DE3024331C2 - Meßvorrichtung für den Zylinderverzug in Zylinderräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine Vorrichtung dieser Art, wie sie in der Firmendruckschrift »Innenkontur-Meßsystem für Rohre und Zylinder« der Firma IBP Pietzsch GmbH vom beschrieben ist, soll ein hochgenaues Vermessen des Zylinderverzuges in Zyünderräumen für Brennkraftmaschinen ermöglichen.

Es ist eine Meßvorrichtung für die Vermessung der Innenabmessungen einer Rohrleitung bekannt (DE-OS 27 47 167), die eine quantitative Ermittlung von Korrosion und Lochfraß in der Rohrleitung ermöglicht Diese Vorrichtung weist einen an einem Molch angeordnete Meßfühler mit einem Paar geradlinige Meßfedern auf, die an ihren freien Enden von Taststiften beaufschlagt sind, welche die Innenwandung der Rohrladung abtasten. Die Auslenkung der Meßfedern wurde in ein elektrisches Signal der Dehnungsmeßstreifen umgesetzt

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist nicht möglich, den sogenannten »Zylinderverzug« zu erfassen, d. h. nicht nur eine Meßaussage über Abweichungen von einem vorgegebenen Durchmesser sondern auch über Abweichungen von einer vorbestimmten Achsenlage der Zylinderachse zu erhalten.

Es ist ferner eine Meßvorrichtung zum Bestimmen von Deformationen im Massivgestein gekannt bei der eine Hülle über ein Druckmittel an die Bohrungswand angelegt wird und dabei ein Meßfühler mit Taststiften, welche an einem Paar Blattfedern angebracht sind, die Radialverschiebung oder Umfangsänderung der Lochwandung unter dem in die Hülle eingebrachten Druck erfaßt (DE-OS 15 73 731). Hierbei handelt es sich um einen dynamischen Vorgang, bei welcher sich die Abmessungen der zu vermessenden Bohrung während des Meßvorganges verändern. Mit dieser bekannten Vorrichtung ist ebenfalls nicht ein Zylinderverzug erfaßbar, d. hu das hochgenaue Ausmessen einer fertigen Zylinderbohrung nicht nur nach Durchmesser sondern auch nach Achsenlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ίο Meßvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden daß der Meßfühler hinsichtlich der linearen Umwandlung des Meßweges des Taststiftes in ein elektrisches Ausgangssignal optimiert ist

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.

Bei der Erfindung ist erreicht, daß die als Meßfeder fungierende Blattfeder bei ihrer Bewegung durch den Taststift dessen Bewegungsrichtung exakt folgt und Verfälschungen des Ergebnisses dadurch ausschließt daß sie praktisch keine Querbewegungen bzw. Reaktionskräfte ini Querrichtung auf den Taststift ausübt Dies führt zu elektrischen Ausgangssignalen der Dehnungsmeßstreifen, welche sehr exakt dem vom Taststift zurückgelegten Radialweg entsprechen und damit sehr genaue Meßwerte für den Zylinderverzug für eine Weiterverarbeitung der Meßdaten in einem Ausgabegerät oder in einem Rechner bereitstellen.

Es ist ein wichtiger Vorteil der Blattfeder nach der Erfindung, daß ihre Rückstellkraft minimal gehalten werden kann.

Die Blattfeder nach der Erfindung muß zwischen ihrem Einspannende und ihrem freien Ende, die in dem beanspruchten Winkel zueinander stehen, gekrümmt sein. Wenn die Blattfeder gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung zwischen ihrem Einspannende und ihrem freien Ende kreisbogenförmig bzw. konstant gekrümmt ist läßt sich die Blattfeder in einfacher Weise so berechnen, daß die Blattfeder an ίο ihrem freien Ende die genannte geradlinige Bewegung dem Taststift folgend ausführt, wodurch sich dann bei einer bestimmten Länge der Blattfeder der beanspruchte Winkel - ergibt Einfacher zu fertigen ist eine Blattfeder, die im Bereich ihrer Enden gekrümmt ist und dazwischen im wesentlichen geradlinig verläuft

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Meßvorrichtung mit einem Meßfühler gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; F i g. 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles HI und F i g. 4 einen Teilschnitt wie F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einer abgewandelten Ausführung. Die Meßvorrichtung gemäß F i g. 1 umfaßt ein mehrteiliges Gehäuse 1, in dem ein Meßarm 2 mittels vorgespannten Präzisionskugellagern 3, 4 gelagert ist Der Meßarm 2 ist mittels eines Motors 5, der vorteilhaft ein Schrittmotor ist, in Drehung versetzbar. Längs des Meßarms 2 ist ein Meßschlitten 6 axial mittels eines im Gehäuse untergebrachten Antriebes 7, vorzugsweise ebenfalls eines Schrittantriebes, verfahrbar. Der Meßschlitten 6 trägt ein Meßfühlergehäuse 8, daß längs einer Schwalbenschwanz- Führung 8' radial von Hand auf den jeweiligen Zylinder-Innedurchmesser D feinfühlig eingestellt werden kann. Das Meßfühlergehäuse 8 enthält einen radial verstellbaren Taststift 9 mit Rubinspitze 10. Um die Verlagerung dieses Taststiftes 9 exakt in ein

elektrisches Ausgangssignal umwandeln zu können, ist das geschlitzte freie Ende 20 einer Blattfeder 21 mittels Querstift 11 so an dem Taststift 9 gehaltert, daß sich dieses freie Ende quer zur Längsachse des Taststiftes 9 erstreckt. Von dem Taststift ausgehend ist die Blattfeder

21 zu ihrem Einspannende 22 am Meßfühlergehäuse 8 hin gekrümmt, wo die Blattfeder mitteis einer Schraube 23 und eines Gegenhalters 24 fest eingespannt ist. Der Winkel 26, den das freie Ende 20 und das Einspannende

22 miteinander einschließen, hat eine Größenordnung zwischen 145° und 165° und beträgt vorzugsweise 160°. Hieraus ergibt sich bei einer bestimmten Federlänge eine Krümmung, die dazu führt, daß bei einer Bewegung des Taststiftes in radialer Richtung das freie Ende 20 der Blattfeder ebenfalls eine Bewegung in der gleichen Richtung ohne eine Bewegungskomponente in Querrichtung zum Taststift 9 macht, so daß keine in Querrichtung wirkenden Reaktionskräfte von der Blattfeder auf den Taststift 9 übertragen werden. Die Krümmung kann zur Fertigungsvereinfach'-ng konstant sein, was zu einer Kreisbogenform der Blattfeder führt. Noch einfacher ist die Fertigung, wenn die Blattfeder zwischen ihrem freien Ende 20 und ihrem Einspannende 22 geradlinig ausgebildet ist.

Bei der Abwandlung nach Fig.4 bei der für funktionsgleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind, ist durchgezogen eine geradl.nige Blattfeder 21 dargestellt, deren Enden 20, 22 von dem geradlinigen Zwischenbereich 21' abgewinkelt sind, so daß das Einspannende 22 unter 90° zum freien Ende steht Der Winkel 26 zwischen dem freien Ende 20 und dem geradlinigen Zwischenbereich 21' beträgt etwa 160", was einem öffnungswinkel 26' von 20° entspricht Bei dieser Ausführung liegt das freie Ende 20 der Blattfeder 21 unter Vorspannung kraftschlüssig an einem halbkugelförmigen Kopf 27 an, der am inneren Ende des

ίο Taststiftes 9 sitzt Als Gegenlagerung dient ein halbkugelförmiger Kopf 28 am einem Gewindestift 29. In Fig.4 ist als Alternative gestrichelt eine mit Radius R kreisbogenförmig gekrümmte Form dargestellt die sich im Hinblick auf das gewünschte Ergebnis

'5 leichter berechnen läßt, fertigungstechnisch gegenüber der geradlinigen, durchgezogen dargestellten Form aber aufwendiger ist

Die Blattfeder 21 ist bei beiden Ausführungsbeispielen in ihrem mittleren Bereich beidseitig mit Dehnungsmeßstreifen 25 beklebt Diese Dehnungsmeßstreifen sind in bekannter Weise so in eine Brückenschaltung geschaltet, daß sie mit großer Genauigkeit ein der Auslenkung des freien Endes 20 proportionales elektrisches Ausgangssignal liefern. Dies ist aufgrund der oben beschriebenen Anordnung der Blattfeder und aufgrund ihrer generellen Auslegung mit hoher Linearität und geringer Rückstellkraft gewährleistet

Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meß vorrichtung fur den Zylinderverzug in Zylinderräumen, insbesondere von Brennkraftmaschinen, die einen in den Zylinderraum einführbaren, in Umfangsrichtung antreibbaren Meßarm aufweist, der einen längs der Meßarmachse antreibbaren Meßfühler mit einem längs seiner Achse verschieblich an einem Meßfühlergehäuse geführten Taststift zum Abtasten der Geometrie der Zylinderwandung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (6,8) eine mit Dehnungsmeßstreifen (2S) bestückte Blattfeder (21) aufweist, die an ihrem freien Ende (20) mit dem Taststift (9) verbunden ist und mit ihrem Einspannende (22) am Meßfühlergehäuse (8) eingespannt ist, daß das freie Ende (20) der Blattfeder (21) quer zur Längsachse des Taststiftes (9) angeordnet ist und daß dar Einspannende (22) der Blattfeder (21) und ihr den Taststift (9) haltendes freies Ende (20) einen Winkel (26) zwischen 145° und 165° einschließen.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (26) etwa 160° beträgt

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (21) zwischen ihrem Einspannende (22) und ihrem freien Ende (20) kreisbogenförmig gekrümmt ist

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (21') im Bereich ihrer Enden (20, 22) gekrümmt ist und dazwischen im wesentlichen geradlinig verläuft