VORRICHTUNG ZUR DURCHGäNGIGKEITSINSPEKTION VON

DURCHGEHENDEN KANäLEN IN ROTATIONSSYMMETRISCHEN

TEILEN, INSBESONDERE VON BELüFTUNGSKANäLEN

EINER BREMSSCHEIBE

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchgängigkeitsinspektion von durchgehenden Kanälen in rotationssymmetrischen Teilen, insbesondere Belüftungskanälen einer Bremsscheibe, wobei sich die Belüftungskanäle über den gesamten Umfang der Bremsscheibe verteilt vom äußeren Rand der Bremsscheibe in einen mittigen Durchgang (innenbelüftete Bremsscheibe) oder in einen um den mittigen Durchgang ausgebildeten, nach außen geöffneten Belüftungsring (außenbelüftete Bremsscheibe) erstrecken, mit einer Lichtquelle zum Durchleuchten der Belüftungskanäle und mit mindestens einer Kamera zur Aufnahme des durch die Belüftungskanäle hindurchtretenden Lichts.

Wenngleich sich die vorliegende Erfindung ganz allgemein auf eine Vorrichtung zur Durchgängigkeitsinspektion durchgehender Kanäle in rotationssymmetrischen Teilen bezieht, sei nachfolgend der Einfachheit halber von einer Vorrichtung zur Durchgängigkeitsinspektion der Belüftungskanäle einer Bremsscheiben die Rede. Bremsscheiben werden üblicherweise gusstechnisch hergestellt. Problematisch sind dabei die Belüftungskanäle, die sich beispielsweise als radiale Kanäle vom äußeren Rand der Bremsscheibe entweder in einen mittigen Durchgang bei innenbelüfteten Bremsscheiben oder in einen um den mittigen Durchgang ausgebildeten, nach außen geöffneten Belüftungsring bei außenbelüfteten Bremsscheiben erstrecken. Nicht selten ist die Ausbildung der Belüftungskanäle nach gusstechnischer Herstellung insoweit mangelhaft, als eine oder gleich mehrere der Belüftungskanäle geschlossen oder nicht hinreichend durchgängig bzw. geöffnet sind. Eine hinreichende Kühlung im Betrieb der Bremsscheibe ist dann nicht gewährleistet.

Zum gattungsbildenden Stand der Technik wird lediglich beispielhaft verwiesen auf die EP 1 474 618 B1. Aus dieser Druckschrift ist eine Vorrichtung zur Durchgängigkeitsinspektion der Belüftungskanäle einer Bremsscheibe bekannt, wobei dort die Belüftungskanäle gleichzeitig durchleuchtet werden. Entsprechend wird das durch

die Belüftungskanäle hindurchtretende Licht von einer einzigen Kamera gleichzeitig aufgenommen, so dass mit der so entstehenden Aufnahme eine Beurteilung der Durchgängigkeit bzw. Qualität aller Belüftungskanäle möglich ist.

Die aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung ist jedoch insoweit problematisch, als die regelmäßig zum Einsatz kommenden Zeilenkamerasysteme Standardobjektive verwenden. Damit lässt sich regelmäßig zwar ein großer Teil der Belüftungskanäle inspizieren. Aufgrund der geometrischen Gegebenheit der Belüftungskanäle und aufgrund des optischen Strahlengangs verbleibt jedoch ein zumindest geringer Teil des jeweiligen Belüftungskanals uneinsehbar, wie dies den prinzipiellen Darstellung aus den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, die - jeweils für sich - unterschiedliche Typen der sich in der Praxis ergebenden Abschattungen zeigen.

In der den Stand der Technik darstellenden Fig. 1 ist die Kamera 1 mit einem konventionellen Objektiv 2 ausgestattet. Der Strahlengang 3 zeigt schematisch das aus dem Belüftungskanal 4 „beobachtete" Licht. Entsprechend verbleibt im Belüftungskanal 4 ein nicht einsehbarer Bereich 5, so dass gemäß Stand der Technik eine Inspektion der Belüftungskanäle 4 einer Bremsscheibe nur bedingt möglich ist.

Fig. 2 bezieht sich ebenfalls auf Stand der Technik und lässt in der Draufsicht den dort nicht einsehbaren Bereich 5 erkennen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsbildenden Art, insbesondere zur Durchgangsinspektion der Belüftungskanäle einer Bremsschreibe, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass mit einfachen Mitteln eine zuverlässige, schnelle und reproduzierbare Inspektion unter weitestgehendem Ausschluss nicht einsehbarer Bereiche möglich ist.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 3 gelöst. Danach ist eine gattungsbildende Vorrichtung der gattungsbildenden Art, insbesondere zur Durchgängigkeitsinspektion der Belüftungskanäle einer Bremsschreibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera mit einem telezentrischen Objektiv zur Aufnahme von im Wesentlichen parallelen Lichtstrahlen ausgestattet ist und/oder dass eine oder mehrere Kameras vorgesehen ist/sind, die

das Licht unter verschiedenen Winkeln, vorzugsweise entlang gegenüberliegender Innenwandungen des Belüftungskanals, aufnimmt/aufnehmen. Wesentlich ist dabei die telezentrische Aufnahme entlang der sonst axialen Abschattung.

Erfindungsgemäß ist im Rahmen einer ersten Alternative erkannt worden, dass man das Problem nicht einsehbarer Bereiche unter Nutzung von Kameras mit telezent- rischen Objektiven lösen kann. Dabei sei angemerkt, dass es hier in erster Linie um einen telezentrischen Strahlengang des optischen Systems geht, wonach sich das Objektiv bzw. die Kamera zur Aufnahme von im Wesentlichen parallelen Lichtstrahlen eignet. Insbesondere bei parallelen Innenwandungen der Belüftungskanäle sind entlang dieser Wandungen uneinsehbare Bereiche ausgeschlossen, wenn man ein telezentrisches Objektiv verwendet.

Es ist grundsätzlich von Vorteil, wenn bei Verwendung einer einzigen Kamera diese entlang der Wandung des Durchgangs bzw. entlang dem Steg zwischen zwei Durchgängen gekippt wird, um eine Abschattung bei der Bildaufnahme zu vermeiden. Dabei ist es denkbar, dass die Aufnahmen durch die Belüftungskanäle hindurch im Verlauf einer Umdrehung der Bremsscheibe unter dem gleichen Winkel erfolgen. Bei einer weiteren Umdrehung wird ein zweiter Winkel eingestellt, wobei Aufnahmen über mehrere Umdrehungen hinweg unter gleichen und unterschiedlichen Winkeln stattfinden können, und zwar unter Verwendung einer einzigen Kamera.

Zum telezentrischen Strahlengang ist grundsätzlich auszuführen, dass bei diesem die Eintritts- oder Austrittspupille oder beide durch spezielle optische Anordnung virtuell nach unendlich verlegt werden. Hierdurch werden gleichgroße Objekte unabhängig von ihrem Abstand immer gleichgroß abgebildet. Folglich bringt ein tele- zentrischer Strahlengang bei der hier zugrunde liegenden Problematik ganz besondere Vorteile und lässt sich beispielsweise durch Anordnung einer Blende im bild- oder objektseitigen Brennpunkt des Objektivs verwirklichen. Hierdurch verlaufen die Objekt- und/oder bildseitigen Hauptstrahlen parallel zur optischen Achse.

Alternativ oder zusätzlich lassen sich die Probleme uneinsehbarer Bereiche in den Belüftungskanälen dadurch lösen, dass eine Kamera unter unterschiedlichen Winkeln arbeitet oder dass mindestens zwei Kameras vorgesehen sind, die das Licht

unter unterschiedlichen Winkeln, vorzugsweise entlang gegenüberliegenden Innenwandungen des Belüftungskanals, aufnehmen. Durch den Einsatz einer unter unterschiedlichen Winkeln arbeitenden Kamera oder zweier oder mehrerer Kameras bzw. Kamerasysteme ergeben sich zwei wesentliche Vorteile. Zum einen lässt sich bei Bremsscheiben mit von außen nach innen verlaufenden Belüftungskanälen, beispielsweise mit radialen Belüftungskanälen (und ggf. geradlinigen Stegen) die Ab- schattungsproblematik beheben. Die Kamera/Kameras schauen dann entlang gegenüberliegender Stegseiten bzw. entlang der Innenwandungen des Belüftungskanals. Eine Abschattung bzw. das Auftreten eines nicht einsehbaren Bereiches ist dann ausgeschlossen.

Zum anderen ergibt sich aus der Verwendung einer unter unterschiedlichen Winkeln arbeitenden Kamera oder zweier oder mehrerer Kamerasysteme die grundsätzliche Möglichkeit, über entsprechend vorhandene und gegebenenfalls verstellbare Kamerasysteme auch Bremsscheiben mit schrägen bzw. spiralförmig verlaufenden Belüftungskanälen zu inspizieren. Insbesondere ist dies für sogenannte Noppenscheiben von besonderer Bedeutung, bei denen man beispielsweise gleichzeitig über drei Kamerasysteme in drei verschiedenen Fluchten während einer Umdrehung der Bremsschreibe oder nacheinander mit einer Kamera unter unterschiedlichen Winkeln diese bzw. die Belüftungskanäle inspizieren kann.

Des Weiteren ist es möglich, die grundsätzlichen Ausgestaltungen - Verwendung von telezentrischen Objektiven und Nutzung von einer oder mindestens zwei Kameras, wobei die eine Kamera oder die unterschiedlichen Kameras unter unterschiedlichen Winkeln arbeitet/arbeiten - miteinander zu kombinieren, nämlich durch die Vorkehrung einer einzigen oder mindestens zweier Kameras mit telezentrischen Objektiven, wobei die einzige Kamera oder die zwei oder mehreren Kameras das Licht unter verschiedenen Winkeln, vorzugsweise entlang gegenüberliegender Innenwandungen des Belüftungskanals, aufnehmen.

Wesentlich ist jedenfalls, dass bei Verwendung von einer einzigen Kamera oder von mehreren Kameras es möglich ist, in die wie auch immer gestalteten und verlaufenden Belüftungskanäle mit unterschiedlichen Fluchten, d.h. unter unterschiedlichen Winkeln, hineinzuschauen. Mit anderen Worten werden durch die unter unter-

schiedlichen Winkeln arbeitende Kamera oder durch die verschiedenen Kameras die aus den Belüftungskanälen „sichtbaren" Lichtstrahlen unterschiedlich fluchtend, d.h. unter unterschiedlichen Winkeln, aufgenommen.

Insbesondere in Bezug auf eine automatische Inspektion ist es von weiterem Vorteil, wenn die Bremsschreibe während der Inspektion gedreht wird, so dass die unterschiedlichen Belüftungskanäle an der Kamera oder an den Kameras vorbei gedreht werden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass es auf eine Relativbewegung zwischen der Bremsscheibe und der Kamera bzw. den Kameras ankommt. Insoweit ist es möglich, dass die Bremsscheibe und/oder die Kamera/Kameras relativ zueinander gedreht werden.

Eine Drehung beispielsweise der Bremsschreibe um 360°, oder eine mehrmalige Drehung der Bremsscheibe ist von Vorteil, um nämlich die Inspektion in Bezug auf das Ergebnis sicher zu gestalten.

Grundsätzlich ist es denkbar, die Bremsschreibe und/oder die Kamera bzw. die Kameras bzw. Kamerasysteme zu drehen. So ist es denkbar, die Kameras bzw. Kamerasystem auf einer Kreisbahn um die Bremsschreibe herum zu bewegen, nämlich in einer Position, in der die Kameras exakt, gegebenenfalls unter unterschiedlichen Winkeln, in die Belüftungskanäle hineinschauen kann/können.

Des Weiteren ist es denkbar, dass zwei der Kameras einander gegenüberliegend am jeweils äußeren Rand der Bremsscheibe angeordnet sind. Eine beliebige Verteilung der Kameras mit den jeweiligen optischen Systemen ist denkbar, wobei es grundsätzlich möglich ist, die Kameras nebeneinander um den äußeren Rand der Bremsschreibe anzuordnen, gegebenenfalls mit unterschiedlicher Ausrichtung und unter Nutzung telezentrischer Objektive.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die verwendeten Objektive eine hohe Tiefenschärfe aufweisen. Insoweit ist es weiter vorteilhaft, wenn die Objektive in etwa auf die Mitte der Belüftungskanäle fokussiert werden, und zwar unter Nutzung der hohen Tiefenschärfe, so dass insgesamt ein scharfes Bild entsteht. Des Weiteren ist es

denkbar, dass man den Fokus über die gesamte Länge des Belüftungskanals hinweg -je nach Bedarf - variiert.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu sei einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten abhängigen Patentansprüche und andererseits auf die Ausführungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung zur Durchgängigkeitsinspektion der Belüftungskanäle einer Bremsscheibe,

Fig. 2 eine Anordnung aus dem Stand der Technik, ähnlich der Anordnung aus Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchgängigkeitsinspektion der Belüftungskanäle einer Bremsscheibe, wobei dort ein telezentrisches Objektiv verwendet wird,

Fig. 4 in einer schematischen Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei dort zwei Kameras entlang der sich gegenüberliegenden Stegseiten der Belüftungskanäle detektieren und

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht die Darstellung eines besonderen

Problems bei der Inspektion spiralförmig verlaufender Belüftungskanäle, wobei die uneinsehbaren Bereiche durch die Vorkehrung von drei Kamerasystemen mit unterschiedlich fluchtender Optik minimierbar sind.

Entsprechend den Ausführungen in der Beschreibungseinleitung zeigt Fig. 1 den Stand der Technik bei der Durchgängigkeitsinspektion der Belüftungskanäle einer Bremsscheibe, wonach nicht einsehbare Bereiche hinzunehmen sind. Die Kamera 1

ist dort mit einem herkömmlichen Objektiv 2 ausgestattet, so dass aufgrund des sich ergebenen Strahlengangs 3 der Belüftungskanal 4 mit Ausnahme eines nicht einsehbaren Bereichs 5 inspizierbar ist. Gerade in diesem Bereich können sich Materialreste befinden, die eine hinreichend gute Belüftung der Bremsschreibe verhindern.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Situation in einer schematischen Draufsicht, wobei auch dort die nicht einsehbaren Bereiche 5 dargestellt sind.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Kamera 1 mit einem telezentrischen Objektiv 2 ausgestattet ist. Der dort gezeigte Strahlengang 6 in das telezentrische Objektiv 2 hinein verläuft parallel, so dass eine Abschattung bzw. nicht einsehbare Bereiche ausgeschlossen sind.

Fig. 4 zeigt in ebenfalls prinzipieller Darstellung eine alternative Vorrichtung unter Nutzung von zwei Kamerasystemen bzw. Kameras, wobei die Strahlengänge der beiden Kameras so ausgerichtet sind, dass die Kameras entlang den Innenwandungen 7 der Belüftungskanäle 4 schauen. Auch durch diese Maßnahme sind nicht einsehbare Bereiche bei einfacher Geometrie der Belüftungskanäle 4 ausgeschlossen.

Fig. 5 zeigt in der linken Darstellung ein besonderes Problem bei sogenannten Noppenscheiben bzw. bei Bremsscheiben mit gedrehten oder spiralförmig verlaufenden Belüftungskanälen 4. Die linke Darstellung zeigt die dort auftretenden uneinsehbaren Bereiche 5, nämlich unter Nutzung einer Kamera entweder mit konventioneller Optik oder mit telezentrischer Optik.

Die rechte Darstellung in Fig. 5 zeigt die Nutzung von insgesamt drei Kameras, deren optische Achse verschieden fluchten. So lässt sich während einer Umdrehung der Bremsschreibe eine Inspektion solcher Belüftungskanäle 4 durchführen, wenngleich uneinsehbare Bereiche, jedoch gegenüber dem Stand der Technik stark reduziert, verbleiben.

In Bezug auf Merkmale, die sich den Figuren nicht entnehmen lassen, sei zu Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und auf die Patentansprüche verwiesen.

Abschließend sei angemerkt, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich der beispielhaften Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.