DE102004016804A1

DE102004016804A1 - Vorrichtung zur Körperschallmessung

Info

Publication number: DE102004016804A1
Application number: DE102004016804A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. Nebelsiek
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-10-27
Also published as: US20050217380A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Körperschallmessung mit einem Messwertaufnehmer (10) zum Aufnehmen des Körperschalls und einem mit dem Messwertaufnehmer (10) verbundenen Koppelelement (11) zum Vermindern von auf den Messwertaufnehmer (10) zumindest während einer Messwertaufnahme einwirkenden Störgeräuschen. Um eine möglichst flexible und zuverlässige Messwertaufnahme zu ermöglichen, weist das Koppelelement (11) eine einstellbare Koppelstärke auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Körperschallmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, zur Qualitätsabsicherung bei Werkstücken oder Aggregaten akustische Prüftechnik einzusetzen. Aus einer Körperschallmessung können Hinweise auf Defekte gewonnen werden. Häufig ist bei solchen Körperschallmessungen jedoch das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal wegen des üblicherweise starken Störpegels ungünstig.

In der Patentschrift DE 43 16 473 C2 wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, einen Messaufnehmer, der mit dem zu prüfenden Körper in Kontakt ist, mittels einer Kunststoff-Rohrschelle gegen Störgeräusche zu entkoppeln, welche über eine Befestigung des Messaufnehmers eingeleitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Körperschallmessung anzugeben, die eine bessere Interpretation von Messwerten ermöglicht und möglichst variabel einsetzbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Körperschallmessung mit einem Messwertaufnehmer zum Aufnehmen des Körperschalls und einem mit dem Messwertaufnehmer verbundenen Koppelelement weist das Koppelelement eine einstellbare Koppelstärke auf, d.h. dass das Koppelelement etwaige über eine Halterung des Messwertaufnehmers einleitbare Störgeräusche bedarfsabhängig stärker oder schwächer vom Messwertaufnehmer entkoppeln kann. Dies ermöglicht eine Anpassung von Entkopplungseigenschaften und Dämpfungseigenschaften, insbesondere eine stufenlose Anpassung, an eine gewünschte Größe und die bei der Messung herrschenden Bedingungen. Die akustische Prüfqualität ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, wie z.B. Form, Wandstärke, Material, Innendruck, Eigenschaften des Dämpfungsfluids (insbesondere Dichte, Viskosität), Härte des Koppelelements, vom Messwertaufnehmer und/oder einem Anpressweg des Messwertaufnehmers bezüglich des zu prüfenden Körpers. Der Messwertaufnehmer ist im Idealfall nur mit dem zu prüfenden Körper in Kontakt, muss jedoch gleichzeitig mechanisch gehalten und gegebenenfalls gegenüber dem zu prüfenden Körper bewegbar sein. Das Koppelelement trennt den Messwertaufnehmer, der vorzugsweise mit einer vorgebbaren Kraft an den zu prüfenden Körper angepresst wird, von seiner Halterung, indem es durch seine Dämpfungseigenschaften Störgeräusche vom Messwertaufnehmer fernhält und diesen von der Umgebung weitgehend abkoppelt. Der Messwertaufnehmer ist vorzugsweise in der Art einer Tastspitze ausgeführt und wird an den zu prüfenden Körper aufgesetzt. Es sind selbstverständlich auch andere Arten von Messwertaufnehmern denkbar. Der Fachmann wird für die jeweilige Messaufgabe einen ihm sinnvoll erscheinenden Messwertaufnehmer auswählen. Vorzugsweise ist das Koppelelement als Hohlkörper mit einer elastischen Außenhaut ausgebildet, beispielsweise in der Art eines Gummiballs.

Insgesamt ist eine bessere Interpretation von Prüfergebnissen möglich, so dass eine fundierte Beurteilung der Qualität des zu prüfenden Körpers in einem vorzugsweise automatisierten oder zumindest teilautomatisierten akustischen Prüfverfahren möglich ist. Besonders günstig ist dies bei einer Überprüfung im Fahrzeugbau, insbesondere bei einer Aggregateprüfung, beispielsweise von Motoren, Getrieben und dergleichen, wo ein möglichst hoher Durchsatz mit möglichst geringen Fehlerraten erwünscht ist.

Günstigerweise ist das Koppelelement zum Verstellen der Koppelstärke mit einem Dämpfungsfluid beaufschlagbar, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung das Koppelelement über eine Kolbenstange eines Zylinders mit dem Dämpfungsfluid beaufschlagbar ist, insbesondere ist ein Hohlraum des Koppelelements mit dem Dämpfungsfluid befüllbar. Als Dämpfungsfluid kann beispielsweise Luft bzw. Druckluft vorgesehen sein.

Zweckmäßigerweise kann ein Speicher für das Dämpfungsfluid vorgesehen sein. In günstiger Weiterbildung ist ein Absperrventil so vorgesehen, dass der Speicher beim Aufnehmen von Körperschall von einer Medienversorgung entkoppelbar ist. Damit kann insbesondere ein Regelverhalten eines etwaigen Druckreglers in einer Druckluftleitung, welche den Speicher füllt, als Störgröße ausgeschlossen werden.

Um einen Anpressdruck des Koppelelements zur Messwertaufnahme einzustellen, ist ein Zylinder vorgesehen, der vorzugsweise als doppeltwirkender Zylinder mit einer durchgehenden Kolbenstange ausgebildet ist. Durch Beaufschlagung der einen oder der anderen von zwei Zylinderkammern kann die Kolbenstange in jeweils die eine oder die andere Richtung verschoben werden und damit ein Anpressdruck des Messwertaufnehmers an den zu prüfenden Körper erniedrigt oder erhöht werden. Vorzugsweise ist das Koppelelement mit der Kolbenstange des Zylinders verbunden. Ein Druck, der auf das Koppelelement ausgeübt wird, wirkt sich auch auf den mit dem Koppelelement verbundenen Messwertaufnehmer auf. Zur Messwertaufnahme kann außer der Beaufschlagung des Koppelelements mit Dämpfungsfluid so auch eine Änderung des Anpressdrucks des Koppelelements an den Messwertaufnehmer und damit indirekt über eine daraus resultierende Änderung des Anpressdrucks zwischen Messwertaufnehmer und zu prüfendem Körper erfolgen. Damit kann eine gezielte Optimierung des Messsignals hinsichtlich von Störgrößen erfolgen, indem beispielsweise ein Optimum gesucht wird, wenn ein oder beide der Parameter Koppelstärke und/oder Anpressdruck verändert werden.

Eine komfortable und zuverlässige Messung ist möglich, wenn ein Stellelement vorgesehen ist, um eine Entfernung zwischen Messwertaufnehmer und einem zu messenden Körper zu verstellen. Bevorzugt kann die Entfernung stufenlos verstellbar sein.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.

Dabei zeigt die einzige Figur schematisch eine Vorrichtung zur Körperschallmessung gemäß der Erfindung.
Die Figur zeigt einen als Tastspitze ausgebildeten Messwertaufnehmern 10, der radial von einer Außenhaut 16 eines als Hohlkugel ausgebildeten Koppelelements 11 absteht. Der Messwertaufnehmer 10 kann auf einen nicht dargestellten zu prüfenden Köper aufgesetzt werden. Der Messwertaufnehmer 10 ist über einen Signalweg 14 mit einer Elektronikeinheit 13 verbunden, die einen vom Messwertaufnehmer 10 aufgenommenen Messwert verarbeitet und/oder an eine etwaige nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergibt und gegebenenfalls den Messwertaufnehmer elektrisch versorgt. Der Signalweg 14 kann durch ein Kabel gebildet oder auch eine drahtlose Signalübertragung sein. Im letzteren Fall ist am Messwertaufnehmer 10 ein Sender vorgesehen.
Das Koppelelement 11 weist einen Hohlraum 12 auf, der mit einem Dämpfungsfluid gefüllt ist. Die Außenhaut 17 ist vorzugsweise elastisch, beispielsweise aus einem Elastomer gebildet. Der Hohlraum 12 steht in Fluidverbindung mit einem als Druckspeicher ausgebildeten Speicher 30, in dem das Dämpfungsfluid gespeichert ist. Die Fluidverbindung ist über eine hohl ausgebildete Kolbenstange 15 eines Zylinders 20, insbesondere eines Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinders, gebildet, mit der das Koppelelement 11 verbunden ist. Das Dämpfungsfluid gelangt über eine Verbindungsleitung 33 in eine entlang ihrer Längserstreckung durchgehenden Bohrung 16 der Kolbenstange 15, die in den Hohlraum 12 des Koppelelements 11 mündet.
Eine Koppelstärke des Koppelelements 11 ist einstellbar, indem der Hohlraum 12 des Koppelelements 11 mit mehr oder weniger Dämpfungsfluid gefüllt wird, d.h. unter mehr oder weniger Druck steht. Dies ändert die Kopplungseigenschaften zwischen dem Messwertaufnehmer 10 und den weiteren mit dem Koppelelement 11 verbundenen Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Je nach Menge und Druck des Dämpfungsfluids ist die Dämpfung des Koppelelements 11 gegenüber von außen eingetragenen Schallwellen größer oder kleiner.
Ein fest mit der Kolbenstange 15 verbundenes Trennelement 21 teilt den Zylinder 20 innen in eine erste Zylinderkammer 22 und eine zweite Zylinderkammer 23 auf. Die erste Zylinderkammer 22 ist mit einem Fluid aus einer Medienversorgung 24, die zweite Zylinderkammer 23 mit einem Fluid aus einer Medienversorgung 25 versorgt. Vorzugsweise ist als Fluid Luft eingesetzt. Optional kann auch Hydrauliköl eingesetzt werden. Mit Hilfe zweier Ventile 26, 27 können die Zylinderkammern 22, 23 gegenüber den Medienversorgungen 24, 25 entkoppelt werden; dadurch werden Störungen unterdrückt, die durch das Regelverhalten der Druckregler für die Zylinderbewegung verursacht werden.
Der Zylinder 20 ist vorgesehen, um einen Anpressdruck des Koppelelements 11 zur Messwertaufnahme einzustellen. Zur Messwertaufnahme kann außer der Beaufschlagung des Koppelelements 11 mit Dämpfungsfluid so auch eine Änderung des Anpressdrucks des Koppelelements 11 an den Messwertaufnehmer 10 und damit indirekt über eine daraus resultierende Änderung des Anpressdrucks zwischen Messwertaufnehmer 10 und zu prüfendem Körper erfolgen. Damit kann eine gezielte Optimierung des Messsignals hinsichtlich von Störgrößen erfolgen.
Zumindest während einer Messung von Körperschall an einem zu prüfenden Objekt ist ein Absperrventil 31 absperrbar, um den Speicher 30 beim Aufnehmen von Körperschall von einer Medienversorgung 32 zu entkoppeln. Die Medienversorgung ist vorzugsweise eine Druckluftversorgung.
Der Messwertaufnehmer 10 und der Zylinder 20 bzw. dessen Kolbenstange 15 sind entlang einer Achse 18 angeordnet. An der vom Koppelelement 11 abgewandten Seite des Zylinders 20 grenzt ein Stellelement 35, mit dem eine Entfernung zwischen Messwertaufnehmer 10 und einem zu prüfenden Körper verstellbar ist. Eine stufenlose Verstellung ist durch eine Verdrehung eines ersten als Mutter ausgebildeten Teils 36 gegenüber einem zweiten als Rohr mit Außengewinde ausgebildeten Teil 37 möglich. Dies kann manuell erfolgen, oder es kann ein elektrischer Antrieb oder auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Antriebsarten vorgesehen sein. Damit ist ein Anpressweg des Messwertaufnehmers 10 vorzugsweise stufenlos einstellbar, wenn die Vorrichtung am zu prüfenden Körper positioniert ist und der Messwertaufnehmer 10 in definierter Weise auf den Körper aufgesetzt werden soll. Der Anpressweg stellt einen weiteren Parameter dar, der zur Optimierung des Messergebnisses einstellbar und gegebenenfalls mit der Koppelstärke des Koppelelements 11 und/oder des Anpressdrucks des Messwertaufnehmers 10 abgleichbar ist.

Claims

Vorrichtung zur Körperschallmessung mit einem Messwertaufnehmer (10) zum Aufnehmen des Körperschalls und einem mit dem Messwertaufnehmer (10) verbundenen Koppelelement (11) zum Vermindern von auf den Messwertaufnehmer (10) zumindest während einer Messwertaufnahme einwirkenden Störgeräuschen, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (11) eine einstellbare Koppelstärke aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (11) zum Verstellen der Koppelstärke mit einem Dämpfungsfluid beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlraum (12) des Koppelelements (11) mit dem Dämpfungsfluid befüllbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zylinder (20) vorgesehen ist, um einen Anpressdruck des Koppelelements (11) zur Messwertaufnahme einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (11) über eine Kolbenstange (15) des Zylinders (20) mit dem Dämpfungsfluid beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (30) für das Dämpfungsfluid vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil (31) so vorgesehen ist, dass der Speicher (30) beim Aufnehmen von Körperschall von einer Medienversorgung (32) entkoppelbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellelement (35) vorgesehen ist, um eine Entfernung zwischen Messwertaufnehmer (10) und einem zu messenden Körper zu verstellen.
Vorrichtung Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung stufenlos verstellbar ist.