DE3237950A1

DE3237950A1 - Vorrichtung zum feststellen von fehlern an kanten von rotationskoerpern

Info

Publication number: DE3237950A1
Application number: DE19823237950
Authority: DE
Inventors: Günter 5090 Leverkusen Jansen; Paul 5093 Burscheid Voßieck
Original assignee: Goetze GmbH
Current assignee: Goetze GmbH
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1984-05-10
Also published as: DE3237950C2

Description

Vorrichtung zum Feststellen von Fehlern an Kanten von
Rotationskörpern.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optoelektronischen Feststellen von Fehlern an Kanten von Rotationskörpern, insbesondere an Dichtkanten von Lippendichtungen aus gummielastischem Werkstoff, bestehend aus einer drehbaren Aufnahme für die Rotationskörper, einer dazu in definiertem Abstand angeordneten Lichtquelle, einer Aufnahmeoptik für die Lichtstrahlen sowie einer Auswerteelektronik.
Durch die DE - OS 23 01 714 ist bereits eine Vorrichtung zum optischen Prüfen von Lippendichtungsringen aus elastischem Werkstoff zum Feststellen von fehlerhaften Abweichungen in der Dichtkantenkontur nach der Lichtspaltmethode bekannt. Die Dichtkante der Lippendichtungsringe wird mit definiertem Abstand zu einer festen Bezugskante, eine Lichtblende bildend, arretiert. Durch die berührungslose Lage der Dichtkante zu einer Bezugskante wird eine Lichtblende mit bestimmter Öffnungsgröße geschaffen. Um eine bessere Aussage über eventuell vorhandene Fehler machen zu können, wird die Dichtkante mittels eines Dichtkantendehners gespreizt.
Bei fehlerfreier Dichtkantenkontur ist die durchfallende Lichtmenge minimal Ist der Einschnitt oder eine Kerbe in der Dichtkante vorhanden, steigt der Wert der durchfallenden Lichtmenge proportional der Fehlergröße an. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist festzustellen, daß neben dem relativ komplizierten Aufbau der Vorrichtung durch die Dehnung der Dichtkante erst Fehler entstehen können, und daß durch die starre Anordnung sowohl der Lichtquelle als auch des Lippendichtungsringes keine Aussage über die Dimensionen ( Länge,Breite ) des Fehlers in der Dichtkante gemacht werden können. Des weiteren besteht mit dieser Vorrichtung nicht die Möglichkeit Fehler an Kanten, insbesondere Dichtkanten von Lippendichtungen, aufzufinden, die mit Profilen, sei es ein Wellenprofil, ein Drallprofil oder dergleichen, versehen sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, wie sie im gattungsbildenden Teil des Hauptpatentanspruches beschrieben ist so weiterzubilden, daß die Nachteile der vorab angeführten Vorrichtung vermieden werden. Des weiteren soll auch eine Aussage über die Dimensionen von Fehlern an Dichtkanten, insbesondere an profilierten Dichtkanten, gemacht werden können, ohne daß Profile einen Einfluß auf die Fehlererkennung haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine der Drehbewegung überlagerten geradlinigen Hubbewegung der Aufnahme beziehungsweise des Rotationskörpers zwischen der Lichtquelle und der Aufnahmeoptik. Dadurch, daß die Objektlage aus ihrer Ursprungs lage heraus bewegbar ist, ist es nunmehr möglich, ohne die Dichtlippe in irgendeiner Weise zu verformen, eine Aussage über die Dimension des Fehlers machen zu können. Profile im Dichtkantenbereich, die die Elektronik als Fehler registrieren würde, können elektronisch unterdrückt werden, so daß hier echte Fehler zwischen Profilen, z.B. Drallrippen von Lippendichtungen sowohl erkannt als auch von ihren Dimensionen her eingeordnet werden können. Die Erfindung ist für Rotationskörper schlechthin einsetzbar, insbesondere jedoch für Kolbenringe ( Nasenringe oder dergleichen ), Kaliberringe, elastische Lippendichtungen oder dergleichen geeignet, bei denen Fehler in Kanten zu irgendwelchen Beeinträchtigungen bei der Verwendung oder im Betriebszustand führen können. Bevorzugt für die Messung ist folgende Reihenfolge: Die Aufnahmeoptik liegt zunächst im Dunkeln, die Aufnahmeoptik befindet sich teilweise über der abzutastenden Kante des Rotationskörpers und die Aufnahmeoptik wird neben dem Rotationskörper von der Lichtquelle voll angestrahlt. Der eigentliche Meßpunkt ist das Abtasten der Kante des Rotationskörpers, wobei Oberflächenrauhigkeit beziehungsweise Abweichen von der Geraden bei elektrischer Bewegung der Kante gegenüber der Aufnahmeoptik entlang der Kante eine Wechselspannung erzeugt, die dann nach Frequenz und Amplitude ausgewertet wird.
Eine Reihe von Möglichkeiten zur Durchführung der Hubbewegung bieten sich an. In Abhängigkeit von der Relativ-Drehbewegung des Rotationskörpers beziehungsweise seiner Aufnahme oder aber der Lichtquelle sowie der Lage der zu vermessenden Kante wird vorgeschlagen, daß die Hubbewegung im wesentlichen quer zur Drehachse des Rotationskörpers, also rechtwinklig dazu, ausführbar ist.
In Abhängigkeit von der Gestalt des Rotationskörpers beziehungsweise der Lage seiner abzutastenden Kante kann die Hubbewegung ebenso entlang der Drehachse ausgeführt werden.
Zwecks optimaler Fehlererkennung und Auswertung an Kanten wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Rotationsgeschwindigkeit wesentlich großer als die Hubgeschwindigkeit des Rotationskörpers beziehungsweise seiner Aufnahme ausfällt. Damit ist der Vorteil verbunden, daß während einer Umdrehung des Rotationskörpers die Dichtkante auf einer angenäherten Kreisbahn punktförmig abgetastet werden kann, ehe die Hubbewegung wesentlich fortgeschritten ist.
Somit können Fehler an Dichtkanten hinsichtlich ihrer Dimensionen einwandfrei erkannt werden.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß besteht die Aufnahmeoptik aus einer Sonde, wobei Sonde und Lichtquelle vorzugsweise in der gleichen Ebene angeordnet sind.
Durch diese Maßnahme ist ein direkter Weg der Lichtstrahlen ohne Umlenkung durch Spiegel oder dergleichen möglich.
Eine Möglichkeit, die erfindungsgemäßen Vorrichtungen konstruktiv weiterzubilden ist darin zu sehen, daß die Sonde und die Lichtquelle an den parallelen Schenkeln eines U-förmigen Trägerkörpers angeordnet sind. Der sich in der Aufnahme befindende Rotationskörper wird dann in der vorab beschriebenen Weise zwischen Sonde und Lichtquelle geführt und seine Kante abgetastet. Bevorzugt befindet sich die Kante dabei etwa mittig zwischen der Sonde und der Lichtquelle.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß verlaufen die von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen etwa parallel zur Drehachse des Rotationskörpers, wobei die Hubbewegung dann quer zur Drehachse des Rotationskörpers erfolgt. Je nach Lage der Kante kann es jedoch auch sinnvoll sein, daß die von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen quer zur Drehachse des Rotationskörpers verlaufen. In diesem Fall würde die Hubbewegung entlang der Drehachse des Rotationskörpers verlaufen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an ausgewählten, bevorzugten Beispielen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben, wobei die Erfindung naturgemäß nicht nur auf die dargestellten Beispiele anwendbar ist. Es zeigen Figur 1 Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abtasten der Dichtkante eines Lippendichtungsringes Figur 2 Vorrichtung wie in Figur 1 zum Abtasten der Dichtkante eines Kolbenringes Figur 3 Prinzipskizze einer alternativen Vorrichtung zum Abtasten des Dichtbereiches eines Gleitringes.
Die als Prinzipskizze dargestellte Vorrichtung gemäß Figur 1 besteht im wesentlichen aus einem U-förmigen Trägerkörper 1, an dessen parallelen Schenkeln 2,3 eine Lichtquelle 4 sowie eine in der gleichen Ebene liegende Sonde 5 angeordnet sind. Der Träger 1 ist sowohl in seitlicher Richtung, als auch in der Höhe verstellbar, um so eine Vielzahl unterschiedlich dimensionierter Werkstücke vermessen zu können. Die Sonde 5 ist - wie bereits in der DE-OS 23 01 714 beschrieben - mit einer bekannten, im Handel erhältlichen Auswerteelektronik 6 verbunden.
Der Rotationskörper 7, hier ein Lippendichtungsring aus gummielastischem Werkstoff, ist dergestalt auf einer dreh- und antreibbaren Werkstückaufnahme in Form eines Tisches angeordnet, daß seine Dichtlippe 9 etwa 90° zu den von der Lichtquelle 4 ausgesandten Stahlen steht. Um nun eine Aussage über die Dimension eines eventuellen Fehlers in der Dichtkante 10 der Dichtlippe 9 machen zu können, wird der Tisch 8 in Rotation versetzt. Die Dichtkante 10 bewegt sich mit einer relativ hohen Umfangsgeschwindigkeit zwischen der Lichtquelle 4 und der Sonde 5, wobei der Hub des Tisches 8 quer zur Drehachse 11 des Lippendichtungsringes 7 im Verhältnis dazu relativ langsam in der Weise ausgeführt wird, daß in der Reihenfolge 1. die Sonde 5 im Dunkeln liegt 2. die Sonde sich teilweise über der abzutastenden Dichtkante 10 des Lippendichtungsringes 7 befindet 3. die Sonde 5 neben dem Lippendichtungsring 7 von der Lichtquelle 4 voll angestrahlt wird.
In Figur 1 ist der eigentliche Meßvorgang gemäß Punkt 2 dargestellt, wobei die zu vermessende Dichtkante 10 etwa mittig zwischen der Sonde 5 und der Lichtquelle 4 angeordnet ist. Oberflächenrauhigkeit beziehungsweise Abweichung von der Geraden erzeugen bei elektrischer Bewegung der Dichtkante 10 gegenüber der Sonde 5 entlang der Dichtkante 10 eine Wechselspannung, die in der Auswerteelektronik 6 nach Frequenz und Amplitude ausgewertet wird.
In Figur 2 ist im wesentlichen ( vereinfacht ) -die gleiche Vorrichtung wie in Figur 1 dargestellt, mit dem Unterschied, daß hier kein Lippendichtungsring, sondern ein Kolbenring 12 aus Gußeisen auf dem Tisch 8 liegt, dessen Dichtkante 13 auf Fehler untersucht werden soll.
Figur 3 zeigt als Prinzipskizze eine alternative Vorrichtung. Auch hier ist ein Tisch 8 vorhanden, der in diesem Fall ein aus Al203 bestehenden Gleitring 14 einer nicht weiter dargestellten Gleitringdichtung trägt.
Im Gegensatz zu den vorangegangenen Figuren liegt hier der Dichtbereich nicht in einer radialen, sondern in einer axialen Ebene. Folglich ist die vorab beschriebene Vorrichtung auf Rotationskörper dieser Art nicht anwendbar. Die hier trapezförmig gestaltete Dichtfläche 15 ist axial aus dem Gleitring 14 herausgeformt und auf Fehler zu untersuchen. In Abwandlung der vorab beschriebenen Vorrichtung verlaufen hier die Lichtstrahlen nicht parallel zur Drehachse 11, sondern etwa 90° quer dazu, wobei die Hubbewegung des Tisches sich analog dazu auch ändert. Sie verläuft nun nicht quer, sondern entlang der Drehachse 11. Ansonsten gelten die gleichen Kriterien wie vorab beschrieben.
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Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum optoelektronischen Feststellen von Fehlern an Kanten von Rotationskörpern, insbesondere an Dichtkanten von Lippendichtungen aus gummielastischem Werkstoff, bestehend aus einer drehbaren Aufnahme für die Rotationskörper, einer dazu in definiertem Abstand angeordneten Lichtquelle, einer Aufnahmeoptik für die Lichstrahlen sowie einer Auswerteelektronik, gekennzeichnet durch eine der Drehbewegung überlagerten geradlinigen Hubbewegung der Aufnahme ( 8 ) beziehungsweise des Rotationskörpers zwischen der Lichtquelle (-4 ) und der Aufnahmeoptik ( 5 ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen quer zur Drehachse ( 11 ) des Rotationskörpers ( 7,12 ) ausgeführten Hubbewegung.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeschwindigkeit wesentlich größer als die Hubgeschwindigkeit des Rotationskörpers ( 7,12,14 ) beziehungsweise seiner Aufnahme ( 8 ) ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeoptik ( 5 ) und die Lichtquelle ( 4 ) in der gleichen Ebene angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde ( 5 ) und die Lichtquelle ( 4 ) an den parallelen Schenkeln ( 2,3 ) eines U-förmigen Trägerkörpers ( 1 ) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kante ( 10,13,15 ) des Rotationskörpers ( 7,12,14 ) etwa mittig zwischen der Sonde ( 5 ) und der Lichtquelle ( 4 ) befindet.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6; dadurch gekennzeichnet, daß die von der Lichtquelle ( 4 ) ausgehenden Strahlen etwa parallel zur Drehachse ( 11 ) des Rotationskörpers ( 7,12 ) verlaufen.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Lichtquelle ( 4 ) ausgehenden Strahlen im wesentlichen quer zur Drehachse ( 11 ) des Rotationskörpers ( 14 ) verlaufen.