DE2107364A1

DE2107364A1 - Prüfvorrichtung und Verfahren zum Abtasten eines Werkstuckss

Info

Publication number: DE2107364A1
Application number: DE19712107364
Authority: DE
Inventors: Joseph Michael Seven Hills Bncker John Keckler Cleveland Heights Fox John Berchman Shaker Heights Ohio Mandula jun (V St A )
Original assignee: Republic Steel Corp
Current assignee: Republic Steel Corp
Priority date: 1970-02-16
Filing date: 1971-02-16
Publication date: 1971-08-26
Also published as: US3746972A; BE762852A; CA958470A; FR2078652A5; GB1297731A

Description

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8 München 36, Pieruensuerstr.28

16. Februar 1971 JFS 8151

REPUBLIC STEEL CORPORATION P.O.Box 6778, Cleveland, Ohio, V. St. A.

Prüfvorrichtung und -Verfahren zum Abtasten eines Werkstücks

Die Erfindung betrifft Prüfverfahren und -Vorrichtungen und insbesondere das Prüfen eines Werkstückes unter Verwendung eines oder mehrerer Fühlermechanismen, die um den Umfang des Werkstückes herumwandern, um dieses abzutasten. Die Erfindung ist auf die Schaffung geeigneter Halterungen für solche Fühlermechanismen gerichtet.

Die USA-Patentanmeldung Ser.No. 829.872 vom 3. Juni 1969 offenbart ein Trägeraggregat zur Halterung eines Fühlers in einer Prüfstellung mit ßezug auf ein zu prüfendes Werkstück, beispielsweise mit Bezug auf einen Knüppel. Der Fühler wird um die Oberfläche des Werkstückes herum und im Kontakt mit dieser geführt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Halterung eines oder mehrerer Fühlerträgeraggregate, wie sie in der vorge-

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nannten Patentanmeldung gezeigt sind, geeignet. Die Erfindung ist jedoch allgemein auf die Halterung jeder Art von Fühler anwendbar, der um ein zu prüfendes Werkstück herumgeführt werden soll.

Erfindungsgejnäß wird eine Trommel verwendet, an der ein oder mehrere Fünlermeehanismen angeordnet sind. Die Trommel ist zur Drenung in einem Rahmen gelagert. Der Rahmen ist schwenkbar, damit die sich drehende Trommel einem in der Prüfung befindlichen Werkstück

ψ "geöffnet nachfolgen" kann. Für diesen Zweck werden Führungsrollen verwendet, die am Rahmen gelagert sind und gegen das Werkstück anliegen, wodurch der Rahmen und damit auch die sich drehende Trommel richtig mit Bezug auf das Werkstück eingestellt werden. Der Ranmen ist gewöhnlich um eine geradlinige Achse schwenkbar und ist ferner in einer Richtung quer zu dieser Acnse beispielsweise dadurch beweglich, daß der Rahmen auf einem Schlitten angeordnet ist, der längs einer Führung gleiten kann. Die Quer- und Schwenkbewegungen des Rahmens ermöglichen ein vollständiges Nachfolgen bei dem in der Prüfung befindlichen Werkstück unabnängig von Veränderungen in der Stellung oder Form des Werkstücks.

In der sicn drehenden Trommel befinden sich eine oder mehrere unabhängige das heißt in sich abgeschlossene Fluidaktiviervorrichtungen. Beispielsweise können eine oder mehrere Farbmarkxervorrxchtungen von der Trommel getragen werden, um das Werkstück zu markieren, so daß eine Anzeige von Fehlern im Werkstück erhalten wird. Da die Fluidaktiviervorrichtungen in sich abgeschlossen sind, braucnt zwischen der sich drehenden Trommel und dem Rahmen, vielen letzterer mit Bezug auf die sich dre-

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hence Trommel feststehend ist, keine Fluidkupplung vorgesehen zu werden« Es müssen nur elektrische Verbindungen zwischen dem Rahmen und der sicn drehenden Troiamel vorhanden sein, um die in sich angeschlossenen Fluidaktiviervorrichtungen mit einer geeigneten Energie zu versorgen, Diese Anordnung für die in sich abgeschlossenen Fluidaktiviervorricntungen ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaus der erfindungsgemässen Vorrichtung und deren Wirkungsweise.

In den beiliegenden Zeichnungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig.la eine Ansicht im Schnitt nach der Linie Ia-Ia in Fig. 1;

Fig. 2 eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig.2a sine Ansicht im Schnitt nach der Linie 2a-2a in Fig. 2;

Fig. 3 eine weggebrochene Ansicht eines Schlittens und eines Führungsmechanismus zur Lagerung des Rahaens zur Bewegung in einer» Richtung quer zur Schwenkachse des Rahmens;

Fig. *t und S Ansichten iia Schnitt nach den Linien H-4 bzw. S-S in Fig. 3 in verg ssertem Maßstab;

Fig. ö eine der Fig. 2 ähnliche Vorderansicht, wegge-103835/1142

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krochen und teilweise im Schnitt, welche in Fig. 2 nicht sichtbare Einzelheiten zeigt;

Fig. 7 in vergrössertem Maßstab eine Ansicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 2, welche Einzelneiten eines auf der sich drehenden Trommel angeordneten Fühlerträgeraggregats zeigt j

Fig. 8 eine Ansicht eines Teils der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung, gesehen in der Richtung der Pfeile 8-8 in Fig. 7;

Fig. 9 eine Ansicht in vergrössertem Maßstab eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1, welche die Einzelheiten der Führungsrollen zeigt, die dazu dienen, den Rahmen zu dem in der Prüfung befindlichen Werkstück einzustellen;

Fig.10 eine Schnittansicht der sich drehenden Trommel, welche die Einzelheiten der Lagerung der Trommel am Rahmen und das Verfahren zur Herstellung elektrischer Verbindungen mit der Trommel zeigt;

Fig.11 eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht, welche die sich drehende Trommel von derjenigen Seite zeigt, die der in Fig. 7 dargestellten entgegengesetzt ist und ferner die Lagerung der in sich abgeschlossenen Fluidaktiviervorrichtungen an der Trommel und

Fig.12 eine Ansicht im Schnitt einer der in sich abgeschlossenen Fluidaktiviervorrichtungen (eine Farbspeichervorrichtung) nach der Linie 12-12 in Fig. 11 zeigt.

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In Fig. 1 ist ein in der Prüfung befindliches Werkstück, beispielsweise ein Knüppel 20, dargestellt, der in der Richtung des Pfeils 22 bewegt wird· Rollen 24 dienen als Lagerung für den Knüppel und ermöglichen dessen Bewegung (siehe Fig. la). Der Knüppel bewegt sich durch eine allgemein mit 26 bezeichnete Prüfeinrichtung. Benachbart den Eintritts- und Austrittsenden der Prüfeinrichtung sind Füh!vorrichtungen 28 und 30 angeordnet. Diese Fühlvorrichtungen dienen zum Abfühlen des Vorhandenseins eines Werkstücks. Im Falle eines metallischen Werkstücks können die Fühlvorrichtungen einfach durch eine Anzahl Drähte gebildet werden (siehe auch Fig. la), die elektrischen Kontakt mit dem Werkstück erhalten und einen elektrischen Stromkreis schliessen, wenn ein solcher Kontakt erhalten wird. Es sind auch andere Fühlvorrichtungen geeignet und es können beispielsweise lichtelektrische Tastverfahren angewendet werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Prüfeinrichtung 26 besitzt eine Trommel 32, die in einem allgemein mit ?' bezeichneten Rahmen zur Drehung gelagert ist. Der Rahmen ist mit einem Führungsrollenpaar 36 und 38 versehen, die gegen das Werkstück 20 in einer Betriebsstellung der Prüfeinrichtung 26 anliegen. Diese Führungsrollen stellen den Rahmen 34 und damit die Trommel 3 2 mit Bezug auf das Werkstück ein. Der Rahmen 34 ist mit Bezug auf eine Achse 40 schwenkbar gelagert und ferner zur Vor- und Rückbewegung in der Richtung des Pfeils 42, die zur Richtung der Schwenkachse 40 quergerichtet ist. Diese Schwenk- und Querbewegung des Rahmens ermöglicht es, daß die Prüfeinrichtung 26 dem Werkstück "nachfolgt" und zwar unabhängig von Veränderungen in der Stellung oder Form des Werkstückes.

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Wie in Fig. 2 gezeigt, trägt die Trommel 32 einen Fühlermechanismus, der allgemein mit 44 bezeicnnet ist. Dieser Fühlermechanismus kann der gleiche sein, wie er in der vorgenannten USA-Patentanmeldung beschrieben ist. Der Fühlermechanismus wandert um den umfang des Werkstückes 20 herum, während sich die Trommel 32 dreht, so daß er das Werkstück abtastet und geeignete Signale entwickelt, di- daz^ dienen, Fehler im Werkstück nachzuweisen. Eine Farbmarkiervorrichtung 46 wird ebenfalls , von der Trommel 32 getragen und zur Markierung des W Werkstückes betätigt, wenn ein. Fehler ermittelt wird.

Der Rahmen 34 weist eine hintere Verlängerung 34a auf die als Lagerung für einen Motor 48 dient. Der Motor 48 treibt die Trommel mittels eines Riemens 50 an. Das Gewicht der RahmenVerlängerung 34a und des Motors 48 ist derart, daß es das Gewicht des Rahmens und der Trommel auf die entgegengesetzte Seite der Gelenkachse 40 ausgleicht, so daß eine verhältnismässig geringe Kraft erforderlich ist, den Rahmen um die Schwenkachse zu verschwenken.

Wie nachstehend näher erläutert wird, ist die sich drehende Trommel 32 nur mit elektrischen Verbindungen zwischen ihr und dem relativ feststehenden Rahmen 34 versehen, obwohl die sich drehende Trommel eine Anzahl Fiuidaktiviervorricntungen, beispielsweise die Farbmarkiervorrichtung 46, trägt. Dies wird dadurcn ermöglicht , daß die Fluidaktiviervorrichtungen in sich abgeschlossen vorgesehen werden, so daß die einzige Verbindung, die mit der Trommel hergestellt werden muß, eine elektrische Verbindung ist. Auf diese Weise wird der Aufbau der ganzen Prüfeinrichtung vereinfacftt und die Notwendigkeit komplizierter FluidleitungsanordnuTigen zwischen der sich drehenden Trommel 32 und dem relativ feststehenden Rahmen 3t vermieden.

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Nachfolgend werden die verschiedenen Einzelheiten der Prüfeinrichtung näher beschrieben.

Die Führungsrollen 36 und 38

Die Führungsrollen 36 und 38 halten den Rahmen 26 und damit die Trommel 32 mit Bezug auf das Werkstück 20. Wie in Fig. 2 μηά 7 gezeigt (Fig. 7 ist der Fig. 2 im wesentlichen gleich, hat jedoch einen grösseren Maßstab und zeigt mehr Einzelheiten als Fig. 2), liegen die Führungsrollen 36 und 38 gegen die benachbarten Flächen 20a und 20b des zu prüfenden Knüppels an (siehe insbesondere Fig. 7>. Die Einzelheiten des Führungsrollenmechanismus für die Führungsrolle 36 sind in Fig. 9 dargestellt. Der Mechanismus zur Steuerung der Führungsrolle 38 ist die gleiche;wie sich aus Fig. 9 ergibt, ist die Führungsrolle 36 zur freien Drehung um eine Achse 50 gelagert, die von einem Arm 5 2 getragen wird· Der Arm 52 ist an einer zweiten Achse 54 angebracht, die innerhalb eines Rahmenteils 56 drehbar gelagert ist. Ferner ist an der Achse S^ in zweiter Arm 58 befestigt, der durch eine Kolbenstange 60 betätigt werden kann» Die Bewegung der Kolbenstange 60 wire durch einen Arbeitsmittelzylinder β2 gesteuert, der auf dem Rahmen 3% angeordnet ist. Eine Bewegung der Kolbenstange 60 nach rechts_s gesehen in Fig. 9, führt zu einer Bewegung der Führungsrolle 36 nach oben und nach links (gesehen in Fig. 9), d.h. im Uhrzeigersinn um die Äcßse 5**, In der Betriebsstellung der Fünrungsrolle 35 gegen den Knüppel 20 betätigt der Arm SS eine Rolle S¹*, die einen Teil eines Endschalters G6 bildet« Daher"kann in der "Betriebs"-Steilung der Führungsrolle aev ^r- ichalter 6 6 dazu verwendet werden, ein geeignetes ;rnal für eine Steuer-

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einrichtung zu liefern. Die Bewegung der Führungsrolle 36 um die Acnse 54 ist durch einen Anschlag 68 begrenzt, an dem eine Anschlagplatte 70 zur Anlage kommt, die von dem Arm 5 2 getragen wird, der wiederum die Fünrungsrolle 36 trägt.

Die Führungsrolle 3 6 wird normalerweise in einer "Nicht-"" arbeitsstellung genalten (die Kolbenstange 60 ist mit bezug auf die in Fig. 9 dargestellte Stellung nach rechts bewegt). Wenn eine Knüppelinspektion stattfinden soll, wird die Kolbenstange 60, gesehen in Fig. 9, nach links bewegt, wodurch die Führungsrolle 3 6 abgesenkt wird, bis sie sich in Auflage auf dem Knüppel 20 befindet. Die Führungsrolle 36 rollt auf der Fläche 20a des Knüppels und hält den Rahmen 34 und damit die sich drehende · Trommel 32 mit Bezug auf den Knüppel. Irgendwelche Veränderungen in der Kontur des Knüppels haben keine Wirkung auf die Stellung der Trommel 3 2 mit Bezug auf den Knüppel, da sie infolge aer Führungsrollen 36 und 38 dem Knüppel nachfolgt.

Das Verschwenken des Rahmens 34 um die Achse 40

Der Rahmen 34 ist um die Achse 40 schwenkbar, wie erwähnt, so daß er dem zu prüfenden Werkstück 20 leichter nachfolgen kann, d.h. um die Anordnung der sich drehenden Trommel 3 2 mit Bezug auf das Werkstück zu erleichtern. Fig. 6 zeigt Einzelheiten der schwenkbaren Anordnung. Ein Schaft 80 wird von einem Rahmenteil 8 2 getragen, der auf einem Schlitten 96 zur bewegung in der Richtung des Pfeils 42, wie nachfolgend beschrieben wird, angeordnet ist. Der Rahmen 34 weist einen hinteren Teil 34a, der vorangehend in Verbindung mit Fig.2 beschrieben wurde, und einen vorderen Teil 34b auf.

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Der vordere und der hintere Teil sind miteinander an der Fuge 31c verschraubt. Der Schaft 80 ermöglicht die Schwenkbewegung des ganzen Rahmens 34 um die Achse

Die Schwenkbewegung des Rahmens 34 wird durch einen Arbeitsmittelzylinder 84 gesteuert, durch aen ein Kolben 86 betätigt werden kann. Der Kolben 86 ist mit einem Arm 8 8 gekuppelt, der durch einen Gelenkzapfen 88a mit einem Glied 90 gelenkig verbunden ist, welches am vorderen Teil 34b des Rahmens 34 befestigt ist. Der Arm ist ferner durch einen Gelenkzapfen 88b mit einem zweiten Arm 92 gelenkig verbunden, der um einen Gelenkzapfen 94 schwenkbar ist, welcher von dem Schlitten getragen wird; wenn der Kolben 86_s gesehen in Fig. 6, nach rechts bewegt wird, kommen die Arme 88 und 92 miteinander in Ausfluchtung und wird deρ Rahmen 34 um dieAchse 40 im Gegenzeigersinn verschwenkt. Ein Anschlag 88 begrenzt die untere Cam weitesten im Uhrzeigersinn) Stellung des Rahmens 34. In der obersten Stellung (Endstellung im Gegenzeigersinn) des Rahmens 34 sind die Arme 88 und 9 2 so angeordnet, daß die Gelenkzapfen 88a, 88b und 94 nicht ganz auf einer geraden Linie liegen. Im besonderen macht eine die Gelenkzapfen 88a und 8 8b verbindende Linie einen konkaven Winkel mit einer Linie, welche die Gelenkzapfen 88b und 94 verbindet (konkav in Richtung zum Kolben 86). Es besteht daher, wenn sich der Rahmen 34 in seiner obersten Stellung befindet, keine Gefahr, daß dieser nach unten fällt (im Uhrzeigersinn verschwenkt wird), so daß Personal gefährdet werden könnte, wenn der Druck unbeabsichtigt aus dem Zylinder 84 abgeleitet wird.

Im Betrieb wird der Kolben 86 gewöhnlich in seiner, gesehen in Fig. 6, am weitesten rechts liegenden Stellung gehalten, so daß sich der Rahmen 34 in seiner

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obersten Stellung (Gegenzeigersinn-Endstellung) befindet. Wenn ein Knüppel inspiziert werden soll, wird der Kolben 86, gesehen in Fig» 6, nacn links bewegt, bis die Führungsrollen 35 und 38 auf dem Knüppel 20 zur Auflage kommen und eine weitere Uhrzeigersinnbewegung des Rahmens verhindern» Dem Kolben 86 wird eine leichte Belastung nach links, gesehen in Fig. 6, mitgeteilt j um sicherzustellen, daia die Rollen 36 und 38 Kontakt mit dem Knüppel 20 behalten und kontinuierlich Berührung mit dem Knüppel haben.

In der ßetriebsstellung des Rahmens 3k (siehe Fig.2) wird, wenn die Führungsrollen 3S und 38 dem Knüppel , nachfolgen_s ein Endschalter 100, welcher von dem hinteren Teil 3Ha des Rahmens 3*ϊ getragen wird, durch den Kontakt mit einem Arm 102 betätigt, der vom Rahmenteil 8 2 getragen wird. Dev Endschalter 100 kann für geeignete Steuerzwecke verwandet werden.

' Die Querbewegung des Rahmens 3**

. Wie erwähnt, ist der Rahmen 3¹+ zur Querbewegung in der Richtung des Pfeils U2 in Fig. 2, d.h. quer mit Bezug auf die Rahmenschwenkachse 40, gelagert. Diese Querbewegung ermöglicnt zusammen /nit der Schwenkbewegung des Rahmens, daß dieser dem Knüppel 20 genau folgt, so daß die Trommel 32 die richtige Lage um den Knüppel herum einnimmt. Wie erwähnt, ist der Rahmenteil 82, der den Schaft 80 lagert, welcher die Schwenkbewegung des Rahmens ermöglicht, seinerseits auf dem Schlitten 96 (siehe Fig. 6) angeordnet. Der Schlitten 9 5 ist zur Gleitbewegung längs einer Führung, die jiacnstehend näher beschrieben wird, gelagert, lter Schlitten 36 ist

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zwischen einem zweiten Schlitten 110, der Endstücke (Platten) 110a und 110b aufweist, angeordnet. Die Endstücke sind durch Stangen 112 miteinander verbunden, die einen solchen Abstand voneinander haben, daß sie die Bewegung des SdiLittens So zwiscnen den Enden 110a und 110b des zweiten Schlittens nicht behindern, (siehe auch Fig. 3, welche die Einzelheiten der Schlitten 96 und 110 zeigt).

Wie Fig. 6 zeigt, ist der Schlitten 96, der den Ranmenteil 8 2 trägt, mit einem Rahmen 114 versehen. Zum Kuppeln der Endplatte 110b des Schlittens 110 mit der Endplatte 111b des Rahmens 114 sind Luftkissen 116 vorgesehen. Ähnliche Luftkissen 118 werden zum Kuppeln der Endplatte 110a des Schlittens 110 mit der Endplatte 114a des, Rahmens verwendet, der einen Teil des Schlittens 96 bildet. Wenn die Luftkissen 116 und 118 aufgeblasen sind (sie sind in Fig. 6 aufgeblasen dargestellt), dienen sie dazu, den Rahmen 114 und damit den Schlitten 96 im wesentlichen in der Mitte zwischen den Endstücken HOa und HOb des Schlittens 110 zu halten. Die Luftkissen 116 und 118 werden normalerweise während der Hauptranmen einem Werkstück nachfolgt, ohne Luft gelassen, sodaß sie die Bewegung des Hauptrahmens nicht behindern, wenn dieser einem Werkstück nachfolgt.

Fig. 4 und 5 zeigen die Einzelheiten der .Führung, auf der die Schlitten 96 und 110 bewegt werden können. Wie gezeigt, weist die Führung Seitenteile 130 auf, die Schienen 132 tragen. Fig. 4 zeigt, wie der Schlitten 96 zur Gleitbewegung längs der Schienen 132 gelagert ist. Der Schlitten 96 ist mit Teilen 134 versehen, welche Rollen 136 tragen. In ähnlicher Weise weist, wie Fig. 5 zeigt, der Schlitten 110 Teile 138 auf beiden

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Seiten auf, welche Rollen 140 tragen, um eine Gleitbewegung des Schlittens längs der Schienen 132 zu ermöglichen.

Wie in Fig. 6 dargestellt, sind die Endstücke 110a und 110b des Schlittens 110 mit einer Kette 150 verbunden, die um Kettenräder 152, 154, 156, 158 und 160 nerumläuft. Das Kettenrad 160 wird durch eine Kette 16 2 angetrieben, welche ihrerseits durch ein Kettenrad 164 angetrieben wird, das durch einen Motor

t 166 betätigt wird. Der Motor 166 steuert die Querbewegung des ganzen Hauptrahmens 34 mit Bezug auf die Richtung der Schwenkachse 40. Der Kettenantrieb wird normalerweise verwendet, um den Hauptrahmen in die Betriebsstellung bzw. in die Nichtbetriebsstellung zu bringen. In der Betriebsstellung des Hauptrahmens 34, welches die Stellung ist, die der Hauptrahmen während abs Betriebs einnimmt, um einem Werkstück nachzufolgen, werden die Luftkissen 116 und 118 dazu verwendet, den Hauptrahmen richtig mit Bezug auf die Rollen 24 einzustellen, die das Werkstück tragen (Fig.l). Wie erwähnt, besteht die normale Arbeitsweise darin, daß während des eigentlichen NachlaufVorgangs die

* Druckluft aus diesen Kissen abgeleitet wird, damit der Hauptrahmen sich frei längs der Schienen 132 bewegen kann. Am Ende eines besonderen PrüfVorgangs kann infolge einer Verwerfung bei einem Knüppel der Hauptrahmen etwas aus seiner Mittelstellung mit Bezug auf einen neuen zu prüfenden Knüppel herausgekommen sein. Die aussermittige Stellung des Hauptrahmens 34 wird durch die Verwendung eines Betätigers 170 festgestellt, die von dem Rahmenteil 8 2 (siehe Fig. 2 und 2a) ge tragen wird. Der Betätiger 170 befindet sich in der Mittelstellung des Hauptrahmens 34 zwischen zwei

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Schaltern 17 2 und 174. Wenn der Hauptrahmen 34 zu weit nach rechts, gesehen in Fig. 2, kommt, wird der Schalter 17 2 betätigt. Umgekehrt wird, wenn der Hauptrahmen 34 zu weit nach links, gesehen in Fig. 2, zu liegen kommt, der Schalter 174 betätigt. Die Schalter 17 2 und 174 steuern die Zufuhr von Druckluft zu den Luftkissen 115 und 118. Wenn einer der Schalter 17 2 bzw. 174 betätigt wird und die Prüfung eines Knüppels gerade beginnt (ohne daß der Knüppel schon Kontakt mit den Führungsrollen 36 und 38 hat), wird Druckluft beiden Seiten der Luftkissen 116 und 118 zugeführt, was eine Zentrierung des Hauptrahmens 34 zur Folge hat, sowie die Anordnung des Betätigers zwischen den Schaltern 172 und 174. Hierauf wird die Druckluft aus den Kissen abgelassen. Wenn nach einer Prüfung sich der Hauptrahmen in seiner Mittelstellung befindet, wird keiner der Schalter 172, 174 betätigt, so daß den Kissen 116 und 118 keine Druckluft zugeführt wird* Durch eine solche Anordnung eines Betätigers und von Schaltern wird das nutslose Aufblasen der Luftkissen vermieden, wenn der Hauptrahmen sich in seiner Mittelstellung befindet.

Die drehbare Trommel 32

Die Trommel 32, welche den Fühlermechanismus 44 und die Farbmarkiarvorrichtung 46 trägt, wie verangehend beschrieben, ist mit näheren Einzelheiten in Fig.10 dargestellt. Die Trommel ist zur Drehung innerhalb des Hauptrahmens 34 durch Lager 180 gelagert, Der erwähnte Rjenentrieb 50 dient dazu, die Trommel 32 zur Drehung anzutreiben und wird seinerseits durch dan Motor 4 8 angetrieoen, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Trommel 32 ist an ihrem Umfang mit Schleifringen 182 versehen, gegen

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welche Bürsten 184 anliegen, die vom Hauptranmen 34 getragen werden. Die Bürsten 184 machen elextrischen Kontakt mit den Schleifringen 182 und dienen zur Übertragung elektrischer Energie zwischen der sicn drenendenTrommel 32 und dem Kauptrahmen 34, der mit Bezug auf die drehbare Trommel stationär ist. Qbwonl eine Anzahl Druckmittelfunktionen in Verbindung mit der Trommel vorgesehen ist, werden diese Funktionen durcn die in sich abgeschlossenen Fluidaktiviervorrichtungen ausgeführt, so daß die einzige Verbindung zwiscnen der sich drehenden Trommel und dem relativ feststehenden Hauptrahmen eine elekrische Verbindung ist (abgesehen von der mechanischen Verbindung durch Lager

U. dgl.).

Fig. 11 zeigt einige der in sich abgeschlossenen Fluidaktiviervorrichtungen, die auf der Trommel zur Drehung mit diesex¹ angeordnet sind. In Fig. Ii ist ein Luft-Kompressor 130, ein Druckluftspeicaerbehälter 192 und ein Farbsammeitanx 194 dargestellt, die alle auf der Trommel 3 2 angeordnet sind. Jede dieser Einrichtungen ist in sich abgeschlossen, so da.^ri keine Strömungs.« verbindungen zwischen der sich drehenden Trommel und ceir, relativ feststehenden Kauptrahmen 3^ erforderlich sind. Diese Anordnung in sich abgeschlossener Fiuidaktiviervorricntungen auf einer sich drehenden Trommel stellt ein wichtiges Merkmal der¹ erfindungsgemässen Prüfvorrichtung dar, durch welches der Aufbau und die Arbeitsweise des ganzen Systems wesentlich vereinfacht werden.

Die Halterung Ggr Fünlermechanisr^a 4U und.. ,cler__Farj>-

markiervorgichtung.en 45

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Fig. 7 zeigt die Einzelheiten der Fühlermechanismen 44 und der Farbmarkiervorrichtungen 46 hinsichtlich der Halterung dieser Organe auf der sich drehenden Trommel 32. Es sind zwei Fühlermechanismen und zwei Farbmarkiervorrichtungen vorgesehen, obwohl ihre Zahl beliebig gewählt werden kann.

Der Fühlermechanismus 44 ist im wesentlicnen der gleiche wie in der vorgenannten USA-Patentanmeldung besenrieben. Er besitzt einen Fühlerträger mit einem Rollenträgerarm 44a, der mit den Rollen 44b verbunden ist. Die Rollen sind miteinander gelenkig verbunden und dazu bestimmt, um den Umfang des Werkstücks 20 herumzulaufen. Ein Fühler 44c befindet sich daher in Anlage an dem Werkstück wänrend die Trommel 32 sich dreht. Die Einzelheiten des Fühlermecnanismus 44 sind für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung.

Der Fühlermecnanismus 44 wird von einem Arm 200 getragen, der an einem Gehäuse 202 befestigt ist. Das Gehäuse ist um eine Achse 204 schwenkbar und mit einem Gegengewicht 206 versehen, welches das Gewicht des Fühlermecnanismus 44 ausgleicht. Das Gehäuse 202 ist ferner mit einem Arm 208 verbunden, der mit einer Feder 210 verbunden ist. Die Feder 210 kann eine Feder von konstanter Kraft sein, welcne das Gehäuse 202 im Gegenzeigersinn belastet, um den Fünlermechanismus 44 gegen das Werkstück 20 zu halten.

Das Bewegen des Fühlermecnanismus 44 in Richtung zum Werkstück 20 bzw. von diesem weg geschieht über eine Reihe von Gestängeelementen, welche das Gehäuse 202 mit einem Betätigungsarm 212 kuppeln. Im besonderen

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ist ein Arm 214 am Gehäuse 202 befestigt, welcher Arm mit einem Stift 216 endet, der sich in einen Schlitz 218a eines weiteren Arms 218 erstreckt. Der Arm 218 ist gelenkig mit einem weiteren Arm 220 verbunden, der mit dem Arm 212 über ein Getriebe 22 2 verbunden ist. Das Getriebe 222 ermöglicht eine rechtwinkelige Änderung der Schwenkbewegung. Der Arm 212 endet mit einerRolle 224, die durch einen nicht drehbaren Ring 226 betätigt wird. Der Ring 226 ist am Hauptrahmen 34 gelagert und bildet keinen Teil der drehbaren Trommel 32. Wenn der Ring 226 in Richtung zur Rolle 224 bewegt wird und diese betätigt, bewirken die vorangehend beschriebenen verschiedenen Arme, daß der Stift 216 im Uhrzeigersinn mit Bezug auf die Achse 204 bewegt wird, wodurch der Fühlermechanismus 44 von dem zu prüfenden Knüppel wegverschwenkt wird. Wenn der Ring 226 von der Rolle 224 wegbewegt wird, hat die Belastung durch die Feder 210 zur Folge, daß der Fühlermechanismus 44 im Gegenzeigersinn mit 3ezug auf die Achse 204 verscnwenkt wird, so daß der Fühlermechanismus 44 in Kontakt mit dem Werkstück 20 gehalten wird.

Hierbei ist zu erwähnen, daß der Schlitz 218a im Arm 218 eine Bewegung des Stiftes 216 in diesem ermöglicnt, um Veränderungen in der Kontur des zu prüfenden Werkstückes Rechnung zu tragen, so daß der Fühlermechanismus dem WErkstück unbeeinträchtigt nachlaufen kann.

Fig. 8 und 9 zeigen die Einzelheiten der Lagerung des Ringes 226. Wie erwähnt, bildet der Ring 226 keinen teil der drehbaren Trommel. Der Ring wird von einer Anzahl Schäften 228 getragen, die, wenn sie betätigt

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werden, eine Bewegung des Ringes in der Richtung des Pfeils 2 30 in Fig. 8 bewirken. Die Schäfte 2 28 können alle miteinander durch Gestängeelemente 232, 234 und 236 gekuppelt werden, welche eine betätigung aller Schäfte 228 durch ein einziges Betätigungsglied 238 ermöglichen. Wie in Fig. 9 gezeigt, können die Schäfte 228 mit einem geeigneten flexiblen Material 240 bedeckt werden, welches verhindert, daß Schmutz sich an den Schäften ansetzt.

Was die Farbmarkiervorrichtungen 46 betrifft, so zeigt Fig. 7 eine solche Vorrichtung eingebaut. Sie wird von einem Arm 242 getragen, der nicht mit dem Gehäuse 202 verbunden ist und um die Achse 204 frei schwenkbar ist_o Dar Ana 24 2 wird durch eine Nase (in Fig. 7 nicht gezeigt) betätigt, die einen Teil des Gehäuses 202 bilde u, ■'» daß, wann das Gehäuse um die Achse 204 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, die Farbmarkiervorrichtung 46 ebenfalls im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, um sie aus einer BetriebsStellung zu einem zu prüfenden Knüppel herauszubewegen. Der Arm 24 2 weist eine Verlängerung 24 2a auf, die durch eine Feder 250 mit einer Nase 25 2 . gekuppelt ist. Die Feder 250 belastet die Farbmarkiervorrichtung 46 in Richtung zum Knüppel.

Die Farbzufunr

Wie in Verbindung mit der Beschreibung der Fig. 11 erwähnt, bildet der Färbvorratsbehälter 194 eine in sich abgeschlossene Einheit, die auf der Trommel 32 angeordnet ist und mit dieser umläuft. Diese Ein·

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heit gibt Farbe an die Farbmarkiervorrichtungen 46 ab, die ebenfalls auf der Trommel angeordnet sind und dazu dienen, den zu prüfenden Knüppel zu markieren, wenn Fehler durch den Fühlermechanismus 44 festgestellt werden, der ebenfalls mit der Trommel umläuft. Zuerst wird die Farbe in den Vorratsbehälter 194 über einen Einlaß 26 0 eingefüllt. Der Einlaß wird dann durch eine Kappe 26Oa verschlossen. Die Einzelneiten des Vorratsbehälters sind in Fig. 12 gezeigt. Der Vorratsbehälter wird durch einen starren Aussenbehälter 194a und einen flexiblen Innenbehälter 194 gebildet. Der starre Aussenbehälter 194a wird gewönnlich aus Stahl hergestellt, während der flexible Innenbehälter 194b beispielsweise aus Gummi sein kann. Die in Fig, 12 mit 262 bezeichnete Faroe wird dem Raum zwischen dem starren und dem flexiblen behälter 194a bzw. 194b (von dem vorangehend in Verbindung mit Fig. 11 beschriebenen Einlaß 250 ner) zugeführt«, Druckmittel (vom Druckmitteleinlafi 263 in-Fig. 11) wird dem Raum 264 innerhalb des flexiblen Behälters 194b zugeführt. Das Druckmittel kann beispielsweise ein pneumatisches Druckmittel sein, Der Druck innerhalb des flexiblen 3ehälters 194b setzt die Farbe 262 unter Druck. In-Fig. 11 ist der Farbauslaß mit 266 bezeichnet und steht mit dem Raum zwischen dem starren und dem biegsamen Behälter 194a und 194b in Verbindung. Dar Farbauslaß 265 ist unmittelbar mit den Farbmarkiervorrichtungen 46 verbunden (wie aus Fig. 5 ersicntlich ist, ist die Trommel 32 bei 32a zur Aufnahme hydrauliscner Leitungen, elektrischer Leitungen u„ C.gl, genutet, die vcn dem einen Teil der Trommel zum anderen verlaufen),

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Durch dieses Farbzufuhrsystem wird Farbe kontinuierlicn unter Druck den Farbmarkiervorrichtungen zugeführt. Kin einfaches Ventil in den Farbmarkiervorrichtungen regelt den Farbfluß aus diesen auf das Werkstück 20. Infolge der Verwendung dieses Farbzufuhrsystems von konstantem Druck entstehen keine Lücken oder Hohlräume, was das Markieren des Werkstücks aufgrund von Fehlern erleichtert.

Die Arbeitsweise

Die Arbeitsweise der vorangehend beschriebenen Prüfvorrichtung ist im wesentlichen wie folgt:

1. Die oberstromseitigen Fühl- bzw. Abtastvorrichtungen (Fühl- bzw. Abtastorgane 28 in Fig. 1) tasten das vordere Ende eines Werkstückes (des Knüppels 20) ab, während sich dieses innerhalb einer ersten Zone (links der Fünrungsrolle 35 in Fig. 1) in eine Stellung für den Durchtritt durch die Trommel,32 bewegt, was zur Folge hat, (a) die Führungsrolien 36 und 38 (Fig. 2) werden nach unten in ihre Betriebsstellungen verschwenkt (durch die Wirkung des Kolbens 60 in Fig. 1, der sich unter der Wirkung des Zylinders 62 nach links bewegt); und (b) der Hauptrahmen 34 in Fig. 2 wird im Uhrzeigersinn um die Achse 40 durch die Wirkung des Zylinders 84 und des Kolbens 86 (Fig. 6) verscnwenkt, bis die Führungsrollen 36 und 38 auf dem Werkstück aufliegen, dessen vorderes Ende sich nun in einer Stellung unterhalb der Führungsrollen befindet. Eine geringfügige Belastung des Kolbens 86 nach links dient dazu, den Haupt-

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rahmen 34 so zu belasten, daß die Führungsrollen 35 und 38 während einer Prüfung kontinuierlich auf dem Werkstück aufliegen.

Die unterstromseitigen Fühl- bzw. Abtastorgane (die Abtastorgane 30 in Fig. 1) tasten die Stellung des vorderen Endes des Werkstücks innerhalb einer zweiten Zone (rechts von der Prüfeinrichtung 26 in Fig. 1) ab, was zur Folge hat: (a) die Fühlermechanismen 44 werden in eine Prüfstellung in Anlage an dem Werkstück 20 bewegt (die Farbmarkiervorrichtungen werden ebenfalls in eine Arbeitsstellung in der Nähe des Werkstückes bewegt), was durch die Wirkung des Ringes 226 in Fig. 8 geschieht, der sich von den Rollen 2 24 wegbewegt; und (b) die Trommel 32 wird gedreht, so daß sich die Fühlermechanismen 44 um den Umfang des Werkstückes bewegen, während sich dieses durch die Trommel bewegt. Die Fühlermecnanismen folgen daner einer· schraubenlinienförmigen Bahn um das Werkstück herum, welches nach Fehlern abgetastet wird.

Der Durchtritt des hinteren Endes des Werkstückes durch die erste Zone wird durch die Fünl- bzw. Ab*- tastorgane 26 in Fig. 1 abgetastet, was zur Folge hat: (a) die Drehung der Trommel 32 wird angehalten; (b) die Fühlermechanismen 44 und die Farbmarkiervorrichtungen 4 6 werden unter der Wirkung des Ringes 226 in Fig. 7 und 8 in inre Ruhestellungen in Anlage an den Rollen 224 bewegt; und (c) die elastische Belastung des Hauptrahmens 34 im Uhrzeigersinn wird dadurch aufgehoben, daß der Druck im Zylinder 84 (Fig. 6) aufgehoben wird, so daß

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der Hauptrahmen 31 in seiner letzten Stellung "schwim men" kann und sich nicht aus dieser Stellung bewegt, wenn das hintere Ende des Werkstückes ausser Anlage an den Führungsrollen 36 und 38 kommt.

4. Der Durchtritt des hinteren Endes des Werkstückes durch die zweite Zone wird durch die Fühlorgane 30 in Fig. 1 abgetastet, was zur Folge hat: (a> der Hauptrahmen 31 wird im Gegenzeigersinn durch die Bewegung des Kolbens 86, gesehen in Fig. 6, nach rechts verschwenkt; (b) die Führungshüllen 36 und werden angehoben (der Kolben 60 bewegt sich, gesehen in Fig. 1, nach rechts); und (c) Druckluft wird den Luftkissen .116 und 118 zugeführt, um die Prüfeinricntung zu zentrieren, wenn sich der in Fig. 2 gezeigte Betätiger 170 nicht in einer Stellung zwischen den Zentrierschaltern 172 und 174 befindet.

Zusammenfassung:

Die vorangehend beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen dienen zur Inspektion eines Werkstückes. Die Verwendung einer drehbaren Trommel, welche in sich abgeschlossene Fluidaktxviervorrxchtungen trägt, erleichtert den Aufbau und die Arbeitsweise der Prüfvorrichtung, da nur elektrische Verbindungen zur Trommel hergestellt zu werden brauchen, wodurch die Notwendigkeit für komplizierte Fluidleitungen vermieden wird. Die Trommel ist nicht nur zur Drehung gelagert, sondern auch zur Schwenkbewegung um eine Achse sowie zur Bewegung in einer Richtung quer zur Schwenkachse, damit sie einem Werkstück, welches durch die Trommel hindurchtritt_s unbehindert sowie ungeachtet Änderungen in der Form des Werkstückes folgen kann. Die Erfindung ist natürlich nicht auf die

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Claims

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JFS 8151 16. Februar 1971

Patentansprüche :

/ 1.) Prüfvorrichtung zum Abtasten eines Werkstückes, gekennzeichnet durch eine Trommel (32), innerhalb welcher ein Werkstück (20) angeordnet werden kann, eine Einrichtung (48, 50) für den Drehantrieb der Trommel um das Werkstück und eine Einrichtung zur schwenkbaren Lagerung der Trommel in der Weise, daß die letztere wahlweise mit Bezug auf das zu prüfende Werkstück angeordnet werden kann, und ein oder mehrere Fühlermechanismen (H¹O, die von der Trommel (32) getragen werden und gegen das Werkstück anliegen, um dieses während der Drehung der Trommel abzutasten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eiie Markiervorrichtung (46), die auf der Trommel (32) angeordnet ist und zur Markierung des Werkstückes (20) betätigbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bewegen der Fühlermechanismen zwischen der Werkstückauflagestellung und der Ruhestellung.

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Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bewegen der Fühlermechanismen Gestängeelemente aufweisen, die mit einem Arm (212) enden, welcher eine Rolle (22U) trägt, wobei die Bewegung des Arms eine entsprechende Bewegung eines entsprechenden Fühlermechanismus (HH) zur Folge hat, und am Hauptrahmen (34) ein Ring (226) angebracnt ist, der zur Bewegung auf die Rolle (22H) zu bzw. von dieser weg gelagert ist, um den Arm zu bewegen und eine entsprechende Bewegung des ent-" sprechenden Fühlermechanismus zu bewirken.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen i - 4, gekennzeichnet durch einen Hauptrahmen (3H), der die Trommel (32) zur Drehung lagert und schwenkbar gelagert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Führungsroilen (36, 38), die am Hauptrahmen (3H) zur Anlage am Werkstück (20) gelagert sind, um den Hauptrahmen und damit die Trommel (32) mit Bezug auf das Werkstück einzustellen.

7. Vorrichtung nach Ansprucn 6, gekennzeicnnet durch eine Belastungseinrichtung (δΗ, 86), durch welche der Hauptrahmen (3H) elastisch in eine Stellung Delastet wird, in welcher die Fünrungsrollen (36, 38) gegen das Werkstück (20) anliegen.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 109835/1 U2

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daß das Werkstück (20) durch die Trommel (32) hindurchbewegt wird und Fühl- bzw. Abtastorgane (28, 30) vorgesehen sind, die auf den Durchtritt des Werkstückes durch die Trommel ansprechen, um die Belastung das Hauptrahmens (34) in die Stellung zu steuern, in welcher die Führungsrollen (36, 38) gegen das Werkstück anliegen.

Vorrichtung nach den Ansprüchen 5-8, dadurch gekennzeicnnet, daß der Hauptrahmen (34-) um eine Achse (40) schwenkbar gelagert ist, die zur Drehachse der Trommel (32) im wesentlichen parallel ist, und der Hauptrahmen in einer Richtung beweglich ist, die zu diesen Achsen im wesentlichen senkrecht ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptrahmen (34) auf einem ersten Schlitten (96) angeordnet ist und eine Führung (132) aufyeist, auf der sich der erste Schlitten bewegen kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen zweiten Schlitten (110), der auf der Führung (132, 132) beweglich ist und die Bewegung des ersten Schlittens (36) begrenzt, und Organe (116, 118) den ersten und den zweiten Schlitten elastisch miteinander kuppeln.

12. Vorrichtung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet,

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daß der zweite Schlitten (110) ein erstes und ein zweites Endstück (110a, 110b) aufweist, die sich voneinander längs der Führung (132, 132) in Abstand befinden und zwischen welchen der erste Schlitten (96) angeordnet ist, wobei Luftkissen (116, 118) die Endstücke mit dem ersten Schlitten kuppeln.

ψ 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Organ (170), das auf die Stellung des Hauptrahmens (34) innerhalb einer bestimmten Zone anspricht, um die Druckluft aus den Luftkissen (116, 118) abzulassen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Organe (17 2, 174), die auf die Stellung des Hauptrahmens (3H) ausssrhalb einer bestimmten Zone ansprechen, um den Luftkissen (116, 118) Druckluft zuzuführen.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 - 1%, gekennzeichnet durch eine oder mehrere in sich abgeschlossene Fluidaktiviervorrichtungen, die elektrisch gesteuert werden und auf der Trommel (32) angeordnet sind, und eine oder mehrere elektrische Verbindungen (18 2, 184) zwischen dam Hauptrahmen (34) und der Trommel (32).

16» Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Fl uidakti.viervorr"^: errungen <;.\:vun eins

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Farbmarkiervorrichtung (46) zum selektiven Markieren des Werkstücks (20) gebildet wird.

17. Verfahren zum Abtasten eines sich bewegenden Werkstückes durcn eine Prüfvorrichtung, welche eine drehbare Trommel aufweist, durch welche das Werkstück hindurchtritt und welche einen oder mehrere Fühlennechanismen trägt, die dazu dienen, das Werkstück während der Drehung der Trommel abzutasten, dadurch gekennzeichnet, daß

(1) die Trommel zur Drehung angetrieben wird, wänrend sich das Werkstück durch sie hindurch bewegt, um das Werkstück durch die Fühlermechanismen abzutasten, und

(2) die Trommel so verschwenkt wird, daß ihre Drehachse eine bestimmte Beziehung zu dem durch die Trommel hindurchtretenden Werkstück hat.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel um eine Schwenkachse verschwenkt und in einer Ricntung im wesentlichen quer zu dieser Schwenkachse bewegt wird, um die erwähnte bestimmte Beziehung aufrecht zu erhalten.

19« Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß

(1) das vordere Ende des Werkstückes bei seiner Bewegung innerhalb einer ersten Zone in einer Stellung für den Durchtritt durch die Trommel abgetastet wird und als Folge hiervon:

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(a) der Hauptrahmen verschwenkt wird, bis die Führungsrollen auf dem Werkstück aufliegen, und

(b) der Hauptrahmen elastisch in eine Stellung belastet wird, in der die Führungsrollen

gegen das Werkstück anliegen;

(2) die Stellung des vorderen Endes des Werkstückes innerhalb einer zweiten Zone abgetastet wird und als Folge hiervon:

(a) die Fühlermechanismen in eine Prüfstellung bewegt werden und

(b) die Trommel und damit die Fühlermechanismen gedreht werden, so daß das Werkstück abgetastet wird, wenn es sich durch die Trommel bewegt;

(3) der Durchtritt des hinteren Endes des Werkstückes durch die erste Zone abgetastet wird und als Folge hiervon:

(a) die Drehung der Trommel angehalten wird;

(b) die Fühlermechanismen in eine Ruhestellung bewegt werden und

(c) die elastische Belastung des Hauptrahmens aufgehoben wird, so daß dieser in seiner letzten Stellung schwimmen kann; und

(4) der Durchtritt des hinteren Endes des Werkstückes durch die zweite Zone abgetastet wird, und als Folge hiervon der Hauptrahmen in eine Ruhestellung verschwenkt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewegung des Hauptrahmens in einer Ricntung

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herbeigeführt wird, die zur Bewegungsrichtung des Werkstückes durch die Trommel im wesentlichen senkrecht ist, damit der Hauptrahmen und damit die Trommel dem Werkstück nachfolgen können.