DE4208533A1 - Fehlererfassungsvorrichtung fuer einen isolator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fehlererfassungsvor­ richtung für Isolatoren, genauer gesagt eine Vorrichtung zur Erfassung eines Fehlers, beispielsweise eines feinen Loches o. ä., an einem Isolator einer Zündkerze einer Brennkraft­ maschine.

Es wurde ein herkömmliches Fehlererfassungsverfahren für Isolatoren entwickelt, um feine Löcher in einem Isolator zu detektieren, da hierdurch Fehlzündungen einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine hervorgerufen werden.

Dieses Fehlererfassungsverfahren basiert auf dem Anlegen ei­ ner Spannung zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse einer Zündkerze, um normalerweise eine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode und einer Erdelektrode hervor­ zurufen, wenn kein Fehler im Isolator der Zündkerze vorhan­ den ist. Wenn jedoch ein Defekt vorliegt, tritt eine Funken­ entladung zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse auf, während keine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode und der Erdelektrode auftritt. Daher ist eine derartige Fehlererfassung beim Isolator von großer Bedeutung.

Von den Anmeldern wurde das nachfolgend beschriebene Ver­ fahren zur Erfassung eines Fehlers in einem Isolator ent­ wickelt. Dieses Verfahren basiert auf dem unterschiedlichen Weg, den die Funkenentladung nimmt, ob ein Fehler im Isola­ tor vorhanden ist oder nicht.

Eine spezielle Ausführungsform dieses Fehlererfassungsver­ fahrens wird hiernach in Verbindung mit Fig. 7 erläutert.

Um ein feines Loch als einen möglichen Defekt im Isolator einer Zündkerze zu erfassen, wird eine erste Elektrode 3 in einen hohlen Abschnitt 1a eines Isolators 1 eingesetzt. Eine zweite Elektrode 5 wird an einer Stelle außerhalb des Isola­ tors, wo eine elektrische Entladung möglich ist, angeordnet, wie in Fig. 7 gezeigt. Zwischen den Elektroden 3 und 5 wird durch eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung 10 als elek­ trische Entladungseinrichtung eine Spannungsdifferenz er­ zeugt, um auf diese Weise eine elektrische Entladung zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode zu bewirken.

Bei einer derartigen Anordnung kann der Weg der erzeugten Funkenentladung unterschiedlich sein, je nachdem, ob es sich um einen zufriedenstellenden Isolator handelt, der kein fei­ nes Loch aufweist, oder um einen fehlerhaften Isolator, in dem ein feines Loch vorhanden ist, wie in den Fig. 8A und 8B gezeigt. Mit anderen Worten, bei dem zufriedenstellenden Isolator, bei dem kein feines Loch vorhanden ist, folgt die elektrische Entladung einem Entladungsweg "a", der durch die vordere Endfläche 1b des Isolators 1 verläuft, wie in Fig. 8A gezeigt. Bei dem fehlerhaften Isolator, bei dem ein fei­ nes Loch vorhanden ist, folgt die elektrische Entladung je­ doch einem Entladungsweg "b", der sich durch das als Defekt im Isolator 1 vorhandene kleine Loch erstreckt, wie in Fig. 8B gezeigt. Der Unterschied zwischen den Funkenentladungswe­ gen "a" und "b" wird dann über eine manuelle Technik (das menschliche Auge) visuell überprüft, um auf diese Weise festzustellen, ob der Isolator fehlerhaft ist.

Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann ein Fehler in einem einfachen Isolator erfaßt werden. Es ist da­ her ausreichend, nur die Isolatoren, in denen Fehler erfaßt worden sind, auszurangieren. Die Überprüfung der Isolatoren wurde auf diese Weise rationalisiert. Bei dem vorstehend be­ schriebenen Erfassungsverfahren treten jedoch die folgenden Nachteile auf. Da der Unterschied zwischen den Funkenentla­ dungswegen manuell überprüft wird, können durch vom Menschen verursachte Änderungen in bezug auf den Grad der Fehlerer­ fassung auftreten. Daher wird die Zuverlässigkeit der Über­ prüfung von der Zuverlässigkeit des Prüfers abhängig. Darüber hinaus fallen hohe Gesamtinspektionskosten an, da die Zahl der Mannstunden für die Überprüfung groß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anstelle der Durchführung einer visuellen Inspektion bei den vorstehend erwähnten Prüfschritten eine automatische Überprüfung zu er­ möglichen.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines Fehlers in einem Isola­ tor geschaffen, die die folgenden Bestandteile umfaßt: einen Halteabschnitt zum Halten des Isolators, in dem ein hohler Abschnitt ausgebildet ist, eine elektrische Entladungsein­ richtung zur Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Isolators, eine Weger­ kennungseinrichtung zur Erkennung von mindestens einem Signal, das durch die elektrische Entladung einer elektrischen Entladungseinrichtung erzeugt wurde und einen vorgegebenen Weg passiert, oder das durch eine elektrische Entladung von der elektrischen Entladungseinrichtung erzeugt wurde und einen anderen Weg als den vorgegebenen Weg pas­ siert, und eine Unterscheidungseinrichtung zur Durchführung einer Unterscheidung in bezug auf das von der Wegerkennungs­ einrichtung erfaßte Signal.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vor­ richtung zur Erfassung eines Fehlers in einem Isolator ge­ schaffen, die die folgenden Bestandteile umfaßt: eine Halte­ einrichtung zum Halten des Isolators, der einen hohlen Ab­ schnitt aufweist, eine erste Elektrode, die in den hohlen Abschnitt des Isolators eingesetzt werden kann, eine zweite Elektrode, die auf einer Seitenfläche des Isolators inner­ halb eines Bereiches, in dem eine Elektrodenentladung zwischen dieser Elektrode und der ersten Elektrode möglich ist, ausbildbar ist, eine elektrische Entladungseinrichtung, die eine Funkenentladung erzeugt, eine Wegerkennungsein­ richtung, die am oberen Abschnitt des Isolators vorgesehen ist und erkennt, ob eine Funkenentladung, die durch Anlegung einer Spannungsdifferenz zwischen der ersten und zweiten Elektrode erzeugt wurde, den oberen Abschnitt des Isolators passiert oder nicht, und die in Abhängigkeit von der Erken­ nung ein Signal abgibt, und eine Unterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden, ob der Isolator fehlerhaft ist oder nicht, in Abhängigkeit von dem Signal der Wegerkennungsein­ richtung.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines Fehlers im Isolator, der eine Mittelelektrode in seinem hohlen Abschnitt auf­ weist, geschaffen, die die folgenden Bestandteile umfaßt: eine Halteeinrichtung zum Halten des Isolators, eine am Um­ fang des Isolators vorgesehene Elektrode, die in einem Be­ reich vorgesehen ist, in dem eine elektrische Entladung zwischen dieser Elektrode und der Mittelelektrode stattfin­ den kann, eine elektrische Entladungseinrichtung, die eine elektrische Entladung erzeugt, indem sie eine Spannungsdif­ ferenz zwischen der Elektrode des Isolators und der Elek­ trode bewirkt, eine Wegerkennungseinrichtung, die am oberen Abschnitt des Isolators vorgesehen ist und erkennt, ob die Funkenentladung, die bei Anlegen der Spannungsdifferenz an die elektrische Entladungseinrichtung erzeugt wird, zwischen dem oberen Abschnitt der Mittelelektrode und der Elektrode erzeugt wird oder nicht, und in Abhängigkeit von der Erken­ nung ein Signal abgibt, und eine Unterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden, ob der Isolator fehlerhaft ist oder nicht, in Abhängigkeit von dem Signal der Wegerkennungsein­ richtung.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines Defektes in einem Isolator einer Zündkerze für Brennkraftmaschinen geschaffen, der die folgenden Bestandteile umfaßt: eine Halteeinrichtung zum Halten der Zündkerze für eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Entladungseinrichtung zur Erzeugung einer Span­ nungsdifferenz zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse, um auf diese Weise eine Funkenentladung zwischen der Mittel­ elektrode und der Erdelektrode zu erzeugen, eine Wegerken­ nungseinrichtung zum Erkennen, ob eine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode und der Erdelektrode erzeugt wird oder nicht, wenn die Spannungsdifferenz an die elek­ trische Entladungseinrichtung angelegt wird, und die in Ab­ hängigkeit von der Erkennung ein Signal abgibt, und eine Un­ terscheidungseinrichtung zum Unterscheiden, ob die Zündkerze für die Brennkraftmaschine fehlerhaft ist oder nicht, in Ab­ hängigkeit von dem von der Erkennungseinrichtung abgegebenen Signal.

Bei Verwirklichung der vorstehend beschriebenen Konstruktion gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung passiert die Funkenentladung, wenn der Isolator mit der Halteein­ richtung gehalten und eine Funkenentladung zwischen der In­ nenseite und der Außenseite des Isolators durch die elek­ trische Entladungseinrichtung erzeugt wird, einen vorgegebe­ nen elektrischen Entladungsweg, wenn kein Fehler im Isolator vorhanden ist. Die Funkenentladung passiert jedoch nicht den vorgegebenen elektrischen Entladungsweg, wenn ein Defekt im Isolator vorhanden ist, da in diesem Fall die Funkenentla­ dung durch das Innere des Defektes dringt. Gemäß der vorlie­ genden Erfindung wird dieser Unterschied zwischen den Wegen der Funkenentladung erfaßt, es wird ein Unterschied zwischen den Signalen, die durch den vorstehend genannten Wegunter­ schied erhalten werden, durch die Wegerkennungseinrichtung erkannt, und es wird durch die Unterscheidungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal unterschieden, ob der Isolator zufriedenstellend ist oder nicht.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung verläuft die erzeugte Funkenentladung vom oberen Abschnitt der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode durch den oberen Abschnitt des Isola­ tors, wenn kein Defekt im Isolator vorhanden ist, wenn eine Funkenentladung durch die elektrische Entladungseinrichtung zwischen der ersten, in den hohlen Abschnitt des Isolators eingesetzten Elektrode und der an der Außenseite des Isola­ tors vorgesehenen zweiten Elektrode erzeugt wird. Wenn je­ doch im Isolator ein Defekt vorhanden ist, verläuft die zwischen der ersten und zweiten Elektrode erzeugte Funken­ entladung nicht durch den oberen Abschnitt des Isolators, sondern verläuft durch den Defekt im Isolator. Unter Aus­ nutzung des Unterschiedes zwischen den Funkenentladungen wird somit ein Unterschied zwischen den Funkenentladungswe­ gen aufgrund des Vorhandenseins eines Defektes im Isolator erkannt, indem die Wegerkennungseinrichtung am oberen Ab­ schnitt des Isolators vorgesehen ist, so daß die Unterschei­ dungseinrichtung unterscheiden kann, ob der Isolator zufrie­ denstellend ist oder nicht.

Wenn gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Funkenentladung von der elektrischen Entladungsein­ richtung zwischen der Mittelelektrode, die im hohlen Ab­ schnitt des Isolators ausgebildet ist, und der an der Außen­ seite des Isolators ausgebildeten Elektrode erzeugt wird, wird in der Tat eine Funkenentladung zwischen dem oberen Ende der Mittelelektrode und der außerhalb des Isolators angeordneten Elektrode erzeugt, wenn kein Defekt im Isolator vorhanden ist. Wenn jedoch ein Defekt vorhanden ist, wird die Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode und der an­ deren Elektrode durch diesen Effekt erzeugt. Somit können Fehler im Isolator erfaßt werden, indem lediglich von der Wegerkennungseinrichtung erkannt wird, ob die Funkenentla­ dung zwischen dem oberen Ende der Mittelelektrode und der anderen Elektrode erzeugt wird, wenn von der elektrischen Entladungseinrichtung eine Spannungsdifferenz zwischen der Mittelelektrode und der anderen Elektrode hervorgerufen wird.

Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wird in dem Fall, daß ein Fehler im Isolator einer Zündkerze für eine Brennkraft­ maschine erfaßt wird, von der Wegerkennungseinrichtung er­ kannt, ob eine elektrische Entladung zwischen der Mittel­ elektrode und der Erdelektrode der Zündkerze erzeugt wird oder nicht, wenn eine Spannungsdifferenz von der elek­ trischen Entladungseinrichtung zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse erzeugt wird, so daß auf diese Weise das Vorhandensein von Fehlern im Isolator von der Unterschei­ dungseinrichtung unterschieden werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine Darstellung einer Fehlererfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht, die einen obe­ ren Abschnitt einer Wegerkennungsein­ richtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das die Funktions­ weise der ersten Ausführungsform der Er­ findung verdeutlicht;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm, das die Funktionsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine allgemeine Ansicht einer Fehlerer­ fassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine allgemeine Ansicht einer Fehlerer­ fassungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zur Erfassung von Fehlern in einem Isolator; und

Fig. 8A und 8B Ansichten zur Verdeutlichung von unter­ schiedlichen elektrischen Entladungswegen in Abhängigkeit von der Tatsache, ob der Isolator Fehler aufweist oder nicht.

Fig. 1 ist eine allgemeine Ansicht, die eine erste Aus­ führungsform einer Vorrichtung zur Erfassung eines Defektes in einem Isolator zeigt. Hiermit soll ein Defekt in der Form eines feinen Loches im Isolator einer Zündkerze erfaßt wer­ den.

Fig. 1 zeigt einen Isolator 1 einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine. Der Isolator 1 besitzt einen hohlen Ab­ schnitt 1a, der sich in Axialrichtung erstreckt. Dieser Isolator 1 ist an einem Halter 2 fixiert, so daß er mit Hilfe einer konischen Führung 2a, die am Halter 2, der einen Halteabschnitt darstellt, ausgebildet ist, immer in einer kon­ stanten Position gehalten wird. Der Isolator besitzt ferner eine elektrisch leitende Einrichtung eines Gummiringes 2b, der in den hohlen Abschnitt 1a eingesetzt ist und einen Durchmesser besitzt, der geringfügig größer ist als der In­ nendurchmesser des hohlen Abschnittes 1a. Des weiteren ist in der Nachbarschaft des Isolators 1 eine nadelförmige zweite Elektrode 6 vorgesehen, die eine elektrische Entla­ dung zwischen sich selbst und einer nadelförmigen ersten Elektrode 30, die durch einen zweiten Elektrodenhalter 4 aus Isolationsmaterial isoliert und fixiert ist, erzeugen kann.

Der Halter 2 ist mit einer Drehvorrichtung 6 gekoppelt, die einen Motor 6a und mit dem Motor 6a gekoppelte Zahnräder 6b, 6c aufweist. Wenn der Motor 6a angetrieben wird, wird der Isolator 1 zusammen mit dem Halter 2 über die Zahnräder 6b, 6c gedreht.

Dieser Halter 2 stellt einen kontinuierlichen Kontakt mit einer geerdeten Bürste 7 her. Die erste Elektrode 30 wird daher über die mit dem Halter 2 in Kontakt stehende Bürste 7 geerdet. Die zweite Elektrode 50 ist an einen Hochspannungs­ generator 10 angeschlossen, der als elektrische Entladungs­ einrichtung dient. Dieser Hochspannungsgenerator 10 erzeugt eine Spannung mit einer konstanten Frequenz, die eine Fun­ kenentladung zwischen der zweiten Elektrode 50 und der geer­ deten ersten Elektrode erzeugen kann, indem eine Hochspan­ nung in dem Zustand, in dem der Isolator 1 am Halter 2 ge­ halten wird, an die zweite Elektrode 50 angelegt wird. Des weiteren wird ein Timing-Signal abgegeben, das zur zeit­ lichen Abstimmung der Spannungserzeugung synchronisiert ist. Eine Lichtempfangsvorrichtung 11 ist eine Wegerkennungsein­ richtung, die das Licht zu dem Zeitpunkt einfängt, an dem eine Funkenentladung, die zwischen der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 50 erzeugt wurde, die obere Fläche 1b des Isolators 1 passiert. Diese Lichtempfangsvorrichtung besteht beispielsweise aus einem Bündel von vielen optischen Fasern.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die vor­ stehend erwähnte Lichtempfangsvorrichtung 11 zeigt.

Die in Fig. 2 dargestellte Lichtempfangsvorrichtung 11 ist aus einem Bündel von optischen Fasern 11c und einem Silikon­ harz 11b gebildet. Die Lichtempfangsvorrichtung besitzt einen pfannkuchenförmigen Teil 11c mit einem Außendurchmes­ ser A, der kleiner ist als der Außendurchmesser eines ring­ förmigen oberen Endteiles 1b des Isolators 1, und mit einem Innendurchmesser B, der größer ist als der Innendurchmesser der oberen Endfläche 1b an der oberen Endfläche des Bündels 11. Er besteht aus einem Isolationsmaterial der Silikon- Gruppe. Das Licht kann nur über den pfannkuchenförmigen Teil empfangen werden.

Wenn die Lichtempfangsvorrichtung 11 Licht vom Innenumfang des oberen Abschnittes empfängt, erkennt sie sogar Licht von einer Funkenentladung, die im Isolator 1 zwischen der ersten und zweiten Elektrode über einen im Isolator 1 vorhandenen Defekt, falls ein solcher vorliegt, erzeugt worden ist. Wenn die Lichtempfangsvorrichtung 11 Licht vom Innenumfang des oberen Abschnittes 1b des Isolators 1 empfangen würde, wäre es nicht möglich, Defekte im Isolator 1 zu isolieren. Die Lichtempfangsvorrichtung 11 würde eine Funkenentladung zwischen der ersten Elektrode 30 und der zweiten Elektrode 50 erkennen, wenn der Außendurchmesser des pfannkuchenförmi­ gen Teiles der Lichtempfangsvorrichtung 11 größer wäre als der des oberen Abschnittes 1b des Isolators 1. Hierdurch könnte daher der Defekt im Isolator nicht erfaßt werden.

Der Abstand zwischen dem vorderen Ende 11a der Licht­ empfangsvorrichtung 11 und dem oberen Abschnitt 1b des Iso­ lators 1 wird durch den Innen- und Außendurchmesser des vor­ deren Endes 11a der Lichtempfangsvorrichtung 11 festgelegt. Der Öffnungswinkel der Lichtempfangsvorrichtung 11 und somit der Lichtempfangsteil des pfannkuchenförmigen Teiles, der vom oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 nach außen gebaucht ist, ist aus dem vorstehend erwähnten Grund von oben durch einen Lichtabschirmfilm 11b begrenzt.

Ein fotoelektrischer Wandler 12 ist ein Bestandteil der Wegerkennungseinrichtung. Dieser fotoelektrische Wandler ist mit einem fotoelektrischen Wandlerelement versehen, das aus einer Si-Fotodiode o. ä. gebildet ist, um ein von der Licht­ empfangsvorrichtung 11 zugeführtes Lichtsignal in ein elek­ trisches Signal umzuformen. Der fotoelektrische Wandler be­ sitzt ferner eine Signalverstärkungsschaltung zum Verstärken des vom fotoelektrischen Wandlerelement gelieferten elektrischen Signales, das dem vom Wandlerelement empfange­ nen Lichtsignal entspricht.

Eine Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 empfängt das fotoelektrisch umgeformte Lichtsignal. Diese Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 besitzt einen A/D-Wandler zum Um­ formen eines Analogsignales nach fotoelektrischer Umformung in ein Digitalsignal und einen Digitalkomparator, der das Timing-Signal empfängt, das gleichzeitig mit der Erzeugung der Hochspannung vom Hochspannungsgenerator 10 als Signal zum Erregen der Vergleichs- und Rechenvorrichtung erzeugt wird. Die Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 vergleicht das elektrische Signal vom fotoelektrischen Wandler 12 zu dem Zeitpunkt, an dem das Timing-Signal empfangen wird, mit einem Sollwert für das elektrische Signal, der vorher in der Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 gespeichert wurde. Wenn das elektrische Signal vom fotoelektrischen Wandler 12 größer ist als der Sollwert für das elektrische Signal, wird ein dem momentan durchgeführten Vergleich entsprechender Vergleich zu dem Zeitpunkt ausgeführt, an dem das nächste Timing-Signal empfangen wird. Wenn jedoch das elektrische Signal vom fotoelektrischen Wandler 12 kleiner ist als der Sollwert für das elektrische Signal, wird ein Fehlersignal abgegeben. Die Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 besitzt des weiteren einen Zähler o. ä. zum Zählen der Timing-Signale vom Hochspannungserzeuger 10, um auf diese Weise eine Zykluszahl der vom Hochspannungsgenerator 10 abgegebenen Timing-Signale zu zählen. Die Vergleichs- und Rechenvor­ richtung 13 gibt ein Inspektionsbeendigungssignal ab, wenn die gezählte Zykluszahl des Timing-Signales eine Sollzyklus­ zahl erreicht, die vorher in der Vergleichs- und Rechenvor­ richtung 13 gespeichert wurde.

Eine Anzeige 14 stellt eine Unterscheidungseinrichtung dar, um ein Ergebnis der Inspektion anzuzeigen, d. h. ob der Isolator 1 eine zufriedenstellende Inspektion in bezug auf feine Löcher hatte oder nicht. Hierzu wird eine Lampe o. ä. verwendet. Wenn ein Signal von der Vergleichs- und Rechen­ vorrichtung 13 das Inspektionsbeendigungssignal ist, zeigt die Anzeige 14 "gut" an. Wenn jedoch ein Signal von der Ver­ gleichs- und Rechenvorrichtung 13 ein Fehlersignal ist, wird "nicht gut" angezeigt.

Als nächstes wird die Funktionsweise der Fehlererfassungs­ einrichtung für Isolatoren dieser Ausführungsform in Verbin­ dung mit dem Ablaufdiagramm der Fig. 3 und dem Zeitdiagramm der Fig. 4 erläutert.

Wenn mit dem Startschritt 100 die Inspektion begonnen wird, wird der Halter 2 für den zu inspizierenden Isolator von der Rotationsvorrichtung 6 in Schritt 101 mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit gedreht. Gleichzeitig legt in Schritt 102 der Hochspannungsgenerator 10 eine Spannung an die nadel­ förmige zweite Elektrode 50, um eine Funkenentladung zwischen den nadelförmigen Elektroden 30 und 50 entlang der Fläche des Isolators 1 zu erzeugen. Die Lichtempfangsvor­ richtung 11 empfängt an ihrem vorderen Ende 11a nur Licht, das von der Funkenentladung stammt und über den oberen Ab­ schnitt 1b des Isolators 1 dringt. Sie leitet das empfangene Licht zum fotoelektrischen Wandler 12, so daß das Licht auf fotoelektrischem Wege umgewandelt wird. In Schritt 103 wird ein durch die fotoelektrische Wandlung erhaltenes elek­ trisches Signal erzeugt, wie mit A in Fig. 4 angedeutet. Wenn die Funkenentladung einen elektrischen Entladungsweg ohne Defekt passiert, d. h. wenn die gesamte Funkenentladung über den oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 dringt, wird ein großes Signal erzeugt, wie mit A in Fig. 4 angedeutet. Ein mit B in Fig. 4 angedeutetes elektrisches Signal, das im Vergleich zum Signal A extrem klein ist, oder überhaupt kein Signal wird erzeugt, wenn die Funkenentladung nicht über den oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 dringt. Über­ haupt keine Funkenentladung tritt auf, wenn der Isolator fehlerhaft ist, so daß die Funkenentladung durch einen De­ fekt dringt. In einem Unterscheidungsschritt 104 wird be­ stimmt, ob die Funkenentladung über den oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 dringt oder nicht, wobei das Timing-Signal vom Hochspannungsgenerator als Auslöser verwendet wird. In diesem Unterscheidungsschritt wird, wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt, ein Diskriminationswert zwischen dem Pegel eines Signales, das von der Funkenentladung erhalten wird, die über den oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 dringt, und dem Pegel eines Signales, das von der Funkenentladung erhal­ ten wird, die nicht über den oberen Abschnitt 1b des Isola­ tors 1 dringt, erzeugt. Daher wird in Schritt 104 bestimmt, ob ein Spitzenwert eines Signales nach der fotoelektrischen Wandlung zum Zeitpunkt eines Anstieges des Timing-Signalim­ pulses höher ist als der Diskriminationswert oder nicht. Wenn dieser Wert höher ist als der Diskriminationswert, wird festgestellt, daß die Funkenentladung über den oberen Ab­ schnitt 1b des Isolators 1 gedrungen ist, d. h. den elek­ trischen Entladungsweg verfolgt hat, so daß kein Defekt im Isolator vorhanden ist. Das Verfahren wird dann zu Schritt 105 vorbewegt, indem bestimmt wird, ob eine Sollzahl von elektrischen Zyklen der elektrischen Entladung beendet wor­ den ist. Daher wird zum ersten Zeitpunkt das Verfahren zu Schritt 2 zurückgeführt, nachdem als Zykluszahl für die elektrische Entladung N = 1 gesetzt worden ist. Nach dem Fortschreiten des Verfahrens zu Schritt 104 wird ein Schritt N = N + 1 in Schritt 105 durchgeführt, wenn das Ergebnis der Unterscheidung in Schritt 104 einen höheren Spitzenwert er­ gibt. Wenn das Ergebnis der Unterscheidung in Schritt 104 einen höheren Spitzenwert ergibt, werden die Schritte 102 bis 105 wiederholt, bis die Zykluszahl der elektrischen Ent­ ladung den Sollwert erreicht. Die Sollzykluszahl der elek­ trischen Entladung wird in Abhängigkeit von der Drehge­ schwindigkeit des Isolators 1 und der Frequenz der elek­ trischen Ladung mit höherer Spannung festgelegt. Wenn bei­ spielsweise die Drehzahl des Isolators 1 auf 60 UpM und die Frequenz der elektrischen Hochspannungsentladung mit 100 Hz geschätzt wird, werden 100 Zyklen einer elektrischen Entla­ dung pro Drehung des Isolators 1 durchgeführt. Wenn die Sollzykluszahl der elektrischen Entladung auf 100 festge­ setzt wird, wird das Verfahren nach einer Drehung des Isola­ tors beendet, so daß die Schritte 102 bis 105 über 100 Zyklen danach wiederholt werden. Das Verfahren rückt zum nächsten Schritt 106 vor, an dem Akzeptanz angezeigt wird, es sei denn, das Ergebnis der Unterscheidung in Schritt 104 führt zu einem höheren Spitzenwert als der Sollgrenze. Wenn ein Signal nach der fotoelektrischen Wandlung niedriger ist als der Diskriminationswert in Schritt 104, wird festge­ stellt, daß die Funkenentladung nicht über den oberen Ab­ schnitt 1b des Isolators gedrungen ist, so daß der Isolator einen Defekt aufweist. Danach rückt das Verfahren zu Schritt 107 vor, wo der Isolator als nicht akzeptabel angegeben wird. Das Verfahren rückt von Schritt 106 oder 107 zu Schritt 108 vor, wo die Drehung des Isolators 1 gestoppt wird. Dessen Inspektion ist damit beendet.

Fig. 5 zeigt eine Fehlererfassungsvorrichtung für Isolato­ ren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung.

In Fig. 5 sind Teile, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Mittelelektrode 20 vorher im hohlen Abschnitt 1a eines Isolators 1 ausgebildet worden. Es ist daher nicht mehr erforderlich, die Elektrode 30 in den hohlen Abschnitt 1a des Isolators 1 einzusetzen, wie dies bei der ersten Ausführungsform getan werden mußte. Statt dessen ist die Mittelelektrode 20 über ein Klemmenfit­ ting 22, das in elektrisch leitender Verbindung mit einem Widerstand 21 steht, geerdet. Wenn der Hochspannungsgenera­ tor 10 eine Hochspannung an die zweite Elektrode 50 legt, die außerhalb des Isolators 1 angeordnet ist, wird eine Fun­ kenentladung zwischen der Mittelelektrode 20 und der zweiten Elektrode 50 erzeugt. Bei dieser zweiten Ausführungsform be­ sitzt ebenfalls der vordere Endteil 11a der Lichtempfangs­ vorrichtung 11 einen pfannkuchenförmigen Teil, der dem obe­ ren Abschnitt 1b des Isolators 1 entspricht. Die anderen Teile wie beispielsweise die Wegerkennungseinrichtung u.ä., besitzen die gleiche Konstruktion wie bei der ersten Aus­ führungsform.

Als nächstes wird die Funktionsweise der zweiten Aus­ führungsform erläutert.

Wenn der Hochspannungsgenerator 10 eine Hochspannung an die außerhalb des Isolators 1 angeordnete zweite Elektrode 5 der zweiten Ausführungsform legt, wird eine Funkenentladung zwischen der zweiten Elektrode 50 und dem oberen Abschnitt 20a der Mittelelektrode 20 erzeugt, wenn kein Defekt im Iso­ lator 2 vorhanden ist. Die Lichtempfangsvorrichtung 11 kann daher Licht von der auf diese Weise erzeugten Funkenentla­ dung empfangen, und es wird mit Hilfe eines entsprechenden Verfahrens wie bei der ersten Ausführungsform und der Weger­ kennungsvorrichtung festgestellt, daß der Isolator 1 zufrie­ denstellend ist.

Wenn jedoch beim Isolator 1 der zweiten Ausführungsform ein Fehler, beispielsweise ein feines Loch o. ä., vorhanden ist, wird die Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode und der zweiten Elektrode durch diesen Effekt im Isolator 1 er­ zeugt. Daher kann die Lichtempfangsvorrichtung 11, die dem oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 gegenüber angeordnet ist, keine ausreichende Lichtmenge von der Funkenentladung empfangen. Hierdurch wird es möglich, unter Anwendung eines entsprechenden Verfahrens wie bei der ersten Ausführungsform über die Wegerkennungseinrichtung (nicht gezeigt) zu bestim­ men, daß der Isolator nicht zufriedenstellend ist.

Fig. 6 zeigt eine Fehlererfassungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 6 sind Teile, die denen der ersten Ausführungsform entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.

Bei dieser dritten Ausführungsform ist ein zu inspizierender Isolator in eine Zündkerze eingebaut.

Bei der dritten Ausführungsform ist das Gehäuse 23 der Zünd­ kerze geerdet, und der Hochspannungsgenerator 10 ist an das Klemmenfitting 22 angeschlossen.

Darüber hinaus ist die Lichtempfangsvorrichtung 24 so ange­ ordnet, daß sie Licht von der Mittelelektrode 20 und der Erdelektrode 25, die elektrisch leitend mit dem Gehäuse 23 verbunden ist, empfängt.

Die weiteren Bestandteile, wie beispielsweise die Wegerken­ nungseinrichtung u.ä., besitzen die gleiche Konstruktion wie bei der ersten Ausführungsform.

Als nächstes wird die Funktionsweise der dritten Aus­ führungsform erläutert.

Wenn bei der dritten Ausführungsform der Hochspannungsgene­ rator 10 eine Hochspannung an das Klemmenfitting 22 legt, wird eine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode 20, die elektrisch leitend mit dem Klemmenfitting 22 verbunden ist, und der Erdelektrode 25, die elektrisch leitend mit dem Gehäuse 23 verbunden ist, erzeugt, wenn kein Fehler, wie beispielsweise ein Durchgangsloch o. ä., im Isolator 1 vor­ handen ist. Daher kann die Lichtempfangsvorrichtung 24, die zum Empfangen von Licht zwischen der Mittelelektrode 20 und der Erdelektrode 25 dient, Licht von der Funkenentladung einfangen. Somit kann die Wegerkennungseinrichtung, die nicht gezeigt ist und in der gleichen Weise funktioniert wie die der ersten Ausführungsform, bestimmen, daß der Isolator 1 zufriedenstellend ist.

Wenn jedoch ein Defekt, beispielsweise ein Durchgangsloch, im Isolator 1 vorhanden ist, wird keine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode 20 und der Erdelektrode 25 er­ zeugt, sondern direkt zwischen der Mittelelektrode 20 und dem Gehäuse 23 erzeugt, so daß die Lichtempfangsvorrichtung 11 keine ausreichende Lichtmenge empfangen kann. Daher kann die Wegerkennungseinrichtung, die nicht gezeigt ist und in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform funk­ tioniert, bestimmen, daß der Isolator 1 nicht zufriedenstel­ lend ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnungen der vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auch bei anderen Anordnungen Verwendung finden, wobei allgemein detektiert wird, ob eine elektrische Entladung, die zwischen der Innenseite und der Außenseite des vor­ stehend erwähnten Isolators erzeugt wird, einen vorgegebenen elektrischen Entladungsweg verfolgt oder nicht. Beispiels­ weise kann auch eine Anordnung von der Erfindung umfaßt wer­ den, bei der eine Hochspannung an die nadelförmige Elektrode im hohlen Abschnitt des Isolators gelegt wird, während die nadelförmige Elektrode außerhalb des Isolators geerdet ist. Des weiteren kann ein Computer als Vergleichs- und Rechen­ vorrichtung 13 und als Anzeige 14 verwendet werden. In die­ sem Fall wird das Ausgangssignal vom fotoelektrischen Wand­ ler 12 nach A/D-Wandlung dem Computer zugeführt, um dort diskriminiert und über ein Programm angezeigt zu werden. Des weiteren kann ein Signal, das angibt, ob ein zu inspizieren­ der Isolator zufriedenstellend ist oder nicht, zur Steuerung einer Produktionsstraße ohne die Anzeige 14 eingesetzt wer­ den.

Obwohl erläutert wurde, daß die Drehung der Rotationsvor­ richtung für einen zu inspizierenden Isolator nach jeder In­ spektion bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gestoppt wird, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Vielmehr kann die Drehung ohne Stoppen fortge­ setzt werden. Des weiteren wurde erläutert, daß die Unter­ scheidung mit Hilfe eines Spitzenwertes eines elektrischen Signales beim Unterscheidungsschritt 104 nach der fotoelek­ trischen Wandlung bei der vorstehend beschriebenen Aus­ führungsform durchgeführt wurde. Es ist jedoch auch möglich, einen Effektivwert des Signales für die Unterscheidung zu verwenden.

Obwohl auch bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsfor­ men erläutert wurde, daß die Beendigung der Inspektion durch die Zykluszahl der elektrischen Entladung bestimmt werden kann, kann die Inspektion auch dann beendet werden, wenn ein zu inspizierender Isolator um mehr als eine Drehung gedreht wird, was durch einen bestimmten Drehwinkel oder eine ent­ sprechende Zeitdauer ermittelt werden kann.

Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform op­ tische Fasern als Wegerfassungseinrichtung verwendet werden, können auch eine Kamera und ein Bildmeßcomputer eingesetzt werden. In diesem Falle wird ein Bild um einen speziellen Teil eines zu inspizierenden Isolators herum, das von der Kamera aufgenommen wird, in den Computer eingegeben, der über ein vorher in den Computer eingegebenes Programm eine Unterscheidung in bezug auf den Isolator durchführt.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde aus­ geführt, daß mit Hilfe einer Funkenentladung ermittelt wird, ob eine elektrische Entladung in einem speziellen Teil vor­ handen ist oder nicht, wobei sich der Weg der elektrischen Entladung in Abhängigkeit von einem zufriedenstellenden oder nicht zufriedenstellenden Isolator verändert. Die vorlie­ gende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung einer derartigen Funkenelektrode beschränkt. Beispielsweise kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem die Erfassung mit Hilfe einer Veränderung in einen physikalischen Wert, bei­ spielsweise einer speziellen von der elektrischen Entladung erzeugten Spannungsdifferenz, der Plasmatemperatur der elek­ trischen Entladung o. ä., die von einer elektrischen Entla­ dung abhängig ist, durchgeführt wird, ohne daß eine Be­ schränkung auf das eine Funkenentladung verwendende Ver­ fahren erforderlich ist.

Wie vorstehend erläutert, wird gemäß der vorliegenden Erfin­ dung auf der Basis der Tatsache, daß der Weg der elek­ trischen Entladung ein anderer ist, je nachdem, ob eine Hochspannung an einen zufriedenstellenden Isolator oder einen nicht zufriedenstellenden Isolator gelegt wird, mit Hilfe einer einfachen Anordnung die Feststellung, ob ein Isolator zufriedenstellend ist oder nicht, in Abhängigkeit von der Tatsache getroffen, ob eine elektrische Entladung einen vorgegebenen Weg, mit dem der entsprechende Unter­ schied angezeigt wird, durchläuft oder nicht. Auf diese Weise kann eine Inspektion über eine visuelle Prüfung mit Hilfe des menschlichen Auges vermieden und eine Automatisa­ tion erreicht werden, wodurch in sicherer und arbeitssparen­ der Weise bestimmt werden kann, ob ein Isolator zufrieden­ stellend ist oder nicht.

Es wird somit eine Vorrichtung zur Erfassung eines Defektes in einem Isolator, in dem ein axial verlaufender hohler Ab­ schnitt ausgebildet ist, vorgeschlagen. Die Vorrichtung be­ sitzt einen Halteabschnitt zum Halten des Isolators, eine erste Elektrode, die in den hohlen Abschnitt des Isolators eingesetzt ist, und eine zweite Elektrode, die außerhalb des Isolators vorgesehen ist. Eine elektrische Entladungseinheit erzeugt eine elektrische Entladung zwischen der ersten und zweiten Elektrode. Eine Wegerkennungseinrichtung erkennt, ob die elektrische Entladung einen vorgegebenen Weg durchläuft, und eine Unterscheidungseinheit unterscheidet in Abhängig­ keit von einem Signal von der Wegerkennungseinrichtung, ob der Isolator zufriedenstellend ist oder nicht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erfassung eines Defektes in einem zu untersuchenden Isolator, der einen hohlen Abschnitt besitzt, gekennzeichnet durch:
einen Halteabschnitt (2) zum Halten des zu untersuchenden Isolators (1);
eine elektrische Entladungseinrichtung zur Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen dem hohlen Abschnitt (1a) des Isolators (1) und der Außenseite desselben;
eine Wegerkennungseinrichtung zum automatischen Erkennen ei­ nes Zustandes, wenn die von der elektrischen Entladungsein­ richtung erzeugte elektrische Entladung einen vorgegebenen elektrischen Entladungsweg verfolgt; und
eine Unterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden, ob der Isolator (1) zufriedenstellend ist, in Abhängigkeit von der Erkennung durch die Wegerkennungseinrichtung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegerkennungseinrichtung eine Lichtempfangsein­ richtung (11) zum Empfangen von Licht, von dem ein Anteil von einer von der elektrischen Entladungseinrichtung erzeug­ ten elektrischen Entladung stammt, eine fotoelektrische Wandlereinrichtung (12) zum Empfangen des Lichtes, um in Ab­ hängigkeit von der Lichtmenge ein elektrisches Signal abzu­ geben, und eine Vergleichs- und Recheneinrichtung (13) zum Empfangen des elektrischen Signales von der fotoelektrischen Wandlereinrichtung (12), wenn die elektrische Entladungsein­ richtung eine elektrische Entladung erzeugt, und zum Ver­ gleichen des elektrischen Signales mit einem vorgegebenen Sollwert, um ein Fehlersignal abzugeben, wenn das elek­ trische Signal kleiner ist als der Sollwert, aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie des weiteren eine mit dem Halteabschnitt (2) gekoppelte Drehvorrichtung (6) umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladungsein­ richtung eine erste Elektrode (30) und eine zweite Elektrode (50) umfaßt und daß die erste Elektrode in den hohlen Ab­ schnitt (1a) einsetzbar ist und die zweite Elektrode (50) auf einer Seitenfläche des Isolators (1) innerhalb eines Be­ reiches ausgebildet ist, in dem eine Elektrodenentladung zwischen der ersten Elektrode (30) und der zweiten Elektrode (50) stattfinden kann.

5. Vorrichtung zur Erfassung eines Defektes in einem Iso­ lator, der einen axial verlaufenden hohlen Abschnitt auf­ weist, in dem eine Mittelelektrode mit einem Vorderende an­ geordnet ist, und der ein vorderes Ende besitzt, gekenn­ zeichnet durch:
eine Halteeinrichtung (2) zum Halten des Isolators (1);
eine zweite Elektrode (50), die auf einer Seite des Isola­ tors (1) innerhalb eines Bereiches angeordnet ist, in dem eine elektrische Entladung zwischen der zweiten Elektrode und der Mittelelektrode (20) stattfinden kann;
eine elektrische Entladungseinrichtung zum Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen der Mittelelektrode (20) und der zweiten Elektrode (50), um eine elektrische Entladung zu er­ zeugen;
eine Wegerkennungseinrichtung, die am vorderen Ende des Iso­ lators (1) vorgesehen ist, um zu erkennen, ob eine Funken­ entladung zwischen dem vorderen Ende der Mittelelektrode (20) und der zweiten Elektrode (50) erzeugt wird, wenn die elektrische Entladungseinrichtung die Spannungsdifferenz an­ legt, und um in Abhängigkeit von dieser Erkennung ein Signal abzugeben; und
eine Unterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden, ob der Isolator (1) zufriedenstellend ist, in Abhängigkeit von dem Signal von der Erkennungseinrichtung.

6. Vorrichtung zur Erfassung eines Defektes in einer Zünd­ kerze für eine Brennkraftmaschine, die einen Isolator be­ sitzt, in dem ein axial verlaufender hohler Abschnitt ausge­ bildet ist, in welchem eine Mittelelektrode vorgesehen ist, und der auf seiner Außenseite ein Gehäuse aufweist, das mit einer Erdelektrode versehen ist, die eine elektrische Entla­ dung zwischen sich selbst und der Mittelelektrode erzeugen kann, gekennzeichnet durch:
eine Halteeinrichtung (2) zum Halten der Zündkerze;
eine elektrische Entladungseinrichtung zur Erzeugung einer Spannungsdifferenz, mit der eine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode (20) und der Erdelektrode (25) oder zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse (23) erzeugt werden kann, je nach einem Zustand des Isolators (1);
eine Wegerkennungseinrichtung zum Erkennen, ob eine Funken­ entladung zwischen der Mittelelektrode (20) und der Erdelek­ trode (25) erzeugt wird, wenn die elektrische Entladungsein­ richtung die Spannungsdifferenz anlegt, um in Abhängigkeit von der Erkennung ein Signal abzugeben; und
eine Unterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden, ob der Isolator (1) zufriedenstellend ist, in Abhängigkeit von dem von der Wegerkennungseinrichtung gelieferten Signal.

7. Verfahren zum Erfassen eines Defektes in einem Isola­ tor, gekennzeichnet durch:
einen Funkenentladungserzeugungsschritt zum Erzeugen einer Funkenentladung zwischen der Innenseite des Isolators und der Außenseite desselben;
einen automatischen Wegerkennungsschritt zum automatischen Erkennen eines Zustandes, wenn die durch den Funkenentla­ dungsschritt erzeugte Funkenentladung einen vorgegebenen Funkenentladungsweg verfolgt; und
einen Unterscheidungsschritt zum Unterscheiden, ob der Iso­ lator zufriedenstellend ist, in Abhängigkeit von dem automa­ tischen Wegerkennungsschritt.

8. Vorrichtung zum Erfassen eines Defektes in einem Isola­ tor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Isolator (1) einen oberen Rand (1b), einen unteren Rand und einen sich zwischen dem oberen Rand (1b) und dem unteren Rand er­ streckenden Isolatorkörper besitzt,
daß der vorgegebene Weg ein Weg auf dem oberen Rand (1b) des Isolators (1) ist und
daß im Unterscheidungsschritt der Isolator nur dann als zu­ friedenstellend eingestuft wird, wenn dieser Weg erfaßt wird.