DE9405098U1 - Einrichtung zur Messung des Innendurchmessers zylindrischer Hohlkörper - Google Patents

Einrichtung zur Messung des Innendurchmessers zylindrischer Hohlkörper

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Description

FGm 90 DE
Fi/Fg/rü
AUTRONIC: GES. F. BI LDVERARBEITUNG UND SYSTEME MBH 7 6 229 Karlsruhe
Einrichtung zur Messung des Innendurchmessers zylindrischer Hohlkörper
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Zur Messung des Innendurchmessers zylindrischer Hohlkörper sind mechanische Messeinrichtungen in Gestalt sogenannter Innentaster, Schiebelehren o.dgl. im Einsatz. Derartige mechanische Messeinrichtungen sind jedoch üblicherweise dann nicht anwendbar, wenn die Innenabmessungen bzw. wenn der Innendurchmesser von mit Hinterschneidungen ausgebildeten zylindrischen Hohlkörpern gemessen werden soll, weil in diesem Falle die Hinterschneidungen einen entsprechenden Zugang zum zu vermessenden Abschnitt verhindern.
Aus der DE 36 08 2 84- C2 ist eine Vorrichtung zum Prüfen von aus transparentem Material bestehenden Flaschen auf Fehler im Mündungsbereich bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist eine unter der zu prüfenden Flasche angeordnete Lichtquelle, einen fotoelektrischen Sensor, der sich oberhalb des Mündungsbereiches der Flasche befindet und Licht aufnimmt, das durch den Flaschenboden eintritt, innerhalb der Seitenwand durchstrahlt und aus dem Mündungsbereich der Flasche austritt, eine Maske zur Verbesserung der optischen Abbildung, sowie eine elektroni-5 sehe Einrichtung zur Weiterverarbeitung eines elektrischen
• ·
Ausgangssignales des fotoelektrischen Sensors zwecks Feststellung etwaiger Fehler im Mündungsbereich einer Flasche auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise eine Messung des Innendurchmessers von mit Hinterschneidungen ausgebildeten zylindrischen Hohlkörpern wie Röhrchen, Hülsen o.dgl. auf berührungslosem Wege ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Messeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Messeinrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung erzielten Vorteile bestehen darin, daß ihre Realisierung durch die Kombination handelsüblicher Standartbauteile ermöglicht wird, daß durch geeignete Auswahl der zur Anwendung gelangenden, zweckmäßigerweise ein modulares System bildenden Komponenten ein in weiten. Bereichen gegebener variabler Meßbereich abdeckbar ist, daß eine exakte Positionierung 5 der Einrichtung bzw. des von der Konsole nach unten ragenden Sensorstabes in bezug auf den zu vermessenden Hohlkörper infolge der sich ergebenden automatischen Selbstjustierung nicht erforderlich ist, und daß; Hinterschneidungen kein Hindernis darstellen, wie das bei rein optischen bekannten Meßverfahren der Fall ist. Infolge der möglichen Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ist es außerdem in vorteilhafter Weise problemlos möglich, relativ kleine Hohlkörper, d.h. Hohlkörper mit kleinen lichten Innenabmessungen bzw. mit kleinem Innendurchmesser
einfach und exakt zu vermessen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Hesseinrichtung.
Die Zeichnung zeigt eine Messeinrichtung 10 mit einer plattenförmigen Konsole 12. An der Unterseite 14 der Konsole 12 sind voneinander beabstandet zwei Triangulationssensoren 16 angeordnet. Die Triangulationssensoren 16 sind als handelsübliche Lasersensoren ausgebildet.
Mittig zwischen den beiden Triangulationssensoren 16 ragt von der Konsole 12 ein Sensorstab 18 nach unten. Jedem der beiden Triangulationssensoren 16 ist ein erstes Strahlumlenkorgan 20 zugeordnet. Bei den Strahlumlenkorganen 20 kann es sich um Spiegel 2 2 oder um ein Prisma 2 4· handeln. Die ersten Strahlumlenkorgane 2 0 sind an der Unterseite 11 der Konsole 12 und/oder an dem zur Konsole 12 benachbarten ersten Endabschnitt des Sensorstabes 18 angebracht. An dem vom ersten Endabschnitt 26 entfernten zweiten Endabschnitt 2 8 des Sensorstabes 18 sind zweite Strahlumlenkorgane 30 vorgesehen, wobei die zweiten Strahlumlenkorgane 30 den ersten Strahlumlenkorganen 20 passend zugeordnet sind. Die zweiten Strahlumlenkorgane 30' können wie die ersten Strahlumlenkorgane 20 als Spiegel 3 bzw. als Prisma 34 ausgebildet sein.
Die ersten Strahlumlenkorgane 20 und die zweiten Strahlumlenkorgane 30 sind dazu vorgesehen, eine Strahlumlenkung jeweils um 90 Winkelgrad zu bewirken.
Die Triangulationssensoren 16 sind mit einer elektronischen 35
Signalverarbeitungseinheit 3 6 zusammengeschaltet, was durch die Verbindungsleitungen 3 8 angedeutet ist. Die Signalverarbeitungseinheit 3 6 ist selbst nur schematisch als Block angedeutet.
5
Zur Messung der Innenabmessungen bzw. des Innendurchmessers d eines Hohlkörpers HO bzw. eines zylindrischen Hohlkörpers wie eines Röhrchens, einer Hülse o.dgl. wird die Messeinrichtung 10 mit dem Sensorstab 18 in das Innere 42 des Hohlkörpers M-O eingesteckt. Der Hohlkörper 40 kann ohne weiteres mit einer Hinterschneidung 44 ausgebildet sein, von Wichtigkeit ist nur, daß der lichte Öffnungsquerschnitt des Hohlkörpers 40, welcher mit dl bezeichnet ist, mindestens geringfügig größer ist als die Querabmessungen der zweiten Strahlumlenkorgane 30, um diese durch den reduzierten Öffnungsabschnitt in den Hohlkörper 40 einführen zu können.
Die Laserstrahlen 46 der Triangulationssensoren 16 werden mittels der ersten Strahlumlenkorgane 20 um 90 Winkelgrad umgelenkt, so daß sie als Laserstrahlen 48 parallel zum Sensorstab 18 zu den zweiten Strahlumlenkorganen 30 gelenkt werden. Die zuletzt genannten Laserstrahlen 48 werden an den zweiten Strahlumlenkorganen 3 0 um 90 Winkelgrad zur Innenwand 50 des zu vermessenden Hohlkörpers 40 umgelenkt. Der jeweilige dritte Teilstrahl zwischen dem entsprechenden zweiten Strahlumlenkorgan 3 0 und der Innenwand 50 des Hohlkörpers 40 ist mit der Bezugsziffer 5 2 bezeichnet.
Die Länge der Laserstrahlen zwischen dem jeweiligen Triangulationssensor 16 und der Innenwand 50 des Hohlkörpers 40 ist konstant. Insbesondere ist die Länge der ersten Teilstrahlen 46 und der daran anschließenden zweiten
Teilstrahlen 4-8 konstant, sie bildet eine für die entsprechende Messeinrichtung 10 charakteristische Größe. Veränderlich sind nur die Strahlenlängen der dritten Teilstrahlen 5 2 zwischen der Innenwand 50 und den zweiten Strahlumlenkorganen 30; diese hängen vom jeweiligen Innendurchmesser d des Hohlkörpers 40 ab. Die zuletzt genannten Längen der beiden dritten Teilstrahlen 5 2 bilden mit dem zugehörigen festen konstanten Abstand 5M- zwischen den beiden Reflexionsorten 5 6 der zweiten Strahlumlenkorgane 30 den Innendurchmesser d des zylindrischen Hohlkörpers 40.
Durch einen Block ist in der Zeichnung eine Halteeinrichtung 5 8 angedeutet, die zum schrittweise drehenden Antrieb des zu vermessenden Hohlkörpers 40 um eine zum Sensorstab 18 koaxiale Drehachse - was durch den bogenförmigen Pfeil 60 verdeutlicht ist - sowie zur linearen Verstellung des zu vermessenden Hohlkörpers 40 in seiner axialen Längsrichtung und somit in Längsrichtung des Sensorstabes 18, was durch den geraden Doppelpfeil 62 verdeutlicht ist, vorgesehen.
Durch schrittweises Drehen des zu vermessenden zylindrischen Hohlkörpers 40 mittels der zuletzt erwähnten Halte-5 einrichtung 5 8 ist es also möglich, mehrere Durchmessermessungen jeweils auf dem selben Höhenniveau, das durch die beiden einander zugewandten Pfeile 6 4 verdeutlicht ist, durchzuführen. Diese Durchmessermessungen bilden die Datenbasis für eine Plausibilitätsprüfung hinsichtlich 0 der Sensorausrichtung in bezug auf die Mittelachse des zylindrischen Hohlkörpers 40.
Zur weiteren Reduktion der Meßzeiten sowie zur Erhöhung der Positioniertoleranzen ist es zweckmäßig, anstelle von 35
zwei sich gegenüberliegenden Triangulationssensoren 16 bspw. vier Triangulationssensoren 16 um den Sensorstab 18 herum gleichmäßig verteilt vorzusehen und die Messeinrichtung 10 mit den zugehörigen Strahlumlenkorganen 20 und 3 0 zu versehen.
Die Meßergebnisse werden in der elektronischen Signalverarbeitungseinheit 3 6 nach einem Abgleich der Meßeinrichtung 10 an einem Lehrring berechnet und zweckmäßigerweise an einer ( nicht gezeichneten ) Anzeigeeinrichtung angezeigt.
Weist die Meßeinrichtung 10 bspw. zwei Triangulation sensoren 16 auf, so wird mit Hilfe der Halteeinrichtung 58 z.B. der Hohlkörper 40 schrittweise jeweils um 60 Winkelgrad verdreht, um drei Durchmessermessungen auf dem jeweiligen Meßniveau 6 4 durchzuführen.
Zur Vermessung zylindrischer Hohlkörper 40 wird bspw. wie folgt vorgegangen:
Die Hohlkörper 40 werden stehend mit ihrer Öffnung nach oben mittels einer (nicht gezeichneten) Transportvorrichtung, die als Transportband ausgebildet sein kann, zur Messeinrichtung 10 transportiert. Die Halteeinrichtung 5 kann zum saugenden Halten jeweils eines zu vermessenden Hohlkörpers 40 geeignet sein. Ein (nicht dargestellter) Hubkolben der Halteeinrichtung 5 8 transportiert dann den zu vermessenden Hohlkörper 40 zur ersten Messung In die Messeinrichtung 10, wobei der Sensorstab 18 in den zylindrisehen Hohlkörper 40 eintaucht. Nun kann die erste Durchmessermessung erfolgen. Danach wird der Hohlkörper 40 z.B. um 6o Winkelgrad gedreht, was durch den bogenförmigen Pfeil 60 angedeutet ist, so daß eine zweite Durchmessermessung erfolgen kann. Danach wird der Hohlkörper 40 noch-5 mais um 60 Winkelgrad weitergedreht, was durch den bogenförmigen Pfeil 60 verdeutlicht ist, wonach eine dritte
Durchmessermessung erfolgen kann. Diese Durchmessermessungen in drei verschiedenen Winkelpositionen können auf wenigstens einem Meßniveau 6 4 erfolgen. Nach Abschluß der Messungen wird der (nicht gezeichnete) Hubkolben der Halteeinrichtung.58 wieder abgesenkt, wobei der Sensorstab 18 aus dem vermessenen Hohlkörper 40 wieder herausbewegt wird. Außerhalb vorgegebener Maßtoleranzen liegende vermessene Hohlkörper 40 können in einem nachfolgenden Arbeitsschritt automatisch ausgestoßen werden. 10

Claims (1)

  1. Ansprüche:
    !.Einrichtung zur Messung der Innenabmessungen von Hohlkörpern, insbesondere des Innendurchmessers von mit einer Hinterschneidung (I1I) ausgebildeten zylindrischen Hohlkörpern wie Röhrchen, Hülsen o.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß von einer Konsole (12) ein Sensorstab (18) nach ' unten ragt, daß an der Unterseite (14) der Konsole (12) vom Sensorstab (18) beabstandet mindestens ein Triangulationssensor (16) vorgesehen ist, wobei dem mindestens einen Triangulationssensor (16) ein erstes Strahlumlenkorgan (20) zugeordnet ist, daß an dem von der Konsole (12) entfernten Endabschnitt (28) des Sensorstabes (18) dem entsprechenden ersten Strahlumlenkorgan (20) ein zweites Strahlumlenkorgan (30) zugeordnet ist, wobei das erste Strahlumlenkorgan (20) zur Strahlumlenkung zwischen dem entsprechenden Triangulationssensor (16) und dem zweiten Strahlumlenkorgan (30) und das zweite Strahlumlenkorgan (30) zum Strahlumlenken zwischen dem entsprechenden ersten Strahlumlenkorgan (20) und der reflektierenden Innenwandfläche (50) des zu vermessenden Hohlkörpers (4-0) vorgesehen ist, und daß der mindestens eine Triangulationssensor (16) mit einer Signalverarbeitungseinheit (36) zusammengeschaltet ist.
    5 2.Einrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß an der Konsole (12) mindestens ein Paar Triangulationssensoren (16) vorgesehen sind, zwischen welchen der Sensorstab (18) mittig angeordnet ist, und daß jedem der Triangulationssensoren (16) ein erstes und ein zweites Strahlumlenkorgan (20,30) zugeordnet ist.
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Triangulationssensoren (16) als Lasersensoren ausgebildet sind.
    5
    4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strahlumlenkorgane (20,30) als Spiegel oder als Prismen ausgebildet sind. 10
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Strahlumlenkorgane (20,30) zur Strahlumlenkunj um 90 Winkelgrad vorgesehen sind. 15
    6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteeinrichtung (58) zum drehenden Antrieb des zu vermessenden Hohlkörpers (40) um eine zum Sensorstab (18) koaxiale Drehachse und zur linearen Verstellung des zu vermessenden Hohlkörpers (40) in seiner Längsrichtung vorgesehen ist.
    7. Einrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekenn· zeichnet, daß die Halteeinrichtung (58) zum schrittweise drehenden Antrieb einen Schrittmotor aufweist.
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