DE4324109A1 - Gewindeprüfvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindeprüfvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Prüfung von Innengewinden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.

Gewindeprüfvorrichtungen der hier in Rede stehenden Art werden insbesondere im Bereich der industriellen Massenfertigung zur Ermittlung und Aussonderung von auch bei präziser Fertigung nie vollständig zu vermeidenden Ausschußteilen verwendet. Zu prüfende Teile in der Bedeutung der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise alle Arten von genormten Gewindemuttern und Sondermuttern.

Die bekannten automatischen Gewindeprüfvorrichtungen weisen einen sehr komplexen Aufbau auf und sind folglich sehr teuer und störanfällig.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ge­ windeprüfvorrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine schnelle und zuverlässige Ermittlung und Aussonderung von Ausschußteilen mit Gewindefehlern ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Gewindeprüfvorrichtung nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Vorrichtung zur Prüfung des Innengewindes eines Teils, insbesondere einer Gewindemutter, gemäß der vorliegenden Er­ findung weist zunächst eine Vorrichtung zur Zuführung der zu prüfenden Teile in die eigentliche Prüfvorrichtung selbst auf. In der Prüfposition wird das zu prüfende Teil in einer Auf­ nahme im wesentlichen während des gesamten Prüfvorgangs fixiert.

Weiter weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Prüfwerk­ zeug zur Prüfung des Gewindes sowie eine Auswurfvorrichtung zum Abtransport der geprüften Teile unter gleichzeitiger Aus­ sortierung der als fehlerhaft erkannten Teile auf. Mit anderen Worten, die Auswurfvorrichtung trennt die Gutteile vom Aus­ schuß, beispielsweise dadurch, daß die Gutteile und die Aus­ schußteile in verschiedene nachgeschaltete Sammelbehälter ab­ gegeben werden.

Zur eigentlichen Prüfung der Innengewindeteile weist die Prüf­ vorrichtung eine antreibbare Schraubvorrichtung auf, mittels der das Prüfwerkzeug bzw. die Gewindeprüflehre in Form eines Prüfdorns mit einem dem zu prüfenden Innengewinde im wesent­ lichen komplementären Außengewinde in das zu prüfende Teil einschraubbar ist.

Eine erste Meßvorrichtung ermittelt die Einschraubtiefe des Prüfdorns in das Teil. Dabei kann in prinzipiell beliebiger Weise die Einschraubtiefe kontinuierlich, beispielsweise durch entsprechende für sich bekannte elektronische oder optische Sensoren ermittelt werden. Vorzugsweise jedoch wird aus Grün­ den einer einfachen und damit störungsunanfälligen und zuver­ lässigen Ermittlung gemäß der Erfindung die für ein Gutteil vorgegebene Einschraubtiefe als diskreter Wert erfaßt. Mit anderen Worten, es wird zunächst lediglich überprüft, ob die vorgegebene Einschraubtiefe, die primär von der Geometrie, genauer der Innengewindelänge des zu prüfenden Teils abhängt, während des Prüfvorgangs erreicht wird.

In einer Auswerte- und und Steuereinheit zur Steuerung der Auswurfvorrichtung, d. h. Auswurf als Gutteil in einen Sammel­ behälter oder als Ausschußteil in einen Abfallbehälter, wird ermittelt, ob die vorgegebene Einschraubtiefe innerhalb einer ebenfalls vorgegebenen Prüfzeit erreicht wird. Dabei hängt die Prüfzeit zum einen wiederum von der Geometrie des zu prüfenden Teils und zum anderen von der Einschraubgeschwindigkeit des Prüfdorns und damit von der Drehzahl der Schraubvorrichtung ab. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß ein Teil ausschließ­ lich dann als Gutteil klassifiziert wird, wenn die vorgegebene Einschraubtiefe innerhalb eines vorgegebenen Prüfzeitinter­ valls erreicht wird.

Nach Ablauf der Prüfzeit wird die Drehrichtung der Schraubvor­ richtung umgekehrt und der Prüfdorn herausgeschraubt; wurde von der Meßvorrichtung kein Erreichen der Einschraubtiefe si­ gnalisiert, wird das Teil als Ausschuß klassifiziert und aus­ gesondert.

Die Schraubvorrichtung zum Einschrauben des Prüfdorns kann in prinzipiell beliebiger Weise ein modifizierter antreibbarer Schrauber sein. Vorzugsweise wird jedoch ein fluidisch, insbe­ sondere pneumatisch, oder elektrisch antreibbarer Schrauber verwendet. Der Schrauber ist zur Ermöglichung der Vorschub­ bewegung beim Einschrauben vorzugsweise an einer Linearführung eines Gestells beweglich geführt. Der Antrieb dieser Linear­ führung kann dabei in grundsätzlich beliebiger Weise elektro­ motorisch oder fluidmotorisch erfolgen.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist der Prüfdorn im Schrauber zumindest axial federnd gelagert. Dies verhindert zum einen ein zu hartes Ansetzen des Prüfdorns am zu prüfenden Gewinde und damit insbesondere eine Zerstörung des Prüfdorns und zum anderen wird erst durch diese axialelastische Lagerung, die das Einschrauben "von Hand" nachbildet, eine zuverlässige Findung des ersten Gewindegangs ermöglicht.

Um eine Zerstörung des Prüfdorns beim Eindrehen in ein zu en­ ges oder schadhaft verengtes Gewinde zu verhindern, ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß der Schrauber eine nach Überschreiten eines vorbestimmten Grenzdrehmomentes auslösende Rutschkupplung aufweist. Dieses Grenzdrehmoment kann dabei beispielsweise direkt durch ent­ sprechende Sensoren ermittelt oder aber insbesondere bei einem elektrischen Schrauber aus dem Anstieg der Leistungsaufnahme bestimmt werden.

Die Auswurfvorrichtung für die Gut- und Ausschußteile aus der Aufnahme nach Abschluß des Prüfvorgangs besteht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem fluidisch, insbe­ sondere pneumatisch, oder elektrisch antreibbaren linearen Drei-Stufen-Schieber. Die beiden axialen Endpositionen ent­ sprechen dabei der Gut- bzw. Ausschußstellung, während die de­ finierte Mittelstellung der Prüfposition der Teile entspricht.

Vorzugsweise ist der Drei-Stufen-Schieber durch zwei unabhän­ gig druckfluidbeaufschlagbare Pneumatikzylinder betätigbar, die einander gegenüberliegend an beiden Seiten des Schiebers im wesentlichen fluchtend angeordnet sind. Dabei wird die Prüfstellung des Schiebers und damit des zu prüfenden Teils dann erreicht, wenn der erste Zylinder ausgefahren und der zweite Zylinder eingefahren ist. Eine erste axiale Endstellung des Schiebers, beispielsweise die Gut-Position wird erreicht, wenn beide Zylinder ausgefahren sind; in der Ausschußstellung sind folglich dann beide Zylinder eingefahren.

Die Meßvorrichtung zur Ermittlung der Einschraubtiefe kann prinzipiell beliebige berührungslose oder abtastende Sensoren, beispielsweise induktive Sensoren, aufweisen. Vorzugsweise je­ doch besteht die erste Meßvorrichtung im wesentlichen aus ei­ ner Lichtschranke, die an einem gabelförmigen Träger angeord­ net ist, der den Prüfdorn und/oder den Schrauber quer zur Schraubachse übergreift. Mit anderen Worten, der Prüfdorn be­ ziehungsweise der Schrauber sind in der Gabelöffnung im we­ sentlichen orthogonal zur Gabelebene ausgerichtet und ver­ schiebbar angeordnet.

Die Lichtschranke wird bei diesem Ausführungsbeispiel bei Er­ reichen einer bestimmten Einschraubtiefe des Prüfdorns durch einen entsprechenden Ansatz oder eine entsprechende Ausnehmung des Prüfdorns oder des Schraubers ausgelöst. Mit anderen Wor­ ten, die Lichtschranke ist entweder ständig geschlossen und wird erst bei Erreichen der Einschraubtiefe durch beispiels­ weise einen Vorsprung des Prüfdorns oder des Schrauberkopfes unterbrochen oder aber die Lichtschranke ist ständig bei­ spielsweise durch den Prüfdorn unterbrochen und wird bei Er­ reichen der Einschraubtiefe durch eine entsprechende linear­ lichtdurchlässige Ausnehmung im Prüfdorn geschlossen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine zweite Meßvorrichtung zur Detektion des Betriebszustands, insbesondere einer Beschädigung, des Prüfdorns vortgesehen. Diese zweite Meßvorrichtung weist im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die erste Meßvorrichtung auf und besteht aus einer Lichtschranke, die ebenfalls an einem gabelförmigem Träger an­ geordnet ist. Der gabelförmige Träger umgreift den Prüfdorn quer zur Schraubachse insbesondere im Bereich seines Gewinde­ abschnitts, da dieser Abschnitt besonders gefährdet gegen Aus- oder Abbrechen ist.

Die Lichtachsen der ersten Meßvorrichtung und der zweiten Meß­ vorrichtung sind vorzugsweise zueinander axial und/oder wink­ lig versetzt, insbesondere senkrecht zueinander verlaufend an­ geordnet.

Um insbesondere eine Verschmutzung der Lichtschranke und damit einen Funktionsausfall der zweiten Meßvorrichtung frühzeitig zu erkennen, ist der Träger der zweiten Meßvorrichtung vor­ zugsweise zum Selbsttest aus einer ersten Stellung, in der der Prüfdorn überwacht wird, reversibel, insbesondere getaktet, in eine zweite Stellung verschiebbar ist, in der die Licht­ schranke unabhängig vom Betriebszustand und der Stellung des Prüfdorns auslöst. Eine Verschmutzung der Lichtschranke wird dabei zuverlässig erkannt. Die Taktung erfolgt vorzugsweise synchron zum Prüftakt für die Gewindeteile.

Die Zuführung der zu prüfenden Teile beispielsweise aus einem Vorratsbehälter erfolgt in an sich bekannter Weise über min­ destens einem Vibrationsförderer, der gleichzeitig die Prüf­ linge der Prüfvorrichtung zuführt und über entsprechende Vor­ richtungen und Führungen die richtige Orientierung der zu prüfende Teile sicherstellt.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Vibrati­ onsförderer vorgesehen, nämlich ein Vibrations-Linear-För­ derer zur unmittelbaren Zuführung der zu prüfenden Teile zur Aufnahme und einVibrations-Wendel-Förderer, der die zu prü­ fenden Teile aus einem Vorratsbehälter oder Vorratsmagazin entnimmt, ausrichtet und an den Linear-Förderer weitergibt.

Das Verfahren zur Prüfung des Innengewindes eines Teils, ins­ besondere einer Gewindemutter, gemäß der vorliegenden Erfin­ dung weist folgende Verfahrensschritte auf:

• - Zuführen des zu prüfenden Teils in eine Aufnahme, in der das im wesentlichen starr fixiert wird;
• - Einschrauben eines der Form des zu prüfenden Gewindes im wesentlichen komplementären Prüfdorns in das zu prüfende Teil;
• - Ermittlung der Einschraubtiefe des Prüfdorns während ei­ ner bestimmten Prüfzeit;
• - Ausschrauben des Prüfdorns nach Erreichen der Prüfzeit; und
• - Auswerfen des geprüften Teils in Abhängigkeit von der er­ reichten Einschraubtiefe als Gut- oder Ausschußteil.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der lediglich ein Aus­ führungsbeispiel zeigenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in seitlicher Ansicht in schematischer Darstel­ lung ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 2 ebenfalls in schematischer Darstellung in An­ sicht von oben das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, jedoch ohne Schraubereinheit; und

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Prüfdorn gemäß der vorliegenden Erfindung mit erster Meßvor­ richtung und Schrauberkopf.

Die in der Fig. 1 dargestellte Prüfvorrichtung weist einen ge­ stellartigen Unterbau 1 auf, der auf seiner Oberseite eine ständerartige Führungssäule 2 trägt. An dieser Führungssäule 2 ist über nicht dargestellte Linearführungen ein Pneumatik­ schrauber 3 in Vertikalrichtung verschieb- bzw. verfahrbar an­ geordnet. Auch diese Verfahrbewegung erfolgt pneumatisch.

An seinem unteren zum Unterbau 1 weisenden Ende weist der Schrauber 3 einen Schrauberkopf 4 zur drehmomentübertragenden Aufnahme eines Prüfdorns 5 auf. Der Prüfdorn 5 ist in nicht dargestellter Weise axialelastisch mit dem Schrauberkopf 4 verbunden.

Über die Führungssäule 2 ist ein Tisch 6 fest, jedoch in sei­ ner Vertikalposition einstellbar mit dem Unterbau 1 verbunden. Der Tisch 6 weist eine Aufnahme 7 zur sicheren Fixierung eines nicht dargestellten zu prüfenden Teils während der Gewinde­ prüfung auf.

Im Tisch 6 ist, wie in der Darstellung nach Fig. 1 lediglich schematisch angedeutet, eine Auswurfvorrichtung in Form eines linearen Drei-Stufenschiebers 8 angeordnet. Diese Auswurfvor­ richtung 8 weist zwei ebenfalls lediglich schematisch darge­ stellt Pneumatikzylinder 9 und 10 auf, die zum einen die dar­ gestellte Prüfposition des Schiebers und zum anderen zwei am Tisch jeweils im wesentlichen axial außen angeordnete Endpo­ sitionen des Schiebers ermöglichen. Die axial linke Position entspricht dabei der Gut-Position, während die axial rechte Stellung die Ausschußposition markiert. In diesen Stellungen werden die jeweiligen Gut- bzw. Ausschußteile in nicht darge­ stellte Auffangbehälter ausgeworfen.

Der Transport der zu prüfenden Teile erfolgt durch einer Vi­ brations-Linear-Förderer, der in der Darstellung der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene hinter dem Tisch 6 verläuft.

In der Fig. 2 ist die Prüfvorrichtung nach Fig. 1, jedoch ohne Schrauber in Ansicht von oben gezeigt. Der Linear-Vibrations- Förderer 11 transportiert die lediglich schematisch angedeute­ ten zu prüfenden Teile kontinuierlich zur Aufnahme 7 des Ti­ sches 6, in der die Prüflinge fixiert werden.

Oberhalb des Tisches 6 ist eine erste Meßvorrichtung 12, be­ stehend aus einem gabelförmigem Träger 13 und einer lediglich schematisch angedeuteten Lichtschranke 14, angeordnet. Diese wird von dem in der Fig. 2 nicht dargestellten Prüfdorn 5, der senkrecht zur Zeichenebene verläuft, durchgriffen. Wie insbe­ sondere der Darstellung nach Fig. 3 zu entnehmen ist, ist da­ bei der Träger 13 bzw. die Lichtschranke 14 so angeordnet, daß bei Beginn und während des Prüfvorganges der Lichtstrahl der Schranke 14 nicht unterbrochen und die Schranke somit ge­ schlossen ist. Erst wenn nach Erreichen der jeweiligen defi­ nierten Einschraubtiefe T die unter Kante des Schrauberkopfes 4 in den Lichtstrahl der Schranke 14 gelangt, wird diese un­ terbrochen und das Signal "Gewinde gut" gegeben, wird die Ein­ schraubtiefe während der vorgegebenen Prüfzeit nicht erreicht, erfolgt keine Unterbrechung der Lichtschranke (Ausschuß). Zur Einstellung und Justierung auf unterschiedliche zu prüfende Teile ist der Träger 13 der Lichtschranke 14 in der Höhe ein­ stellbar (Pfeil E).

Wie der Darstellung nach Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, weist die Prüfvorrichtung eine zweite Meßvorrichtung 15 mit einem gabelförmigem Träger 16 und einer zweiten Lichtschranke 17 auf. Die zweite Meßvorrichtung ist axial oberhalb, bezogen auf die Zeichenebene, und um 90° gegenüber der ersten Meßvorrich­ tung 12 versetzt angeordnet. Dabei ist die Lichtschranke 17 mittig auf den Prüfdorn 5 ausgerichtet, so daß die Licht­ schranke 17 im Normalzustand durch den Prüfdorn 5 unterbrochen ist. Erst wenn beispielsweise der Prüfdorn 5 abgebrochen ist, erfolgt ein Schließen der Lichtschranke 17 und damit eine De­ tektion des Fehlers.

Die zweite Meßvorrichtung 15 ist auf einer Linearführung 18 über einen weiteren Pneumatikzylinder 19 verschieblich ange­ ordnet. Um eine möglich Verschmutzung der Lichtschranke 17 und damit eine Störung der Detektion eines Prüfdornschadens zu er­ kennen wird der Träger 16 auf der Linearführung aus seiner Ar­ beitsposition vom Prüfdorn 5 weg bei jedem Prüftakt verfahren und so ein beabsichtigtes "Fehlersignal" ausgelöst. Wenn die­ ses nicht gemeldet wird liegt eine Funktionsstörung der Licht­ schranke vor.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Prüfung des Innengewindes eines Teils, insbesondere einer Gewindemutter, mit einer Vorrichtung zur Zuführung des zu prüfenden Teils zu einer Aufnahme, in der das Teil während des Prüfvorgangs fixiert wird, einem Prüfwerkzeug zur Prüfung des Gewindes und einer Auswurfvorrichtung zum Abtransport der geprüften Teile unter gleichzeitiger Aussortierung der als fehlerhaft erkannten Teile, gekennzeichnet durch eine antreibbare Schraubvorrichtung, mittels der das Prüfwerkzeug in Form eines Prüfdorns mit einem dem zu prüfenden Innengewinde im wesentlichen komplementären Außengewinde in das zu prüfende Teil einschraubbar ist, eine erste Meßvorrichtung zur Ermittlung der Einschraub­ tiefe des Prüfdorns in das Teil und eine Auswerte- und Steuereinheit zur Steuerung der Auswurfvorrichtung in Abhängigkeit der durch die erste Meßvorrichtung während einer definierten Prüfzeit ermittelten Einschraubtiefe.

2. Gewindeprüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubvorrichtung ein fluidisch, insbesondere pneumatisch, oder elektrisch antreibbarer Schrauber ist.

3. Gewindeprüfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfdorn im Schrauber zumindest axial federnd gelagert ist.

4. Gewindeprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauber eine nach Überschreiten eines vorbestimmten Grenzdrehmomentes auslösende Rutschkupplung aufweist.

5. Gewindeprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswurfvorrichtung aus einem fluidisch, insbesondere pneumatisch, oder elektrisch antreibbaren linearen Drei-Stufen-Schieber besteht, dessen beide axiale Endpositionen der Gut- bzw. Ausschußstellung entsprechen, während die definierte Mittelstellung der Prüfposition des Teils entspricht.

6. Gewindeprüfvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drei-Stufen-Schieber durch zwei unabhängig druckfluidbeaufschlagbare Pneumatikzylinder betätigbar ist, die einander gegenüberliegend an beiden Seiten des Schiebers im wesentlichen fluchtend angeordnet sind.

7. Gewindeprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßvorrichtung im wesentlichen aus einer Lichtschranke besteht, die an einem gabelförmigen Träger angeordnet ist, der den Prüfdorn und/oder den Schrauber quer zur Schraubachse übergreift, wobei die Lichtschranke bei Erreichen einer bestimmten Einschraubtiefe des Prüfdorns durch einen entsprechenden Ansatz oder eine entsprechende Ausnehmung des Prüfdorns oder des Schraubers ausgelöst wird.

8. Gewindeprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zweite Meßvorrichtung zur Detektion des Betriebszustands, insbesondere einer Beschädigung, des Prüfdorns.

9. Gewindeprüfvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßvorrichtung im wesentlichen aus einer Lichtschranke besteht, die an einem gabelförmigem Träger angeordnet ist, der den Prüfdorn insbesondere im Bereich seines Gewindeabschnitts quer zur Schraubachse über­ greift, wobei die Lichtachsen der ersten Meßvorrichtung und der zweiten Meßvorrichtung zueinander axial und/oder winklig versetzt, insbesondere senkrecht zueinander verlaufen.

10. Gewindeprüfvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der zweiten Meßvorrichtung zum Selbsttest aus einer ersten Stellung, in der der Prüfdorn überwacht wird, reversibel, insbesondere getaktet, in eine zweite Stellung verschiebbar ist, in der die Lichtschranke unabhängig vom Betriebszustand und der Stellung des Prüfdorns aus löst.

11. Gewindeprüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Zuführung der zu prüfenden Teile aus mindestens einem Vibrationsförderer besteht.

12. Gewindeprüfvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrationsförderer zur unmittelbaren Zuführung der zu prüfenden Teile zur Aufnahme ein Vibrations- Linear-Förderer ist, der über einen Vibrations-Wendel- Förderer Teile aus einem Vorratsbehälter oder Vorratsmagazin erhält.

13. Verfahren zur Prüfung des Innengewindes eines Teils, ins­ besondere einer Gewindemutter, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Zuführen des Teils in eine Aufnahme, in der das zu prüfende Teil im wesentlichen starr fixiert wird;
• - Einschrauben eines der Form des zu prüfenden Gewindes im wesentlichen komplementären Prüfdorns in das zu prüfende Teil;
• - Ermittlung der Einschraubtiefe des Prüfdorns während einer bestimmten Prüfzeit;
• - Ausschrauben des Prüfdorns nach Erreichen der Prüfzeit; und
• - Auswerfen des geprüften Teils in Abhängigkeit von der erreichten Einschraubtiefe als Gut- oder Ausschußteil.