DE3602842A1

DE3602842A1 - Einrichtung zur gratpruefung an rotationssymmetrischen teilen

Info

Publication number: DE3602842A1
Application number: DE19863602842
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Schmidberger; Josef Kurfess
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1986-01-30
Filing date: 1986-01-30
Publication date: 1987-08-06
Also published as: DE3602842C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der auto matischen Gratprüfung an rotationssymmetrischen Teilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

An rotationssymmetrischen Teilen treten häufig aufgrund der für rotationssymmetrische Teile typischen Herstel lungsvorgänge Fehler in Form von Graten auf. Da Fehler dieser Art im allgemeinen sehr dünnwandig sind, ist es - wie erfindungsgemäß erkannt worden ist - erforderlich, derartige Fehler berührungsfrei zu detektieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich tung zur automatischen Fehlerprüfung von rotationssymme trischen Teilen und insbesondere zur Gratprüfung anzuge ben, bei der Fehler und insbesondere Grate mit Sicherheit erfaßt werden können.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet. Erfindungsgemäß ist erkannt worden daß ein sicheres Erfassen von Graten, wie es beispielsweise zur Korrektur von Herstellwerkzeugen etc. erforderlich ist - nur dann möglich ist, wenn Grate an der Innen- und Außenkontur berührungslos detektiert werden, ohne daß das zu prüfende Teil während des Prüfvorgangs aus der Prüfvorrichtung beispielsweise für die Außenkontur ausgespannt und in eine andere Prüfvorrichtung, beispielsweise für die Innenkontur eingespannt wird. Als Halterung für sämtliche Prüfvorgänge wird deshalb erfindungsgemäß ein lichtdurchlässiger Dorn verwendet, auf den das zu prüfende Teil aufgesetzt wird. Durch die Verwendung eines derartigen lichtdurchlässigen Dorns ist es möglich, gleichzeitig oder nacheinander die Innen- und Außenkontur des zu ermittelnden Teils berüh rungslos zu ermitteln, ohne daß das Teil aus- und wieder eingebaut werden müßte. Die Ermittlung von Graten erfolgt dabei durch die Projektion der einzelnen Konturen. Zur Ermittlung der Außenkontur wird die Außenkontur mittels einer ersten Lichtquelle auf einen ortsauflösenden Sensor projiziert, während zur Ermittlung der Innenkontur das Licht der Projektionslichtquelle über den lichtdurchlässi gen Dorn in Richtung der Rotationsachse des rotationssym metrischen Teils eingeleitet wird. Zusätzlich wird das zu prüfende Teil während der Ermittlung der Außenkontur um seine Symmetrie bzw. Rotationsachse gedreht.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Einrichtung zur Gratprüfung ist es möglich an der Innen- und Außen kontur auftretende Grate mit Sicherheit zu erfassen, so daß gegebenenfalls der Herstellvorgang bzw. Herstellwerk zeuge entsprechend korrigiert werden können.

Die erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich dabei insbe sondere zur Serienprüfung von hergestellten Teilen. Eine einfache Ausbildung einer erfindungsgemäßen Serienprüf- Einrichtung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Dabei er folgt die Prüfung der Außen- und Innenkontur nacheinander, es ist natürlich auch möglich die Prüfung der Außen- und Innenkontur an einer Meßstation gleichzeitig vorzunehmen.

Die in Anspruch 2 gekennzeichnete Einrichtung eignet sich insbesondere auch dazu, sie mit 2 Entnahmstationen zu versehen, so daß fehlerhafte und brauchbare Teile gleich bei der Entnahme getrennt werden können (Anspruch 3). Zusätzlich kann die erfindungsgemäß konfigurierte Serien prüfeinrichtung auch mit einer automatischen Zuführstation versehen werden, die die zu prüfenden rotationssymmetri schen Teile zuführt und auf den jeweils an der Zuführsta tion befindlichen Dorn aufsetzt.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann mit beliebigen ortsauflösenden Sensoren betrieben werden. Bei häufig wechselnden zu prüfenden Teilen ist es jedoch vorteilhaft, ein freiprogrammierbares Bildverarbeitungssystem zu ver wenden, dessen Eingangssignale beispielsweise mit einer TV-Kamera gewonnen werden. In das Bildverarbeitungssystem können die Soll-Profildaten für die Innen- und Außenkontur je nach zu prüfendem Teil einfach eingegeben werden. Die Anzahl der "abgefragten" Meßstützstellen ist dabei frei wählbar und an das jeweils zu prüfende Teil anpaßbar.

Im Anspruch 6 ist ein vorteilhaftes Material für den erfindungsgemäß verwendeten lichtdurchlässigen Dorn ange geben. Die im Anspruch 7 gekennzeichnete Ausbildung des Dorns hat nicht nur den Vorteil, daß der Dorn auf das Unterteil mit größerem Durchmesser aufgesetzt werden kann, so daß der in das zu prüfende Teil eingreifende Teil des Dorns einen so geringen Durchmesser haben kann, daß er eventuell in der Innenkontur vorhandene Grate nicht be schädigt, sondern auch den Vorteil, daß durch das Unter teil mit größerem Durchmesser eine gleichmäßige Lichtein leitung in die Innenkontur erreicht wird. Die Lichteinlei tung kann dabei gemäß Anspruch 8 bevorzugt diffus sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsbeispiels von oben, und

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Dorn mit einem zu projizierenden Teil.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur automatischen Gratprüfung an rotationssymmetrischen Teilen weist eine um ein Achse 1′ drehbare Scheibe 1 auf, auf der sich eine Reihe (5) von lichtdurchlässigen Dornen 2 befinden. Auf die Dorne 2 sind die zu prüfenden rotationssymmetrischen Teile 3 aufsetzbar. Bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel erfolgt das Aufsetzen der Teile 3 selbsttätig mit tels einer Zuführeinrichtung 4 mit der ein Teil 3 zu einem freien Dorn 2 zugeführt wird. Zum Andrücken des Teils 3 auf dem Dorn 2 ist ein Andruckhebel 4′ vorgesehen.

Das auf einen lichtdurchlässigen Dorn 2 aufgesetzte Teil 3 passiert durch Drehen der Scheibe 1 zwei Prüfstationen, die pauschal mit den Bezugszeichen 5 und 6 bezeichnet sind. Nach Passieren der Prüfstationen 5 bzw. 6 wird das Teil 3 - je nach Prüfergebnis - von einer nicht im einzel nen dargestellten Abnahmeeinrichtung entweder an der Stelle 7 oder an der Stelle 8 abgenommen und in einen Be hälter für brauchbare Teile bzw. einen Behälter für un brauchbare Teile überführt. Die Steuerung der dargestell ten Einrichtung erfolgt durch eine nicht dargestellte Steuereinheit beispielsweise einen Mikrocomputer.

Die Prüfstation 5, die aus einer Lichtquelle 9 und einer TV-Kamera 10 mit nachgeschalteter (nicht dargestellter) Bildverarbeitungseinrichtung besteht dient zur Aufnahme der Außenkontur des zu prüfenden Teils 3. Hierzu proji ziert die Lichtquelle 9 das zu prüfende Teil 2 auf die Kamera 10, wobei ein Motor 11 das Teil 3 um seine Rota tionsachse dreht. Hierdurch können an der Außenkontur vor handene Fehler durch Abweichungen des Schattenbilds von einem "Norm-Schattenbild" das ein einwandfreies Teil erzeugt, erkannt werden. Dies ist beispielsweise durch ein an sich bekanntes Bildverarbeitungssystem möglich.

In der Bearbeitungsstation 6 wird das Licht von unten in den lichtdurchlässigen Dorn eingeleitet. Wie Fig. 3 im einzelnen zeigt, besteht der Dorn 2 aus einem Unterteil 2′ mit größerem Durchmesser und einem Oberteil 2′′ mit kleine rem Durchmesser. Der Durchmesser des Oberteils 2′′ ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des zu prü fenden Teils 3. Durch die bevorzugt homogene Einleitung des Lichts einer Lichtquelle 12 in die Basisfläche des Teils 2′ wird die Innenkontur auf eine in Verlängerung der Rotationsachse des zu prüfenden Teils 3 angeordnete Fern sehkamera 13 projiziert, so daß an der Innenkontur ver bliebene Grate als Abweichungen des Schattenbilds gegen über dem "Norm-Schattenbild" eines fehlerfreien Teils erkannt werden können. Die Auswertung des Ausgangssignals der Kamera 13 kann wiederum mit einem nicht dargestellten, an sich bekannten Bildverarbeitungssystem oder dgl. erfol gen.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Einrichtung, die mit den in Fig. 3 im Querschnitt darge stellten Dornen versehen ist, arbeitet wie folgt:

Die zu prüfenden Teile werden nacheinander mittels der Zuführeinrichtung 4 zugeführt und auf den am Ort der Zu führeinrichtung befindlichen freien Dorn 2 aufgesetzt. Durch eine erste Drehung der Scheibe 1 um ihre Achse 1 a gelangt das zu prüfende Teil zur Prüfstation 5. Die Achse des Motors 11 rastet an dem Dorn ein und dreht das Teil um seine Rotationsachse, so daß die Außenkontur mittels der Lichtquelle 9 und der Kamera 10 abgetastet werden kann.

Anschließend dreht sich die Scheibe weiter, so daß das Teil zu der Prüfstation 6 gelangt, in der die Prüfung der Innenkontur erfolgt. Weist das Teil keine oder tolerierba re Fehler auf, so sorgt eine nicht im einzelnen darge stellte Steuereinrichtung dafür, daß das Teil an der Ent nahmestation 7 entnommen und in den Behälter für brauchba re Teile überführt wird. Sind die Fehler, die das Teil aufweist, nicht mehr tolerierbar, so wird das Teil an der Entnahmestation 8 entnommen und in den Ausschußbehälter überführt.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels beschrieben worden. Innerhalb des allgemeinen Er findungsgedankens, das Teil zur Prüfung der Innenkontur auf einen lichtdurchlässigen Dorn aufzusetzen und die Innen- und Außenkontur mit einer "Norm-Kontur" zu ver gleichen, sind selbstverständlich die verschiedensten Ab wandlungen möglich.

Claims

1. Einrichtung zur automatischen Gratprüfung an rotations symmetrischen Teilen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

es ist ein lichtdurchlässiger Dorn (2) vorgesehen, auf den das zu prüfende Teil (3) aufsetzbar ist;
eine erste Lichtquelle (9) projiziert auf einen ortsauflö senden Sensor (10) die Außenkontur des zu prüfenden Teils, das eine Dreheinrichtung (11) um die Symmetrieachse dreht;
eine zweite Lichtquelle (12) projiziert in Richtung der Symmetrieachse die Innenkontur des zu prüfenden Teils (3) auf einen zweiten ortsauflösenden Sensor (14), und
eine Bildauswerteeinrichtung vergleicht das Ausgangssignal der ortsauflösenden Sensoren mit dem Sollsignal, das ein einwandfreies Teil erzeugt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere lichtdurchlässige Dorne (2) auf einer um eine durch ihren Mittelpunkt gehen den Achse (1 a) drehbaren Scheibe (1) angeordnet sind, und daß an der Scheibe eine Zuführstation (4, 4′) für die zu prüfenden Teile (3), die Projektionseinrichtungen für die Außen- bzw. Innenkontur sowie mindestens eine Entnahmesta tion (7, 8) für die zu prüfenden Teile angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entnahmestation (7) für einwandfreie Teile und eine Entnahmestation (8) für feh lerhafte Teile vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zuführstation (4, 4′) die zu prüfenden Teile automatisch zugeführt und auf den jeweils an der Zuführstation befindlichen Dorn aufgesetzt werden.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsauflösenden Sensoren TV-Kameras (10, 14) mit nachgeschalteten Bildverarbei tungssystemen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Dorne (2) aus Plexiglas bestehen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Dorne (2) einen Teil mit kleinerem Durchmesser, auf den das zu prüfende Teil aufsetzbar ist, sowie einen Teil mit größerem Durchmesser aufweisen, in den das Licht der zweiten Licht quelle einleitbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht diffus eingeleitet wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung den Abstand des Randpunktes der projizierten Innenkontur von der Mittelachse des Dorns für eine vorgebbare Zahl von Umfangspunkten ermittelt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung den Verlauf der projizierten Außenkontur für eine vorgeb bare Anzahl von Stützstellen ermittelt.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe horizontal ange ordnet ist und das Licht der zweiten Lichtquelle von unten in den Dorn projiziert wird.