DE102012018775A1 - Testing device for testing fracture separating surfaces of workpiece, particularly engine component, has sensor arrangement for detecting fracture separating surface contours of fracture separating surfaces within contact area - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von durch Bruchtrennen oder Cracken erzeugten Bruchtrennflächen eines Werkstücks, insbesondere eines Motorbauteils oder eines Pleuels, wobei die Bruchtrennflächen eine erste Bruchtrennfläche an einem ersten Werkstückteil des Werkstücks und eine zum formschlüssigen Fügen an die erste Bruchtrennfläche vorgesehene zweite Bruchtrennfläche an einem zweiten Werkstückteil des Werkstücks umfassen. Ferner ist ein Verfahren zu einer derartigen Prüfung eines Werkstücks Gegenstand der Erfindung.The invention relates to a test apparatus for testing fracture separation surfaces of a workpiece, in particular an engine component or a connecting rod, wherein the fracture separation surfaces comprise a first fracture separation surface on a first workpiece part of the workpiece and a second fracture separation surface provided on the first fracture separation surface for positive engagement second workpiece part of the workpiece. Furthermore, a method for such a test of a workpiece is the subject of the invention.
Es ist eine bekannte Technologie, Motorbauteile, zum Beispiel Pleuel, im Rahmen eines so genannten Crackens oder Brechens zu trennen, um die derart getrennten Teile, beispielsweise einen Pleueldeckel und einen Pleuelfuß, anschließend wieder zu fügen und z. B. mittels Schrauben zu verbinden. Damit der Bruchtrennvorgang kontrolliert abläuft, ist es üblich, in das jeweilige Werkstück eine oder mehrere Kerben einzubringen, beispielsweise mithilfe eines Lasers, was z. B. in
Allerdings hat sich in der Praxis herausgestellt, dass die Werkstücke nicht in jedem Fall einwandfrei brechen.However, in practice, it has been found that the workpieces do not break properly in every case.
Beispielsweise bilden sich neben der eigentlichen Bruchtrennfläche an der Außenoberfläche des Werkstücks, beispielsweise des Pleuels, Ausbrüche aus. Die Bruchtrennlinie ist also beispielsweise ausgefranst. Wenn die beiden Werkstückteile wieder zusammengefügt werden, beispielsweise der Deckel des Pleuels wieder auf den Fuß des Pleuels aufgesetzt wird, ist an sich eine intakte, nahezu homogen ineinander übergehende Außenoberfläche im Bereich der Bruchtrennlinie gewünscht. Die Bruchtrennflächen sollen also über einen möglichst großen Bereich formschlüssig aufeinander zu liegen kommen, damit die beiden Werkstückteile wieder gut zusammen halten, wenn sie beispielsweise mittels einer Schraube aneinander fixiert werden.For example, in addition to the actual fracture separation surface on the outer surface of the workpiece, such as the connecting rod, breakouts form. For example, the break line is frayed. If the two workpiece parts are joined together again, for example, the cover of the connecting rod is placed back on the base of the connecting rod, an intact, almost homogeneously merging into one another outer surface in the region of the fracture separation line is desired. The fracture separation surfaces should thus come to lie positively against one another over as large an area as possible, so that the two workpiece parts hold together again well, if they are fixed to one another, for example, by means of a screw.
Es ist bekannt, beispielsweise die Außenoberfläche zu beleuchten und auf diesem Wege festzustellen, ob Ausbrüche neben oder an der Bruchstelle vorhanden sind. Im Bereich von Ausbrüchen wird beispielsweise das Licht schlechter reflektiert als bei einer intakten Außenoberfläche, die beispielsweise glänzt oder in sonstiger Weise besser reflektiert. Ist jedoch die Werkstückoberfläche verschmutzt, funktioniert das Verfahren nicht. Außerdem können Fremdlichteinflüsse die Messung deutlich beeinträchtigen. Die Messresultate sind also nicht in jedem Fall zufriedenstellend. Es sind oft umfangreiche bauliche Maßnahmen notwendig, damit die Messung funktioniert, beispielsweise ein geschlossenes Gehäuse, in dem die Messung stattfindet.It is known, for example, to illuminate the outer surface and to determine in this way, whether outbreaks are present next to or at the breaking point. In the area of outbreaks, for example, the light is reflected less well than an intact outer surface, which for example shines or reflects better in some other way. However, if the workpiece surface is dirty, the method does not work. In addition, extraneous light influences can significantly affect the measurement. The measurement results are therefore not always satisfactory. There are often extensive structural measures necessary for the measurement to work, for example a closed housing in which the measurement takes place.
Ein anderes Problem ergibt sich im Kontaktbereich zwischen den Bruchtrennflächen, d. h. dort wo eine erste und eine zweite Bruchtrennfläche eines ersten und eines zweiten Werkstückteils möglichst formschlüssig aufeinander zu liegen kommen sollen. Dieser Kontaktbereich ist an sich so ausgestaltet, dass die Oberflächentopographien beider Bruchtrennflächen exakt zueinander passen, so dass sie über einen großen, möglichst den ganzen Bereich formschlüssig aufeinander zu liegen kommen. In der Praxis treten auch hier Ausbrüche an der jeweiligen ersten und/oder zweiten Bruchtrennfläche auf, so dass die beiden Bruchtrennflächen dort nicht in Kontakt treten, wenn die Werkstückteile aneinander gefügt werden. Es können auch Kavitäten auftreten, d. h. dass beispielsweise eine Art Vorsprung im Sinne eines Überlappens vor die Bruchtrennfläche des einen Werkstückteils vorsteht. Wenn die Bruchtrennflächen aneinander gefügt werden, bricht der überlappende Vorsprung ab und gelangt im günstigsten Fall in die darunter liegende Kavität, wo er nicht stört. Oft wird der abgebrochene Vorsprung jedoch wie eine Art Sandkorn von der Kavität weg weiter bewegt, so dass andere, neben der Kavität befindliche Bereiche der beiden Bruchtrennflächen nicht mehr flächig aufeinander zu liegen kommen, sondern durch das ”Sandkorn” sozusagen auf Abstand gehalten werden.Another problem arises in the contact area between the fracture separation surfaces, i. H. where a first and a second fracture separation surface of a first and a second workpiece part should come to lie as positively as possible on each other. This contact region is designed in such a way that the surface topographies of both fracture separation surfaces exactly match one another, so that they come to lie over one another in a form-fitting manner over a large area, preferably the entire region. In practice, breakouts also occur here at the respective first and / or second break separation surface, so that the two break separation surfaces do not come into contact there when the workpiece parts are joined together. Cavities may also occur, i. H. that, for example, protrudes a kind of projection in the sense of overlapping in front of the fracture separation surface of a workpiece part. When the fracture separation surfaces are joined together, the overlapping projection breaks off and, in the best case, enters the underlying cavity where it does not interfere. Often, however, the aborted projection is moved further away from the cavity, like a kind of grain of sand, so that other areas of the two fracture separation areas located next to the cavity no longer lie flat on one another, but are kept at a distance by the "grain of sand", so to speak.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfvorrichtung und ein Verfahren zur Überprüfung von Bruchtrennflächen bereitzustellen, die formschlüssig aufeinander zu liegen kommen sollen.It is therefore the object of the present invention to provide a test apparatus and a method for checking fracture separation surfaces, which are to come to lie positively against one another.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von durch Bruchtrennen oder Cracken erzeugten Bruchtrennflächen eines Werkstücks, insbesondere eines Motorbauteils, z. B. eines Pleuels, vorgesehen, wobei die Bruchtrennflächen eine erste Bruchtrennfläche an einem ersten Werkstückteil des Werkstücks und eine zum formschlüssigen Fügen an die erste Bruchtrennfläche vorgesehene zweite Bruchtrennfläche an einem zweiten Werkstückteil des Werkstücks umfassen, die umfasst:
- – eine Sensoranordnung zum Erfassen der Bruchtrennoberflächenkonturen der ersten Bruchtrennfläche und der zweiten Bruchtrennfläche innerhalb eines Kontaktbereichs, in welchem die Bruchtrennflächen formschlüssig aufeinander liegen sollen, wobei die Sensoranordnung mindestens einen Sensor zum Ermitteln von die Bruchtrennoberflächenkontur der ersten Bruchtrennfläche in dem Kontaktbereich kennzeichnenden ersten Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerten und von die Bruchtrennoberflächenkontur der zweiten Bruchtrennfläche in dem Kontaktbereich kennzeichnenden zweiten Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerten aufweist,
- – eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der ersten und der zweiten Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte und zum Auslösen einer Folgeaktion in Abhängigkeit davon, ob bezüglich des Kontaktbereichs der Bruchtrennflächen, in welchem die Bruchtrennflächen aufeinander formschlüssig liegen sollen, die ersten und zweiten Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte um ein vorbestimmtes Maß voneinander abweichen.
- A sensor arrangement for detecting the fracture separation surface contours of the first fracture separation surface and the second fracture separation surface within a contact region in which the fracture separation surfaces are to lie positively against one another, wherein the sensor arrangement comprises at least one sensor for determining the first fracture separation surface actual value characterizing the fracture separation surface contour of the first fracture separation surface in the contact region Contour values and of the fracture separation surface contour of the second fracture separation surface in the Having contact area characterizing second break separation surface actual contour values,
- A comparison means for comparing the first and second break separation surface actual contour values and for triggering a follow-up action depending on whether the first and second break separation surface actual contour values are related to the contact area of the break separation surfaces in which the break separation surfaces are to be positively interlocked a predetermined amount differ from each other.
Zweckmäßigerweise umfasst die Prüfvorrichtung eine Aussonderungseinrichtung zum Aussondern des Werkstücks, wenn bezüglich des Kontaktbereichs der Bruchtrennflächen, in welchem die Bruchtrennflächen aufeinander formschlüssig liegen sollen, die ersten und zweiten Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte um ein vorbestimmtes Maß voneinander abweichen.Expediently, the checking device comprises a sorting device for separating out the workpiece if, with respect to the contact region of the fracture separation surfaces in which the fracture separation surfaces are to lie positively on one another, the first and second fracture separation surface actual contour values deviate from one another by a predetermined amount.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung von durch Bruchtrennen oder Cracken erzeugten Bruchtrennflächen eines Werkstücks, insbesondere eines Motorbauteils, z. B. eines Pleuels, wobei die Bruchtrennflächen eine erste Bruchtrennfläche an einem ersten Werkstückteil des Werkstücks und eine zum formschlüssigen Fügen an die erste Bruchtrennfläche vorgesehene zweite Bruchtrennfläche an einem zweiten Werkstückteil des Werkstücks umfassen, sieht vor:
- – Erfassen der Bruchtrennoberflächenkonturen der ersten Bruchtrennfläche und der zweiten Bruchtrennfläche innerhalb eines Kontaktbereichs, in welchem die Bruchtrennflächen formschlüssig aufeinander liegen sollen, anhand einer Sensoranordnung, wobei mindestens ein Sensor der Sensoranordnung die Bruchtrennoberflächenkontur der ersten Bruchtrennfläche in dem Kontaktbereich kennzeichnende erste Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte und die Bruchtrennoberflächenkontur der zweiten Bruchtrennfläche in dem Kontaktbereich kennzeichnende zweite Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte ermittelt,
- – Auslösen einer Folgeaktion in Abhängigkeit davon, ob bezüglich des Kontaktbereichs der Bruchtrennflächen, in welchem die Bruchtrennflächen aufeinander formschlüssig liegen sollen, die ersten und zweiten Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte um ein vorbestimmtes Maß voneinander abweichen.
- - Detecting the fracture separation surface contours of the first fracture separation surface and the second fracture separation surface within a contact region in which the fracture separation surfaces are to lie positively against each other, based on a sensor arrangement, wherein at least one sensor of the sensor arrangement, the fracture separation surface contour of the first fracture separation surface in the contact region characteristic first fracture separation surface actual contour values and determining the fracture separation surface contour of the second fracture separation surface in the contact region identifying second fracture separation surface actual contour values,
- Triggering a follow-up action depending on whether the first and second break separation surface actual contour values deviate from one another by a predetermined amount with regard to the contact region of the fracture separation surfaces in which the fracture separation surfaces are intended to lie positively.
Vorteilhaft umfasst die Folgeaktion den Schritt
- – Aussondern des Werkstücks anhand einer Aussonderungseinrichtung, wenn bezüglich des Kontaktbereichs der Bruchtrennflächen, in welchem die Bruchtrennflächen aufeinander formschlüssig liegen sollen, die ersten und zweiten Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte um ein vorbestimmtes Maß voneinander abweichen.
- - Separate the workpiece by means of a rejection device, when the first and second fracture separation surface actual contour values differ from each other by a predetermined amount with respect to the contact region of the fracture separation surfaces in which the fracture separation surfaces are to lie positively.
Beispielsweise sendet die Prüfvorrichtung ein entsprechendes Aussonderungssignal an ein Handhabungswerkzeug oder eine sonstige Einrichtung einer Werkzeugmaschine oder eines Bearbeitungszentrums.For example, the test apparatus sends a corresponding rejection signal to a handling tool or other device of a machine tool or a machining center.
Die Vergleichseinrichtung oder die Aussonderungseinrichtung kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, ein Werkstück zu markieren, damit es später durch eine entsprechende Handhabungseinrichtung ausgesondert wird oder einer weiteren Bearbeitung zugeführt wird, beispielsweise nachbearbeitet wird. Es ist zum Beispiel möglich, dass die durch die Vergleichseinrichtung als nicht in Ordnung erkannte Oberfläche nachbearbeitet wird, zum Beispiel Ausbrüche kompensiert werden oder Überlappungen oder sonstige störende Vorsprünge später wieder entfernt werden, damit das Werkstück wieder in Ordnung ist. Mithin kann also die Vergleichseinrichtung oder die Aussonderungseinrichtung lediglich so ausgestaltet sein, dass sie beispielsweise ein Aussonderungssignal versendet, zum Beispiel an eine der Prüfvorrichtung nachgelagerte Arbeitsstation eines Bearbeitungszentrums oder dergleichen.The comparison device or the rejecting device can be provided, for example, to mark a workpiece, so that it is later separated out by a corresponding handling device or fed to a further processing, for example, reworked. It is possible, for example, that the surface recognized by the comparison device as being not in order, for example, outbreaks are compensated or overlaps or other disturbing projections are later removed, so that the workpiece is in order again. Thus, therefore, the comparison device or the screening device can only be designed so that it sends, for example, a reject signal, for example, to a test facility downstream workstation of a machining center or the like.
Die Aussonderungseinrichtung kann auch ein Bestandteil der Vergleichseinrichtung sein. Beispielsweise sendet die Vergleichseinrichtung, z. B. ein entsprechender Computer oder ein die Vergleichseinrichtung bildendes Auswertemodul, eine Nachricht, zum Beispiel mittels eines Feldbusprotokolls, in der angegeben ist, welchen Zustand die geprüfte Oberfläche oder die geprüften Oberflächen haben, wobei diese Nachricht dann beispielsweise von einer Station zum Aussondern des Werkstücks und/oder zum Nachbearbeiten des Werkstücks und/oder zum regelmäßigen Weiterbearbeiten des Werkstücks empfangen werden kann.The screening device can also be a component of the comparison device. For example, the comparator sends, z. B. a corresponding computer or the comparator forming evaluation module, a message, for example by means of a fieldbus protocol, which indicates which state the tested surface or the tested surfaces have, this message then, for example, from a station for separating the workpiece and / or for post-processing of the workpiece and / or for regular further processing of the workpiece can be received.
Unter einem solchen ”Aussonderungssignal” kann auch verstanden werden, dass das jeweilige Werkstück als in Ordnung gekennzeichnet wird, d. h. dass es eigentlich gar nicht auszusondern ist, sondern weiter bearbeitet werden kann bzw. in Ordnung ist.Such a "rejection signal" can also be understood as meaning that the respective workpiece is identified as being in order, ie. H. that it is not really weed out, but can be further processed or is in order.
Der Schritt des Aussonderns des Werkstücks kann also einfach auch bedeuten, dass die Vergleichseinrichtung oder die Aussonderungseinrichtung eine Aussonderungsinformation zum Aussondern oder nicht Aussondern des Werkstücks generiert.The step of separating out the workpiece can thus also simply mean that the comparison device or the sorting device generates a separation information for separating out or not separating out the workpiece.
Selbstverständlich kann die Vergleichseinrichtung oder die Aussonderungseinrichtung auch mechanische Komponenten enthalten, beispielsweise zum Wegfördern eines nicht brauchbaren Werkstücks, zum Nachbearbeiten oder dergleichen. Of course, the comparison device or the rejection device may also contain mechanical components, for example for conveying away an unusable workpiece, for reworking or the like.
Es ist ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, dass die ersten und zweiten Bruchtrennflächen zunächst sozusagen eingescannt werden, d. h. dass die jeweilige Topographie der Bruchtrennflächen erfasst wird, um noch vor dem Fügen der beiden ersten und zweiten Werkstückteile festzustellen, ob die Bruchtrennflächen in ausreichendem Maße formschlüssig zueinander passen. Wenn die Werkstückteile nämlich erst einmal aneinandergefügt sind, kann man quasi nicht mehr in dem Kontaktbereich zwischen den Werkstückteile hinein schauen mit dem Risiko, dass dort beispielsweise Ausbrüche vorhanden sind, die den Kontakt zwischen den beiden Werkstückteilen verschlechtern oder wie bereits eingangs erwähnt zunächst überlappende Vorsprünge abbrechen und den Kontakt zwischen den beiden Bruchtrennflächen verhindern.It is a basic idea of the present invention that the first and second break separation surfaces are first scanned in, as it were, d. H. that the respective topography of the fracture separation surfaces is detected in order to determine before the joining of the two first and second workpiece parts, whether the fracture separation surfaces sufficiently fit with each other in a form-fitting manner. Namely, once the workpiece parts are joined together, one can virtually no longer look into the contact area between the workpiece parts with the risk that, for example, there will be breakouts that worsen the contact between the two workpiece parts or, as already mentioned above, break off initially overlapping projections and prevent contact between the two fracture separation surfaces.
Die Erfassung der ersten und/oder der zweiten Bruchtrennfläche kann beispielsweise über eine Kamera erfolgen, d. h. dass beispielsweise eine berührungslose, jedoch optische Erfassung erfolgt.The detection of the first and / or the second break separation surface can be done for example via a camera, d. H. that, for example, a non-contact, but optical detection takes place.
Man kann das Werkstück und/oder den mindestens einen Sensor bewegen, um eine Relativbewegung zwischen Werkstück und dem mindestens einen Sensor herzustellen. Auf diesem Wege kann die gesamte zu überprüfende Oberfläche abgetastet werden. Die Bewegung erfolgt beispielsweise entsprechend dem Erfassungsbereich des Sensors.It is possible to move the workpiece and / or the at least one sensor in order to establish a relative movement between the workpiece and the at least one sensor. In this way, the entire surface to be checked can be scanned. The movement takes place, for example, according to the detection range of the sensor.
Bei der Prüfvorrichtung ist vorteilhaft vorgesehen, dass sie zur Prüfung einer Außenoberfläche des Werkstücks auf Ausbruch-Flächen ausgestaltet ist, wobei sich die Außenoberfläche neben der durch das Bruchtrennen oder Cracken des Werkstücks erzeugten Bruchtrennfläche befindet, wobei die Sensoranordnung zum Erfassen einer Außenoberflächenkontur der Außenoberfläche ausgestaltet ist und mindestens einen Sensor zum Ermitteln von die Außenoberflächenkontur kennzeichnenden Außenoberflächen-Ist-Konturwerten aufweist, und wobei die Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Außenoberflächen-Ist-Konturwerte mit Außenoberflächen-Soll-Konturwerten und/oder Durchführen einer Stetigkeitsanalyse bezüglich der Außenoberflächen-Soll-Konturwerte ausgestaltet ist, und wobei die Aussonderungseinrichtung zum Aussondern des Werkstücks ausgestaltet ist, wenn von der Vergleichseinrichtung bezüglich eines vorbestimmten Bereichs der zu prüfenden Außenoberfläche die Außenoberflächen-Ist-Konturwerte um ein vorbestimmtes Maß von den Außenoberflächen-Soll-Konturwerten abweichen oder bei der Stetigkeitsanalyse ein einen Ausbruch charakterisierender Unstetigkeitsverlauf der Außenoberflächen-Ist-Konturwerte festgestellt wird. Diese Maßnahme kann eine an sich eigenständige Erfindung darstellen.In the test apparatus is advantageously provided that it is designed for testing an outer surface of the workpiece on break-out surfaces, wherein the outer surface is adjacent to the break separation surface generated by the fracture separation or cracking of the workpiece, wherein the sensor arrangement is configured for detecting an outer surface contour of the outer surface and at least one sensor for determining outer surface actual contour values characterizing the outer surface contour, and wherein the comparison device is configured to compare the outer surface actual contour values with outer surface nominal contour values and / or perform a continuity analysis with respect to the outer surface target contour values , and wherein the rejecting means is configured to reject the workpiece, when the outer surface of the outer surface of the comparator with respect to a predetermined area of the outer surface to be inspected hen-actual contour values deviate from the outer surface nominal contour values by a predetermined amount or in the continuity analysis a discontinuity characteristic of the outer surface actual contour values characterizing an outbreak is determined. This measure can represent an independent invention.
Der Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass die Prüfvorrichtung nicht nur die Bruchtrennflächen erfasst, sondern auch die Außenoberfläche neben den Bruchtrennflächen, beispielsweise bevor die Werkstückteile wieder aneinandergefügt werden oder danach. Ein und dieselbe Sensoranordnung kann also beides leisten, nämlich die Überprüfung der Bruchtrennflächen und die Überprüfung mindestens einer Außenoberfläche des einen und/oder des anderen Werkstückteils.The advantage of this embodiment is that the test device not only detects the fracture separation surfaces, but also the outer surface adjacent to the fracture separation surfaces, for example, before the workpiece parts are joined together again or thereafter. One and the same sensor arrangement can thus do both, namely checking the fracture separation surfaces and checking at least one outer surface of one and / or the other workpiece part.
Es ist dabei ein Grundgedanke, dass anstelle einer einfachen optischen Kontrolle ein Prüfverfahren bereitgestellt wird, das quasi die Topographie der Außenoberfläche neben der Bruchtrennfläche misst oder überprüft. Die Oberfläche des Werkstücks wird beispielsweise über einen zweidimensionalen Laser-Wege-Sensor abgetastet. Die Rohdaten der Außenoberfläche können auf die Vergleichseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein Auswertemodul auf einem derartigen Computer übertragen werden. Die Messung erfolgt beispielsweise die Hinweise, d. h. dass die Außenoberfläche mit einem Linienraster eingescannt wird. Man kann das Werkstück und/oder den mindestens einen Sensor bewegen, um eine Relativbewegung zwischen Werkstück und dem mindestens einen Sensor herzustellen. Auf diesem Wege kann die gesamte zu überprüfende Außenoberfläche abgetastet werden. Die Bewegung erfolgt beispielsweise entsprechend dem Erfassungsbereich des Sensors. Beispielsweise werden die Rohdaten korrelierend mit einem Abstand des mindestens einen Sensors zur zu erfassenden Außenoberfläche ausgewertet, das heißt beispielsweise die Oberflächen-Ist-Konturwerte ermittelt, und ein Oberflächenprofil oder Höhenprofil der Werkstück-Außenoberfläche erstellt.It is a basic idea that, instead of a simple optical control, a test method is provided which measures or checks the topography of the outer surface next to the fracture separation surface. The surface of the workpiece is scanned, for example via a two-dimensional laser path sensor. The raw data of the outer surface can be transferred to the comparison device, for example a computer or an evaluation module on such a computer. The measurement takes place, for example, the instructions, d. H. that the outer surface is scanned with a line grid. It is possible to move the workpiece and / or the at least one sensor in order to establish a relative movement between the workpiece and the at least one sensor. In this way, the entire outer surface to be checked can be scanned. The movement takes place, for example, according to the detection range of the sensor. By way of example, the raw data are evaluated in correlation with a distance of the at least one sensor to the outer surface to be detected, that is, for example, the surface actual contour values are determined, and a surface profile or height profile of the workpiece outer surface is created.
Im Höhenprofil können beispielsweise Vertiefungen, also Ausbrüche, ermittelt werden, indem die Außenoberflächen-Soll-Konturwerte mit Außenoberflächen-Ist-Konturwerten verglichen werden. Das kann beispielsweise der Computer oder ein von einem Prozessor ausführbares Programmcode enthaltendes Vergleichsmodul, z. B. eine Auswertesoftware, leisten. Wenn die Außenoberflächen-Ist-Konturwerte von den Außenoberflächen-Soll-Konturwerten um ein vorbestimmtes Maß abweichen und dies auch in einem vorbestimmten Bereich, nämlich einer maximal zulässigen Fläche eines Ausbruches oder einer Vertiefung, sondert die Prüfvorrichtung das Werkstück aus. Beispielsweise sendet die Prüfvorrichtung ein entsprechendes Aussonderungssignal an ein Handhabungswerkzeug oder eine sonstige Einrichtung einer Werkzeugmaschine oder eines Bearbeitungszentrums.In the height profile, it is possible, for example, to determine depressions, ie outbreaks, by comparing the outer surface nominal contour values with outer surface actual contour values. This can be, for example, the computer or a processor-executable program code containing comparison module, for. B. an evaluation software afford. When the outer surface actual contour values deviate from the outer surface target contour values by a predetermined amount, and also in a predetermined range, namely, a maximum allowable area of a breakout or a depression, the inspection apparatus separates the workpiece. For example, the test apparatus sends a corresponding rejection signal to a handling tool or a other device of a machine tool or a machining center.
Diese Messung kann vor dem Zusammenfügen der Werkstückteile erfolgen, das heißt noch bevor die Werkstückteile miteinander verbunden werden, wird die Außenoberfläche nahe der Bruchtrennfläche auf mögliche Ausbrüche überprüft. Es ist aber auch möglich, dass die Messung erst dann erfolgt, wenn die Werkstückteile formschlüssig aufeinander liegen und eine im Prinzip homogene Außenoberfläche im Bereich der Bruchtrennlinie gewünscht ist. Dann kommt es auf den exakten Verlauf der Bruchtrennlinie nicht an.This measurement can be done before joining the workpiece parts, that is, before the workpiece parts are joined together, the outer surface near the fracture separation surface is checked for possible breakouts. But it is also possible that the measurement takes place only when the workpiece parts lie positively against each other and a homogeneous in principle homogeneous outer surface in the region of the fracture separation line is desired. Then it does not depend on the exact course of the break line.
Die Prüfvorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgestaltet, in einem Bereich nahe einer Bruchtrennlinie zwischen der Außenoberfläche des Werkstücks und der Bruchtrennfläche eine genauere Erfassung der Außenoberflächenkontur der Außenoberfläche durchzuführen als an einem von der Bruchtrennlinie weiter entfernten Bereich der Außenoberfläche. Somit wird also im Bereich der Bruchtrennung eine exaktere bzw. genauere Überprüfung der Außenoberfläche durchgeführt. Dort können Ausbrüche besonders kritisch sein. Es ist auch möglich, dass genau das Umgekehrte stattfindet, d. h. die Überprüfung der Außenoberflächenkontur im Bereich der Bruchtrennlinie weniger genau erfolgt, weil dort noch bis zu einem gewissen Maß Ausbrüche erlaubt sind, während weiter von der Bruchtrennlinie entfernt die Außenoberfläche intakt sein muss.The test apparatus is preferably configured to perform a more accurate detection of the outer surface contour of the outer surface in a region near a break line between the outer surface of the workpiece and the fracture separation surface than at a portion of the outer surface farther from the fracture separation line. Thus, in the field of fracture separation, a more exact or more accurate inspection of the outer surface is carried out. Outbreaks can be particularly critical there. It is also possible that exactly the opposite happens, ie. H. checking the outer surface contour in the area of the fracture parting line is less accurate because it still allows some fractures, while further away from the fracture parting line the outer surface must be intact.
Es können für beide Überprüfungen unterschiedliche Sensoranordnungen, unterschiedliche Positioniereinrichtungen, unterschiedliche Vergleichseinrichtungen und unterschiedliche Aussonderungseinrichtungen vorgesehen sein. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn für beide Oberflächenüberprüfungen ein und dieselbe Einrichtung verwendet wird, das heißt dass beispielsweise die Positioniereinrichtung die Sensoranordnung zunächst an der zu prüfenden Bruchtrennfläche positioniert und anschließend an der zu überprüfenden Außenoberfläche. Es ist also quasi eine Synergie vorhanden.Different sensor arrangements, different positioning devices, different comparison devices and different reject devices can be provided for both checks. However, it is advantageous if one and the same device is used for both surface checks, that is, for example, that the positioning device first positions the sensor arrangement on the fracture separation surface to be tested and then on the outer surface to be checked. So there is a kind of synergy.
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich also sowohl auf diejenige Ausführungsform, bei der die Prüfvorrichtung nur die Überprüfung der Bruchtrennflächen vornimmt, aber auch auf diejenige Ausführungsform, bei der die Prüfvorrichtung auch die Außenoberfläche neben der Bruchtrennfläche des Werkstücks überprüft.The following explanations thus relate both to that embodiment in which the testing device performs only the checking of the fracture separation surfaces, but also to that embodiment in which the test device also checks the outer surface adjacent to the fracture separation surface of the workpiece.
Die Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte und/oder die Außenoberflächen-Ist-Konturwerte stellen zweckmäßigerweise ein Höhenprofil der jeweiligen Oberfläche, der Bruchtrenn-Oberfläche oder der Außenoberfläche, dar.The break separation surface actual contour values and / or the outside surface actual contour values expediently represent a height profile of the respective surface, the break separation surface or the outside surface.
Die Sensoranordnung umfasst als den mindestens einen Sensor beispielsweise einen Abstandssensor zur Erfassung eines Abstands zwischen der zu prüfenden Oberfläche und dem Sensor. Der vom Sensor erfassten Abstand zwischen der zu prüfenden Oberfläche und dem Sensor ist ein Maß für den jeweiligen Oberflächen-Ist-Konturwert.The sensor arrangement comprises as the at least one sensor, for example, a distance sensor for detecting a distance between the surface to be tested and the sensor. The distance between the surface to be tested and the sensor detected by the sensor is a measure of the respective surface actual contour value.
Die Prüfvorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgestaltet, die jeweiligen Sensorwerte zu normalisieren. So kann z. B. vorgesehen sein, dass beispielsweise die Vergleichseinrichtung die vom Abstandssensor erzeugten Abstandswerte auf einen Normal-Abstand zwischen Sensor und zu prüfender Oberfläche normalisiert.The testing device is preferably designed to normalize the respective sensor values. So z. B. be provided, for example, that the comparison means normalizes the distance values generated by the distance sensor to a normal distance between the sensor and the surface to be tested.
Der Abstandssensor kann beispielsweise ein induktiver Sensor sein, ein Lasersensor oder dergleichen sein.The distance sensor may be, for example, an inductive sensor, a laser sensor or the like.
Bevorzugt ist es, wenn ein Signalgeber zum Senden eines Prüfsignals zur zu überprüfenden Oberfläche und der mindestens eine Sensor, der zur Erfassung eines von dem Prüfsignal abhängigen Messsignals vorgesehen ist, in einem gemeinsamen Sensorgehäuse angeordnet sind. Dadurch wird eine optimale Präzision erzielt. Das Prüfsignal ist beispielsweise ein Laserlicht, ein Magnetfeld oder dergleichen. Der Signalgeber umfasst also beispielsweise eine Laserlichtquelle und/oder einen Magnetfelderzeuger. Das Meldesignal wird beispielsweise durch ein Magnetfeld gebildet, das durch die zu überprüfende Oberfläche beeinflusst ist. Das Meldesignal kann aber auch beispielsweise durch den reflektierten Laserstrahl der Laserlichtquelle gebildet sein.It is preferred if a signal transmitter for transmitting a test signal to the surface to be checked and the at least one sensor which is provided for detecting a measurement signal dependent on the test signal are arranged in a common sensor housing. This achieves optimum precision. The test signal is, for example, a laser light, a magnetic field or the like. The signal generator thus comprises, for example, a laser light source and / or a magnetic field generator. The message signal is formed for example by a magnetic field, which is influenced by the surface to be checked. However, the message signal can also be formed, for example, by the reflected laser beam of the laser light source.
Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine Sensor zur berührungslosen Erfassung der zu prüfenden Oberfläche ausgestaltet ist.In any case, it is advantageous if the at least one sensor is designed for contactless detection of the surface to be tested.
Eine alternativ oder ergänzend mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine Sensor einen Tastsensor zum Abtasten der zu prüfendenden Oberfläche umfasst. Es ist also auch eine berührungsbehaftete Erfassung der Oberfläche möglich, beispielsweise der Außenoberfläche und/oder der Bruchtrennfläche.An alternative or supplementary possible embodiment of the invention provides that the at least one sensor comprises a touch sensor for scanning the surface to be tested. It is therefore also a touch-sensitive detection of the surface possible, for example, the outer surface and / or the fracture separation surface.
Selbstverständlich ist auch jede beliebige Kombinationen von Sensoren möglich, d. h. dass die Sensoranordnung beispielsweise induktive Sensoren und Lasersensoren umfasst. Ferner können bei der Sensoranordnung auch berührungslose und berührungsbehaftete Sensoren kombiniert werden. Wenn Sensoren mit unterschiedlichen Messprinzipien verwendet werden, kann eine höhere Messqualität erzielt werden. Beispielsweise können die Fehler des einen Sensors durch einen anderen Sensor kompensiert werden.Of course, any combination of sensors is possible, d. H. that the sensor arrangement comprises, for example, inductive sensors and laser sensors. Furthermore, non-contact and contact-based sensors can be combined in the sensor arrangement. If sensors with different measuring principles are used, a higher measuring quality can be achieved. For example, the errors of one sensor can be compensated by another sensor.
Die Sensoranordnung kann auch beispielsweise eine Anordnung von mehreren Sensoren, zum Beispiel mindestens zwei – insbesondere gleichartigen – Sensoren umfassen, z. B. mindestens zwei Lasersensoren oder mindestens zwei induktiven Sensoren. Die Erfassungsbereiche der Sensoren sind nebeneinander angeordnet. Die Erfassungsbereiche können sich überlappen oder nicht. Die Erfassungsbereiche können beispielsweise linienartig nebeneinander liegen oder auch in der Tiefe abgestuft sein. Mithin können die Erfassungsbereiche auch so ausgestaltet sein bzw. so angeordnet sein, dass eine flächige Erfassung möglich ist. The sensor arrangement can also comprise, for example, an arrangement of a plurality of sensors, for example at least two sensors, in particular identical ones, for example by means of sensors. B. at least two laser sensors or at least two inductive sensors. The detection areas of the sensors are arranged side by side. The detection areas may overlap or not. For example, the detection areas can lie next to one another in a line or can also be graduated in depth. Consequently, the detection areas can also be designed or arranged so that a two-dimensional detection is possible.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht eine Positioniereinrichtung zum Positionieren des mindestens einen Sensors und des zu prüfenden Werkstücks relativ zueinander vor. Beispielsweise kann eine Halterung für das Werkstück relativ zu dem mindestens einen Sensor bewegt werden. Es ist aber auch möglich, das der Sensor relativ zum Werkstück bewegt wird, d. h. dass beispielsweise eine Sensor-Stelleinrichtung vorhanden ist.An advantageous embodiment provides a positioning device for positioning the at least one sensor and the workpiece to be tested relative to each other. For example, a holder for the workpiece can be moved relative to the at least one sensor. But it is also possible that the sensor is moved relative to the workpiece, d. H. that, for example, a sensor-adjusting device is present.
Beispielsweise ist eine Werkstück-Positioniereinrichtung zum Positionieren des Werkstücks und/oder eine Sensor-Positioniereinrichtung zum Positionieren des mindestens einen Sensors vorgesehen.For example, a workpiece positioning device for positioning the workpiece and / or a sensor positioning device for positioning the at least one sensor is provided.
Die Positioniereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgestaltet, den mindestens einen Sensor und das zu prüfende Werkstück so zueinander zu positionieren, dass der mindestens eine Sensor die zu prüfende Oberfläche zeilenweise und/oder punktweise und/oder flächig und/oder matrixartig erfasst. Beispielsweise wird die Oberfläche sozusagen zeilenweise eingescannt. Die Positioniereinrichtung kann die Sensoranordnung und/oder das Werkstück auch zu einer flächigen oder matrixartigen Erfassung der zu prüfenden Oberfläche durch die Sensoranordnung relativ zueinander positionieren.The positioning device is preferably configured to position the at least one sensor and the workpiece to be tested relative to one another in such a way that the at least one sensor detects the surface to be tested line by line and / or pointwise and / or plane and / or matrix-like. For example, the surface is scanned line by line as it were. The positioning device can also position the sensor arrangement and / or the workpiece relative to one another in a planar or matrix-like detection of the surface to be tested by the sensor arrangement.
Der mindestens eine Sensor ist zweckmäßigerweise in einem Schutzgehäuse angeordnet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Schutzgehäuse eine Abdeckung aufweist, die während des Messvorgangs geöffnet ist, jedoch zum Schutz des mindestens einen Sensors oder der Sensoranordnung als Ganzes geschlossen werden kann.The at least one sensor is expediently arranged in a protective housing. It is preferably provided that the protective housing has a cover which is open during the measuring process, but can be closed to protect the at least one sensor or the sensor arrangement as a whole.
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass eine Sperrluft-Anordnung vorgesehen ist, d. h. dass beispielsweise eine Luftausblasdüse neben dem mindestens einen Sensor angeordnet ist, um diesen vor Verschmutzung zu schützen.Furthermore, it is expedient that a sealing air arrangement is provided, d. H. that, for example, a Luftausblasdüse is arranged adjacent to the at least one sensor to protect it from contamination.
Selbstverständlich kann auch eine Auslassöffnung einer Reinigungsdüse vorgesehen sein, so dass beispielsweise die zu prüfende Oberfläche vor oder im Zusammenhang mit der Messung durch den mindestens einen Sensor gereinigt wird.Of course, an outlet opening of a cleaning nozzle can also be provided, so that, for example, the surface to be tested is cleaned before or in connection with the measurement by the at least one sensor.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Prüfvorrichtung vorzugsweise einen Bestandteil einer Werkzeugmaschine bildet oder als eine Werkzeugmaschine ausgestaltet ist. Auch die Einbindung in ein mehrere Stationen umfassendes Bearbeitungszentrum zur Bearbeitung von Motorbauteilen, beispielsweise zur Pleuel-Bearbeitung, kann die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung aufweisen bzw. die Prüfvorrichtung kann einen Bestandteil eines solchen Bearbeitungszentrums bilden. Das Bearbeitungszentrum weist beispielsweise zusätzliche Stationen zum Cracken, Fügen, Verschrauben und dergleichen weiterer Bearbeitung des Werkstücks auf.It should be noted at this point that the test apparatus preferably forms part of a machine tool or is designed as a machine tool. The integration into a multi-station machining center for machining engine components, for example for connecting rod machining, may include the test device according to the invention or the test device may form part of such a machining center. The machining center has, for example, additional stations for cracking, joining, screwing and the like on further machining of the workpiece.
Die Prüfvorrichtung kann auch eine individuelle Baueinheit bilden oder eine Prüfstation darstellen, muss also nicht unbedingt in eine Werkzeugmaschine integriert sein oder einen Bestandteil eines Bearbeitungszentrums bilden.The test device can also form an individual unit or represent a test station, so does not necessarily have to be integrated into a machine tool or form part of a machining center.
Das zu überprüfende Werkstück ist beispielsweise ein Gussteil, ein Schmiedeteil oder auch ein Sinterteil. Dementsprechend ist sie zu überprüfende Oberfläche beispielsweise eine Gussoberfläche oder eine Bruchtrenn-Oberfläche, die sich beim Bruchtrennen eines Gussteils ausbildet. Auch eine relativ glatte Schmiedeoberfläche oder eine Sinteroberfläche können die zu überprüfende Außenoberfläche oder die durch das Bruchtrennen hergestellte Bruchtrennfläche darstellen.The workpiece to be checked is for example a casting, a forged part or a sintered part. Accordingly, the surface to be inspected is, for example, a cast surface or a fracture-release surface formed during fracture separation of a casting. Also, a relatively smooth forging surface or a sintered surface may represent the outer surface to be inspected or the fracture separation surface produced by the fracture separation.
Die Bruchtrennfläche und die Außenoberfläche sind beispielsweise zueinander winkelig, beispielsweise rechtwinkelig oder etwa rechtwinkelig. Die Außenoberfläche verläuft also beispielsweise winkelig neben der durch das Bruchtrennen oder Cracken des Werkstücks erzeugten Bruchtrennfläche.The fracture separation surface and the outer surface are, for example, angled with respect to one another, for example at right angles or approximately at right angles. The outer surface thus runs, for example, at an angle next to the fracture separation surface produced by the fracture separation or cracking of the workpiece.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to the drawing. Show it:
Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleichartige Teile mit denselben Bezugsziffern versehen. Insoweit Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen bestehen, sind um 100 verschiedene Bezugsziffern verwendet.In the following embodiments, identical or similar parts are provided with the same reference numerals. Insofar as there are differences between the embodiments, 100 different reference numerals are used.
Eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Werkzeugmaschine
Die Werkzeugmaschine
Die Pleuel
Im Bereich des großen Auges
Von einem Pleuelfuß
From a
Die Seitenschenkel
Es ergeben sich jedoch in der Praxis Probleme, beispielsweise weil die Bruchtrennflächen
Wenn also die ersten und zweiten Werkstückteile, nämlich der Pleuelfuß
Hier setzt die Erfindung ein. Durch die nachfolgend beschriebenen Prüfvorrichtungen
Dadurch, dass die Prüfvorrichtung
Die Prüfvorrichtungen
Die Abstandssensoren
Die Lasersensoren
Das Sensorgehäuse
Eine Luftauslassöffnung
Bei anderen Sensortypen als Abstandssensoren sind Schutzgehäuse und/oder motorisch angetriebene Deckel und/oder mindestens eine Luftauslassöffnung auch vorteilhaft.For sensor types other than distance sensors, protective housings and / or motor-driven covers and / or at least one air outlet opening are also advantageous.
Die Abstandssensoren
Die Positioniereinrichtungen
Es versteht sich, dass mit einer geeigneten Positioniereinrichtung auch ein einziger Abstandssensor
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Werkstück
Bei der Sensoranordnung
Die Reihenanordnungen
Die Abstandssensoren
An dieser Stelle sei bemerkt, dass es eine vorteilhafte Maßnahme darstellt, jedoch nicht unbedingt notwendig ist, dass Signalgeber und Signalempfänger in ein und demselben Gehäuse angeordnet sind, sondern dass auch eine andere Anordnung ohne weiteres möglich ist. It should be noted that it is an advantageous measure, but not essential that the signal generator and signal receiver are arranged in the same housing, but that also another arrangement is readily possible.
Vorteilhaft ist es jedenfalls, dass bei den Reihenanordnungen
Die Abstandssensoren
Das ist in
Die Positioniereinrichtung
Ein alternatives Ausführungsbeispiel gemäß
Die Sensoranordnungen
Selbstverständlich kann das Auswertemodul
Weiterhin ist es möglich, dass das Auswertemodul
Das Auswertemodul
In einem Schritt S1 senden beispielsweise die Sensoranordnungen
Man erkennt, dass die Außenoberfläche
Ein optionaler Schritt S2 sieht vor, dass die Vergleichseinrichtung
Wenn die Vergleichseinrichtung
Die Positioniereinrichtung
Bei der in
In diesem Fall entscheidet die Vergleichseinrichtung
Es versteht sich, dass ergänzend oder alternativ zu dem Vergleich mit den Außenoberflächen-Soll-Konturwerten
Auch bei den Bruchtrennflächen
In einem Schritt P1 senden also die Sensoranordnungen
Die Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte
Ein optionaler Schritt P2 sieht vor, dass die Vergleichseinrichtung
In einem Schritt P3 vergleicht die Vergleichseinrichtung
Bei dem in
Wenn die Vergleichseinrichtung
Wenn die Bruchtrennoberflächen-Ist-Konturwerte
Ein anderer Fall ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Wenn die Vergleichseinrichtung
If the
In den
Es ist auch möglich, dass die Vergleichseinrichtung
Z. B. kann der Überlappungsvorsprung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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| Lyszczan, Peter: Shear Load Transfer and Relaxation in Bolted Joints with Fractured Surfaces. Dissertation TU Berlin [online]. Veröffentlicht 28.02.2012 [abgerufen am 05.02.2013]. <URL:http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2012/3400/> |
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