lagerung umfaßt vorzugsweise Vorsprünge, etwa
in Art von Armen, Säulen oder Noppen, aus einem
gummielastischen Material auf, die das Werkstück
unterstützen.
Ein einfaches Mittel zum Anregen der Schwingung des
Werkstücks ist ein Pendel. Um mit Hilfe des Pendels
eine exakt reproduzierbare Anregung zu erzielen,
sollte ein Anschlagelement vorgesehen sein, das ei
ne maximale Auslenkung des Pendels festlegt. Bei
einer einfachen Ausgestaltung der Anordnung hat das
Pendel einen sich nach oben über die Pendelachse
hinaus erstreckenden Betätigungshebel, den eine Be
dienungsperson kippen kann, um das Pendel an das
Anschlagelement zu bewegen, und dann loslassen
kann, so daß das Pendel an das Werkstück stoßen
kann. Nachdem das Pendel das Werkstück angestoßen
hat, kann die Bedienungsperson es ferner an dem Be
tätigungshebel festhalten, um einen zweiten Stoß an
das Werkstück zu verhindern.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Er
findung ergeben sich aus der nachfolgenden Be
schreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf
die Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten
Teils einer Anordnung zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung, der eine Einrichtung zum
Anregen der Schwingung umfaßt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung
zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
einschließlich einer Einrichtung zum Messen der
Schwingung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Varian
te der Anordnung aus Fig. 2;
Fig. 4 eine graphische Darstellung von Ergebnissen
eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausgestaltung
der Erfindung; und
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Ergebnisse
eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausgestaltung.
Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Einrich
tung zum Anregen einer Schwingung in einem Werk
stück, die einen ersten Teil der Anordnung zur
Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bil
det. Auf einer Grundplatte 3 sind drei Säulen 2 aus
zum Beispiel Silikon montiert, die ein zu prüfendes
Werkstück 1, hier einen Nockenring einer Radialkol
beneinspritzpumpe, an drei Punkten in der Nähe sei
nes Umfangs unterstützen. Die Grundplatte 3 trägt
ferner einen Arm 4, der ein Pendel 6 um eine zur
Ebene der Figur senkrechte Achse 5 drehbar hält.
Das Pendel umfaßt einen Stoßkörper 8, der in der in
Fig. 1 durchgezogen dargestellten Position soeben
an das Werkstück 1 anstößt. Der Stoßkörper 8 ist
mit der Achse 5 durch ein flexibles Blatt 9, zum
Beispiel aus Federstahl, verbunden. Ein Bedienhebel
7 oberhalb der Achse 5 ist mit dem Blatt 9 fest
verbunden.
Durch Kippen des Bedienhebels im Gegenuhrzeigersinn
in Fig. 1 erreicht das Pendel die in der Fig. 1
gestrichelt dargestellte Position, in der sein un
teres Ende an ein Anschlagelement 10 stößt. Diese
Anschlagelement 10 definiert die maximal mögliche
Auslenkung des Pendels. Aus dieser Position kann
das Pendel losgelassen werden und stößt dann mit
einer genau festgelegten, reproduzierbaren Ge
schwindigkeit an das Werkstück 1. Diese Geschwin
digkeit ist so gewählt, daß sie nicht ausreicht, um
die Haftreibung des Werkstücks 1 auf den Säulen 2
zu überwinden und dieses auf den Säulen zu ver
schieben. Somit werden durch das Anstoßen mit dem
Pendel das Werkstück 1 und die Säulen 2 zu einer
Schwingung mit einer genau vorgegebenen Energie an
geregt.
Nach dem Anstoßen an das Werkstück 1 prallt das
Pendel zurück und wird von der Bedienungsperson an
gehalten, noch bevor es ein zweites Mal auf das
Werkstück 1 stoßen kann. So kann die durch den er
sten Stoß mit dem Pendel angeregte Schwingung unge
stört ausklingen.
Die Position des Anschlagelements 10 kann ver
schiebbar sein, um für unterschiedliche Arten von
Werkstücken, die sich zum Beispiel hinsichtlich ih
res Gewichts unterscheiden, verschiedene Pendelaus
lenkungen reproduzierbar einstellen zu können.
Auch die Auflage des Werkstücks kann verschiebbar
sein, um direkt einen zweiten Anschlag zu vermei
den.
Einer Variante zufolge kann am Anschlagelement 10
eine elektromagnetische Spule montiert sein, die
unterschiedliche Funktionen haben kann. So kann sie
zum einen vor Beginn einer Messung unter Strom ge
setzt werden, um den Stoßkörper 8 am Anschlagele
ment 10 festzuhalten, bis der Strom unterbrochen
wird und somit das Pendel freikommt, um an das
Werkstück 1 zu stoßen. Kurze Zeit später wird die
Spule zweckmäßigerweise wieder unter Strom gesetzt,
so daß sie eine magnetische Anziehungskraft auf das
vom Werkstück 1 zurückprallende Pendel 6 ausübt und
dieses zurück an das Anschlagelement 10 zieht.
Fig. 2 zeigt die gesamte Anordnung zur Durchfüh
rung des Verfahrens, wobei die mit Bezug auf Fig.
1 beschriebene Einrichtung zum Anregen der Schwin
gung schematisch in Draufsicht gezeigt ist.
Ein Dauerstrich-Laser 11, zum Beispiel ein HeNe-
Laser, sendet einen Strahl aus, der an einem teil
reflektierenden Spiegel 12 in zwei Teilstrahlen
aufgeteilt wird, von denen einer an einem Reflektor
13, hier einem 90°-Prisma, zurückgeworfen wird und
schließlich einen Sensor 18 erreicht, und der zwei
te auf eine seitliche Oberfläche des Werkstücks 1
trifft, das auf den in dieser Figur nicht sichtba
ren Säulen 2 auf der Grundplatte 3 angeordnet ist.
An der konvexen Außenfläche des ringförmigen Werk
stücks 1 wird der reflektierte Strahl aufgefächert,
ein Teil des reflektierten Lichts durchquert eine
Blende 14 und kehrt zurück zum teilreflektierenden
Spiegel 12 und wird in Richtung auf den Sensor 18
reflektiert.
Am Sensor 18 wird das vom Werkstück 1 reflektierte
Licht mit dem vom Reflektor 13 zurückgeworfenen
Strahl überlagert. Der Reflektor 13 ist so positio
niert, daß sich die optischen Weglängen der zwei
Teilstrahlen um nicht mehr als die Kohärenzlänge
des Laserlichts unterscheiden, so daß am Sensor 18
ein Interferenzmuster entsteht.
Bevor die eigentliche Messung durchgeführt wird,
kann die vom Werkstück 1 zum Sensor 18 zurückgewor
fene Lichtmenge maximiert werden. Dazu wird der In
terferometerarm, der den Reflektor 13 enthält,
zeitweilig blockiert, was die Entstehung eines In
terferenzmusters am Sensor 18 verhindert. Das Meß
signal des Sensors 18 ist dann ein direktes Maß für
die vom Werkstück reflektierte Lichtmenge. Diese
kann zum Beispiel durch Verschieben der Grundplatte
3 senkrecht zur Richtung des vom Laser 11 kommenden
Strahls oder durch Kippen der Grundplatte optimiert
werden.
Wenn das Werkstück 1 vom Stoßkörper 8 zu Schwingun
gen angeregt wird, so bewegt sich die Außenoberflä
che des Werkstücks 1 in Richtung des Laserstrahls
hin und zurück, was zu ständigen Veränderungen der
optischen Weglänge in einem Arm des Interferometer
aufbaus führt, der durch die Spiegel 12, 15 und den
Reflektor 13 gebildet ist. Diese Weglängenänderun
gen führen zu Verschiebungen des am Sensor 18 ge
bildeten Interferenzmusters, die vom Sensor erfaßt
werden und von einer an diesen angeschlossenen Aus
werteelektronik verarbeitet werden.
Die Auswerteelektronik umfaßt zum einen ein Oszil
loskop 19, das am Sensor 18 auftretende Hellig
keitsunterschiede direkt anzeigt und so einer Be
dienungsperson einen unmittelbaren Eindruck vom
Verlauf der im Werkstück 1 angeregten Schwingung
verschafft.
Weiterer wesentlicher Bestandteil der Auswerteelek
tronik ist ein Computer 20, der über einen AD-
Wandler 21 digitalisierte Helligkeitswerte vom Sen
sor 18 empfängt und programmiert ist, diese in mo
mentane Auslenkungen des Werkstücks umzurechnen und
daraus das Abklingverhalten der gesamten Schwingung
zu berechnen, oder gegebenenfalls auch die Schwin
gung in ihre einzelnen Spektralkomponenten zu zer
legen und deren Frequenzen sowie ihr zeitliches
Verhalten zu ermitteln. Da die Schwingungsmoden des
Werkstücks 1, die den einzelnen Spektralkomponenten
entsprechen, untereinander gekoppelt sind, kann das
zeitliche Verhalten dieser einzelnen Komponenten
recht komplex sein, so können zum Beispiel je nach
Werkstück Schwebungen zwischen einzelnen Komponen
ten auftreten, die Intensität einzelner Komponenten
kann nach dem Anstoßen des Werkstücks 1 allmählich
zunehmen, da Schwingungsenergie erst allmählich in
die entsprechende Schwingungsmode eingekoppelt
wird, etc. Amplituden und Frequenzen der einzelnen
Spektralkomponenten können mit Hilfe bekannter Ver
arbeitungstechniken wie etwa der schnellen Fourier-
Transformation auf einfache Weise gewonnen werden,
und aus einem eventuellen Abweichen der gemessenen
Werte von zuvor an bekanntermaßen fehlerfreien
Werkstücken ermittelten Normwerten kann leicht auf
einen Fehler im Werkstück 1 geschlossen werden. Ein
an den Computer 20 angeschlossener Bildschirm 22
zeigt die Ergebnisse der Auswertung an, zum Bei
spiel als Zahlenwerte der gemessenen Frequenzen,
Abklingzeiten etc. Selbstverständlich kann der
Bildschirm 22 auch eine vom Computer 20 getroffene
Entscheidung über die Fehlerhaftigkeit oder Fehler
freiheit des Werkstücks anzeigen.
Fig. 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung, bei
der die Schwingung des Werkstücks 1 nicht auf op
tisch-interferometrischem Wege, sondern akustisch
mit Hilfe eines Mikrofons 23 erfaßt wird. Die Ver
arbeitung des vom Mikrofon 23 gelieferten Signals
ist im wesentlichen die gleiche wie beim vom Sensor
18 gelieferten Signal und wird mit den gleichen
Vorrichtungen 19 bis 22 durchgeführt. Die akusti
sche Untersuchung des Werkstücks kann auch beglei
tend zur interferometrischen erfolgen. Dabei unter
scheiden sich die beiden Varianten im wesentlichen
dadurch, daß das im in Fig. 2 gezeigten Aufbau
ausgewertete optische Signal nur von einem örtlich
begrenzten Bereich des Werkstücks gewonnen wird,
während das akustische Signal ein "gemitteltes" Si
gnal ist, zu dem das gesamte Werkstück beiträgt.
Es wird nun die Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung beschrieben. Eine Bedienungsperson pla
ziert ein zu überprüfendes Werkstück 1, hier einen
Nockenring, auf den Silikonsäulen 2. Diese unter
stützen den Ring an drei Punkten, so daß seine
räumliche Lage festgelegt ist. Falls notwendig, ju
stiert die Bedienungsperson die Position der Grund
platte 3, um die Intensität des vom Werkstück 1 zum
Sensor 18 reflektierten Lichts zu maximieren. Dann
lenkt sie mit Hilfe des Hebels 7 das Pendel zum An
schlagelement 10 aus. Gleichzeitig mit dem Loslas
sen des Hebels triggert sie, zum Beispiel über ei
nen Schalter, die Einrichtung zum Messen der
Schwingung, die das Oszilloskop 19, den AD-Wandler
21 und den Computer 20 umfaßt. So ist der Computer
20 in der Lage, die Zeit zwischen dem Loslassen des
Pendels und Einsetzen der Schwingung des Werk
stücks 1 zu messen und, falls diese Zeit zu weit
von einem erwarteten Wert abweicht, eine Warnung
auszugeben, daß die Messung vermutlich untauglich
ist.
Falls, wie oben als Abwandlung beschrieben, der An
schlag 10 eine Magnetspule enthält, kann das Trig
gern der Meßeinrichtung und das Unterbrechen des
Stroms dieser Spule mit einem gemeinsamen Schalter
erfolgen.
Anschließend berechnet der Computer 20 aus den vom
Sensor 18 gelieferten Helligkeitswerten die momen
tane Auslenkung des Werkstücks 1 aus seiner Ruhepo
sition und daraus die Amplitude der Schwingung.
Durch fortlaufende Überwachung der Amplitude wird
die Abklingzeit ermittelt. Vorherige Messungen an
den hier als Werkstück verwendeten Nockenringen ha
ben ergeben, daß diese normalerweise eine Abkling
zeit in einem Bereich um 800 ms aufweisen. Dem Com
puter wird deshalb vorgegeben, einen Nockenring
dann als ordnungsgemäß zu bewerten, wenn die gemes
sene Abklingzeit zwischen 600 und 1500 ms liegt.
Dabei werden nach oben wesentlich größere Abwei
chungen vom normalen Wert zugelassen als nach un
ten, weil eine lange Abklingzeit im allgemeinen als
ein Hinweis auf eine gute, riß- und störungsfreie
Materialstruktur angesehen wird. Falls eine Ab
klingzeit von mehr als 1500 ms gemessen wird, liegt
vermutlich ein Meßfehler vor. In einem solchen Fall
kann die Messung von Anfang an wiederholt werden,
oder der betreffende Nockenring wird nach einem an
deren Verfahren überprüft.
Falls die Abklingzeit zwischen 100 und 400 ms
liegt, entscheidet der Computer 20, daß der Nocken
ring schlecht ist. Eine kürzere Abklingzeit als 100 ms
ist wiederum ein Hinweis auf einen Mangel der
Messung.
Falls die Abklingzeit zwischen 400 und 600 ms
liegt, ist die Beurteilung nicht völlig sicher. Ein
geringwertiges Werkstück könnte in einem solchen
Fall einfach verworfen werden, bei höherwertigen
kann es wirtschaftlich sein, vorher noch eine Über
prüfung nach einem anderen Verfahren durchzuführen.
Fig. 4 zeigt ein typisches Ergebnis einer Überprü
fung einer Charge von 300 Nockenringen in Form ei
nes Diagramms, an dessen Achsen die Ordnungszahl
des jeweiligen Nockenrings beziehungsweise die ge
messene Abklingzeit in ms aufgetragen ist. Die
überwiegende Mehrheit der Nockenringe hat Abkling
zeiten, die in ein in der Figur schraffiert darge
stelltes Band zwischen 600 und 1000 ms fallen, lie
gen also innerhalb des gestrichelt dargestellten
Intervalls von 600 bis 1500 ms, innerhalb dessen
die Nockenringe für in Ordnung befunden werden.
Einzelne Ringe, im Diagramm durch Kreuzchen 30 dar
gestellt, haben Abklingzeiten zwischen 100 und
400 ms und werden somit als fehlerhaft aussortiert.
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse einer Modelluntersu
chung an zwei verschiedenen Chargen von Nockenrin
gen, die sich in ihren Abmessungen unterscheiden.
An den Achsen des Diagramms sind horizontal die
Ordnungszahlen der Nockenringe und vertikal ihre
Resonanzfrequenz in Hz aufgetragen. Die erste Char
ge entspricht dem mit I bezeichneten Bereich des
Diagramms, die zweite dem mit II bezeichneten. In
die erste Charge ist im mit 31 bezeichneten Ab
schnitt eine Gruppe von defekten Nockenringen ein
gefügt. Der Meßwert jedes Nockenrings dieser Gruppe
ist durch einen Kreis im Diagramm bezeichnet. Man
erkennt, daß die gemessenen Resonanzfrequenzen der
defekten Nockenringe stark streuen und meist unter
halb der für die Charge typischen Resonanzfrequenz
von ca. 3750 Hz liegen. Ausreißer 32 im Bereich I
sind auf einzelne defekte Nockenringe beziehungs
weise Meßfehler zurückzuführen. Außerdem ist in die
Charge eine kleine Gruppe 33 von Nockenringen der
zweiten Charge eingefügt, deren Resonanzfrequenzen
signifikant höher bei ca. 4050 Hz liegen. Die zwei
te Charge enthält ebenfalls eine Gruppe 34 von de
fekten Nockenringen, deren Meßwerte, durch kleine
Kreise bezeichnet, im Vergleich zur eigentlichen
Charge stark streuen und im Mittel niedriger lie
gen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein wenig auf
wendiges Verfahren zur Qualitätsprüfung von Werk
stücken aus praktisch beliebigen festen Materialien
geschaffen, bei dem die Auswertung der Meßergebnis
se einfach und zuverlässig ist und das gesamte Ver
fahren leicht automatisierbar und somit ohne
Schwierigkeiten in eine automatische Fertigung der
Werkstücke einbeziehbar ist.
Claims (8)
1. Verfahren zur Qualitätsprüfung eines Werkstücks, bei welchem
das Werkstück zu einer Schwingung angeregt, wenigstens ein
Parameter der Schwingung gemessen und das Werkstück für gut
befunden wird, wenn der Parameter innerhalb eines vorgegebenen
Rahmens liegt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die
Abklingzeit der Schwingung und/oder von Spektralkomponenten der
Schwingung als Parameter dient und das Werkstück für gut
befunden wird, wenn die Abklingzeit in einem vorgebenen
Intervall liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Werkstück für schlecht
befunden wird, wenn die Abklingzeit in einem zweiten
vorgegebenen Intervall liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Werkstück einer
Prüfung nach einem anderen Verfahren unterzogen wird, wenn die
Abklingzeit außerhalb der zwei vorgegebenen Intervalle liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
die Schwingung durch Stoßen des Werkstücks mit einem Gegenstand
mit festgelegter Geschwindigkeit angeregt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Gegenstand ein Pendel
(6) ist, das mit einer festgelegten Amplitude ausgelenkt und
losgelassen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß gemessene Daten anhand der Anregungsenergie
der Schwingung normiert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
die Schwingung interferometrisch gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die
Schwingung anhand von vom Werkstück durch Luft ausgesendeten
Schallwellen gemessen wird.
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---|---|---|---|
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