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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fehlererfassungsvorrichtung
für Isolatoren,
und insbesondere eine Vorrichtung zur Erfassung eines Fehlers, beispielsweise
eines feinen Loches o. ä.,
an einem Isolator einer Zündkerze
einer Brennkraftmaschine.
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Es
wurde ein bekanntes Fehlererfassungsverfahren für Isolatoren entwickelt, um
feine Löcher in
einem Isolator zu erfassen, da hierdurch Fehlzündungen einer Zündkerze
für eine
Brennkraftmaschine hervorgerufen werden.
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Dieses
Fehlererfassungsverfahren basiert auf dem Anlegen einer Spannung
zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse einer Zündkerze, um normalerweise eine
Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode und einer Masseelektrode
hervorzurufen, wenn kein Fehler im Isolator der Zündkerze vorhanden
ist. Wenn jedoch ein Defekt vorliegt, tritt eine Funkenentladung
zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse auf, während keine Funkenentladung
zwischen der Mittelelektrode und der Masseelektrode auftritt. Daher
ist eine derartige Fehlererfassung beim Isolator von grosser Bedeutung.
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Von
den Anmeldern wurde das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Erfassung
eines Fehlers in einem Isolator entwickelt. Dieses Verfahren basiert auf
dem unterschiedlichen Weg, den die Funkenentladung nimmt, ob ein
Fehler im Isolator vorhanden ist oder nicht.
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Eine
spezielle Ausführungsform
dieses Fehlererfassungsverfahrens wird nachstehend in Verbindung
mit 7 erläutert.
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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
Isolators angeordnet, wo eine elektrische Entladung möglich ist,
wie es in 7 gezeigt
ist. Zwischen den Elektroden 3 und 5 wird durch
eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung 10 als elektrische
Entladungseinrichtung eine Spannungsdifferenz erzeugt, um auf diese
Weise eine elektrische Entladung zwischen der ersten Elektrode 3 und
der zweiten Elektrode 5 zu bewirken.
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Bei
einer derartigen Anordnung kann der Weg der erzeugten Funkenentladung
unterschiedlich sein, je nachdem, ob es sich um einen zufriedenstellenden
Isolator handelt, der kein feines Loch aufweist, oder um einen fehlerhaften
Isolator, in dem ein feines Loch vorhanden ist, wie es in den 8A und 8B gezeigt
ist. 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 8A gezeigt. Bei dem fehlerhaften
Isolator, bei dem ein feines Loch vorhanden ist, folgt die elektrische
Entladung jedoch einem Entladungsweg "b",
der sich durch das als Defekt im Isolator 1 vorhandene
kleine Loch erstreckt, wie in 8B gezeigt.
Der Unterschied zwischen den Funkenentladungswegen "a" und "b" wird
dann über eine
manuelle Technik (das menschliche Auge) visuell überprüft, um auf diese Weise festzustellen,
ob der Isolator fehlerhaft ist.
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Mit
Hilfe des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann ein Fehler in
einem einfachen Isolator erfasst werden. Es ist daher ausreichend,
nur die Isolatoren, in denen Fehler erfasst worden sind, auszusondern.
Die Überprüfung der
Isolatoren wurde auf diese Weise rationalisiert. Bei dem vorstehend
beschriebenen Erfassungsverfahren treten jedoch die folgenden Nachteile
auf. Da der Unterschied zwischen den Funkenentladungswegen manuell überprüft wird,
können
durch vom Menschen verursachte Änderungen
in Bezug auf den Grad der Fehlererfassung auftreten. Daher ist die
Zuverlässigkeit
der Überprüfung von
der Zuverlässigkeit
des Prüfers
abhängig.
Darüber
hinaus fallen hohe Gesamtinspektionskosten an, da die Zahl der Arbeitsstunden
des Prüfers
für die Überprüfung groß ist.
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Des
weiteren ist aus der Druckschrift DE-PS 760 882 eine Einrichtung
zum Prüfen
rohrförmiger Isolatoren
auf ihre elektrischen Eigenschaften bekannt, wobei die Prüfeinrichtung
zwei Elektroden umfaßt,
und eine Elektrode in einem hohlen Bereich des Isolators und die
andere Elektrode im Außenbereich des
Isolators angeordnet ist. Beide Elektroden sind in der Weise vorgesehen,
daß der
Isolator zwischen den Elektroden eingeklemmt und damit mechanisch befestigt
ist. Auf diese Weise ist einerseits eine elektrische Prüfung möglich und
andererseits wird der Prüfling
(Isolator) mechanisch mittels der Elektroden während der Prüfung gehalten.
Die Elektroden bilden zusammen mit dem Prüfling die Prüfeinrichtung.
Die Überprüfung erfolgt
dabei in der Weise, daß bei
Auftreten eines Spannungsdurchschlags an einem Prüfling die
Prüfspannung
an diesem Prüfling
zusammenbricht und der Prüfling
sodann aussortiert wird.
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Die
Druckschrift
DD 150 118 offenbart
eine Anordnung zur Prüfung
von Isolierkörpern,
und insbesondere von Zündkürzenisolierkörpern, wobei
innerhalb und außerhalb
des Isolierkörpers
Elektroden angeordnet sind. Die Außenseite der Elektrode wird in
eine Vielzahl von Bereichen in Form zueinander isolierter Abschnitte
aufgeteilt und es wird eine getrennte Information über einen
Durchschlag oder einen Überschlag
am Prüfling
gebildet. Die Aufteilung in voneinander isolierte Abschnitte dient
zur selektiven Erkennung des Auftretens eines Durchschlags, wobei
der Durchschlag das Fehlerkriterium darstellt.
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Aus
der Druckschrift
DE
31 29 041 C2 ist ferner ein faseroptischer Sensor zum Erfassen
von elektrischen Lichtbogenentladungen sowie die Verwendung eines
derartigen Sensors bekannt, wobei das Licht einer Lichtbogenentladung
mittels eines faseroptischen Sensors aufgenommen und einer Anzeigeeinrichtung
zugeführt
wird. Mittels der Einrichtung ist erkennbar, ob eine Lichtbogenentladung
in gewünschter
Weise an dem zu überprüfenden Gerät stattgefunden
hat.
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Der
Erfindung liegt demgegenüber
die Aufgabe zugrunde, anstelle der Durchführung einer visuellen Inspektion
bei den vorstehend erwähnten
Prüfschritten
eine automatische Überprüfung zu
ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung zur Erfassung eines mechanischen Defekts
in einem elektrisch fehlerhaft arbeitenden Isolator gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Alternativ wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 4 und
5 gelöst.
Hinsichtlich eines Verfahrens zur Erfassung eines mechanischen Defekts
in einem elektrisch fehlerhaft arbeitenden Isolator wird diese Aufgabe
mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch
6 und 7 gelöst.
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Gemäss einem
ersten Aspekt. der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Erfassung eines Fehlers in einem Isolator geschaffen, die die
folgenden Bestandteile umfasst: einen Halteabschnitt zum Halten
des Isolators, in dem ein hohler Abschnitt ausgebildet ist, eine
elektrische Entladungseinrichtung zur Erzeugung einer elektrischen
Entladung zwischen der Innenseite und der Aussenseite des Isolators,
eine Wegerkennungseinrichtung 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 passiert,
und eine Unterscheidungseinrichtung zur Durchführung einer Unterscheidung in
Bezug auf das von der Wegerkennungseinrichtung erfasste Signal.
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Gemäss einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erfassung
eines Fehlers in einem Isolator geschaffen, die die folgenden Bestandteile
umfasst: eine Halteeinrichtung zum Halten des Isolators, der einen
hohlen Abschnitt aufweist, eine erste Elektrode, die in den hohlen
Abschnitt des Isolators eingesetzt werden kann, eine zweite Elektrode,
die auf einer Seitenfläche
des Isolators innerhalb 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 Wegerkennungseinrichtung, 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 Erkennung
ein Signal abgibt, und eine Unterscheidungseinrichtung zum Unterscheiden,
ob der Isolator fehlerhaft ist oder nicht, in Abhängigkeit
von dem Signal der Wegerkennungseinrichtung.
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Gemäss einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zur Erfassung eines Fehlers im Isolator, der eine Mittelelektrode
in seinem hohlen Abschnitt aufweist, geschaffen, die die folgenden
Bestandteile umfasst: eine Halteeinrichtung zum Halten des Isolators,
eine am Umfang des Isolators vorgesehene Elektrode, die in einem Bereich
vorgesehen ist, in dem eine elektrische Entladung zwischen dieser
Elektrode und der Mittelelektrode stattfinden kann, eine elektrische
Entladungseinrichtung, die eine elektrische Entladung erzeugt, indem
sie eine Spannungsdifferenz zwischen der Elektrode des Isolators
und der Elektrode 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 Erkennung ein Signal abgibt, und eine Unterscheidungseinrichtung
zum Unterscheiden, ob der Isolator fehlerhaft ist oder nicht, in
Abhängigkeit
von dem Signal der Wegerkennungseinrichtung.
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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 Spannungsdifferenz zwischen der Mittelelektrode und dem Gehäuse, um
auf diese Weise eine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode
und der Erdelektrode zu erzeugen, eine Wegerkennungseinrichtung
zum Erkennen, ob eine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode
und der Erdelektrode erzeugt wird oder nicht, wenn die Spannungsdifferenz an
die elektrische Entladungseinrichtung angelegt wird, und die in
Abhängigkeit
von Erkennung ein Signal abgibt, und eine Unterscheidungseinrichtung
zum Unterscheiden, ob die Zündkerze
für die
Brennkraftmaschine fehlerhaft ist oder nicht, in Abhängigkeit von
dem von der Erkennungseinrichtung abgegebenen Signal.
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Bei
Verwirklichung der vorstehend beschriebenen Konstruktion gemäss dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung passiert die Funkenentladung,
wenn der Isolator mit der Halteeinrichtung gehalten und eine Funkenentladung
zwischen der Innenseite und der Aussenseite des Isolators durch
die elektrische Entladungseinrichtung erzeugt wird, einen vorgegebenen
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 Funkenentladung durch das Innere des
Defektes dringt. Gemäss
der vorliegenden Erfindung wird dieser Unterschied zwischen den
Wegen der Funkenentladung erfasst, es wird ein Unterschied zwischen
den Signalen, die durch den vorstehend genannten Wegunterschied
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.
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Gemäss dem zweiten
Aspekt der Erfindung verläuft
die erzeugte Funkenentladung vom oberen Abschnitt der ersten Elektrode
zur zweiten Elektrode durch den oberen Abschnitt des Isolators,
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 Isolators vorgesehenen zweiten Elektrode
erzeugt wird. Wenn jedoch im Isolator ein Defekt vorhanden ist,
verläuft
die zwischen der ersten und zweiten Elektrode erzeugte Funkenentladung
nicht durch den oberen Abschnitt des Isolators, sondern verläuft durch
den Defekt im Isolator. Unter Ausnutzung des Unterschiedes zwischen
den Funkenentladungen wird somit ein Unterschied zwischen den Funkenentladungswegen
aufgrund des Vorhandenseins eines Defektes im Isolator erkannt,
indem die Wegerkennungseinrichtung am oberen Abschnitt des Isolators
vorgesehen ist, so dass die Unterscheidungseinrichtung unterscheiden
kann, ob der Isolator zufriedenstellend ist oder nicht.
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Wenn
gemäss
dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Funkenentladung
von der elektrischen Entladungseinrichtung zwischen der Mittelelektrode,
die im hohlen Abschnitt des Isolator ausgebildet ist, und der an
der Aussenseite 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 anderen Elektrode durch diesen Effekt erzeugt.
Somit können
Fehler im Isolator erfasst werden, indem lediglich von der Wegerkennungseinrichtung
erkannt wird, ob die Funkenentladung 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.
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Gemäss dem vierten
Aspekt der Erfindung wird in dem Fall, dass ein Fehler im Isolator
einer Zündkerze
für eine
Brennkraftmaschine erfasst wird, von der Wegerkennungseinrichtung
erkannt, ob eine elektrische Entladung zwischen der Mittelelektrode 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 Unterscheidungseinrichtung
unterschieden werden kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
allgemeine Darstellung einer Fehlererfassungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Ansicht,
die einen oberen Abschnitt einer Wegerkennungseinrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3 ein
Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise der ersten Ausführungsform
der Erfindung verdeutlicht;
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4 ein
Zeitdiagramm, das die Funktionsweise der ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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5 eine
allgemeine Ansicht einer Fehlererfassungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
allgemeine Ansicht einer Fehlererfassungsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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7 eine
Darstellung zur Erläuterung
eines herkömmlichen
Verfahrens zur Erfassung von Fehlern in einem Isolator; und
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die 8A und 8B Ansichten
zur Verdeutlichung von unterschiedlichen elektrischen Entladungswegen
in Abhängigkeit
von der Tatsache, ob der Isolator Fehler aufweist oder nicht.
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1 ist
eine allgemeine Ansicht, die eine erste Ausführungsform 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
werden.
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1 zeigt
einen Isolator 1 einer Zündkerze für eine Brennkraftmaschine.
Der Isolator 1 besitzt einen hohlen Abschnitt 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 konstanten 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 Innendurchmesser des hohlen Abschnittes 1a. Des weiteren
ist in der Nachbarschaft des Isolators 1 eine nadelförmige zweite
Elektrode 6 vorgesehen, die eine elektrische Entladung
zwischen sich selbst und einer nadelförmigen ersten Elektrode 30,
die durch einen zweiten Elektrodenhalter 4 aus Isolationsmaterial
isoliert und fixiert ist, erzeugen kann.
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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.
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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 Hochspannungsgenerator 10 angeschlossen,
der als elektrische Entladungseinrichtung dient. Dieser Hochspannungsgenerator 10 erzeugt
eine Spannung mit einer konstanten Frequenz, die eine Funkenentladung
zwischen der zweiten Elektrode 50 und der geerdeten ersten
Elektrode erzeugen kann, indem eine Hochspannung in dem Zustand,
in dem der Isolator 1 am Halter 2 gehalten wird,
an die zweite Elektrode 50 angelegt wird. Des weiteren
wird ein Timing-Signal abgegeben, das zur zeitlichen Abstimmung
der Spannungserzeugung synchronisiert ist. Eine Lichtempfangsvorrichtung 11 ist
eine Wegerkennungseinrichtung, 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.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die die vorstehend erwähnte
Lichtempfangsvorrichtung 11 zeigt.
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Die
in 2 dargestellte Lichtempfangsvorrichtung 11 ist
aus einem Bündel
von optischen Fasern 11c und einem Silikonharz 11b gebildet.
Die Lichtempfangsvorrichtung besitzt einen pfannkuchenförmigen Teil 11c mit
einem Außendurchmes ser A,
der kleiner ist als der Außendurchmesser
eines ringförmigen
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.
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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 pfannkuchenförmigen
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.
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Der
Abstand zwischen dem vorderen Ende 11a der Lichtempfangsvorrichtung 11 und
dem oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 wird durch
den Innen- und Außendurchmesser
des vorderen 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.
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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 Lichtempfangsvorrichtung 11 zugeführtes Lichtsignal in ein elektrisches Signal
umzuformen. Der fotoelektrische Wandler besitzt ferner eine Signalverstärkungsschaltung
zum Verstärken
des vom fotoelektrischen Wandlerelement gelieferten elektrischen
Signales, das dem vom Wandlerelement empfangenen Lichtsignal entspricht.
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Eine
Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 empfängt das
fotoelektrisch umgeformte Lichtsignal. Diese Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 besitzt einen
A/D-Wandler zum Umformen 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 Rechenvorrichtung 13 gibt ein Inspektionsbeendigungssignal
ab, wenn die gezählte
Zykluszahl des Timing-Signales eine Sollzykluszahl erreicht, die
vorher in der Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 gespeichert
wurde.
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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 Rechenvorrichtung 13 das Inspektionsbeendigungssignal
ist, zeigt die Anzeige 14 "gut" an.
Wenn jedoch ein Signal von der Vergleichs- und Rechenvorrichtung 13 ein
Fehlersignal ist, wird "nicht
gut" angezeigt.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise der Fehlererfassungseinrichtung für Isolatoren
dieser Ausführungsform
in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm der 3 und dem
Zeitdiagramm der 4 erläutert.
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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 nadelförmige
zweite Elektrode 50, um eine Funkenentladung zwischen den
nadelförmigen
Elektroden 30 und 50 entlang der Fläche des
Isolators 1 zu erzeugen. Die Lichtempfangsvorrichtung 11 empfängt an ihrem
vorderen Ende 11a nur Licht, das von der Funkenentladung
stammt und über
den oberen Abschnitt 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 elektrisches Signal
erzeugt, wie mit A in 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 4 angedeutet.
Ein mit B in 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. Überhaupt keine
Funkenentladung tritt auf, wenn der Isolator fehlerhaft ist, so
daß die
Funkenentladung durch einen Defekt dringt. In einem Unterscheidungsschritt 104 wird
bestimmt, 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 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 erhalten wird, die nicht über den oberen Abschnitt 1b des
Isolators 1 dringt, erzeugt. Daher wird in Schritt 104 bestimmt,
ob ein Spitzenwert eines Signales nach der fotoelektrischen Wandlung
zum Zeitpunkt eines Anstieges des Timing-Signalimpulses höher ist
als der Diskriminationswert oder nicht. Wenn dieser Wert höher ist
als der Diskriminationswert, wird festgestellt, daß die Funkenentladung über den
oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 gedrungen
ist, d.h. den elektrischen 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 ergibt. Wenn
das Ergebnis der Unterscheidung in Schritt 104 einen höheren Spitzenwert
ergibt, werden die Schritte 102 bis 105 wiederholt,
bis die Zykluszahl der elektrischen Entladung den Sollwert erreicht.
Die Sollzykluszahl der elektrischen Entladung wird in Abhängigkeit
von der Drehgeschwindigkeit des Isolators 1 und der Frequenz
der elektrischen Ladung mit höherer
Spannung festgelegt. Wenn beispielsweise die Drehzahl des Isolators 1 auf
60 UpM und die Frequenz der elektrischen Hochspannungsentladung
mit 100 Hz geschätzt
wird, werden 100 Zyklen einer elektrischen Entladung pro Drehung
des Isolators 1 durchgeführt. Wenn die Sollzykluszahl
der elektrischen Entladung auf 100 festgesetzt wird, wird das
Verfahren nach einer Drehung des Isolators 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 festgestellt, daß die Funkenentladung
nicht über
den oberen Abschnitt 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.
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5 zeigt
eine Fehlererfassungsvorrichtung für Isolatoren gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In 5 sind
Teile, die denen der ersten Ausführungsform
entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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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 Klemmenfitting 22,
das in elektrisch leitender Verbindung mit einem Widerstand 21 steht,
geerdet. Wenn der Hochspannungsgenerator 10 eine Hochspannung
an die zweite Elektrode 50 legt, die außerhalb des Isolators 1 angeordnet
ist, wird eine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode 20 und
der zweiten Elektrode 50 erzeugt. Bei dieser zweiten Ausführungsform besitzt
ebenfalls der vordere Endteil 11a der Lichtempfangsvorrichtung 11 einen
pfannkuchenförmigen Teil,
der dem oberen Abschnitt 1b des Isolators 1 entspricht.
Die anderen Teile wie beispielsweise die Wegerkennungseinrichtung
u.ä., besitzen
die gleiche Konstruktion wie bei der ersten Ausführungsform.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform erläutert.
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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 Funkenentladung empfangen,
und es wird mit Hilfe eines entsprechenden Verfahrens wie bei der
ersten Ausführungsform
und der Wegerkennungsvorrichtung festgestellt, daß der Isolator 1 zufriedenstellend
ist.
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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 erzeugt. 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 bestimmen, daß der Isolator
nicht zufriedenstellend ist.
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6 zeigt
eine Fehlererfassungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In 6 sind
Teile, die denen der ersten Ausführungsform
entsprechen, mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
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Bei
dieser dritten Ausführungsform
ist ein zu inspizierender Isolator in eine Zündkerze eingebaut.
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Bei
der dritten Ausführungsform
ist das Gehäuse 23 der
Zündkerze
geerdet, und der Hochspannungsgenerator 10 ist an das Klemmenfitting 22 angeschlossen.
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Darüber hinaus
ist die Lichtempfangsvorrichtung 24 so angeordnet, daß sie Licht
von der Mittelelektrode 20 und der Erdelektrode 25,
die elektrisch leitend mit dem Gehäuse 23 verbunden ist,
empfängt.
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Die
weiteren Bestandteile, wie beispielsweise die Wegerkennungseinrichtung
u.ä., besitzen
die gleiche Konstruktion wie bei der ersten Ausführungsform.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise der dritten Ausführungsform erläutert.
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Wenn
bei der dritten Ausführungsform
der Hochspannungsgenerator 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 vorhanden
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.
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Wenn
jedoch ein Defekt, beispielsweise ein Durchgangsloch, im Isolator 1 vorhanden
ist, wird keine Funkenentladung zwischen der Mittelelektrode 20 und
der Erdelektrode 25 erzeugt, 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 zufriedenstellend ist.
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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 vorstehend erwähnten
Isolators erzeugt wird, einen vorgegebenen elektrischen Entladungsweg
verfolgt oder nicht. Beispielsweise kann auch eine Anordnung von
der Erfindung umfaßt
werden, 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 Rechenvorrichtung 13 und als Anzeige 14 verwendet
werden. In diesem Fall wird das Ausgangssignal vom fotoelektrischen
Wandler 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 inspizierender Isolator zufriedenstellend
ist oder nicht, zur Steuerung einer Produktionsstraße ohne die
Anzeige 14 eingesetzt werden.
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Obwohl
erläutert
wurde, daß die
Drehung der Rotationsvorrichtung für einen zu inspizierenden Isolator
nach jeder Inspektion bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
gestoppt wird, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Vielmehr
kann die Drehung ohne Stoppen fortgesetzt werden. Des weiteren wurde
erläutert,
daß die
Unterscheidung mit Hilfe eines Spitzenwertes eines elektrischen
Signales beim Unterscheidungsschritt 104 nach der fotoelektrischen
Wandlung bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform durchgeführt wurde.
Es ist jedoch auch möglich, einen
Effektivwert des Signales für
die Unterscheidung zu verwenden.
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Obwohl
auch bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 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 entsprechende
Zeitdauer ermittelt werden kann.
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Obwohl
bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform optische 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.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde ausgeführt, daß mit Hilfe
einer Funkenentladung ermittelt wird, ob eine elektrische Entladung
in einem speziellen Teil vorhanden ist oder nicht, wobei sich der
Weg der elektrischen Entladung in Abhängigkeit von einem zufriedenstellenden
oder nicht zufriedenstellenden Isolator verändert. Die vorliegende 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, beispielsweise einer speziellen von
der elektrischen Entladung erzeugten Spannungsdifferenz, der Plasmatemperatur der
elektrischen Entladung o.ä.,
die von einer elektrischen Entladung abhängig ist, durchgeführt wird, ohne
daß eine
Be schränkung
auf das eine Funkenentladung verwendende Verfahren erforderlich
ist.
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Wie
vorstehend erläutert,
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung auf der Basis der Tatsache, daß der Weg der elektrischen
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 Unterschied angezeigt
wird, durchläuft
oder nicht. Auf diese Weise kann eine Inspektion über eine
visuelle Prüfung
mit Hilfe des menschlichen Auges vermieden und eine Automatisation
erreicht werden, wodurch in sicherer und arbeitssparender Weise
bestimmt werden kann, ob ein Isolator zufriedenstellend ist oder
nicht.
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Es
wird somit eine Vorrichtung zur Erfassung eines Defektes in einem
Isolator, in dem ein axial verlaufender hohler Abschnitt ausgebildet
ist, vorgeschlagen. Die Vorrichtung besitzt 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 Abhängigkeit
von einem Signal von der Wegerkennungseinrichtung, ob der Isolator
zufriedenstellend ist oder nicht.