DE8017217U1

DE8017217U1 - Meßvorrichtung zum Vermessen der Innenkontur von Bohrungen

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Publication number: DE8017217U1
Application number: DE8017217U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-27
Publication date: 1985-01-03

Description

Meßvorrichtung zum Vermessen der Innenkontur von Bohrungen

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Vermessen der Innenkontur von Bohrungen, insbesondere der Zylinderbohrungen von Brennkraftmaschinen.

Mit der Erfindung soll eine insbesondere hinsichtlich der Genauigkeit verbesserte Meßvorrichtung dieser Art geschaffen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Mit der Meßvorrichtung nach der Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise so arbeiten, daß Differenzwerte mit Zuordnung zu den zugehörigen axialen und radialen Lagen in der Vergleichsbohrung gespeichert und zur Korrektur verwendet werden, die aus der Differenzbildung zwischen an der Vergleichsbohrung mit dem Meßfühler und dem hochgenauen Labormeßgerät gewonnenen Meßwertpaaren gebildet werden, und daß diese Differenzwerte von den aktuellen Meßwerten unter Berücksichtigung der genannten Zuordnung abgezogen werden.

SO

Von Meßvorrichtung zu Meßvorrichtung lassen sich dabei unterschiedliche Meßfehler kompensieren, die insbesondere aus unrundem Lauf der Meßvorrichtungen resultieren. Gemäß den Feststellungen der Erfinder reicht dabei eine einzige, hochgenau vermessene Vergleichsbohrung aus, weil sich die Meßungenauigkeiten jeder Meßvorrichtung als vom Durchmesser der zu vermessenden Bohrung unabhängig erwiesen hat.

Die Vermessung der Vergleichsbohrung mit dem jeweiligen Meßfühler erfolgt zunächst einmal beim Hersteller, wobei die gewonnenen Differenzwerte zum Ergebnis der hochgenauen Messung jedem Meßfühler in Form von in einem Rechnerspeicher gespeicherten Daten zugeordnet werden. Die Korrektur erfolgt dann beim Anwender automatisch. Sowohl die Messungen an der Vsrgleichsbohrung als auch am Werkstück werden zweckmäßig in beliebigen Rastern vorgenommen, wobei sich die Anzahl der Rasterstellen nach den verfügbaren Speicherplätzen richtet. Die Rasterung erfolgt dabei vorzugsweise längs Mantel- und Umfangslinien der Bohrungswandung. Natürlich stimmt die Rasterung der Vergleichsbohrung mit derjenigen bei der aktuellen Messung in der Bohrung des Werkstückes nicht überein. Es werden deshalb bei der aktuellen Messung die Differenzwerte an den nächstgelegenen Rasterpunkten aufgesucht und die Zwischenwerte, welche sich durch die Meßpunkte bei der aktuellen Messung zwangsläufig ergeben, interpoliert. Dies geschieht zweckmäßig mit einem digitalen Rechner.

solchen . .

Bei Verwendung eines/Rechners, der Bestandteil der Meßvorrichtung bildet, lassen sich die Differenzwerte in dem zum Rechner gehörigen Speicher speichern, wobei dann der Rechner bei der aktuellen vermessung einer Bohrung automatisch den der aktuellen Lage des Meßfühlers in der Bohrung zugehörigen Differenzwert ermittelt und von dem aktuellen Meßwert abzieht. Das Ergebnis ist ein korrigierter Absolutwert für die Abweichung der Bohrung von der runden Idealgestalt, wobei Meßfehler der

folgen ursprüngliche Beschreibungsseiten 6 bis

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Meßvorrichtung praktisch eliminiert und'somit sehr genaue Werte erhalten werden.

Für die Genauigkeit der Messung ist die Halterung der Meßvorrichtung relativ zu der aktuell zu vermessenden Bohrung wesentlich. Eine Meßvorrichtung zum Vermessen der Innenkontur von Bohrungen, insbesondere der Zylinderbohrungen von Brennkraftmaschinen, mit einem in die Bohrung einführbaren Meßarm, der einen insbesondere axial und radial unabhängig antreibbaren Meßfühler zum Abtasten der Innenkontur der Bohrung trägt, sowie mit einer Halterung an dem zu vermessenden Bauteil, die sich besonders zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet, ist vorgesehen, daß die Halterung außerhalb der zu vermessenden Bohrung vorgesehen ist_s und daß die Meßvorrichtung nach Lage und Richtung in der Halterung auf eine mit der gewünschten Achse der zu vermessenden Bohrung zusammenfallende Achsenlage justierbar ist.

Mit der Meßvorrichtung nach der Erfindung wird erreicht, daß eine Unrundheit der zu vermessenden Bohrung unbehindert und unverfälscht durch die Halterung der Meßvorrichtung erfaßt wird. Dabei wird aber die Meßvorrichtung am zu vermessenden Bauteil, z.B. einem Zylindergehäuse oder an einem damit verbundenen Bauteil, z.B. einem Zylinderkopf, abgestützt. Dies ist vorteilhaft gegenüber bekannten Geräten, die entweder zu geringe Meßinformationen liefern (Innenmikrometer) oder aber nicht transportabel an einem eigenen Tisch abgestütz sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung für die Anwendung bei einer Brennkraftmaschine ist vorgesehen, daß die Halterung in den Kurbelwellenlagern des Motorblocks abgestützt ist. Eine konstruktive Ausgestaltung dieses Gedankens ist dadurch gekennzeichnet_s daß die Halterung einen die Meßvorrichtung umgebenden Ring umfaßt, von dem auswechselbare Zapfen wegragen, die in die Kurbelwellenlager einsteckbar sind.

Die Halterung kann auch an anderen Teilen des zu vermessenden Bauteils, bei einer Brennkraftmaschine z.B. auf der Zylinderkopfseite abgestützt sein.

Eine Halterung der Meßvorrichtung gemäß der Erfindung außerhalb des zu vermessenden Zylinderraumes ist zur Erhöhung der Meßgenauigkeit auch bei einem Meßverfahren geeignet, bei dem die erfindungsgemäße Korrektur nicht vorgenommen wird.

Es ist an sich bekannt (Firmendruckschrift der IBP Pietzsch GmbH, Ettlingen "Innenkontur-Meßsystem für Rohre und Zylinder"), die Meßvorrichtung über ein Klemmbackensystem an der Wand des zu vermessenden Zylinderraumes selbst abzustützen.

Bei einer Meßvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich auch diese bekannte Halterung mit Vorteil anwenden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Meßvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Halterung auf der Kurbelwellenseite einer Brennkraftmaschine und _,

Fig. 3 einen entsprechenden Teillängsschnitt durch eine weiter abgewandelte Meßvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Halterung auf der Zylinderkopfseite des Motorblocks einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung.

In der schematischen Darstellung nach Fig. 1 ist mit dem Buchstaben D die Innenkontur einer zylindrischen Bohrung bezeichnet, die vermessen werden soll. In die zylindrische Bohrung ist eine Meßvorrichtung mit einem Gehäuse 1 eingesetzt, in welchem ein Meßarm 2 drehantreibbar angeordnet ist. Längs des Meßarms 2 ist ein Meßschlitten 6 axial verfahrbar angeordnet. Der Meßschlitten 6 trägt einen radial verstellbaren Taststift 9 Ij mit Meßspitze 10. Das Gehäuse 1 ist mittels über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneter Klemmbacken 12 in der Bohrung D festklemmbar.

In Fig.1 ist die beschriebenen Meßvorrichtung in Arbeitsstellung gezeigt. Dabei tastet die Meßspitze 10 des Taststiftes 9 die Innenkontur D der Bohrung punktweise längs Mantel- und Umfangslinien der Bohrung ab. Das Meßergebnis wird einem Rechner 30 mit angeschlossenem Speicher 31 zugeführt. Der Speicher enthält gespeicherte Differenzwerte, die anhand einer Vergleichsmessung mit der gezeigten Meßvorrichtung in einer hochgenau vermessenen Vergleichsbohrung gewonnen wurden. Es handelt sich um Diffe-

renzwerte, welche durch Differenzbildung zwischen den exakten Meßwerten der Innenkontur der nicht gezeigten Vergleichsbohrung sowie denjenigen Meßwerten gewonnen wurde. , welche mit der gezeigten Meßvorrichtung in der Vergleichsbohrung erhalten wurden. Die exakten Meßwerte der Vergleichsbohrung wurden mittels eines Laborgerätes gewonnen.

Die mit der gezeigten Meßvorrichtung gewonnenen Meßwerte für die Innenkontur D werden vom Rechner 30 wie folgt ermittelt:

Der Rechner 30 ruft abhängig von der aktuellen Lage der Meßspitze 10 die zu dieser Lage nächstllegenden Differenzwerte aus dem Speicher 31 ab, interpoliert zu der an der Meßspitze 10 angenommenen Zwischenstellung und zieht den interpolierten Differenzwert von dem aktuellen Meßwert ab. Hierdurch wird der aktuelle Meßwert so korrigiert, daß Rundlaufungenauigkeiten der gezeigten Meßvorrichtung oder sonstige Meßfehler kompensiert werden.

Der Rechner 30 gibt dann ein Verstellsignal an eine Steuervorrichtung 32, welche dementsprechend ein axiales Verstellen des Meßschlittens und ggf. Verdrehen des Meßarms 2 in Umfangsrichtung zu einem neuen Heßpunkt an der Innenkontur D .auslöst. Die Pfeile bezeichnen die Signalf'lußrichtungen.

Die Meßvorrichtung ist in den Figuren 2 und 3 im einzelnen gezeigt, wobei gleichwirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der einzige Unterschied zu der Meßvorrichtung nach Fig. 1 besteht in der anders ausgeführten Halterung ohne Klemmbacken 12 äußerhalb der Innenkontur der Bohrung D. Dies ist insofern von Vorteil, als die Messung nicht durch das Festklemmen der Meßvorrichtung in der Bohrung behindert ist und durch das Festklemmen möglicherweise erzeugte Verformungen der Bohrung vermieden sind.

Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Meßvorrichtungen, die bei beiden Ausführungen unterschiedlich nur hinsichtlich der Ausführung der außerhalb der Bohrung D angeordneten Halterungen sind, haben ein mehrteiliges Gehäuse 1, in dem ein Meßarm 2 mittels vorgespannten Präszisionskugellagern 3,4 gelagert ist. Der Meßarm 2 ist mittels eines Motors 5, der

vorteilhaft ein Schrittmotor ist, in Drehung versetzbar. Längs des Arms 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, das radial von Hand auf den jeweiligen Zylinder-Innendurchmesser D feinfühlig eingestellt werden kann. Das Meßfühlergehäuse 8 enthält einen radial verstellbaren Taststift 9 mit Rubinspitze 10. Die Verlagerung dieses Tastsliftes 9 wird in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt, das ein Maß für die Abweichung des Zylinderdurchmessers von einem vorgegebenen Durchmesser darstellt.

In Figur 2 ist der Meßschlitten 6 mit Meßfühlergehäuse 8 durchgezogen in seiner oberen Grenzstellung und strichpunktiert nahe seiner unteren Grenzstellung dargestellt, wobei er die Innenkontur ©"einer Zylinderlaufbüchse 11 längs einer Mantellinie abtastet. Aufgrund·der unabhängigen Antriebe 5,7 in radialer und axialer Richtung kann natürlich auch eine Abtastung auf Kreisen anstatt längs Mantellinien oder auf schrauben!inienförrcigen Kurven punktweise oder kontinuierlich vorgenommen werden.

Das Gehäuse der Meßvorrichtung ist von einem Ring 12'gehalten. In diesen Ring sind Zapfen 13 eingeschraubt. Die Zapfen 13 stecken in den Kurbel -wellenlagern 14 des die Zylinder aufweisenden Motorblockes : 15 an ' der Brennkraftmaschine.

Die Zapfen 13 sind beispielsweise mittels Gewindezapfen 16 in den Ring 12 eingeschraubt. Sie sind durch Zapfen anderer Durchmesser zur Anpassung an unterschiedlicheLagerdurchmesser der Kurbelwelleritager . auswechselbar.

Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß die Meßvorrichtung über einen Ring 20 größeren Durchmessers als der Ring 12'auf der Zylinderkopfseite 21 des Motorblocks 15 abgestützt ist. Der Ring 20 hat einen Kranz von Bohrungen 22 nahe seinem äußeren Umfang, deren Anordnung entsprechend der Anordnung von Stehbolzen 23 gewählt ist,

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die vom Motorblock 15 zur Befestigung des nicht gezeigten Zylinderkopfes wegragen. Zur Montage der Meßvorrichtung werden zunächst Abstandshülsen 24 auf die Stehbolzen 23 aufgeschoben. Dann wird der am Meßgehäuse 1 wie bei der Vorrichtung nach Fig. 2 befestigte Ring 20 aufgeschoben und mittels auf die freien Enden der Stehbolzen 23 aufgeschraubter Muttern 25 festgespannt. Die Abstandshülsen 24 ermöglichen, daß der gesamte mögliche Hubweg des Meßschlittens 6 bei der Messung des Zylinderverzuges der Zylinderlaufbüchse 11 ausgenützt werden kann.

Die Meßvorrichtung ist bei allen gezeigten Ausführungen nach Lage und Richtung in ihrer Halterung, z. B. 13,14 bei der Ausführung nach Figur 2, so justierbar, daß ihre Achse mit einer gewünschten, idealen Achse der Bohrung D in Deckung kommt. Diese Justierung schafft die Basis für die beschriebene Korrektur, d. h. für das Abziehen der gespeicherten Differenzwerte von den aktuell gemessenen Werten. Die Justierung kann durch Stellschrauben (nicht gezeigt) erfolgen. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist sie durch unterschiedlich tiefes Einschrauben der Zapfen 13 in die zugehörigen Gewindebohrungen am Ring 12 erziel bar.

Anstatt an den Kurbel wellenlagern oder auf der Zylinderkopfseite kann die Meßvorrichtung auch an einer anderen Stelle des Motorblocks abgestützt sein. Wichtig ist nur , daß die Abstützung an dem zu vermessenden Bauteil bzw. an einem damit verbundenen Bauteil vVergenommen ist.

Claims

Ansprüche

1. Meßvorrichtung zum Vermessen der Innenkontur von Bohrungen axial und in Umfangsrichtung, insbesondere der Zylinderbohrungen von Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch einen in die Bohrung einführbaren Meßarm (2), der einen insbesondere axial und radial unabhängig antreibbaren Meßfühler zum Abtasten der Innenkontur der Bohrung trägt, sowie durch eine Halterung (12,13;20 bis 25) für die Meßvorrichtung an dem zu vermessenden Bauteil.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (12,13;20 bis 25) außerhalb der zu vermessenden Bohrung (11) vorgesehen ist, und daß die Meßvorrichtung nach Lage und Richtung in der Halterung auf eine mit der gewünschten Achse der zu vermessenden Bohrung zusammenfall ende Achsenlage justierbar ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2 für die Anwendung bei einer Brennkraftmaschine, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Halterung (12,13) in den Kurbel well enlagern (14) des Motorblocks (15) abgestützt ist.

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|j 4. MeBvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

i daß die Halterung einen die Meßvorrichtung umgebenden Ring (12)

\ umfaßt, von dem auswechselbare Zapfen (13) wegragen, die in die Kurbelwellenlager (14) einsteckbar sind.

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ι 5. MeSvorrichtung nach Anspruch 2 bür die Anwendung bei einer Brennkraft-

i maschine, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Halterung

\ (20 bis 25) auf der Zylinderkopfseite (21) des Motorblocks (15)

> abgestützt ist.

f 6. Meßvorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch g e k e η n-

I zeichnet, daß die Halterung Klemmbacken (12) umfaßt, mit

I welchen-die Meßvorrichtung in der zu vermessenden Bohrung (D)

I selbst abstützbar ist.