DE202009006425U1

DE202009006425U1 - Vorrichtung zum Abbilden der Innenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Hohlraumes in einem Werkstück

Info

Publication number: DE202009006425U1
Application number: DE202009006425U
Authority: DE
Original assignee: Hommel Etamic GmbH
Current assignee: Jenoptik Industrial Metrology Germany GmbH
Priority date: 2009-05-05
Filing date: 2009-05-05
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: EP2249148B1; EP2249148A3; EP2249148A2

Abstract

Vorrichtung zum Abbilden der Innenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Hohlraumes in einem Werkstück,
mit einem Grundkörper, an dem eine Optik zum Abbilden der Innenfläche angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Optik (10) Kollisionsschutzmittel zum Schutz der Optik (10) vor einer Kollision mit dem Werkstück (6) zugeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum Abbilden der Innenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Hohlraumes in einem Werkstück.
Das Abbilden einer Innenfläche eines zylindrischen Hohlraumes in einem Werkstück dient dem Ziel, die Oberfläche auf Fehler zu untersuchen und fehlerhafte Bauteile auszuscheiden. Dies ist insbesondere in der Automobilindustrie von Bedeutung, wo funktionsrelevante Bohrungen seriengefertigt werden, beispielsweise bei Bremszylindern, Bremssätteln, Pleueln, Kolben, Motorzylindern, Zylinderlaufbuchsen oder Lagerbuchsen.
Durch DE 10 2007 031 358 A1 ist eine Vorrichtung der betreffenden Art zum Abbilden der Innenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Hohlraumes an einem Werkstück bekannt, die einen Grundkörper aufweist, in dem eine Optik zum Abbilden der Innenfläche angeordnet ist. Bei der aus der Druckschrift bekannten Vorrichtung weist die Optik einen Rundumblick von 360° auf und bildet die Innenfläche des Hohlraumes in dem Werkstück auf einem digitalen Bildaufnehmer ab. Um die gesamte relevante Innenfläche abzubilden, ist dem Grundkörper eine Vorschubeinrichtung zum Vorschub der Optik in Axialrichtung des Hohlraumes zugeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art anzugeben, deren Handhabung vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Kollision der Optik mit dem Werkstück zu verhindern. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß der Optik Kollisionsschutzmittel zum Schutz der Optik vor einer Kollision mit dem Werkstück zugeordnet sind. Auf diese Weise ist eine Beschädigung der Optik durch eine Kollision mit dem Werkstück zuverlässig vermieden. Dadurch entfallen zusätzliche von einer Bedienperson auszuführende Arbeitsschritte und Vorsichtsmaßnahmen, so daß die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht ist.
Die Kollisionsschutzmittel können in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Bewegung der Optik relativ zu dem Werkstück nach Richtung und Geschwindigkeit erfaßt werden, beispielsweise auf optischem oder sonstigen Wege, beispielsweise mittels Ultraschalles. Anhand der Richtung der Bewegung des Grundkörpers kann dann in einer Auswertungseinrichtung festgestellt werden, ob eine Kollision der Optik mit dem Werkstück droht. In diesem Falle kann beispielsweise eine dem Grundkörper zugeordnete Vorschubeinrichtung stillgesetzt werden. Um den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders einfach und damit kostengünstig zu gestalten, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Kollisionsschutzmittel mechanische oder elektro-mechanische Schutzmittel aufweisen.
Bei der vorgenannten Ausführungsform weisen die Schutzmittel vorzugsweise wenigstens ein mechanisches Schutzelement auf, wie dies eine Weiterbildung vorsieht.
Vorteilhafterweise ist bei der vorgenannten Ausführungsform das Schutzelement zwischen einer ersten Position, in der die Optik für ein Abbilden der Innenfläche freigegeben ist, und einer zweiten Position, in der die Optik vor einer Kollision mit dem Werkstück geschützt ist, bewegbar. Die Bewegung der Optik zwischen der ersten Position und der zweiten Position kann hierbei durch beliebige geeignete Mittel erfolgen.
Um die Optik in Umfangsrichtung allseitig vor Kollisionsschäden zu schützen, ist es zweckmäßig, daß das Schutzelement nach Art einer Hülse ausgebildet ist, wie dies eine andere vorteilhafte Weiterbildung vorsieht.
Insbesondere dann, wenn das Schutzelement mittels eines Elektromagneten zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegt wird, ist es bei der vorgenannten Ausführungsform zweckmäßig, daß die Hülse wenigstens abschnittsweise aus einem ferromagnetischen Material besteht.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht Federmittel zum Vorspannen des Schutzelementes wenigstens in die zweite Position vor, wobei gemäß einer anderen Weiterbildung dem Schutzelement vorzugsweise eine Antriebseinrichtung zur Bewegung des Schutzelementes wenigstens aus der zweiten Position in die erste Position zugeordnet sein kann. Bei einer Kombination dieser Weiterbildungen befindet sich das Schutzelement durch die Federmittel vorgespannt in der zweiten Position und wird entgegen der Vorspannung der Federmittel durch die Antriebseinrichtung in die erste Position bewegt.
Um die Antriebseinrichtung besonders einfach zu gestalten, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform vor, daß die Antriebseinrichtung wenigstens einen Elektromagneten zur Erzeugung einer Magnetkraft zum Bewegen des Schutzelementes wenigstens aus der zweiten Position in die erste Position aufweist.
Eine andere außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Schutzmittel Kollisionsdetektionsmittel zur Detektion einer Kollision des Schutzelementes mit dem Werkstück aufweisen, die auf eine Relativbewegung des Schutzelementes zu der Optik ansprechen. Bei dieser Ausführungsform ist anhand einer Relativbewegung des Schutzelementes zu der Optik feststellbar, ob das Schutzelement mit dem Werkstück kollidiert. In diesem Falle kann beispielsweise eine dem Grundkörper zugeordnete Vorschubeinrichtung stillgesetzt werden, so daß eine weitere Bewegung der Optik vermieden ist. Die Vorrichtung kann dann mittels der Vorschubeinrichtung aus dem Hohlraum heraus und nach einer Neuausrichtung des Werkstücks relativ zu der Vorrichtung erneut in den Hohlraum hinein gefahren werden.
Um die Kollisionsdetektionsmittel besonders einfach und kostengünstig zu gestalten, sieht eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform vor, daß die Kollisionsdetektionsmittel wenigstens einen Mikroschalter aufweisen. Geeignete Mikroschalter stehen als einfache und kostengünstige Standardbauteile zur Verfügung.
Zweckmäßigerweise ist dem Grundkörper eine Vorschubeinrichtung für einen Vorschub der Optik relativ zu dem Werkstück zugeordnet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, daß die Kollisionsdetektionsmittel bei Detektion einer Kollision des Schutzelementes mit dem Werkstück die Vorschubeinrich tung stillsetzen. Auf diese Weise ist zuverlässig eine Kollision der Optik mit dem Werkstück vermieden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten stark schematisierten Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen, in der Zeichnung dargestellten sowie in den Schutzansprüchen beanspruchten Merkmale für sich genommen sowie in beliebiger Kombination miteinander den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Schutzansprüchen und deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der Zeichnung.
Es zeigt:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einem Werkstück, das einen abzubildenden Hohlraum in Form einer Bohrung aufweist,
2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer in die Bohrung eingefahrenen Position,
3 die Vorrichtung gemäß 1 beim Abbilden der Innenfläche der Bohrung,
4 die Vorrichtung gemäß 1 nach dem Abbilden der Bohrung,
5 die Vorrichtung gemäß 1 beim Einfahren in die Bohrung kurz vor einer Kollision mit einem Hindernis und
6 die Vorrichtung gemäß 1 nach einer Kollision mit dem Hindernis.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zum Abbilden der Innenfläche 4 in einem Werkstück dargestellt. Die Innenfläche 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine Bohrung in dem Werkstück 6 gebildet.
Die Vorrichtung 2 weist einen Grundkörper auf, an dem eine Optik 10 zum Abbilden der Innenfläche 4 angeordnet ist. Bei der Optik 10 handelt es sich um eine Optik mit einem Rundumblick von 360°, so daß jeweils ein ringförmiger Bereich der Innenfläche 4 von der Optik 10 auf einen digitalen Bildaufnehmer (nicht dargestellt) abgebildet wird. Dem digitalen Bildaufnehmer ist eine Auswertungseinrichtung nachgeordnet, in der anhand der von der Optik 10 aufgenommenen Bilder mittels Algorithmen der Bildverarbeitung und Mustererkennung festgestellt wird, ob die Oberfläche der Bohrung in dem Werkstück 6 vorbestimmten Anforderungen genügt.
Um die Optik 10 in die Bohrung hinein- bzw. aus dieser herausfahren zu können, ist dem Grundkörper 8 eine Vorschubeinrichtung (nicht dargestellt) zugeordnet, mittels derer der Grundkörper 8 in Richtung eines Doppelpfeiles 12 relativ zu dem Werkstück 6 bewegbar ist. Hinsichtlich des Aufbaus der Vorrichtung 2 im übrigen und der Art und Weise, in der die Innenfläche 4 abgebildet und die dabei gewonnenen Bilder ausgewertet werden, wird auf die DE 10 2007 031 358 A1 und die WO 2009/003692 verwiesen, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Erfindungsgemäß sind der Optik 10 Kollisionsschutzmittel zum Schutz der Optik vor einer Kollision mit dem Werkstück 6 zugeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel mechanische Schutzmittel mit einem mechanischen Schutzelement aufweist. Das Schutzelement ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Art einer Hülse 14 ausgebildet, die zwischen einer ersten Position, in der die Optik für eine Abbildung der In nenfläche 4 freigegeben ist, und einer zweiten Position, in der die Optik 10 vor einer Kollision mit dem Werkstück 6 geschützt ist, bewegbar ist. 1 zeigt die Hülse 14 in der zweiten Position, in der sie die Optik 10 in Umfangsrichtung allseits umgibt und somit bei einer Vorschubbewegung des Grundkörpers 8 relativ zu dem Werkstück 6 vor einer Kollision mit dem Werkstück 6 schützt. Die erste Position, in der die Optik 10 für eine Abbildung der Innenfläche 4 freigegeben ist, ist in 4 dargestellt; 4 wird weiter unten näher erläutert. Die Hülse 14 wie auch die weiteren Bauteile der Vorrichtung 2 sind in der Zeichnung rein schematisch dargestellt.
Zum Vorspannen der Hülse 14 in die in 1 dargestellte zweite Position sind Federmittel vorgesehen, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine Schraubenfeder 16 aufweisen, die zwischen einem Flansch 18 des Grundkörpers 8 und der Hülse 14 angeordnet ist.
Zum Bewegen der Hülse 14 in die in 4 dargestellte erste Position ist der Hülse 14 eine Antriebseinrichtung zugeordnet, die bei diesem Ausführungsbeispiel wenigstens einen in der Zeichnung als Wicklung dargestellten Elektromagneten 20 aufweist, der gesteuert durch eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung eine Magnetkraft zum axialen Bewegen der bei diesem Ausführungsbeispiel aus ferromagnetischem Material bestehenden Hülse 14 in die erste Position aufweist.
Die Kollisionsschutzmittel weisen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Kollisionsdetektionsmittel zur Detektion einer Kollision der Hülse 14 mit dem Werkstück 6 auf, wobei die Kollisionsdetektionsmittel auf eine Relativbewegung der Hülse 14 zu der Optik 10 ansprechen. Die Kollisionsdetektionsmittel weisen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Mikroschal ter 22 auf, der bei einer axialen Relativbewegung der Hülse 14 zu der Optik 10 in 1 nach oben über eine Wippe 24 betätigbar ist. Der Mikroschalter 22 steht mit einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung in Verbindung, die die Vorschubeinrichtung bei einem Ansprechen des Mikroschalters 22 stillsetzt.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 ist wie folgt.
Vor einem Abbilden der Innenfläche 4 wird zunächst der Grundkörper 8 mittels der Vorschubeinrichtung vollständig in die Bohrung eingefahren, um festzustellen, ob sich ein Hindernis in der Bohrung befindet oder beispielsweise eine Fehlausrichtung des Werkstücks 6 zu einer Kollision mit dem Grundkörper 8 führen würde. Hierzu bewegt die Vorschubeinrichtung den Grundkörper 8 in 1 nach unten.
2 stellt den Grundkörper 8 in einer vollständig in die Bohrung eingefahrenen Position dar.
Ist anhand des Einfahrens des Grundkörpers 8 in die Bohrung festgestellt worden, daß sich in der Bohrung kein Hindernis befindet und im übrigen auch eine etwaige Fehlausrichtung des Werkstücks 6 nicht zu einer Kollision mit dem Grundkörper 8 geführt hat, so wird der Elektromagnet 20 betätigt, um die Hülse in die erste Position zu bewegen, in der die Optik 10 für ein Abbilden der Innenfläche 4 freigegeben ist.
3 stellt die Hülse 14 in der ersten Position dar, in der sie im Vergleich zu 2 in 2 bzw. 3 nach oben bewegt ist. Ist die Optik 10 für ein Abbilden der Innenfläche freigegeben, so steuert die Steuerungseinrichtung die Vorschubeinrichtung derart an, daß der Grundkörper 8 mit der Optik 10 in 3 nach oben bewegt wird. Während der Bewegung, die schrittweise oder kontinuierlich erfolgen kann, werden mittels der Optik 10 jeweils ringförmige Bereiche der Innenfläche 4 aufgenommen, bis die gesamte Innenfläche 4 abgebildet ist.
4 zeigt den Grundkörper 8 nach dem Beenden der Abbildung. Anschließend wird der Elektromagnet 20 stromlos gesetzt, so daß die Hülse 14 aus der in 4 dargestellten ersten Position zurück in die in 1 dargestellte zweite Position bewegt wird, in der sie die Optik 10 umgibt und damit vor einer Kollision mit dem Werkstück 6 schützt.
5 stellt die Vorrichtung 2 beim Einfahren in die Bohrung eines weiteren Werkstücks 6 dar, wobei sich in der Bohrung des Werkstücks 6 ein schematisch dargestelltes Hindernis 26 befindet. Eine entsprechende Konstellation ergibt sich auch für den Fall, daß das Werkstück 6 relativ zu der Vorrichtung 2 durch Verkanten fehlausgerichtet ist. Die nachfolgenden Ausführungen gelten für diesen Fall entsprechend. Wird der Grundkörper 8 ausgehend von der in 5 dargestellten Position mittels der Vorschubeinrichtung weiter in 5 nach unten bewegt und damit weiter in die Bohrung eingefahren, so kollidiert die Hülse 14 mit dem Hindernis 26.
Wie in 6 dargestellt, wird bei einer weiteren Bewegung des Grundkörpers 8 in 6 nach unten die Hülse 14 relativ zu der Optik 10 axial in 6 nach oben verschoben, so daß über die Wippe 24 der Mikroschalter 22 betätigt wird. Aufgrund des Ansprechens des Mikroschalters 22 setzt die Steuerungseinrichtung die Vorschubeinrichtung still, so daß eine weitere Bewegung des Grundkörpers 8 in 6 nach unten, die zu einer Kollision der Optik 10 mit dem Hindernis 26 führen würde, zuverlässig vermieden ist.
Der Grundkörper 8 kann dann automatisch oder durch eine Bedienperson von Hand gesteuert aus der Bohrung herausgefahren werden, um zu prüfen, was zu einem Ansprechen der Kollisionsdetektionsmittel geführt hat. Nach dem Entfernen des Hindernisses 26 bzw. einem Neuausrichten des Werkstücks 6 kann dann der Vorgang erneut gestartet werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung 2 ist damit auf zuverlässige Weise eine Kollision der Optik 10 mit dem Werkstück und damit eine Beschädigung der Optik 10 zuverlässig vermieden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102007031358 A1 [0003, 0028]
- WO 2009/003692 [0028]

Claims

Vorrichtung zum Abbilden der Innenfläche eines vorzugsweise zylindrischen Hohlraumes in einem Werkstück, mit einem Grundkörper, an dem eine Optik zum Abbilden der Innenfläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Optik (10) Kollisionsschutzmittel zum Schutz der Optik (10) vor einer Kollision mit dem Werkstück (6) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollisionsschutzmittel mechanische oder elektro-mechanische Schutzmittel aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmittel wenigstens ein mechanisches Schutzelement aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement zwischen einer ersten Position (4), in der die Optik (10) für ein Abbilden der Innenfläche (4) freigegeben ist, und einer zweiten Position (1), in der die Optik (10) vor einer Kollision mit dem Werkstück (6) geschützt ist, bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement nach Art einer Hülse (14) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) wenigstens abschnittsweise aus einem ferromagnetischen Material besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmittel Federmittel zum Vorspannen des Schutzelementes wenigstens in die zweite Position aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schutzelement eine Antriebseinrichtung zum Bewegen des Schutzelementes wenigstens aus der zweiten Position (1) in die erste Position (4) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung wenigstens einen Elektromagneten (20) zur Erzeugung einer Magnetkraft zum Bewegen des Schutzelementes wenigstens aus der zweiten Position (1) in die erste Position (4) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmittel Kollisionsdetektionsmittel zur Detektion einer Kollision des Schutzelementes mit dem Werkstück (6) aufweisen, die auf eine Relativbewegung des Schutzelementes zu der Optik (10) ansprechen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollisionsdetektionsmittel wenigstens einen Mikro schalter (22) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung zum Vorschub des Grundkörpers (8) relativ zu dem Werkstück (6).
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollisionsdetektionsmittel die Vorschubeinrichtung bei Detektion einer Kollision des Schutzelementes mit dem Werkstück (6) stillsetzen.