DE9306724U1 - Einrichtung zum Prüfen von Bauteilen, insbesondere rotationssymmetrischen Bauteilen - Google Patents

Description

Dr. Letizia Tegel-Küppers Patentanwältin

Rosenstraße 122
8028 Taufkirchen bei München Telefon 0 89/6 12 77 19 Telefax 0 89/6 12 78 48

04. Mai 1993
13104

BOTEC electronic GmbH Haidgraben3

Ottobrunn

EINRICHTUNG ZUM PRÜFEN VON BAUTEILEN, INSBESONDERE ROTATIONSSYMMETRISCHEN BAUTEILEN

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Prüfen von insbesondere rotationssymmetrischen Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Vorrichtung ist aus der G 92 08 684.5 bekannt. Bei der beschriebenen Vorrichtung werden die einzelnen Prüfteile auf einer schiefen Ebene in einer stabilen räumlichen Lage einer Prüfstrecke zugeführt, wo sie optisch vermessen werden. Die Prüfteile durchqueren die Prüfstrecke im Flug und landen auf einer Landeplatte, von wo sie zu einer Sortiereinrichtung gelangen. Die schiefe Ebene wird durch eine schräg nach unten verlaufende, vorzugsweise V-förmig ausgebildete Beschleunigungsschiene ge-

bildet, welche die auf ihr rutschenden Teile in einer stabilen räumlichen Lage fixiert. Durch die Beschleunigung auf der schiefen Ebene erreichen die Teile im freien Flug Geschwindigkeiten von etwa 20 km/h. Diese relativ hohen Geschwindigkeiten bedingen beim optischen Vermessen sehr kurze Belichtungszeiten, was zu einem aufwendigen optischen System führt. Auch die Notwendigkeit der Lagestabilisierung des zu vermessenden Teiles, wobei Lageschwankungen trotzdem nicht immer ganz ausgeschlossen werden können, ist nachteilig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Prüfen von Bauteilen anzugeben, die eine Prüfung von Bauteilen unabhängig von deren Lage in der Prüfstrecke ermöglicht und trotzdem eine hohe Genauigkeit der Messung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Die erfindungsgemäße Einrichtung weist eine Prüfstrecke auf, welche sich senkrecht nach unten zwischen dem Auslauf einer Zuführeinrichtung und dem Einlauf einer Sortiereinrichtung erstreckt und in der Bauteile nach dem an sich bekannten Verfahren der optischen Messung vermessen werden. Insbesondere werden der Durchmesser, die Gewindesteigung, Gewindeflanke, Gewindegang und dgl. bestimmt bzw. auf ihre Toleranzen überprüft. Auch die Länge der Bauteile kann bestimmt bzw. überprüft werden. Die Bauteile werden in einer Zuführvorrichtung, insbesondere einem Zuführrohr grob geführt und am Auslauf der Vorrichtung nach unten fallengelassen, so daß sie im freien Fall die Prüfstrecke durchfallen. Sie werden im freien Fall optisch vermessen. Das optische Meßsystem weist mindestens eine Lichtquelle und mindestens eine Aufnahmeeinheit auf. Soll z.B. der Durchmesser der Teile bestimmt werden, so ist eine Messung mit einer Aufnahmeeinheit / Kamera und einer Lichtquelle ausreichend. Soll jedoch z.B. die Länge des Bauteiles bestimmt werden, so wird eine Messung mit zwei Aufnahmeeinheiten / Kameras und zwei Lichtquellen durchgeführt. Dadurch ist die Bestimmung der räumlichen Lage des Teiles in der Prüfstrecke und somit auch die Bestimmung seines Längenmaßes möglich. Wesentlich dabei ist, daß das Koordinatensystem, das für die Messung benutzt wird, ein teilefestes Koordinatensystem ist. Da die Bauteile gemäß der Erfindung in der Zuführeinrichtung in ihrer räumlichen Lage nicht fixiert, sondern nur grob

geführt werden, verlassen sie die Zuführeinrichtung in unterschiedlichen, vorher nicht exakt bestimmbaren räumlichen Lagen. Nach dem Verlassen der Zuführeinrichtung kann sich sogar ein Taumeln der Teile einstellen. Durch das optische Meßsystem und eine zugehörige Auswerteeinheit wird zunächst die Symmetrieachse des fallenden Bauteiles aus seiner Kontur bestimmt. Anschließend verwendet die Auswerteeinheit für weitere Berechnungen ein Koordinatensystem, dessen eine Achse mit der Symmetrieachse des Bauteiles gleich ist. Auf diese Art wird eine Messung durchgeführt, deren Genauigkeit unabhängig von der räumlichen Lage des Bauteiles in der Prüfstrecke ist, da das Meßsystem sich an einem teilefesten Koordinatensystem orientiert. Da die Messung unabhängig von der räumlichen Lage des Bauteiles mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, kann auf aufwendige Lage-Stabilisierungs-Vorrichtungen verzichtet werden. Es ist nicht notwendig, daß die Teile eine erforderliche, bestimmte, relativ hohe Geschwindigkeit erreichen, damit sie die Prüfstrecke in einer stabilen räumlichen Lage durchqueren. Es genügen Fallgeschwindigkeiten der Bauteile, wie sie sich unmittelbar nach dem Verlassen der Zuführvorrichtung einstellen, um eine Messung durchzuführen. Da die für das optische Meßverfahren erforderliche Belichtungszeit unmittelbar von der Geschwindigkeit des zu vermessenden Teiles abhängig ist, kann bei niedrigen Geschwindigkeiten ohne Einbuße von Meßgenauigkeit eine längere Belichtungszeit gewählt werden. Es sind demnach keine komplizierten und teuren optischen Meßsysteme notwendig; als Lichtquelle dient eine übliche Leuchtstoff- oder Halogenlampe, wobei die Belichtungszeiten durch die aufnehmende Kamera (CCD-Kamera) geregelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Messung von rotationssymmetrischen Bauteilen im freien Fall kann selbstverständlich auch bei Bauteilen durchgeführt werden, welche in ihrer räumlichen Lage beim Durchfallen der Prüfstrecke stabilisiert sind.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn gemäß Ausgestaltung nach Anspruch 2 das optische Meßsystem am Anfang der Prüfstrecke im Bereich des Auslaufs der Zuführvorrichtung angeordnet ist. Die Geschwindigkeit der die Zuführvorrichtung verlassenden Bauteile ist in diesem Bereich noch relativ niedrig, was zu günstigen Belichtungszeiten führt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zuführvorrichtung die zu messenden Bauteile vereinzelt freigibt. Dadurch bleibt der zeitliche und räumliche Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Teilen konstant, wodurch die Zuverlässigkeit der Messung und Sortierung der Teile weiter erhöht werden kann.

Die Teile werden in der Zuführvorrichtung grob geführt, womit gemeint ist, daß die Zuführvorrichtung lediglich die Führung der Teile von einem Sortierförderer bis zur Prüfstrecke übernimmt. Der Durchmesser bzw. der Querschnitt wird der Zuführvorrichtung dem Durchmesser der Bauteile angepaßt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, daß für den Fall der Ausführung des optischen Systems mit zwei Kameras und zwei Lichtquellen jeweils die Kameras und die Lichtquellen um 90* zueinander versetzt angeordnet sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Sortiereinheit durch magnetische Mittel, wie z.B. elektromagnetische Klappen gebildet ist. Die elektromagnetischen Klappen werden durch die Auswerteeinheit je nach Prüfergebnis angesteuert, so daß die "schlechten" Teile in eine Schlechtteilerutsche und die "guten" Teile in eine Gutteilerutsche bzw. Behälter fallen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: Eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Prüfen von Bauteilen.

Fig. 2: Eine andere Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Die zu messenden Bauteile werden von einem Sortierförderer 1 zu einer Zuführvorrichtung 2 befördert. Die Zuführvorrichtung 2 hat die Form eines Rohres, die vorteilhafterweise der äußeren Form und den Abmessungen der zu prüfenden rotationssymmetrischen Bauteile 3 angepaßt ist. Die Bauteile 3 werden im Rohr 2 nur grob

geführt, d.h. bei einem Teiledurchmesser von etwa 5mm kann das Rohr 2 einen Durchmesser von etwa 7mm aufweisen. Das zu vermessende Bauteil 3 verläßt die Zuführvorrichtung 2 und fällt senkrecht in die Prüfstrecke 4, die es im freien Fall durchfällt. In der Prüfstrecke 4 ist ein optisches System angeordnet, welches eine oder mehrere Kameras 5 und eine oder mehrere Lichtquellen 6 aufweist. Die im wesentlichen senkrecht nach unten fallenden Teile gelangen beim Verlassen des Zuführrohres 2 in den Bereich einer Lichtschranke 7, von der ein Signal an eine Auswerteeinheit 11 abgegeben wird, wodurch der Meßvorgang gestartet wird. Der optische Meßvorgang wird so durchgeführt, daß die Lichtquelle 6, die durch eine übliche Leuchtstoff- oder Halogenlampe gebildet ist, die Prüfstrecke 4 dauernd beleuchtet und die Belichtungszeit durch die Kamera 5 elektronisch den Signalen der Lichtschranke 7 entsprechend gesteuert wird. Die senkrecht nach unten fallenden Bauteile 3 weisen eine Geschwindigkeit von etwa 4 km/h auf, woraus sich eine Prüfleistung der erfindungsgemäßen Einrichtung von etwa 12 Teile/s ergibt. Es ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung besonders vorteilhaft, daß die Teile mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit die Prüfstrecke 4 durchfallen, wodurch die Belichtungszeiten relativ lang gewählt werden können; sie betragen etwa 0,1 Millisekunde. Die optische Messung erfolgt am Anfang der Prüfstrecke 4, in ihrem oberen Teil, unmittelbar nach dem Verlassen der Zuführvorrichtung 2 durch die Bauteile 3. Die Bauteile 3 durchfallen noch einen weiteren Abschnitt der Prüfstrecke nach unten, bis zum Einlauf einer Sortiereinrichtung 8. Die Sortiereinrichtung 8 kann z.B. durch Blasluftdüsen oder elektromagnetische Klappen gebildet sein. In Abhängigkeit vom Signal der Auswerteeinheit 11 des optischen Meßystems wird das unten ankommende Bauteil 3 durch die Sortiereinrichtung 8 so abgelenkt, daß es entweder in einen Schlechtteilbehälter 9 oder einen Gutteilebehälter 10 gelangt. Die Entfernung zwischen dem optischen System 5,6 und der Sortiereinrichtung 8 ist so bemessen, daß das Auswertesignal des optischen Meßsystems die Sortiereinrichtung 8 dann erreicht, wenn das Bauteil 3 diese ebenfalls erreicht. Generell ist eine Prüfstrecke von etwa 200 bis 400 mm ausreichend.

Claims (8)

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Einrichtung zum Prüfen von Bauteilen, insbesondere rotationssymmetrischen Bauteilen mit einer Zuführvorrichtung für die Bauteile, einer Prüfstrecke, die die Bauteile im freien Flug durchqueren, einem optischen Meßsystem, einer diesem zugeordneten Auswerteeinheit und einer durch die Auswerteeinheit gesteuerten Sortiervorrichtung für die vermessenen Bauteile, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (3) nach dem Verlassen der Zuführvorrichtung (2) im freien Fall senkrecht nach unten die in der Fallrichtung sich erstreckende, zwischen dem Auslauf der Zuführvorrichtung (2) und dem Einlauf der Sortiereinrichtung (8) angeordnete Prüfstrecke (4) durchfallen und dabei durch das optische Meßsystem (5,6) unter Zugrundelegung eines teilefesten Koordinatensystems vermessen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Meßsystem (5,6) am Anfang der Prüfstrecke (4) im Bereich des Auslaufs der Zuführvorrichtung (2) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Zuführvorrichtung (2) die Bauteile (3) vereinzelt freigibt.

4. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Bauteile (3) in der Zuführvorrichtung (2) grob geführt werden.

5. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Zuführvorrichtung (2) die Form eines Rohres hat.

6. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß das optische System, mit dem die Bauteile (3) in der Prüfstrecke (4) vermessen werden, mindestens eine Lichtquelle (6) und mindestens eine Aufnahmeeinheit (5) aufweist, wobei die Belichtungszeit durch die Aufnahmeeinheit (5) gesteuert wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6) durch eine Leuchtstoff- oder Halogenlampe und die Aufnahmeeinheit (5) durch eine Kamera gebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Sortiereinheit (8) durch elektromagnetische Klappen gebildet ist und die Klappenposition durch die Auswerteeinheit in Abhängigkeit vom Meßergebnis gesteuertwird.