DE3602842C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur automatischen Erfas­ sung von Graten an rotationssymmetrischen Teilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 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 erforderlich, derartige Fehler berührungsfrei zu detek­ tieren.

Eine Einrichtung zur Erfassung von Graten an rotations­ symmetrischen Teilen, die eine berührungsfreie Detektie­ rung der Grate erlaubt, ist aus dem Artikel "Optoelektro­ nische Verfahren zum Messen und Prüfen" in VDI-Z 123 (1981) Nr. 11, S. 477-482 bekannt. Von dieser Druckschrift ist bei der For­ mulierung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgegangen worden.

Diese bekannte Einrichtung erlaubt zwar die Erfassung von Graten an der Außenkontur des zu prüfenden Teils, die Erfassung von Graten an der Innenkontur ist jedoch zumin­ dest dann nicht möglich, wenn das Teil nicht neu aufgenom­ men bzw. eingespannt werden soll.

Ferner ist es aus der DE-OS 25 35 686 bekannt, Grate an der Innenkontur von Dichtlippen dadurch zu erfassen, daß das zu prüfende Teil auf einen Dorn aufgesetzt wird, den eine Dreheinrichtung dreht. Eine Lichtquelle beleuchtet das Teil derart, daß die Innenkontur des Teils auf einen Sensor projiziert wird, dessen Ausgangssignal eine Aus­ werteeinheit mit den Solldaten für ein einwandfreies Teil vergleicht.

Diese Einrichtung erlaubt jedoch nicht die Prüfung der Außenkontur von rotationssymmetrischen Teilen.

Aus "Sensoren", Sonderheft der Zeitschrift Technisches Messen, München 1983, S. 86-97, ist eine Einrichtung zur automatischen Erfassung von Graten an rotationssym­ metrischen Teilen mit einer Lichtquelle, die die Außenkontur des zu prüfenden Teils, das eine Dreheinrichtung dreht, auf einen ortsauflösenden Sensor projiziert, dessen Ausgangssignal einer Auswerteeinheit zugeführt wird, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einrich­ tung zur automatischen Gratprüfung bei rotationssymmetri­ schen Teilen anzugeben, bei der sowohl an der Innenkontur als auch an der Außenkontur auftretende Fehler erfaßt werden können, ohne daß das Teil neu aufgenommen werden müßte.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß weiterhin von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen, und diese Einrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils weitergebildet wird.

Es ist erkannt worden, daß ein sicheres und einfaches Erfassen von Graten, wie es beispielsweise zur Korrektur von Herstellwerkzeugen etc. erforderlich ist - nur dann möglich ist, wenn Grate an der Innen- und Außen­ kontur berührungslos erfaßt werden, ohne daß das zu prü­ fende Teil während des Prüfvorgangs aus der Prüfvorrich­ tung beispielsweise für die Außenkontur ausgespannt und in eine andere Prüfvorrichtung, beispielsweise für die In­ nenkontur eingespannt werden muß. Als Halterung für sämt­ liche Prüfvorgänge ist deshalb ein licht­ durchlässiger Dorn vorgesehen, auf den das zu prüfende Teil aufgesetzt wird. Die Ausbildung des Dorns hat dabei nicht nur den Vorteil, 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.

Durch die Verwendung eines derartigen lichtdurchlässigen Dorns ist es möglich, gleichzeitig oder nacheinander die Innen- und Außenkontur des zu ermitelnden 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 in an sich bekannter Weise die Außenkontur mittels einer ersten Lichtquelle auf einen ortsauflösenden Sensor projiziert, während zur Er­ mittlung der Innenkontur das Licht der Projektionslicht­ quelle über den lichtdurchlässigen Dorn in Richtung der Achse des rotationssymmetrischen Teils eingeleitet wird. Zusätzlich wird das zu prüfende Teil während der Ermitt­ lung der Außenkontur um seine Symmetrie- bzw. Rotations­ achse gedreht.

Durch diese Ausbildung der Einrichtung zur Gratprüfung ist es möglich, an der Innen- und Außen­ kontur auftretende Grate ohne Änderung der Einspannung bzw. Aufnahme der Teile zu erfassen.

Die 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 zwei Entnahmstationen zu versehen, so daß fehlerhafte und brauchbare Teile gleich bei der Entnahme getrennt werden können (Anspruch 3). Zusätzlich kann die 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 (Anspruch 4). Die Einrichtung kann mit beliebigen ortsauflösen­ den Sensoren betrieben werden. Bei häufig wechselnden zu prüfenden Teilen ist es jedoch vorteilhaft, ein freipro­ grammierbares Bildverarbeitungssystem zu verwenden, dessen Eingangssignale beispielsweise mit einer TV- bzw. Videoka­ mera gewonnen werden (Anspruch 5). In das Bildverarbei­ tungssystem 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 (Anspruch 8 bzw. 9).

Im Anspruch 6 ist ein vorteilhaftes Material für den lichtdurchlässigen Dorn angege­ ben. Die Lichteinleitung kann dabei gemäß Anspruch 7 bevorzugt diffus sein.

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

Fig. 1 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 von oben, und

Fig. 3 einen lichtdurchlässigen Dorn für das Ausführungsbeispiel mit einem zu projizierenden Teil.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur automatischen Gratprüfung an rotationssymmetrischen Teilen weist eine um eine Achse 1′ drehbare Scheibe 1 auf, auf der sich eine Reihe (bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel fünf) von lichtdurchlässigen Dornen 2 befinden. Auf die Dorne 2 sind die zu prüfenden rotationssymmetrischen Teile 3 aufsetz­ bar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Aufsetzen der Teile 3 selbsttätig mittels einer Zuführein­ richtung 4, mit der ein Teil 3 zu einem freien Dorn 2 zugeführt wird. Zum Andrücken des Teils 3 auf dem Dorn 2 ist ein Andrückhebel 4′ vorgesehen.

Das auf einen lichtdurchlässigen Dorn 2 aufgesetzte Teil 3 passiert durch Drehen der Scheibe 1 nacheinander 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 einzelnen dargestellten Abnahmeeinrichtung entweder an der Stelle 7 oder an der Stelle 8 abgenommen und in einen Behälter 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- bzw. Videokamera 10 mit nachgeschalteter (nicht darge­ stellter) Bildverarbeitungseinrichtung besteht, dient zur Aufnahme der Außenkontur des zu prüfenden Teils 3. Hierzu projiziert die Lichtquelle 9 das zu prüfende Teil 2 auf die Kamera 10, wobei ein Motor 11 das Teil 3 um seine Rotationsachse dreht. Hierdurch können an der Außenkontur vorhandene 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.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen 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 1a 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 5 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.

Claims (10)

1. Einrichtung zur automatischen Erfassung von Graten an rotationssymmetrischen Teilen
mit einer Lichtquelle (9), die die Außenkontur des zu prüfenden Teils (3), das eine Dreheinrichtung (11) dreht, auf einen ortsauflösenden Sensor (10) projiziert, dessen Ausgangssignal eine Auswerteeinheit mit den Solldaten für ein einwandfreies Teil vergleicht,
dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Erfassung von Graten an der Innenkontur der Teile in einem einzigen Prüfvorgang ohne erneute Aufnahme des Teils ein licht­ durchlässiger Dorn (2) vorgesehen ist, der einen Teil (2′′) mit kleinerem Durchmesser, auf den das zu prüfende Teil (3) aufsetzbar ist, und den die Dreheinrichtung (11) dreht, sowie einen Teil (2′) mit größerem Durchmesser aufweist, in den das Licht einer zweiten Lichtquelle (12) einleitbar ist, das die Innenkontur des Teils in Richtung der Achse auf einen zweiten ortsauflösenden Sensor (14) projiziert, dessen Ausgangssignal die Auswerteeinheit ebenfalls mit den Solldaten für ein einwandfreies Teil vergleicht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere lichtdurchlässige Dorne (2) auf einer um eine durch ihren Mittelpunkt gehen­ den Achse (1a) drehbare Scheibe (1) angeordnet sind, und daß an der Scheibe eine Zuführstation (4, 4′) für die zu prüfenden Teile (3), die Projektionseinrichtungen (9, 12) für die Außen- bzw. Innenkontur sowie mindestens eine Entnahmestation (7, 8) für die zu prüfenden Teile angeord­ net 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 (2) aufge­ setzt werden.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsauflösenden Sensoren Videokameras (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 das Licht diffus in den licht­ durchlässigen Dorn (2) eingeleitet wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung den Abstand des Randpunktes der projizierten Innenkontur von der Mittelachse des Dorns für eine vorgebbare Zahl von Umfangspunkten ermittelt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildauswerteeinrichtung den Verlauf der projizierten Außenkontur für eine vorgeb­ bare Anzahl von Stützstellen ermittelt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) horizontal an­ geordnet ist und das Licht der zweiten Lichtquelle (12) von unten in den Dorn projiziert wird.