DE3325599C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten einzelner unrunder Werkstükke in einem Paket insbesondere von Kolbenringrohlingen mit geschlossenem Umfang, indem die Werkstücke im Bereich einer Umfangsfläche drehbar gehalten, berührungsfrei abgetastet und die ermittelten Werte, zum Vergleich mit einer Sollkontur, einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden.

Durch die DE-PS 28 40 863 ist eine Vorrichtung zum Positionieren einzelner unrunder Kolbenringe bekannt Der jeweilige Kolbenring wird mit seiner inneren Umfangsfläche auf zwei Rollen oder Walzen aufgelegt, von denen eine antreibbar ist. Zwischen den Rollen oder WaUen befindet sich in definierter Höhe zum Kolbenring ein Bremsschuh, der den sich drehenden Kolbenring im Bereich seiner von der normalen Unrundkontur abweichenden Fläche abbremst und stillsetzt. Bedingt durch unterschiedlich rauhe Kolbenringe (Reibung), werden die einzelnen Kolbenringe durch den Bremsschuh an unterschiedlichen Stellen stillgesetzt, so daß sie nachher, zu einem Paket zusammengesetzt, in Umfangsrichtung gesehen, unterschiedliche Positionen zueinander einnehmen. Daraus resultieren bei der nachfolgenden Bearbeitung ungleiche Konturen. Ferner ist das Ausrichten einzelner Kolbenringe mit anschließendem Paketieren relativ zeitaufwendig.

Ferner ist durch die DE-OS 28 00 618 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lagekontrolle unrunder Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, bekannt. Die Werkstücke werden relativ um eine etwa im Zentrum liegende Rotationsachse gedreht und an einer Umfangsfläche abgetastet. Die Meßwerte werden einem Speicher zugeführt und dort mit einer Sollkontur verglichen. Aus diesen Werten kann nun die Lage des Werkstückes, bezogen auf seine Unrundkontur, ermittelt werden. Auch hier ist nur eine relativ aufwendige Einzelabtastung mit nachfolgender Paketierung möglich.

Des weiteren ist der DE-OS 19 49 492 eine berührungslose Längenmeßvorrichtung zum Messen der Abmessungen eines warmen Metallgegenstandes zu entnehmen. Eine einen polygonalen, drehbaren Spiegel sowie einen für infrarote Strahlung empfindlichen Abtaster aufweisende Abtastvorrichtung spricht auf die infrarote Strahlung des warmen Gegenstandes durch Erzeugung eines elektrischen Signales an. Eine Unterteilungsvorrichtung unterteilt das Signal in gleiche Schritte, und eine Vorrichtung speichert diese Schritte und gibt die gespeicherten Schritte, die eine lineare Messung des warmen Gegenstandes darstellen, wieder. Diese Vorrichtung ist ebenfalls nicht geeignet, unrunde Werkhs stücke hinsichtlich definierter Ausrichtekriterien abzutasten, zumal auch hier die Werkstücke einzeln abgetastet werden.

Der Frfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unrunde,

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unsortierte Werkstücke nicht mehr einzeln, sondern un- diametral zur Abtasteinrichtung angeordnet sind, elelc-

mittelbar im Paket, weiches für die weitere oder spätere tromagnetisch zuzustellen. Weitere Möglichkeiten der

Bearbeitung Verwendung Findet, auszurichten. Arretierung, zum Beispiel mit steuerbaren Magneten, Diese Aufgabe wird crfindungsgemäQ dadurch gelöst, sind ebenfalls denkbar.

daß das Werkstückpaket in axialer Richtung in Abhän- s Cie Lamellen weisen vorzugsweise ein etwa U- oder gigkeit einer definierten Drehwinkeheilung an mehre- V-förmiges Profil auf und drücken jedes einzelne Werkren Umfangsstellen abgetastet, jede axiale Abtaststrek- stück an eine Gegenfläche. Dier? ist bevorzugt über die kein der Anzahl der Werkstücke entsprechende und der gesamte Paketlänge durchgehend ausgebildet und jeweiligen Werkstückhöhe zugeordnete Teilstrecken weist, um Beschädigungen am Werkstück zu vermeiden, aufgestellt wird und die so ermittelten Teilmaße jedem io eine ebenfalls durchgehende elastische Schicht auf.
Werkstück einzeln zugeordnet werden. Die Vorteile ge- Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und genüber dem Stand der Technik Hegen klar auf der wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Hand. Indem die Werkstücke, nunmehr jedes für sich im Fig. 1 schematische Darstellung des Ausrichtevor-Paket liegend, abgetastet und ausgerichtet werden, wird ganges,

der Bereitstellungszeitraum für die weitere Bearbeitung 15 S'ig. 2 und 3 mögliche Vorrichtung zum Ausrichten beträchtlich reduziert. Zugleich wird die Sicherheit, daß von unrunden paketierten Werkstücken,
alle Werkstücke im Paket nach der Ausrichtung die glei- F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Ausche Lage zueinander einnehmen, erhöht, -ia die einzel- richtevorganges paketierter Kolbenringe 1. Das KoI-nen Werkstücke nach der Ausrichtung nicht mehr verla- benringpaket 2 wird drehbar gehalten von am Außengert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist 20 umfang angeordneten Stützrollen 3 (aus Gründen der es möglich, neben Werkstücken gleicher Höhe auch sol- Übersicht sind nur zwei dargestellt),
ehe mit ungleichen Höhen auszurichten, sofern sie im Radial oberhalb der Kolbenringpaketes 2 ist ein sta-Paket die gleiche Unrundkontur aufweisen. Das Werk- tionärer, drehbarer Polygonspiegel 4 angeordnet Diastückpaket wird vorzugsweise über mindestens 180° metral zum Polygonspiegel 4 befinden sich jedem ein-Drehwinkel in axialer Richtung abgetastet, um die exak- 25 zelnen Kolbenring 1 zugeordnete Arretierelemente 5 in te Konturlage eines jeden Werkstückes im Paket zu Form von Hublamellen. Ein Laser 6 richtet einen Strahl bestimmen. 7 auf den sich drehenden Polygonspiegel 4, so daß auf

In Anlehnung an die für einen anderen Verwendungs- der Oberfläche des Kolbenringpaketes 2 eine Prüfspur 8 zweck bestimmte DE-OS 1949 492 wird der Vorzugs- mit der Ausdehnung des Winkels Gamma (die der Paweise parallel zum Werkstückpaket verlaufende Strahl 30 ketlänge entspricht) entsteht, wobei die Laserachse 9 (Laserstrahl) einer Lichtquelle auf einen drehbaren Po- parallel zur Paketachse 10 verläuft Eine unter einem lygonaispiegel gerichtet, durch Reflexion des Strahles Winkel Alpha zum Laser 6 angeordnete CCD-Kamera auf dem Werkstückpaket eine Prüfspur erzeugt, und es 11 (Charge couple device) ist auf den Polygonspiegel 4 werden die jeweiligen Höhenunterschiede, bezogen auf ausgerichtet und auf die Prüfspur 8 scharf fokussiert. Bei eine für alle Werkstücke gemeinsame Bezugsfläche 35 diesem Kameratyp sind zum Beispiel 1000 Dioden in (Halterung) gemessen. Die durch den Laserstrahl er- einer Zeile angeordnet mit einer Einzelwirkgröße von zeugte Prüfspur wird, ausgehend von dem stationären 13-13 μΐπ, wobei jede Diode einzeln abfragbar und der Spiegel, unter einem definierten Gesamtwinkel, der die ermittelte Wert in einer Auswerteeinrichtung verarbeitaxiale Länge des Werkstückpaketes bestreicht, erzeugt. bar ist. Durch die Fokussierung unter dem Winkel Eine Kamera ist auf den Spiegel ausgerichtet und auf die 40 Alpha werden Höhenunterschiede in Richtung d\ ge-Prüfspur fokussiert Durch die Fokussierung unter ei- messen. Die untere, vorzugsweise antreibbare Stützrolnem weiteren definierten Winkel können Höhenunter- Ic 3 bildet die gemeinsame Bezugsfläche 12 (Halterung) schiede am Umfang des sich drehenden Werkstückpa- für sämtliche Kolbenringe 1 im Paket 2. Ein Drehwinketes, bezogen auf eine gemeinsame Anschlagfläche, kelgeber 13 am Polygonspiegel 4 mißt die jeweilige gemessen werden. 4S Stellung des Winkels Gamma und somit den speziellen

Eine Vorrichtung zum Ausrichten unrunder Werk- Prüfpunkt in der Prüfspur 8. Die gemessenen und aufge-

stücke, insbesondere von Kolbenringen mil geschlosse- nommenen Werte werden einer nicht weiter dargestell-

nem Umfang, ist dadurch gekennzeichnet, daß jedem ten Auswerteeinrichtung zugeführt und dort mit der

einzelnen Werkstück Arretierelemente zugeordnet Sollkontur verglichen. In Abhängigkeit einer definierten

sind, die in Abhängigkeit vom jeweils werkstückbezoge- 50 Drehwinkelteilung (zum Beispiel 2 Grad) wird das Pa-

nen Meßergebnis durch die Arretiereinrichtung ansteu- ket 2 in axialer Richtung abgetastet und jede axiale

erbar sind. Sobald für ein Werkstück im Pakst die Kon- Abtaststrecke in der Anzahl der Kolbenringe 1 im Paket

turlage als Ausrichtekriterium feststeht, werden das be- 2 entsprechende Teilstrecken aufgeteilt. Ist das jeweils

ziehungsweise die dem Werkstück zugeordneten Arre- gewünschte Ausrichtekriterium, bei Kolbenringen 1 der

tierelemente von der Auswerteeinrichtung angesteuert, 55 Stoß, erreicht, steuert die Auswerteeinrichtung die je-

und das Werkstück wird somit stillgesetzt. Vorzugswei- weils zugehörigen Hublamellen 5 zeitlich unabhängig

se sind die jeweiligen Arretierelemente zeitlich unab- an. Der oder die jeweiligen Kolbenringe 1 werden dann

hängig ansteuerbar, so daß während der Vermessung von der antreibbaren Stützrolle 3 abgehoben. Sind

des Werksttickpaketes bereits mit dem Ausrichten der sämtliche Kolbenringe 1 ausgerichtet, kann das Paket 2

einzelnen Werkstücke begonnen werden kann. 60 einer Bearbeitungsmaschine zugeführt werden. Bei ei-

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß sind ner Durchlaufzeit je Prüfspur von weniger als 10 ms und

die Werkstücke in radialer Richtung von der drehbaren bei 180 Meßstellen je Kolbenringumfang und einer Auf-

Halterung abhebbar. Neben zangenförmigen Arretier- lösung von 2 Grad wird eine Prüfzeit von weniger als

elementen besteht auch die Möglichkeit, dieselben la- 1,8 s für das Gesamtpaket erreicht,

mellenförmig auszubilden und diese mechanisch in 65 In den Fig.2 und 3 ist eine mögliche Vorrichtung

Richtung auf das jeweils zugehörige Werkstück zuzu- zum Ausrichten von unrunden Kolbenringen 1 darge-

stellen. stellt. Auf einem Rohr 14 sind unrunde Kolbenringe 1

Ebenfalls denkbar ist, die Lamellen, die vorzugsweise unsortiert magaziniert. Zwei profilierte Rollen 15. 16

einer Aufnahmeeinrichtung fahren axial in das Rohr 14 ein. Während sie wieder aus dem Rohr 14 ausfahren, werden die Kolbenringe 1 mittels eines Schiebers 17 einzeln auf die Rollen 15,16 geschoben. 1st dies geschehen, fährt die Aufnahmevorrichtung in ihre Arbeits- beziehungsweise Maßposition. Die Kolbenringe 1 liegen unter Eigengewicht auf den Rollen 15, 16 auf. Im Bereich ihrer äußeren Umfangsfläche sind zwei beabstandete, sich axial über die gesamte Paketlänge erstreckende, in radialer Richtung verstellbare Gegenhalter 18,19 angeordnet, ohne die Kolbenringe 1 zunächst einmal zu berühren. Die in F i g. 1 angesprochene Meßvorrichtung erzeugt ihre Prüfspuren 8 etwa mittig zwischen den Gegenhaltern 18, 19. Diametral zur hier nicht weiter dargestellten MeBvorrichtung sind Hublameilen 2G angeordnet, die über eine nicht dargestellte Arretiereinrichtung, zum Beispiel magnetisch, ansteuerbar sind. Während des Meßvorganges werden einzelne Kolbenringe 1 bereits an die mit einer elastischen Schicht 23 versehenen Gegenhalter mittels der zugeordneten Hublamellen 20' angedrückt.

Sind sämtliche Kolbenringe 1 ausgerichtet, das heißt wenn keine Kolbenringe mehr in den Vertiefungen 21 der Rollen 15,16 liegen, fährt die Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme neuer Kolbenringe in das Rohr 14. Gleichzeitig fährt eine Aufnahmebuchse 22 axial in den Arbeits- beziehungsweise Meßbereich ein. Die Hublamellen 20 werden entspannt, und die ausgerichteten Kolbenringe legen sich am Umfang der Aufnahmebuchse 22 an. So ausgerichtet, kann das Kolbenringpaket 2 einer Bearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausrichten einzelner unrunder Werkstücke in einem Paket, insbesondere Kolbenringrohlingen mit geschlossenem Umfang, indem die Werkstücke im Bereich einer Umfangsfläche drehbar gehalten, berührungsfrei abgetastet und die ermittelten Werte, zum Vergleich mit einer Sollkontur, einer Auswerteeinrichtung zugeführt werden, d a durch gekennzeichnet, daß das Werkstückpaket in axialer Richtung in Abhängigkeit einer definierten Drehwinkelteilung an mehreren Umfangsstellen abgetastet, jede axiale Abtaststrecke in der Anzahl der Werkstücke entsprechende und der jeweiligen Werkstückhöhe zugeordnete Teilstrecken aufgeteilt wird und die so ermittelten Teilmaße jedem Werkstück einzeln zugeordnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstückpaket über mindestens 180° Drehwinkel abgetastet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel zum Werkstückpaket verlaufende Strahl einer Lichtquelle auf einen drehbaren Polygonalspiegel gerichtet durch Reflexion des Strahles auf dem Werkstückpaket eine Prüfspur erzeugt wird und die jeweiligen Höhenunterschiede, bezogen auf eine für alle Werkstücke innerhalb des Paketes gemeinsame Bezugsfläche (Halterung), gemessen werden.

4. Vorrichtung zum Ausrichten einzelner unrunder Werkstücke in einem Paket, insbesondere von Kolbenringrohlingen mit geschlossenem Umfang, wobei das Paket im Bereich einer Umfangsfläche drehbar gehalten und mittels einer berührungsfrei arbeitenden Abtasteinrichtung, die die ermittelten Werte einer Auswerteeinriditung zuführt, vermeßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem einzelnen Werkstück (1) Arretierelemente (5,20) zugeordnet sind, die in Abhängigkeit vom jeweils werkstückbezogenen Meßergebnis durch die Auswerteeinrichtung ansteuerbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierelementc (5, 20) zeitlich unabhängig voneinander ansteuerbar sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (I) in radialer Richtung von der drehbaren Halterung (3,15, 16) abhebbar sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arrctierelemente (5, 20) lamellenförmig ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5, 20) mechanisch in Richtung auf die Werkstücke (1) zustellbar sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5,20) elektromagnetisch in Richtung auf die Werkstücke (1) zustellbar sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5, 20) diametral zur Abtasteinrichtung (4) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5, 20) ein etwa U- oder V-förmiges Profil aufweisen.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes einzelne Wcrk-

stück (1) radial an eine Gegenfläche (18,19) andrückbar ist

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfilche (18,19) sich durchgehend über die gesamte Paketlänge erstreckt

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (18,19) aus einer elastische Eigenschaften aufweisenden Schicht (23) gebildet ist