DE3402855C2

DE3402855C2 -

Info

Publication number: DE3402855C2
Application number: DE3402855A
Authority: DE
Inventors: Takeo Yamada; Mitsuaki Yokohama Kanagawa Jp Uesugi; Masaru Kawasaki Kanagawa Jp Okamura
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1984-01-27
Publication date: 1989-08-10
Also published as: US4544268A; FR2540245B1; GB8401216D0; GB2136115B; GB2136115A; DE3402855A1; JPS59141008A; JPH025243B2; FR2540245A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen und schnellen Feststellung von Fehlern an Außengewinden nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2.

Beim Gewindeschneiden z. B. an einem Rohr mittels eines entsprechenden Werkzeugs können infolge eines Werkzeugratterns Fehler, etwa sog. Rattermarken, am Gewinde auftreten. Bisher erfolgte eine Prüfung auf solche Fehler durch Sichtprüfung des Gewindes, was jedoch mit den folgenden Schwierigkeiten verbunden ist:

1. Eine sichere Fehlerfeststellung an Gewinden erweist sich als schwierig.
2. Die Sichtprüfung erfordert ein hohes Maß an Konzentration, was eine schnelle Ermüdung der Prüfperson zur Folge hat.
3. Der Prüfvorgang ist langwierig und daher nicht wirtschaftlich.

Eine in der JP-OS 54-150 163 beschriebene, zur Lösung der angegebenen Probleme entwickelte Vorrichtung zur genauen Fehlerfeststellung an Außengewinden umfaßt eine Dreheinrichtung zum Drehen eines Außengewindestücks mit einer vorgeschriebenen Umfangsgeschwindigkeit um seine Achse, eine Lichtquelle zur gleichmäßigen Beleuchtung der Gesamtfläche des Außengewindes in dessen Axialrichtung und zumindest eines Teils desselben in seiner Umfangsrichtung, wobei die Lichtquelle in einer solchen Lage angeordnet ist, daß die optische Achse bzw. der Strahlengang die Achse des Außengewindes schräg schneidet und damit das Licht von der Lichtquelle nicht auf den Außengewindefuß fällt, einen photoelektrischen Wandler, z. B. rom CCD-Typ der während einer Drehung des Außengewindes um seine Achse kontinuierlich die Helligkeitsverteilung des Außengewindes entsprechend seinen bestrahlten Spitzen mißt, und eine Informationsverarbeitungseinheit, die während der einen Umdrehung des Außengewindes kontinuierlich dessen durch den photoelektrischen Wandler gemessene Helligkeitsverteilung mit seiner vorgegebenen Bezugshelligkeitsverteilung vergleicht, um damit einen ggf. vorhandenen Fehler am Außengewinde zu erfassen.

Die bisherige Vorrichtung, mit welcher ein Außengewindefehler anhand der Nichtübereinstimmung zwischen der Bezugshelligkeitsverteilung und der durch den photoelektrischen Wandler gemessenen Helligkeitsverteilung in Axialrichtung des Außengewindes beim Auftreffen des Lichts ermittelt wird, ist jedoch mit den folgenden Problemen behaftet:

1. Sofern das Licht der Lichtquelle nicht auf die Gewindefüße gerichtet wird, können ggf. vorhandene Fehler an den Spitzen, Füßen und Flanken des Außengewindes nicht erfaßt werden.
2. Als Folge von Schmutz- oder Staubablagerungen an den Gewindespitzen können auch fehlerfreie Gewinde irrtümlich als fehlerhaft eingestuft werden.

Im Hinblick auf diese Gegebenheiten besteht ein großer Bedarf nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur schnellen Feststellung von Fehlern, wie Rattermarken, an Spitzen, Füßen und Flanken von Außengewinden. Ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung ist jedoch bisher noch nicht vorgeschlagen worden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die eine schnelle und sichere Feststellung von Fehlern, wie Rattermarken, an den Spitzen, Füßen und Flanken von Außengewinden gewährleisten.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung zur Feststellung von Fehlern an einem Außengewinde nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2 durch die in den jeweiligen kennzeichnenden Teilen hiervon angegebenen Merkmalen gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Patentanspruch 3.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A eine graphische Darstellung elektrischer Signalgrößen entsprechend axialen Helligkeitsänderungen bei einem fehlerfreien Außengewinde sowie des Profils des Außengewindes bei dessen Prüfung mittels eines photoelektrischen Wandlers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2B eine Fig. 2A entsprechende graphische Darstellung für ein fehlerhaftes Außengewinde,

Fig. 3 eine schematische Darstellung, die in Form einer umfangsmäßigen Abwicklung eines fehlerhaften Außengewindes elektrische Signalgrößen entsprechend axialen Helligkeitsänderungen zeigt, die beim erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Umdrehung des Außengewindes mittels eines photoelektrischen Wandlers gemessen werden,

Fig. 4 eine Fig. 3 ähnelnde Darstellung der entsprechenden Signalgrößen nach Bildung ihres dynamischen Mittelwertes während einer Umdrehung des Außengewindes,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Fehlererfassungseinheit als Bauteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6A eine schematische Darstellung, die in Form einer umfangsmäßigen Abwicklung eines fehlerfreien Außengewindes die den axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindes entsprechenden elektrischen Signalgrößen zeigt, für die während einer Umdrehung des Außengewindes der dynamische Mittelwert gebildet worden ist,

Fig. 6A′ eine schematische Darstellung, die in Form einer umfangsmäßigen Abwickung eines fehlerhaften Außengewindes elektrische Signalgrößen entsprechend axialen Helligkeitsänderungen zeigt, für die während einer Umdrehung des Außengewindes der dynamische Mittelwert gebildet worden ist,

Fig. 6B eine graphische Darstellung elektrischer Signalgrößen in Umfangsrichtung des Außengewindes in der Position der Linie a-a in Fig. 6A, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelt,

Fig. 6B′ eine graphische Darstellung elektrischer Signalgrößen in Umfangsrichtung des Außengewindes in der Position der Linie a-a in Fig. 6A′,

Fig. 6C eine graphische Darstellung elektrischer Signalgrößen, die durch Bildung des dynamischen Mittelwerts der elektrischen Signalgrößen in Umfangsrichtung des Außengewindes nach Fig. 6B ermittelt worden sind,

Fig. 6C′ eine graphische Darstellung elektrischer Signalgrößen, die durch Bildung des dynamischen Mittelwerts der elektrischen Signalgrößen in Umfangsrichtung des Außengewindes nach Fig. 6B′ ermittelt worden sind,

Fig. 6D eine graphische Darstellung der Größen von Unterschieden oder Differenzen zwischen den elektrischen Signalgrößen in Außengewinde- Umfangsrichtung vor der Bildung des dynamischen Mittelwerts gemäß Fig. 6B einerseits und den entsprechenden Signalgrößen nach der Bildung des dynamischen Mittelwerts gemäß Fig. 6C andererseits, und

Fig. 6D′ eine graphische Darstellung der Größen von Unterschieden oder Differenzen zwischen den elektrischen Signalgrößen in Außengewinde- Umfangsrichtung vor der Bildung des dynamischen Mittelwerts gemäß Fig. 6B′ einerseits und den entsprechenden Signalgrößen nach der Bildung des dynamischen Mittelwerts gemäß Fig. 6C′ andererseits.

Mit dem Ziel der Entwicklung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur schnellen Feststellung von Fehlern, wie Rattermarken, an Spitzen, Füßen und Flanken des Außengewindes eines Außengewindestücks wurden ausgedehnte Untersuchungen angestellt, deren Ergebnis in folgendem besteht: Die schnelle Feststellung oder Erfassung solcher Außengewindefehler ist möglich, indem Spitzen, Füße und Flanken des Außengewindes vollständig mit Licht von einer Lichtquelle bestrahlt werden, während das Außengewinde mit einer vorgeschriebenen Umfangsgeschwindigkeit um seine Achse gedreht wird, während einer solchen Umdrehung des Außengewindes der dynamische Mittelwert von elektrischen Signalgrößen entsprechend axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindes gebildet wird, während dieser Umdrehung des Außengewindes kontinuierlich elektrische Signalgrößen entsprechend umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen des Außengewindes ermittelt werden, und zwar auf der Grundlage der so gemittelten elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen, ein mittlerer Quadratwert aus den so erhaltenen Signalgrößen entsprechend den umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen des Außengewindes abgeleitet wird und der so abgeleitete mittlere Quadratwert mit einem vorgegebenen Bezugswert verglichen wird.

Gemäß Fig. 1 wird ein Außengewindestück 1 in Form eines Rohrs mit einem an seinem einen Ende geschnittenen Außengewinde 2 in waagerechter Lage auf eine Dreheinrichtung 3 aufgelegt und mit einer vorgegebenen oder vorgeschriebenen Umfangsgeschwindigkeit um seine Achse in Drehung versetzt. Eine Lichtquelle 4 ist in einem vorgegebenen Abstand vom Außengewindestück 1 in einer solchen Lage angeordnet, daß das Licht der Lichtquelle 4 voll auf Spitzen, Füße und Flanken des Außengewindes 2 fällt. Die Lichtquelle 4 weist einen Schlitz 4 a auf, durch den das Licht praktisch über die gesamte Länge und zumindest über einen Teil der Umfangsfläche auf das Außengewinde 2 fällt. Gemäß Fig. 1 ist die Lichtquelle 4 so angeordnet, daß ihre optische Achse bzw. der Strahlengang ℓ₂ die Achse ℓ₁ des Außengewindestücks 1 praktisch unter einem rechten Winkel schneidet.

Ein photoelektrischer Wandler 5 ist in einem vorgegebenen Abstand vom Außengewindestück 1 in einer solchen Lage angeordnet, daß er die Helligkeitsänderungen in einem mit dem Licht von der Lichtquelle 4 beaufschlagten Abschnitt 2′ der Oberfläche des Außengewindestücks 1 zu messen vermag. Der Wandler 5 mißt während einer Umdrehung des Außengewindestücks 1 um seine Achse elektrische Signalgrößen von Spannung oder Strom entsprechend axialen Helligkeitsänderungen der Oberfläche des Außengewindestücks 1, die durch die mit dem Licht bestrahlten Spitzen, Füße und Flanken des Außengewindes 2 im Abschnitt 2′ hervorgerufen werden. Gemäß Fig. 1 ist der Wandler 5 nahe der Lichtquelle 4 in einer solchen Lage angeordnet, daß eine optische Achse ℓ₃ die Achse ℓ des Außengewindestücks 1 praktisch unter einem rechten Winkel schneidet.

Gemäß Fig. 1 ist eine Fehlererfassungseinheit 6 vorgesehen, die einen Mittelwert der elektrischen Signale entsprechend den durch den photoelektrischen Wandler 5 gemessenen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 in dessen Axialrichtung mit einem vorgegebenen Bezugswert vergleicht, um etwaige Fehler des Außengewindes 2 festzustellen. Die Einheit 6 umfaßt einen Speicher 11 (Fig. 5), um während der einen Umdrehung des Außengewindestücks 1 kontinuierlich die durch den Wandler 5 gemessenen elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 zu speichern, und einen Fehlerdetektor zur Ableitung eines Mittelwerts der genannten Signalgrößen, die während der Umdrehung des Außengewindestücks 1 kontinuierlich im Speicher 11 abgespeichert werden, und zum Vergleichen des so abgeleiteten Mittelwerts dieser Signalgrößen mit dem vorher gesetzten bzw. vorgegebenen Bezugswert, um auf diese Weise einen etwaigen Fehler am Außengewinde 2 des Außengewindestücks 1 festzustellen.

Gemäß Fig. 1 wird das Licht von der Lichtquelle 4 voll auf Spitzen, Füße und Flanken des Außengewindes 2 geworfen, während das Außengewindestück 1 durch die Dreheinrichtung 3 mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit gedreht wird. Wie erwähnt, mißt der photoelektrische Wandler 5 während der einen vollen Umdrehung des Außengewindestücks 1 kontinuierlich die elektrischen Signalgrößen entsprechend den durch Spitzen, Füße und Flanken des Außengewindes 2 im bestrahlten Abschnitt 2′ hervorgerufenen axialen Helligkeitsänderungen.

Die Fig. 2A und 2B veranschaulichen elektrische Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen eines fehlerfreien bzw. eines fehlerhaften Außengewindes sowie das Profil des fehlerfreien bzw. eines fehlerhaften, z. B. Rattermarken aufweisenden Außengewindes, bestimmt durch Messung des Außengewindes mittels des photoelektrischen Wandlers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Gemäß Fig. 2A ist die Helligkeit der Spitzen 2 a und der Füße 2 b eines fehlerfreien Außengewindes 2 groß, so daß die elektrischen Signalgrößen entsprechend dieser Helligkeit ebenfalls hoch sind, und die Flanken 2 c des Außengewindes 2 besitzen eine geringe Helligkeit und dementsprechend kleine Signalgrößen. Die Signalgrößen entsprechen den Helligkeitsänderungen in der Axialrichtung eines fehlerfreien Außengewindes 2, wiederholen sich somit mit konstantem Teilungsabstand mit gleichmäßiger Periode großer und niedriger Werte. Gemäß Fig. 2B ist dagegen die Helligkeit an den Spitzen 2 a und Füßen 2 b des fehlerhaften Außengewindes 2 geringer als beim fehlerfreien Außengewinde 2 und zudem veränderlich, so daß die dieser Helligkeit entsprechenden Signalgrößen ebenfalls kleiner als beim fehlerfreien Außengewinde und veränderlich sind. Die elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen des fehlerhaften Außengewindes 2 zeigen mithin eine ungleichmäßige und beträchtliche Änderung.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die in Form einer umfangsmäßigen Abwicklung eines fehlerhaften Außengewindes elektrische Signalgrößen entsprechend axialen Helligkeitsänderungen zeigt, die beim erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Umdrehung des Außengewindes mittels eines photoelektrischen Wandlers gemessen werden. Gemäß Fig. 3 erscheinen die Spitzen 2 a und Füße 2 b des fehlerfreien Außengewindes 2 aufgrund ihrer großen Helligkeit als helle Bereiche 8, während die Flanken 2 c wegen ihrer geringen Helligkeit als dunkle Bereiche 7 erscheinen. Etwa vorhandene Rattermarken, die in Abständen in Umfangsrichtung des Außengewindes 2 an Spitzen 2 a und Füßen 2 b auftreten, erscheinen in Abständen als dunkle Bereiche 9 in den die Spitzen 2 a und Füße 2 b des Außengewindes 2 angebenden hellen Bereichen 8.

Ein Durchschnitts- oder Mittelwert der durch den photoelektrischen Wandler 5 gemessenen elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindes 2 wird auf noch zu beschreibende Weise in der Fehlererfassungseinheit 6 mit einem vorgegebenen Bezugswert verglichen, um damit einen ggf. vorhandenen Fehler des Außengewindes 2 am Außengewindestück 1 festzustellen.

Gemäß Fig. 5 umfaßt die Fehlererfassungseinheit 6 einen Speicher 11 und einen Fehlerdetektor aus einer ersten Rechenschaltung 10 zur Bildung eines dynamischen Mittelwerts, einer Differenzrechenschaltung 13, einer Rechenschaltung 14 zur Berechnung eines mittleren Quadratwerts und einer Vergleichsschaltung 15. Der Speicher 11 enthält eine Einheit, die während einer Umdrehung des Außengewindestücks 1 kontinuierlich elektrische Signalgrößen entsprechend den umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen des Außengewindes 2 bestimmt, und zwar auf der Grundlage der durch den photoelektrischen Wandler 5 gemessenen elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 bzw. seines Außengewindes 2. Die erste Mittelwert-Rechenschaltung 10 ist sowohl mit dem Wandler 5 als auch mit dem Speicher 11 verbunden. Die zweite Mittelwert- Rechenschaltung 12, die Differenzrechenschaltung 13, die Quadrat-Rechenschaltung 14 und die Vergleichsschaltung 15 sind in dieser Reihenfolge dem Speicher 11 nachgeschaltet.

Die durch den Wandler 5 während einer Umdrehung des Außengewindestücks 1 gemessenen elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 bzw. des Außengewindes 2 werden durch die erste Rechenschaltung 10 einer dynamischen Mittelwertbildung unterworfen. Hierbei werden die elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen, die durch das abwechselnde Auftreten der hellen Bereiche 8 für die Spitzen 2 a und die Füße 2 b des Außengewindes 2 sowie der die Flanken 2 c des Außengewindes 2 darstellenden dunklen Bereiche gemäß Fig. 3 wiedergegeben werden, geglättet.

Fig. 4 veranschaulicht in Form einer Umfangs-Abwicklung eines fehlerhaften Außengewindestücks die elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks, die durch die Spitzen, Füße und Flanken des Außengewindes 2 hervorgerufen werden, nach Bildung des dynamischen Mittelwerts während einer Umdrehung des Außengewindestücks 1 beim erfindungsgemäßen Verfahren. Gemäß Fig. 4 werden die Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen, durch die abwechselnd auftretenden hellen Bereiche 8 für Spitzen 2 a und Füße 2 b und dunklen Bereiche 7 für die Flanken 2 c des Außengewindes 2 wiedergegeben, so geglättet, daß nur die dunklen Bereiche 9 entsprechend Rattermarkenfehlern sichtbar werden.

Die den axialen Helligkeitsänderungen entsprechenden Signalgrößen werden nach Bildung des dynamischen Mittelwerts durch die erste Rechenschaltung 10 während einer Umdrehung des Außengewindestücks 1 kontinuierlich im Speicher 11 abgespeichert. Elektrische Signalgrößen entsprechend umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen in einer vorgeschriebenen Position werden durch den Speicher 11 kontinuierlich bestimmt. Die erwähnte vorgeschriebene vorgegebene Position kann durch den Speicher beliebig gewählt werden.

Die den umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen entsprechenden, durch den Speicher 11 bestimmten Signalgrößen werden parallel zueinander in die zweite Mittelwert- Rechenschaltung 12 und die Differenzrechenschaltung 13 eingegeben. Die zweite Rechenschaltung 12 bildet den dynamischen Mittelwert der elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 in dessen Umfangsrichtung aufgrund von Fehlern, wie Rattermarken, um diese Signalgrößen zu glätten. Diese so gemittelten und geglätteten Signalgrößen werden der Differenzrechenschaltung 13 eingegeben, welche Größen der Differenzen zwischen den elektrischen Signalgrößen für die umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1, einer dynamischen Mittelwertbildung durch die zweite Rechenschaltung 12 unterworfen, einerseits und den vor der Mittelwertbildung vorliegenden Signalgrößen für die umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen, durch den Speicher 11 bestimmt, berechnet. Die Quadrat-Rechenschaltung 14 leitet eine(n) mittlere(n) Quadratwert oder -größe aus den durch die Differenzgrößen ab. Die so abgeleitete mittlere Quadratgröße wird der Vergleichsschaltung 15 eingespeist, welche die von der Quadrat- Rechenschaltung 14 gelieferte mittlere Quadratgröße mit einer vorgegebenen Bezugsgröße vergleicht, um damit einen etwaigen Fehler im Außengewinde 2 des Außengewindestücks 1 festzustellen.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Die Fig. 6A und 6A′ veranschaulichen in Form von Umfangs-Abwicklungen des Außengewindestücks 1 die elektrischen Signalgrößen entsprechend den axialen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 bzw. des Außengewindes 2 nach der dynamischen Mittelwertbildung durch die erste Rechenschaltung 10 während einer Umdrehung des Außengewindestücks 1; dabei stehen die Fig. 6A und 6A′ für ein Außengewinde 2 ohne Fehler bzw. ein solches mit Fehlern. Die Fig. 6B und 6B′ sind graphische Darstellungen für die durch den Speicher 11 bestimmten elektrischen Signalgrößen entsprechend umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 an der Position der Linie a-a in Fig. 6A bzw. 6A′. Die Fig. 6C und 6C′ veranschaulichen die durch Bildung des dynamischen Mittelwerts der elektrischen Signale in Umfangsrichtung des Außengewindestücks 1 mittels der zweiten Rechenschaltung 12 ermittelten elektrischen Signalgrößen (Fig. 6B bzw. 6B′). Die Fig. 6D und 6D′ zeigen die durch die Differenzrechenschaltung 13 bestimmten Größen der Differenzen zwischen den elektrischen Signalgrößen in Umfangsrichtung des Außengewindestücks 1 vor der dynamischen Mittelwertbildung (Fig. 6B lund 6B′) einerseits und den umfangsmäßigen Signalgrößen nach der dynamischen Mittelwertbildung (Fig. 6C bzw. 6C′) andererseits.

Gemäß Fig. 6B ist der Änderungsbereich der elektrischen Signalgrößen, die durch den Speicher 11 bestimmt worden sind und den umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen eines Außengewindestücks 1 mit fehlerfreiem Außengewinde 2 entsprechen (vgl. Fig. 6A), sehr klein. Infolgedessen sind gemäß Fig. 6D die durch die Differenzrechenschaltung 13 berechneten Größen der Differenzen zwischen den Signalgrößen nach Fig. 6B und den gemittelten Signalgrößen nach Fig. 6C sehr klein. Der durch die Quadrat-Rechenschaltung 14 aus den Differenzgrößen abgeleitete mittlere Quadratwert ist daher ebenfalls klein. Die Vergleichsschaltung 15 vergleicht somit diesen kleinen mittleren Quadratwert mit dem vorgegebenen Bezugswert und entscheidet, daß das Außengewinde 2 des Außengewindestücks 1 keinen Fehler aufweist.

Andererseits ist der entsprechende Änderungsbereich der durch den Speicher 11 bestimmten Signalgrößen (Fig. 6A′) für Helligkeitsänderungen eines Außengewindes 2 mit Fehlern in seiner Umfangsrichtung gemäß Fig. 6B′ groß. Infolgedessen sind gemäß Fig. 6D′ die durch die Differenzrechenschaltung 13 berechneten Größen der Differenzen zwischen den Signalgrößen (Fig. 6B′) und den dynamisch gemittelten Signalgrößen (Fig. 6C′) groß. Der durch die Quadrat-Rechenschaltung 14 aus den Differenzgrößen (Fig. 6D′) abgeleitete mittlere Quadratwert ist ebenfalls groß. Die Vergleichsschaltung 15 vergleicht mithin diesen großen mittleren Quadratwert mit der vorgegebenen Bezugsgröße und entscheidet, daß im Außengewinde 2 des Außengewindestücks 1 Fehler vorhanden sind.

Obgleich gemäß der vorstehenden Beschreibung die Erfassung der elektrischen Signalgrößen entsprechend den umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 bzw. des Außengewindes 2 in der Position an der Linie a-a gemäß Fig. 6A und 6A′ erfolgt, kann diese ohne Beschränkung auf eine einzige Position auch an mehreren Stellen längs der Achse des Außengewindestücks 1 erfolgen. Im letzteren Fall müssen entsprechend der Zahl der Meßstellen mehrere zweite Mittelwert-Rechenschaltungen 12, Differenzrechenschaltungen 13, Quadrat-Rechenschaltungen 14 und Vergleichsschaltungen 15 vorgesehen sein, um die Erfassung der elektrischen Signalgrößen entsprechend den umfangsmäßigen Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks 1 an jeder der verschiedenen Meßstellen zu ermöglichen.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine schnelle Feststellung von Fehlern, wie Rattermarken o. dgl., an Spitzen und Füßen eines Außengewindes möglich, so daß die Erfindung diesbezüglich einen großen industriellen Nutzwert bietet.

Claims

1. Verfahren zur Feststellung von Fehlern an einem Außengewinde, bei dem

(A) ein Außengewindestück (1) praktisch auf der Gesamtfläche seines Außengewindes (2) in Axialrichtung und zumindest auf einem Teil der Fläche seines Außengewindes (2) in Umfangsrichtung gleichmäßig mit Licht bestrahlt wird, während das Außengewindestück (1) mit einer vorgeschriebenen Umfangsgeschwindigkeit um seine Achse in Drehung versetzt wird,
(B) während einer Umdrehung des Außengewindestückes um seine Achse (1) kontinuierlich elektrische Signalgrößen entsprechend Helligkeitsänderungen der mit Licht beaufschlagten Fläche des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung gemessen werden, und
(C) die elektrischen Signalgrößen mit einem vorgegebenen Bezugswert verglichen werden, um damit einen etwaigen Fehler im Außengewinde (2) des Außengewindestücks (1) zu erfassen,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) Spitzen (2 a), Füße (2 b) und Flanken (2 c) des Außengewindes (2) des Außengewindestücks (1) vollständig mit dem Licht bestrahlt werden,
(c 1) während der einen Umdrehung des Außengewindestücks (1) ein dynamischer Mittelwert der elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung gebildet wird,
(c 2) während der einen Umdrehung des Außengewindestücks (1) kontinuierlich elektrische Signalgrößen entsprechend Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Umfangsrichtung auf der Grundlage der so dynamisch gemittelten elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung ermittelt werden und
(c 3) aus den so ermittelten elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Umfangsrichtung ein mittlerer Quadratwert abgeleitet und dieser als Mittelwert der elektrischen Signalgrößen benutzt wird, um zwecks Feststellung eines etwaigen Fehlers im Außengewinde (2) des Außengewindestücks (1) diesen mittleren Quadratwert mit der vorgegebenen Bezugsgröße zu vergleichen.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit

(A) einer Außengewinde-Dreheinrichtung zum Drehen des Außengewindestücks (1) mit einer vorgeschriebenen Umfangsgeschwindigkeit um seine Achse (1₁),
(B) einer Lichtquelle (4) zum gleichmäßigen Bestrahlen praktisch der gesamten Fläche des Außengewindes (2) des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung und zumindest eines Teils der Fläche des Außengewindestückes (2) des Außengewindestücks (1) in dessen Umfangsrichtung,
(C) einem photoelektrischen Wandler (5), um während einer Umdrehung des Außengewindestücks (1) um seine Achse kontinuierlich elektrische Signalgrößen entsprechend Helligkeitsänderungen der mit Licht beaufschlagten Fläche des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung zu messen, und
(D) einer Fehlererfassungseinrichtung (6) zum Vergleichen der durch den photoelektrischen Wandler (5) gemessenen elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung mit einem vorgegebenen Bezugswert zwecks Feststellung eines etwaigen Fehlers im Außengewinde (2) des Außengewindestücks (1),

dadurch gekennzeichnet, daß

(b) die Lichtquelle (4) in einer Lage angeordnet ist, in welcher das Licht voll auf Spitzen (2 a), Füße (2 b) und Flanken (2 c) des Außengewindes (2) des Außengewindestücks (1) fällt,
(d1) die Fehlererfassungseinheit (6) einen Speicher (11) hat, der während der einen Umdrehung des Außengewindestücks (1) kontinuierlich die durch den photoelektrischen Wandler (5) gemessenen elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung speichert,
(d2) der Speicher (11) der Fehlererfassungseinheit (6) eine Einrichtung aufweist, um während der einen Umdrehung des Außengewindestücks (1) kontinuierlich elektrische Signalgrößen entsprechend Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Umfangsrichtung auf der Grundlage der elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung zu ermitteln, und
(d3) ein Fehlerdetektor der Fehlererfassungseinheit (6) aufweist:
- - eine erste Mittelwert-Rechenschaltung (10), um während der einen Umdrehung des Außengewindestücks (1) den dynamischen Mittelwert der durch den photoelektrischen Wandler (5 gemessenen und im Speicher (11) gespeicherten elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Axialrichtung zu bilden, wobei die so dynamisch gemittelten elektrischen Signalgrößen in den Speicher (11) eingegeben werden,
- - eine zweite Mittelwert-Rechenschaltung (12), die während der einen Umdrehung des Außengewindestücks (1) den dynamischen Mittelwert der durch den Speicher (11) bestimmten elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Umfangsrichtung bildet,
- - eine Differenzrechenschaltung (13), um während der einen Umdrehung des Außengewindestücks (1) Größen von Differenzen zwischen den durch die zweite Rechenschaltung (12) dynamisch gemittelten elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Umfangsrichtung einerseits und den durch den Speicher (11) bestimmten, vor der dynamischen Mittelwertbildung vorliegenden elektrischen Signalgrößen entsprechend den Helligkeitsänderungen des Außengewindestücks (1) in dessen Umfangsrichtung andererseits zu berechnen,
- - eine Quadrat-Rechenschaltung (14) zur Ableitung eines mittleren Quadratwerts der elektrischen Signalgrößen als Mittelwert der elektrischen Signalgrößen aus den durch die Differenzrechenschaltung (13) berechneten Differenzgrößen und
- - eine Vergleichsschaltung (15) zum Vergleichen des durch die Quadrat-Rechenschaltung (14) abgeleiteten mittleren Quadratwerts der elektrischen Signalgrößen mit dem vorgegebenen Bezugswert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

(b1) die Lichtquelle (4) so angeordnet ist, daß ihre optische Achse (1₂) die Achse (1₁) des Außengewindestücks (1) praktisch unter einem rechten Winkel schneidet, und
(c1) der photoelektrische Wandler (5) nahe der Lichtquelle (4) so angeordnet ist, daß seine optische Achse (1₃) die Achse (1₁) des Außengewindestücks (1) praktisch unter einem rechten Winkel schneidet.