DE102006050838A1 - Work-piece surface e.g. cylinder surface, measuring method for use in e.g. processing machine, involves filling gap between sensor and inner and outer surfaces in measuring area with liquid, which is transparent to measuring radiation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Messverfahren zum Messen einer Werkstückoberfläche an einem Werkstück, ein zur Durchführung des Messverfahrens geeignetes Messsystem sowie eine Bearbeitungsmaschine mit einem Messsystem. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Messung von durch Honen bearbeiteten Zylinderlaufflächen eines Motorblockes oder die Messung von durch Superfinishen oder Außenhonen bearbeiteten, zylindrisch gekrümmten Außenflächen von Werkstücken zur Bestimmung der Oberflächenstruktur der Werkstückoberfläche.The The invention relates to a measuring method for measuring a workpiece surface on a Workpiece, one to carry the measuring method suitable measuring system and a processing machine with a measuring system. Preferred field of application is the measurement of honed cylinder surfaces of an engine block or the Measurement of superfinishing or external honing, cylindrical curved Exterior surfaces of workpieces for determining the surface structure the workpiece surface.
Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem vielschneidige Honwerkzeuge eine aus zwei Komponenten bestehende Schnittbewegung ausführen, die zu einer charakteristischen Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenfläche mit überkreuzten Bearbeitungsspuren führt. Durch Honen sind endbearbeitete Oberflächen herstellbar, die extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen sowie hinsichtlich der Oberflächenstruktur genügen. Dementsprechend werden beispielsweise beim Motorenbau Zylinderlaufflächen, d.h. Innenflächen von Zylinderbohrungen in einem Motorblock oder in einer in einen Motorblock einzubauenden Zylinderhülse, und Lagerflächen für Wellen einer Honbearbeitung unterzogen. Bei der Bearbeitung von Zylinderlaufflächen werden typischerweise mehrere unterschiedliche, aufeinander folgende Honoperationen durchgeführt, beispielsweise ein Vorhonen zur Erzeugung der gewünschten Makroform der Bohrung und ein Fertighonen, mit dem die am fertigen Werkstück benötigte Oberflächenstruktur erzeugt wird. Durch anschließende Messschritte kann der Bearbeitungserfolg überprüft werden.The Honing is a machining process with geometrically indeterminate Cutting, in the multi-bladed honing tools one of two components perform existing cutting movement, which leads to a characteristic surface structure of the machined palm with crossed Processing traces leads. By honing finished surfaces can be produced, the extreme high requirements regarding Dimensional and Form tolerances and in terms of surface texture are sufficient. Accordingly For example, in engine construction, cylinder surfaces, i. inner surfaces cylinder bores in an engine block or in one Engine block to be installed cylinder sleeve, and bearing surfaces for shafts subjected to honing. When machining cylinder surfaces typically several different consecutive honing operations performed, for example a pre-honing to produce the desired macro-shape of the bore and a finish honing with which the surface structure required on the finished workpiece is produced. By subsequent Measuring steps, the processing success can be checked.
Für die Feinbearbeitung zylindrisch gekrümmter Werkstückaußenflächen wird häufig das sogenannte Superfinishen eingesetzt, bei dem bandförmiges Schleifmittel mit Hilfe geeignet geformter Andrückeinrichtungen an die zu bearbeitende Außenkontur gepresst wird. Durch kurzhubig oszillierende Axialbewegung des Schleifmittels in axialer Richtung in Verbindung mit einer Rotation des bearbeiteten Werkstückabschnittes um seine Achse wird die für den Materialabtrag erforderliche Bearbeitungsbewegung erzeugt. Gekrümmte Werkstückaußenflächen, beispielsweise an Kolbenstangen oder dergleichen, können auch durch Außenhonen bearbeitet werden. Auch bei gekrümmten Werkstückaußenflächen ist es häufig gewünscht, die erzielte Oberflächenqualität messtechnisch zu bestimmen.For fine machining cylindrically curved Work piece outer surfaces is often the so-called superfinishing used in the band-shaped abrasive with the help of suitably shaped pressing devices to be processed outer contour is pressed. By short-stroke oscillating axial movement of the abrasive in the axial direction in conjunction with a rotation of the machined Workpiece portion around its axis is the for generates the material removal required machining movement. Curved workpiece outer surfaces, for example on piston rods or the like, can also by external honing to be edited. Even with curved Workpiece outer surfaces is it often desired the achieved surface quality metrologically to determine.
Das
europäische
Patent
Aus dem Prospekt „HOMMEL INCOLINE – Dynamische Messsysteme zur Oberflächen- und Formbestimmung in der Motorenentwicklung und -fertigung" der Firma HOMMEL Incotec GmbH ist ein unter der Bezeichnung „V-Incometer" angebotenes flexibles Messsystem für Form und Rundheit in Zylinderbohrungen bekannt. Die mobile Messvorrichtung hat eine in eine Zylinderbohrung einführbare, stangenförmige Messsonde, an der eine umlaufend antreibbare Messspitze geführt ist. Die Messsonde wird mit Hilfe von manuell mit Hilfe von Stellschrauben aufspreizbaren Klemmbacken im Eingangsbereich der Zylinderbohrung fixiert, so dass die Führungsstange in den zu messenden Bereich der Zylinderbohrung ragt. Eine Anpassung der Messsonde an unterschiedliche Durchmesser ist durch Austausch der Messspitzen und Klemmbacken möglich. Eventuelle Exzentrizitäten oder Schrägstellungen der Zylinderachse zur Messsonde werden per Software eliminiert.Out the brochure "HOMMEL INCOLINE - Dynamic Measuring systems for surface and shape determination in the engine development and production "of the company HOMMEL Incotec GmbH is a flexible company offered under the name "V-Incometer" Measuring system for Shape and roundness known in cylinder bores. The mobile measuring device has an insertable into a cylinder bore, rod-shaped probe, on which a circumferentially drivable measuring tip is guided. The probe comes with Help of manually expandable clamping jaws with the aid of adjusting screws Fixed in the entry area of the cylinder bore, so that the guide rod protrudes into the region of the cylinder bore to be measured. An adaptation the probe to different diameters is by exchange the measuring tips and jaws possible. Possible eccentricities or inclinations The cylinder axis to the probe are eliminated by software.
Das
deutsche Gebrauchsmuster
Die vom Stützteil zum Messsensor führende elektrische Leitung enthält eine Schleifkontaktanordnung, die eine freie Drehbarkeit der Messsonde gegenüber dem Stützteil unter Aufrechterhaltung der Leitungsverbindung zum Messsensor erlaubt. Für die Messung wird zunächst eine Anschlussplatte im Bereich der Öffnungsränder der Zylinderbohrung auf die Deckfläche des Motorblockes aufgeschraubt. An der Anschlussplatte befinden sich schwenkbare Klemmhebel, die mit einem Flansch am Stützteil der Messvorrichtung zusammenwirken, wenn die Messsonde für die Messung in die Zylinderbohrung eingeführt wurde. Nach Einführung der Messsonde wird die Messvorrichtung durch manuelles Umlegen der Klemmhebel am Werkstück fixiert.The leading from the support member to the measuring sensor electrical line includes a sliding contact arrangement, which allows a free rotation of the probe relative to the support member while maintaining the line connection to the measuring sensor. For the Measurement is first a connection plate in the region of the opening edges of the cylinder bore screwed onto the top surface of the engine block. On the connection plate there are pivoting clamping levers, which cooperate with a flange on the support part of the measuring device when the measuring probe has been inserted into the cylinder bore for the measurement. After insertion of the probe, the measuring device is fixed by manually moving the clamping lever on the workpiece.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Messverfahren und ein zur Durchführung des Messverfahrens geeignetes Messsystem bereitzustellen, die eine hochgenaue Messung der Innenflächen von Bohrungen oder feinbearbeiteter Werkstückaußenflächen ermöglichen. Insbesondere soll eine produktionsnahe, schnelle und genaue Messung feinbearbeiteter gekrümmter Werkstückoberflächen ermöglicht werden, z.B. bei Zylinderlaufflächen eines Motorblockes zur Bestimmung der Oberflächenstruktur der Innenfläche.It It is an object of the invention to provide a measuring method and a method for carrying out the method Measuring system suitable to provide a highly accurate Measurement of the inner surfaces allow drilling or finely machined workpiece surfaces. In particular, should a production-related, fast and accurate measurement of fine-machined curved Workpiece surfaces are made possible e.g. at cylinder running surfaces an engine block for determining the surface structure of the inner surface.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung ein Messverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Messsystem mit den Merkmalen von Anspruch 19 bereit. Weiterhin wird eine Bearbeitungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 38 bereitgestellt.to solution These and other objects, the invention provides a measuring method with the features of claim 1 and a measuring system with the features of claim 19 ready. Furthermore, a processing machine provided with the features of claim 38.
Es wird mindestens ein optischer Messsensor verwendet, der nach Art von Mikroskopobjektiven nahe an die zu messende Werkstückoberfläche herangeführt werden kann. Dabei ist vorgesehen, den Zwischenraum zwischen der zu messenden Werkstückoberfläche und der Messoptik mit einer für die Messstrahlung transparenten Flüssigkeit, beispielsweise einer transparenten Kühlflüssigkeit, auszufüllen. Hierdurch sind Aufnahmen mit verbesserter Auflösung und/oder verbesserter Schärfentiefe im Vergleich zu „trockenen" Messungen ohne eine als Immersionsmedium wirkende Flüssigkeit möglich. Besonders bei Messungen in unmittelbarer Fertigungsnähe, beispielsweise zwischen zwei Honschritten oder unmittelbar nach Abschluss eines vorangehenden Honverfahrens, kann mit Hilfe der transparenten Flüssigkeit die Messstelle auch für die Messung gereinigt und damit optimal vorbereitet werden. Als Immersionsflüssigkeit für die Messstrahlung des optischen Messsystems kann in manchen Fällen auch der zur Bearbeitung verwendete Kühlschmierstoff verwendet werden. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann dieser vor Zuführung in den Messbereich durch ein geeignetes, beispielsweise mit einem Filter ausgestattetes Reinigungssystem gereinigt werden, um ausreichende Transmission zu sichern. Auch wenn der Kühlschmierstoff als Zwischenstoff keine Verbesserung der Abbildung im Vergleich zu Luft bietet, kann bei dessen Verwendung als Zwischenstoff eine aufwändige Trocknung der zu messenden Oberfläche eingespart werden.It At least one optical measuring sensor is used, which according to Art be brought by microscope lenses close to the workpiece surface to be measured can. It is provided, the gap between the measured Workpiece surface and the measuring optics with a for the measuring radiation transparent liquid, such as a transparent coolant, fill. As a result, recordings with improved resolution and / or improved depth of field compared to "dry" measurements without one liquid acting as immersion medium possible. Especially for measurements close to production, for example between two honing steps or immediately after completion of a preceding honing process, can with the help of the transparent liquid the measuring point also for the measurement is cleaned and thus optimally prepared. When Immersion liquid for the Measuring radiation of the optical measuring system can in some cases also the used for machining used cooling lubricant become. To increase the accuracy of this before feeding into the measuring range by a suitable, for example equipped with a filter cleaning system be cleaned to ensure adequate transmission. Also if the cooling lubricant as an intermediate no improvement of the picture in comparison when used as an intermediate, it can be used as an intermediate in a complicated drying process the surface to be measured be saved.
Es ist auch möglich, eine Reinigung des Messbereiches durch Freiblasen des Messbereiches mittels Luft oder eines anderen geeigneten Reinigungsgases durchzuführen. Hierdurch kann der zu messende Bereich beispielsweise von Honspänen und Resten von Honöl zumindest so weit bereinigt werden, dass die Messung nicht durch derartige Rückstände an der zu messenden Werkstückoberfläche beeinflusst wird. Im Bereich der Messsonde können sich dazu eine oder mehrere Blasdüsen befinden, die an ein mit Druckluft versorgbares Fluidkanalsystem angeschlossen sind. Die pneumatische Reinigung kann auch im Zusammenhang mit der Flutung des Messbereiches durchgeführt werden, indem beispielsweise zuerst der Messbereich pneumatisch gereinigt und danach eine Immersionsflüssigkeit zwischen einen optischen Sensor und die gereinigte Innenfläche geleitet wird.It is possible, too, a cleaning of the measuring range by blowing the measuring range by means of Air or other suitable cleaning gas. hereby the area to be measured can be, for example, honing chips and Remains of honing oil at least so far cleansed that the measurement is not through Such residues on the influenced workpiece surface to be measured becomes. In the area of the measuring probe can There are one or more nozzles that are connected to a Compressed air supplyable fluid channel system are connected. The pneumatic cleaning can also be related to the flooding of the Measuring range performed For example, by first measuring the range pneumatically cleaned and then an immersion liquid between an optical Sensor and the cleaned inner surface is passed.
Ein großer Vorteil optischer Messsensoren ist die geringe Verschleißanfälligkeit, da keine mechanische Berührung zwischen dem Messsensor und der zu messenden Oberfläche stattfinden muss. Ein möglicher Nachteil bei einem Einsatz in unmittelbarer Fertigungsnähe ist die Benetzung der zu messenden Flächen mit Kühlschmierstoff. Es kann sein, dass selbst beim Abblasen der Oberflächen Reste von Kühlschmierstoff in den Bearbeitungsspuren verbleiben und damit ggf. die optische Messung verfälschen. Daher ist eventuell eine z.B. rechnerische Nachbearbeitung der optisch erfassten Messdaten erforderlich, gegebenenfalls kann es auch zu Messfehlern kommen. Eine vollständige Trocknung der Oberfläche vor einer optischen Messung ist mit Kosten verbunden, zudem kostet diese Reinigung und Trocknung Zeit, so dass eine fertigungsnahe Messung mit eventueller Rückführung der Messwerte zur Steuerung des Bearbeitungsprozesses erschwert wird. Wird dagegen der, gegebenenfalls gereinigte, Kühlschmierstoff als „Trägermedium" für die Messstrahlung des optischen Messsystems verwendet, werden die im Zusammenhang mit der Restbenetzung eventuell auftretenden Probleme vermieden, so dass eine prozessnahe optische Messung möglich wird, die auch eine unmittelbare Rückführung von Messwerten zur Steuerung des Bearbeitungsprozesses in einer Regelschleife ermöglicht.One greater Advantage of optical measuring sensors is the low susceptibility to wear, there is no mechanical contact take place between the measuring sensor and the surface to be measured got to. A possible Disadvantage of use in the immediate vicinity of the production is the Wetting of the surfaces to be measured with cooling lubricant. It may be that even when blowing off the surfaces residues of coolant remain in the processing tracks and thus possibly the optical Falsify measurement. Therefore, possibly a e.g. arithmetic post-processing of the optical required measured data required, if necessary, it may also be Measurement errors come. A complete Drying of the surface Before an optical measurement is associated with costs, moreover, costs This cleaning and drying time, leaving a production-oriented Measurement with possible feedback of the Measured values to control the machining process is difficult. If, however, the, if necessary cleaned, cooling lubricant as "carrier medium" for the measuring radiation used in the optical measuring system are related avoided with the residual wetting problems that may occur so that a process-near optical measurement is possible, which also an immediate Feedback of measured values for controlling the machining process in a control loop.
Bei Verwendung mindestens eines optischen Messsensors ist z.B. eine optische Erfassung der Oberflächenstruktur, der Winkel von Bearbeitungsspuren relativ zueinander und/oder zu einer Vorzugsrichtung der Bohrung (beispielsweise der Axialrichtung), von Riefenbreiten oder Schnittbildern oder dergleichen erfassbar. Auch eine Tiefeninformation, beispielsweise über die Oberflächenrauheit, ist mit geeigneten optischen Sensoren z.B. durch Interferometrie oder Streifenprojektion möglich. Eine gegen Erschütterungen unempfindliche Fixierung solcher Messsensoren gegenüber der zu messende Werkstückoberfläche ermöglicht hochgenaue Ergebnisse auch bei ggf. länger andauernder Messwertaufnahme (Belichtungszeit).When using at least one optical measuring sensor, for example, an optical detection of the surface structure, the angle of machining tracks relative to each other and / or to a preferred direction of the bore (for example, the axial direction), Riefenbreiten or sectional images or the like can be detected. Also, depth information, for example about the surface roughness, is possible with suitable optical sensors, for example by interferometry or fringe projection. One against Er Shakers insensitive fixation of such measuring sensors with respect to the workpiece surface to be measured allows highly accurate results even with possibly longer lasting measured value recording (exposure time).
Hierzu wird bei bevorzugten Ausführungsformen das Messverfahren zum Messen der Werkstückoberfläche an einem Werkstück wird mit Hilfe mindestens einer Messsonde durchgeführt, die einen Sondenkörper und mindestens einen an dem Sondenkörper angebrachten Messsensor aufweist. Das automatisiert durchführbare Messverfahren beginnt mit einer, vorzugsweise antriebsgesteuerten, Positionierung der Messonde relativ zum Werkstück, beispielsweise durch Einführung der Messsonde in eine Bohrung. Danach erfolgt einem, vorzugsweise antriebsgesteuerte, Fixierung des Sondenkörpers an dem Werkstück in einer Messposition durch Abstützen des Sondenkörpers an der zu messenden Werkstoffoberfläche mit Hilfe einer Abstützeinrichtung, die mindestens ein Abstützorgan umfasst. Danach wird die Messung innerhalb eines Messbereiches durchgeführt. Der Messbereich kann eindimensional, d.h. im Wesentlichen linienförmig, oder zweidimensional, d.h. flächig ausgedehnt sein.For this is in preferred embodiments the measuring method for measuring the workpiece surface on a workpiece is carried out with the help of at least one measuring probe, which has a probe body and at least one on the probe body having mounted measuring sensor. The automated feasible measurement method begins with a, preferably drive-controlled, positioning the measuring probe relative to the workpiece, for example by introduction the probe into a hole. Thereafter, one, preferably Drive-controlled, fixation of the probe body to the workpiece in one Measuring position by supporting of the probe body on the material surface to be measured with the aid of a support device, the at least one supporting organ includes. Thereafter, the measurement is carried out within a measuring range. Of the Measuring range can be one-dimensional, i. essentially linear, or two-dimensional, i. flat be extended.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Fixierung des Sondenkörpers durch Abstützung an der zu messenden Werkstückoberfläche eine besonders zuverlässige und gegen Erschütterungen weitgehend unempfindliche Festlegung des Sondenköpers am Werkstück, z.B. innerhalb einer Bohrung, gewährleistet werden kann. Hierdurch werden hochgenaue Messungen auch in fertigungsnahen Umgebungen möglich, beispielsweise auf einer innerhalb einer Fertigungshalle aufgestellten, gesonderten Messstation oder mit einem in eine Bearbeitungsmaschine integrierten Messsystem. Wenn zusätzlich zu der Fixierung auch die richtige Relativpositionierung der Messsonde zum Werkstück, beispielsweise durch Einführung der Messsonde in die Bohrung vor der Messung, mit Hilfe geeigneter elektromotorischer, hydraulischer oder andersartiger Antriebe antriebsgesteuert erfolgt, kann der gesamte Messvorgang ohne Eingriff eines Bedieners automatisch durchgeführt werden. Hierdurch werden besonders schnelle Messvorgänge mit reproduzierbaren Messergebnissen ermöglicht.It has been shown by the fixation of the probe body through support on the workpiece surface to be measured particularly reliable and against shocks largely insensitive fixing of the probe body to the workpiece, e.g. within a hole, guaranteed can be. As a result, highly accurate measurements are also in production-related Environments possible, For example, on a set up within a production hall, separate measuring station or with a in a processing machine integrated measuring system. If in addition to the fixation too the correct relative positioning of the probe to the workpiece, for example through introduction the probe into the bore before the measurement, with the help of appropriate Electromotive, hydraulic or other drives drive-controlled If done, the entire measuring process can be done without the intervention of an operator automatically performed become. As a result, particularly fast measuring operations with allows reproducible measurement results.
Die Messung kann unmittelbar im Anschluss an den letzten Bearbeitungsschritt am fertig bearbeiteten Werkstück vorgenommen werden, um das fertig bearbeitete Werkstück zu qualifizieren. Es ist auch möglich, das Werkstück in jeder beliebigen Zwischenstufe der Bearbeitung zu messen, beispielsweise unmittelbar vor einem letzten, qualitätsbestimmenden Bearbeitungsschritt. Die Messung der Werkstückoberfläche kann beispielsweise unmittelbar nach einem vorangehenden Bearbeitungsschritt der Werkstückoberfläche und/oder unmittelbar von einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt an der Werkstückoberfläche an einem in seiner Bearbeitungs-Spannvorrichtung eingespannten Werkstück durchgeführt werden. Es ist somit kein Umspannen des Werkstückes zwischen der Bearbeitung und der Messung erforderlich.The Measurement can take place immediately after the last processing step on the finished workpiece be made to qualify the finished workpiece. It is also possible, the workpiece in any intermediate stage of machining, for example immediately before a final, quality-determining processing step. The measurement of the workpiece surface can for example, immediately after a previous processing step the workpiece surface and / or directly from a subsequent processing step on the workpiece surface on a be performed in his machining fixture clamped workpiece. It is thus no re-clamping of the workpiece between the machining and the measurement required.
Es ist auch eine Messung an einer von der Bearbeitungsvorrichtung gesonderten Messvorrichtung möglich. Dadurch kann erreicht werden, dass die zur Messung erforderliche Messzeit nicht in die für die Bearbeitung maßgebliche Taktzeit eingeht, insbesondere dann nicht, wenn die Messzeit kürzer ist als die Bearbeitungszeit.It is also a measurement on a separate from the processing device Measuring device possible. This can be achieved that required for the measurement Measuring time not in the for the processing authoritative Cycle time is received, especially not when the measurement time is shorter as the processing time.
Besonders in fertigungsnahen Umgebungen ist eine Entkoppelung der Messung von Umwelteinflüssen durch Vibration oder dergleichen nützlich, um reproduzierbare, genaue Messergebnisse zu erhalten. Bei einer Ausführungsform definiert die Abstützeinrichtung einen in Axialrichtung eines zylindrisch gekrümmten Werkstückabschnittes ausgedehnten Abstützbereich und die Messung wird innerhalb eines Messbereichs durchgeführt, der mindestens teilweise mit dem Abstützbereich überlappt. Insbesondere kann die Messung innerhalb eines Messbereichs durchgeführt werden, der vollständig innerhalb des Abstützbereichs liegt. Hierzu kann die Abstützeinrichtung beispielsweise Abstützstellen sowohl axial oberhalb, als auch axial unterhalb des Messbereiches und/oder in Umfangsrichtung auf beiden Seiten des Messbereiches haben. Dadurch kann z.B. im Vergleich zu konventionellen Bohrungs-Messsystemen, die eine Abstützung der Messsonde nur in unmittelbarer Nähe der Eingangsöffnung einer zu messenden Bohrung vorsehen, eine deutlich verbesserte Entkopplung der Messung von externen Vibrationen und anderen Erschütterungen sichergestellt werden. Außerdem kann z.B. bei der Messung von Bohrungen erreicht werden, dass die Genauigkeit der Messergebnisse weitgehend unabhängig von der axialen Position des Messbereichs innerhalb der Bohrung wird, so dass Messungen in der Nähe des von der Eintrittsseite abgewandten Endes der Messsonde unmittelbar vergleichbar mit in der Nähe der Eintrittsöffnung der Bohrung durchgeführten Messungen sind. Auf rechnerische Korrekturen der Messergebnisse kann verzichtet werden.Especially in production-related environments is a decoupling of the measurement of environmental influences useful by vibration or the like to reproducible, to obtain accurate measurement results. In one embodiment defines the support device a in the axial direction of a cylindrically curved workpiece portion extended support area and the measurement is performed within a measuring range, the at least partially overlapped with the support area. In particular, can the measurement is carried out within a measuring range, the complete within the support area lies. For this purpose, the support device For example, support points both axially above, as well as axially below the measuring range and / or in the circumferential direction on both sides of the measuring range. Thereby can e.g. compared to conventional bore measuring systems, the a support the probe only in the immediate vicinity of the entrance opening a provide for measuring bore, a significantly improved decoupling the measurement of external vibrations and other shocks be ensured. Furthermore can e.g. in the measurement of holes can be achieved that the Accuracy of the measurement results largely independent of the axial position of the measuring range within the bore, so that measurements in nearby the remote from the entrance end of the probe immediately comparable to nearby the entrance opening carried out the drilling Measurements are. On mathematical corrections of the measurement results can be dispensed with.
Bei manchen Ausführungsformen ist mindestens ein an dem Sondenkörper angebrachter Messsensor relativ zu dem Sondenkörper beweglich angebracht. Dadurch kann der Messsensor während der Messung mit Hilfe eines Sensor-Antriebs relativ zu dem fixierten Sondenkörper bewegt werden. Hierdurch sind auch bei im Wesentlichen punktförmig wirkenden Messsensoren größere Messbereiche zugänglich. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass mindestens ein Messsensor fest am Sondenkörper angebracht ist, so dass bei fixiertem Sondenkörper auch die Position des Messsensors fixiert ist. Solche Messsensoren, die beispielsweise nach einem optischen Messprinzip arbeiten, können beispielsweise einen linienförmigen oder zweidimensional ausgedehnten, flächenförmigen Messbereich haben.In some embodiments, at least one sensor attached to the probe body is movably mounted relative to the probe body. As a result, the measuring sensor can be moved during the measurement by means of a sensor drive relative to the fixed probe body. As a result, larger measuring ranges are accessible even when the measurement sensors have a substantially punctiform effect. Alternatively or additionally, it is also possible that at least one measuring sensor firmly on Son the body is mounted so that when fixed probe body and the position of the measuring sensor is fixed. Such measuring sensors, which operate, for example, according to an optical measuring principle, for example, may have a linear or two-dimensionally extended, area-shaped measuring range.
Bei manchen Ausführungsformen wird die zu messende Werkstückoberfläche bei der Messung entlang einer linearen Messstrecke abgetastet. Hierdurch sind insbesondere Messungen des Oberflächenprofils möglich, um daraus charakteristische Werte für die erzielte Oberflächenrau higkeit abzuleiten. Ein Messsensor für eine Rauhigkeitsmessung kann mit Hilfe eines geeigneten Messsensor-Antriebes über die Werkstückoberfläche bewegt werden. Lineare Messstrecken verlaufen bevorzugt entweder in Axialrichtung zylindrisch gekrümmten Werkstückabschnitte oder in Umfangsrichtung innerhalb einer senkrecht zur Achse des Werkstückabschnittes ausgerichteten Messebene.at some embodiments becomes the workpiece surface to be measured at the measurement is sampled along a linear measuring section. hereby in particular measurements of the surface profile are possible to characteristic values for the achieved surface roughness derive. A measuring sensor for a roughness measurement can with the help of a suitable measuring sensor drive on the Workpiece surface moves become. Linear measuring sections preferably extend either in the axial direction cylindrically curved Workpiece sections or in the circumferential direction within a perpendicular to the axis of Workpiece portion aligned trade fair level.
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor oder nach der Durchführung der Messung der Messsensor in den Bereich einer Referenzeinrichtung mit einer bekannten Oberflächenstruktur verfahren und das Messsystem durch Messung der Referenzeinrichtung kalibriert wird. Bei der Referenzeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Referenzring handeln, der in der Nähe des Eingangsbereichs einer zu messenden Bohrung oder dicht neben der Bohrung angeordnet ist. Vor Einfahren des Messsystems in die Bohrung, nach dem Ausfahren aus dieser oder während der Messung in kurzen Messpausen kann die mit bekannten Oberflächeneigenschaften ausgestattete Innenfläche der Referenzeinrichtung gemessen werden. Stimmen die bei dieser Messung erhaltenen Messwerte im Rahmen der Toleranzen mit den aufgrund der Kalibrierung zu erwartenden Messwerten überein, so kann die Messung am Werkstück fortgesetzt werden. Bei signifikanten Abweichungen, z.B. infolge Verschleiß oder Zerstörung des Messsensors, kann ein Austausch des Messsystems gegen ein anderes, z.B. ein nicht verschlissenes Messsystem vorgenommen werden. Hierdurch sind engere Fertigungstoleranzen bei den zu bearbeitenden Werkstücken und eine Verringerung des Ausschussanteiles möglich.at an embodiment it is envisaged that before or after the measurement is carried out the measuring sensor moved into the area of a reference device with a known surface structure and calibrating the measuring system by measuring the reference device becomes. The reference device may be, for example act a reference ring, which is near the entrance of a is to be measured bore or close to the bore. Before retracting the measuring system into the hole, after extending it out this or during The measurement in short measurement breaks can be done with known surface properties equipped interior surface the reference device are measured. Do they agree with this Measurement results obtained within the tolerances with the due the calibration of expected measured values, so the measurement on the workpiece to be continued. For significant deviations, e.g. as a result Wear or destruction of the Measuring sensor, can replace the measuring system with another, e.g. a non-worn measuring system can be made. hereby are tighter manufacturing tolerances in the workpieces to be machined and a reduction of the committee share possible.
Besonders günstig ist es, wenn die Oberfläche der Referenzeinrichtung eine Oberflächenstruktur hat, die in den wesentlichen Rauheitskennwerten der zu messenden Werkstückoberfläche weitgehend entspricht. Hierdurch sind besonders genaue Messungen möglich.Especially Cheap is it when the surface the reference device has a surface structure which is in the Significant roughness characteristics of the workpiece surface to be measured largely corresponds. As a result, very accurate measurements are possible.
Ein zur Durchführung des Messverfahrens geeignetes Messsystem hat mindestens einen optischen Messsensor und eine Einrichtung zum Füllen eines Zwischenraumes zwischen dem Messsensor und der zu messenden Werkstückoberfläche im Messbereich in einer für Messstrahlung transparenten Flüssigkeit. Die optische Messung kann daher durch die transparente Flüssigkeit hindurch an der mit der transparenten Flüssigkeit benetzten Werkstückoberfläche erfolgen. Der Zwischenraum kann dabei insbesondere mit der bei der Bearbeitung der Werkstückoberfläche verwendeten Bearbeitungsflüssigkeit, z.B. Honöl oder Kühlschmierstoff, gefüllt werden, so dass die Bearbeitungsflüssigkeit als Immersionsflüssigkeit für ein optisches Messsystem dienen kann. Falls erforderlich, kann die Bearbeitungsflüssigkeit vor der Verwendung als Immersionsflüssigkeit mit Hilfe einer geeigneten Reinigungseinrichtung gereinigt werden, indem beispielsweise ein Teil der Bearbeitungsflüssigkeit gefiltert und dabei von Bearbeitungsrückständen, beispielsweise Honspänen, befreit wird.One to carry out The measurement system suitable for measuring has at least one optical Measuring sensor and a device for filling a gap between the measuring sensor and the workpiece surface to be measured in the measuring range in one for measuring radiation transparent liquid. The optical measurement can therefore be due to the transparent liquid pass through the wetted with the transparent liquid workpiece surface. The gap can in particular with the processing used the workpiece surface Processing liquid, e.g. honing oil or cooling lubricant, filled so that the processing liquid as immersion liquid for a can serve optical measuring system. If necessary, the machining fluid before use as immersion liquid by means of a suitable Cleaning device to be cleaned by, for example, a Part of the machining fluid filtered and thereby freed of processing residues, such as honing chips becomes.
Bei manchen Ausführungsformen ist eine Reinigungseinrichtung zur Reinigung des Messbereiches vor und/oder während der Messung vorgesehen, damit die Messung nicht durch an der Werkstückoberfläche anhaftende Bearbeitungsrückstände beeinflusst wird. Die Reinigungseinrichtung kann insbesondere zum Spülen der Werkstückoberfläche mit einer Flüssigkeit eingerichtet sein, wobei die Spülflüssigkeit auch als Immersionsflüssigkeit bei der optischen Vermessung genutzt werden kann. Die Reinigungseinrichtung kann auch so ausgestaltet sein, dass die Werkstückoberflache zunächst pneumatisch, beispielsweise mittels Druckluft, gereinigt und anschließend mit einer Flüssigkeit gespült wird, die vorzugsweise auch als Immersionsflüssigkeit für die optische Messung genutzt wird.at some embodiments is a cleaning device for cleaning the measuring range before and / or during provided the measurement, so that the measurement is not adhered to the workpiece surface Processing residues influenced becomes. The cleaning device can in particular for rinsing the Workpiece surface with a liquid be set up, wherein the rinsing liquid also as immersion liquid can be used in the optical measurement. The cleaning device can also be designed so that the workpiece surface initially pneumatic, for example, by means of compressed air, cleaned and then with a liquid rinsed is preferably used as immersion liquid for the optical measurement becomes.
Bei manchen Ausführungsformen ist eine aktive Beleuchtung des optisch zu vermessenden Messbereiches vorgesehen. Dazu wird mindes tens eine dem Messsensor zugeordnete Lichtquelle bereitgestellt, die den Messbereich während der Messung zumindest zeitweise beleuchtet. Als Lichtquellen können beispielsweise LED-Leuchten oder Halbleiterlaser verwendet werden.at some embodiments is an active illumination of the optically measured measuring range intended. For this purpose, at least one associated with the measuring sensor Light source provided the measuring range during the Measurement illuminated at least temporarily. As light sources, for example LED lights or semiconductor lasers are used.
Bei manchen Ausführungsformen hat der optische Messsensor mindestens ein Mikroskopobjektiv. Diesem kann ein optoelektronischer Wandler, beispielsweise ein CCD-Chip zugeordnet sein, um das von dem Mikroskopobjektiv erfasste Bild in elektrische Signale umzuwandeln, die von einer Auswerteinrichtung weiterverarbeitet werden.at some embodiments the optical measuring sensor has at least one microscope objective. this may be an opto-electronic converter, such as a CCD chip associated with the image captured by the microscope objective convert into electrical signals from an evaluation device be further processed.
Das Messsystem sollte so eingerichtet sein, dass der optische Messsensor zumindest für die Zeit der Messung in einem geeigneten Abstand zur Werkstückoberfläche angebracht ist und dort gehalten wird. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist hierzu eine dem Messsensor zugeordnete Abstützeinrichtung mit mindestens einem mit Hilfe eines Zustellsystems in Richtung auf die zu messende Werkstückoberfläche zustellbaren Abstützorgan zur Fixierung des Sondenkörpers an dem Werkstück in einer Messposition durch Abstützen des Sondenköpers an der Werkstückoberfläche vorgesehen. Vorzugsweise hat die Abstützeinrichtung mehrere Abstützorgane, die einen in Axialrichtung eines zu messenden gekrümmten Werkstückabschnittes ausgedehnten Abstützbereich definieren und die Messsonde hat einen Messbereich, der mindestens teilweise mit dem Abstützbereich überlappt und sich vorzugsweise vollständig innerhalb des Abstützbereiches b findet.The measuring system should be set up so that the optical measuring sensor is mounted and held at a suitable distance from the workpiece surface at least for the time of the measurement. In preferred embodiments, this is a support device associated with the measuring sensor tion provided with at least one deliverable by means of a delivery system in the direction of the workpiece surface to be measured support member for fixing the probe body to the workpiece in a measuring position by supporting the probe body on the workpiece surface. Preferably, the support means has a plurality of support members defining a support portion extended in the axial direction of a curved workpiece portion to be measured, and the probe has a measurement range at least partially overlapping with the support portion and preferably located entirely within the support portion b.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform zur Messung der Innenfläche einer Bohrung ist mindestens eine Messsonde in einem Messkopf integriert, der einen Satz von mehreren um den Umfang des Messkopfes verteilten Abstützorganen zur Abstützung des Messkopfes an der Innenfläche der Bohrung umfasst, wobei mindestens eines der Abstützorgane über ein Zustellsystem in Richtung auf die Innenfläche der Bohrung zu stellbar ist. Vorzugsweise ist ein Satz von mehreren um den Umfang des Messkopfes verteilten und über ein Zustellsystem betätigbaren Abstützorganen vorgesehen. Bei einem Messkopf mit mehreren um den Umfang verteilten, zustellbaren Abstützorganen kann der wirksame Abstützdurchmesser des Messkopfes durch Zustellung bzw. Zurückziehen der Abstützorgane in verschiedenen Radialrichtungen zur Messkopfachse verstellt werden. Es gibt auch Ausführungsformen mit mehreren Abstützorganen, von denen nur eines in Radialrichtung zustellbar ist. Das zustellbare Abstützorgan kann sich beispielsweise an der der Messsonde gegenüberliegenden Seite des Messkopfes befinden, während auf der Seite der Messsonde beidseitig der Messsonde fest angebrachte, unbewegliche Abstützorgane, beispielsweise Abstützleisten, angebracht sind. In diesem Fall wäre bei verschiedenen zu messenden Durchmessern in dem Bereich der starren Abstützleisten der Abstand zwischen der Messsonde und der zu messenden Werkstückoberfläche nahezu unabhängig vom Durchmesser.at a preferred embodiment for measuring the inner surface a bore, at least one measuring probe is integrated in a measuring head which a set of several distributed around the circumference of the measuring head Abstützorganen for support of the measuring head on the inner surface the bore comprises, wherein at least one of the support organs via a Delivery system in the direction of the inner surface of the bore too adjustable is. Preferably, a set of several around the circumference of the measuring head distributed and over a Zustellsystem actuated Abstützorganen intended. In a measuring head with several distributed around the circumference, deliverable support organs can be the effective support diameter of the measuring head by delivery or retraction of the supporting organs be adjusted in different radial directions to Meßkopfachse. There are also embodiments with several supporting organs, only one of which is deliverable in the radial direction. The deliverable Abstützorgan can for example, on the side of the measuring head opposite the measuring probe while, while firmly attached on both sides of the measuring probe on the side of the measuring probe, immovable supporting organs, for example, support rails, are attached. In this case would be at different to be measured Diameters in the area of the rigid support strips the distance between the measuring probe and the workpiece surface to be measured almost independent of Diameter.
Ein Abstützorgane ist vorzugsweise als in Axialrichtung verlaufende Abstützleiste ausgestaltet, die eine großflächige und damit die Oberflächenstruktur der Innenfläche schonende Abstützung ermöglichen. Es kann sich um durchgehende oder geteilte Abstützleisten handeln. Alternativ oder zusätzlich sind auch Abstützorgane möglich, deren Abstützbereich sich in Umfangsrichtung der Bohrung weiter ausdehnt als in Axialrichtung. Ein Abstützorgan kann zumindest in den in Kontakt mit der Innenfläche mit der Bohrung tretenden Bereichen aus einem Kunststoff, aus Gummi, einem Elastomer geeigneter Härte (z.B. Vulkollan®), einem Metall, einem Hartmetall oder aus einer Keramik bestehen.A support member is preferably designed as extending in the axial direction of the support bar, which allow a large area and thus the surface structure of the inner surface gentle support. They can be continuous or divided support strips. Alternatively or additionally, supporting organs are possible, whose support area expands further in the circumferential direction of the bore than in the axial direction. A support member may at least in the coming into contact with the inner surface with the bore areas of a plastic, rubber, an elastomer of suitable hardness (eg Vulkollan ® ), a metal, a hard metal or a ceramic.
Der Messkopf kann insbesondere nach Art eines Honwerkzeuges aufgebaut sein, wobei der Messkopf im Wesentlichen bohrungsfüllend dimensioniert sein kann und die durch das Zustellsystem radial zustellbaren Abstützorgane trägt.Of the Measuring head can be constructed in particular in the manner of a honing tool be, with the measuring head dimensioned substantially hole filling may be and radially deliverable by the delivery system Abstützorgane wearing.
Bei einer Ausführungsform, die besonders für die Messung von zylindrisch gekrümmten Außenflächen angepasst ist, ist mindestens eine Messsonde in einen Messkopf integriert, der von außen antriebsgesteuert an die zu messende Werkstückoberfläche herangeführt wird und der einen Satz von mehreren, ggf über ein Zustellsystem betätigbaren, Abstützorganen hat, die in Richtung auf den zu messenden Werkstückabschnitt zustellbar sind, insbesondere im Wesentlichen in Radialrichtung des Werkstückabschnittes. Die Abstützorgane können, wie bei einer Ausführungsform für die Messung von Bohrungsinnenflächen, als in Axialrichtung des zu messenden Werkstückes langgestreckte Abstützleisten, gegebenenfalls auch als sich in Umfangsrichtung des zu messenden Werkstückes erstreckende, gekrümmte Abstützleisten, gestaltet sein.at an embodiment, especially for the measurement of cylindrically curved Exterior surfaces adapted if at least one measuring probe is integrated into a measuring head, the outside drive-controlled is brought to the workpiece surface to be measured and the one set of several, optionally via a delivery system operable, supportive organs has, which are deliverable in the direction of the workpiece section to be measured, in particular substantially in the radial direction of the workpiece section. The supporting organs can, like in one embodiment for the Measurement of bore internal surfaces, as in the axial direction of the workpiece to be measured elongated support strips, optionally also as in the circumferential direction of the measured workpiece extending, curved supporting limbs, be designed.
Bei manchen Ausführungsformen befindet sich der Messsensor in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung zwischen Abstützorganen bzw. zwischen durch Abstützorgane definierten Abstützstellen. Hierdurch ist eine gegen Vibrationen und andere Erschütterungen besonders unempfindliche Anordnung des Messsensors möglich, die hochgenaue Messergebnisse erlaubt.at some embodiments the measuring sensor is in the circumferential direction and / or in the axial direction between supporting organs or between by supporting organs defined support points. This is one against vibration and other shocks particularly insensitive arrangement of the measuring sensor possible, the highly accurate measurement results allowed.
Bei einer Ausführungsform, die besonders für prozessnahe Messungen an gehonten oder durch Finishen bearbeiteten Werkstücken geeignet ist, ist der Sensorkörper im Bereich des Messsensors öldicht gekapselt. Hierdurch kann auf eine Reinigung des zu messenden Werkstückes zwischen einer vorausgehenden Bearbeitung und der Messung verzichtet werden. Die Messung kann daher ohne großen Zeitverlust auch zwischen einzelnen Honoperationen durchgeführt werden.at an embodiment, especially for Process-related measurements on honed or machined finishers workpieces is suitable, is the sensor body oil-tight in the area of the measuring sensor capsuled. This allows for a cleaning of the workpiece to be measured between a previous processing and the measurement are omitted. The measurement can therefore be without much loss of time also be carried out between individual honing operations.
Manche Ausführungsformen erfindungsgemäßer Messsysteme umfassen ein Messsensor-Zustellsystem zur vorzugsweise stufenlosen Ein stellung der radialen Position des Messsensors relativ zu einer z.B. parallel oder koaxial zu einer Bohrungsachse oder zur Achse eines zylindrischen Werkstückabschnittes auszurichtenden Sondenachse. Hierdurch kann die für eine Messung maßgebliche radiale Null-Position des Messsensors in Bezug auf die parallel zur Bohrungsachse oder Werkstückabschnittsachse auszurichtende Sondenachse in Radialrichtung verlagert werden, um eine schnelle Anpassung der Messsonde an unterschiedliche Durchmesser der zu messenden, konvex oder konkav gekrümmten Werkstückoberfläche zu gewährleisten. Dafür kann z.B. der Sondenkörper als Ganzes radial verschoben werden und/oder der Messsensor relativ zum Sondenkörper.Some embodiments of measuring systems according to the invention comprise a measuring sensor feed system for preferably stepless adjustment of the radial position of the measuring sensor relative to a probe axis to be aligned, for example, parallel or coaxial to a bore axis or to the axis of a cylindrical workpiece section. In this way, the decisive for a measurement radial zero position of the measuring sensor in relation to be aligned parallel to the bore axis or Werkstückabschnittsachse probe axis are displaced in the radial direction to ensure rapid adaptation of the probe to different diameters of the measured, convex or concave workpiece surface. For example, the probe body as a whole can be moved radially be and / or the measuring sensor relative to the probe body.
Die Erfindung betrifft auch eine Bearbeitungsmaschine, der mindestens ein erfindungsgemäßes Messsystem zugeordnet ist. Das Messsystem kann z.B. in eine Honmaschine integriert sein, beispielsweise in der Art, dass eine Spindel der Honmaschine als Messspindel des Messsystems genutzt wird. Es ist auch möglich, das Messsystem als eine von einer Bearbeitungsmaschine gesonderte Messstation auszulegen.The The invention also relates to a processing machine, at least an inventive measuring system assigned. The measuring system may e.g. integrated into a honing machine be, for example, in the way that a spindle of the honing machine is used as a measuring spindle of the measuring system. It is also possible that Measuring system as a separate from a processing machine measuring station interpreted.
Eine Auswerteeinrichtung des Messsystems kann mit einer Steuereinrichtung der Bearbeitungsmaschine signalübertragend verbunden bzw. Teil dieser Steuereinrichtung sein und gemeinsam mit dieser eine Regeleinrichtung zur Steuerung der Bearbeitung auf Basis von mit dem Messsystem erhaltenen Messdaten bilden. Beispielsweise können mit dem Messsystem Rauheitsparameter von mehreren in einem Bearbeitungsprozess bearbeiteten Werkstücken aufgenommen und deren Mittelwert gebildet werden. Aus dem Mittelwert kann über einen geeigneten Steueralgorithmus mindestens ein Steuerparameter für die Steuerung der Bearbeitungsmaschine gewonnen werden. Beispielsweise kann die Bearbeitungszeit und/oder der Anpressdruck von Schneidstoff (z.B. Honsteinen oder Schleifband) auf Basis von Messwerten des Messsys tems gesteuert werden, um auch bei größeren Serien zu bearbeitender Werkstücke enge Fertigungstoleranzen einhalten zu können.A Evaluation device of the measuring system can with a control device the signal processing machine be connected or part of this control device and together with this a control device for controlling the processing Form the basis of measurement data obtained with the measuring system. For example can with the measuring system roughness parameters of several in a machining process machined workpieces recorded and their mean value are formed. From the mean can over a suitable control algorithm at least one control parameter for the Control of the processing machine can be obtained. For example may be the processing time and / or the contact pressure of cutting material (e.g., honing stones or abrasive tape) based on readings from the Messsys tems be controlled in order to close even with larger series of workpieces To be able to comply with manufacturing tolerances.
Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Dabei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungsformen darstellen. Bevorzugte Ausführungsformen werden an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert.The The above and other features are excluded from the claims also from the description and the drawings. The can individual features each for alone or too many in the form of subcombinations an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous also for protectable embodiments represent. Preferred embodiments be attached to the attached Drawings explained.
In
Bei
der zweispindligen Honmaschine sind auf einer nicht näher gezeigten,
portalartigen Trägerkonstruktion
zwei im Wesentlichen identisch aufgebaute Honeinheiten
Unmittelbar
neben den Honeinheiten ist ein in die Honmaschine integriertes Messsystem
Der
in
Die
nach außen
gerichteten Abstützflächen der
Abstützleisten
Die
vom Messkopfkörper
Die verschmutzungsempfindlichen Teile des Messsensors, insbesondere die elektromechanischen Wandler, sind innerhalb des Gehäuses des Messsensors öldicht gekapselt. Hierzu kann zwischen der Tastspitze und dem Gehäuse eine Öldichtung vorgesehen sein, durch die ein beweglicher Halter für die Tastspitze beweglich hindurch geführt ist. Die Tastspitze kann durch geeignete Maßnahmen beim Einfahren in die Bohrung (und beim Herausfahren) gegen mechanische Beschädigung geschützt werden, beispielsweise durch Einziehen der Tastspitze oder durch Herausfahren eines die Tastspitze umschließenden Schutzelementes.The contamination-sensitive parts of the measuring sensor, in particular the electromechanical transducers are encapsulated within the housing of the measuring sensor in an oil-tight manner. For this purpose, an oil seal may be provided between the probe tip and the housing, movable by a movable holder for the probe tip passed through is. The Tastspitze can by suitable measures when retracting into the Bore (and when retracting) protected against mechanical damage, for example, by pulling the probe tip or by retracting one of the probe tip enclosing Protective element.
Wie
in
Die
außen
liegenden, durch ein hartes Elastomermaterial gebildeten Abstützflächen der
Abstützorgane
haben sowohl axial oberhalb, als auch axial unterhalb des Messbereiches
Zur
Durchführung
einer Rauheitsmessung an der Innenfläche einer bearbeiteten Bohrung
kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden. Nach Abschluss
der Honoperation, deren Bearbeitungsergebnis über prüft werden soll, werden die
Honspindeln aus den Zylinderbohrungen durch Zurückziehen nach oben ausgefahren.
Anschließend
wird das auf der Aufspannplatte
Anschließend wird
die Messspindel gegebenenfalls mit Hilfe des Messspindelantriebes
Danach
wird die antriebsgesteuerte Fixierung des Sondenkörpers bzw.
des Messkopfes
In wieweit eine Abkopplung erforderlich ist, hängt von der Messumgebung und der Messaufgabe ab. Bei anderen Ausführungsformen ist das Messsystem in einer von der Honmaschine gesonderten Messstation untergebracht, wodurch eine starke Entkopplung von Bearbeitungsvibrationen möglich wird. Die separate Messmaschine kann in unmittelbarer Nähe der Honmaschine im Werkstückfluß unmittelbar dahinter angeordnet sein.In The extent to which decoupling is required depends on the measuring environment and the measuring task. In other embodiments, the measuring system is housed in a separate from the honing machine measuring station, whereby a strong decoupling of machining vibrations is possible. The separate measuring machine can directly in the immediate vicinity of the honing machine in the workpiece flow be arranged behind it.
Danach
wird die Messung durchgeführt. Hierzu
wird zunächst
die Tastspitze
Eine
Messstrecke kann sich über
den gesamten maximal verfügbaren
Messbereich
Bei
dem taktil arbeitenden Messsystem kann es beispielsweise durch Verschleiß an der
Tastspitze
Die Referenzeinrichtung kann bei anderen Ausführungsformen auch neben dem zu messenden Werkstück angeordnet sein, so dass die Messspindel zur Kalibrierung zwischen dem zu messenden Werkstück und der Referenzeinrichtung in seitlicher Richtung verfahren werden muss.The Reference device may also be in addition to the other embodiments workpiece to be measured be arranged so that the measuring spindle for calibration between the workpiece to be measured and the reference device are moved in the lateral direction got to.
Das
Prinzip des Messsystems ist für
Bohrungen unterschiedlicher Durchmesser geeignet. Zu dem Messsystem
können
beispielsweise mehrere unterschiedlich dimensionierte Messköpfe gehören, die
jeweils einen abgegrenzten Durchmesserbereich, beispielsweise in
der Größenordnung
von bis zu zehn Millimetern Durchmesservariationen, abde cken. Anhand
Die
Messsonden
Die
Durch
eine am unteren Ende der Zustellstange vorgesehene Schraubenfeder
Der
Messkopf
Der
Messkopf
Der
Messkopf
Die
Ausführungsform
in
Dem
Messsensor ist eine Reinigungseinrichtung
Der optische Messsensor kann alternativ zu einem taktilen Messsensor oder zusätzlich dazu vorgesehen sein, um andere Oberflächencharakteristika zu erfassen, beispielsweise den Verlauf von Bearbeitungsspuren, Honwinkel, Riefenbreiten etc.Of the Optical measuring sensor may alternatively be a tactile measuring sensor or additionally be designed to capture other surface characteristics, for example, the course of machining marks, honing angle, groove widths Etc.
Anhand
von
Das
Messsystem hat einen Messkopf
Zur
Messung eines Werkstückabschnitts
bekannten Durchmessers werden zunächst die Abstützorgane
Bei einer nicht bildlich dargestellten Ausführungsform eines Messkopfes zur Messung von konvex gekrümmten Werkstückaußenflächen sind die Abstützorgane fest am Messkopfkörper angebracht, also nicht separat zustellbar. Hierdurch sind mechanisch besonders stabile Systeme möglich. Bei einer solchen Ausführungsform wird der ganze Messkopf mit den integrierten, starren Abstützorganen auf eine Welle oder ein anderes zu messendes Werkstück zugestellt. In diesem Fall kann die Positionierung des Messkopfes relativ zum Werkstück und die Fixierung am Werkstück über eine einzige steuerbare Bewegungsachse, nämlich die Bewegungsachse des Messkopfes, gesteuert werden.In a non-illustrated embodiment of a measuring head for measuring convexly curved workpiece outer surfaces are the Abstützorgane firmly attached to the measuring head body, so not deliverable separately. As a result, mechanically stable systems are possible. In such an embodiment, the entire measuring head is delivered with the integrated, rigid Abstützorganen on a shaft or other workpiece to be measured. In this case, the positioning of the measuring head relative to the workpiece and the fixation on the workpiece via a single controllable movement axis, namely the axis of movement of the measuring head, are controlled.
Bei
den bisher beschriebenen Ausführungsformen
wird als Immersionsflüssigkeit
der Kühlschmierstoff
verwendet, der in der Honmaschine für die Bearbeitung umläuft. Diese
kann vor Einleitung zwischen den optischen Messseonor und die Werkstückoberfläche gereinigt
werden. Bei anderen Ausführungformen
wird von einem separaten Tank eine als Immersionsflüssigkeit
geeignete Flüssigkeit
zugeführt,
die vorzugsweise mit dem Kühlschmierstoff kompatibel
ist. Diese Flüssigkeit
kann neuer, originaler (noch unbenutzter) Kühlschmierstoff oder auch nur
ein Grundöl
ohne oder mit wenigen Additiven sein. In diesem Fall kann dann z.B.
bei jeder Messung eine geringe Menge der neuen Flüssigkeit
in die Messkammer, d.h. in den Zwischenraum zwischen Messensor und
Werkstückoberfläche, zugeführt werden.
Nach der Messung kann die Flüssigkeit
in das Maschinenbett fließen
und damit in die grosse Kühlmittelanlage,
in der der zur Bearbeitung verwendete Kühlschmierstoff umläuft. Hierzu
kann z.B. der obere Fluidkanal
Die Erfindung wurde am Beispiel von Messsystemen für die Rauheitsmessung und/oder bildliche Erfassung der Oberflächenstruktur von gehonten Innenflächen zylindrischer Bohrungen oder mit Hilfe von bandförmigen Feinbearbeitungswerkzeugen oder auf andere Weise feinbearbeiteten zylindrischen Werkstückoberflächen erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Anwendung und/oder die gezeigten Messensoren beschränkt. Beispielsweise können Messsensoren unterschiedlicher Messprinzipien kombiniert sein. So kann z.B. zusätzlich zu mindestens einem taktilen Sensor mindestens ein berührungslos arbeitender Messsensor vorhanden sein, beispielsweise ein optischer Sensor zur Erfassung der Oberflächenstruktur, um beispielsweise anhand geeigneter Schnittbilder Rückschlüsse auf Honwinkel, Riefenbreiten, werkstoffspezifische Größen oder dergleichen zu erlauben. Bei geeigneter Auslegung eines optischen Messsensors z.B. zur Streifenprojektion oder dergleichen, kann ein optischer, verschleißfreier Messsensor oft vollwertig zur Messung der Rauheit genutzt werden. Daher kann gegebenenfalls auf einen taktilen Messsensor verzichtet werden, auch wenn Rauheitskenngrößen zu ermitteln sind. Die zu messenden Bauteile und Bohrungen sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können Pleuelbohrungen, Bohrungen in Zahnrädern, Kompressorlaufbahnen und/oder Zylinderbuchsen größerer Dieselmotoren oder anderer Brennkraftmaschinen ebenfalls mit Hilfe erfindungsgemäßer Messsysteme gemessen werden. Mit Hilfe eines für die Messung von konvex gekrümmten Außenflächen eingerichteten Messsystems können bei spielsweise weitgehend zylindrische Lagerflächen an Kurbelwellen, Nockenwellen oder anderen Wellen sowie andere zylindrische Werkstücke, beispielsweise feinbearbeitete Kolbenstangen oder dergleichen gemessen werden.The The invention was based on the example of measuring systems for roughness measurement and / or visual capture of the surface structure of honed inner surfaces cylindrical bores or with the aid of band-shaped finishing tools or explained in another way finely machined cylindrical workpiece surfaces. she However, this is not applicable to this application and / or the measurement sensors shown limited. For example, you can Measuring sensors of different measuring principles combined. So can e.g. additionally At least one tactile sensor at least one non-contact Measuring sensor be present, for example, an optical sensor for Acquisition of the surface structure, for example, based on suitable sectional images conclusions Honing angle, groove widths, material-specific sizes or to allow the like. With a suitable design of an optical Measuring sensor e.g. for fringe projection or the like, can a Optical, wear-free measuring sensor often fully used to measure roughness. Therefore, can if necessary dispensing with a tactile measuring sensor, also to determine roughness characteristics are. The components and holes to be measured are not on the embodiments limited. For example, you can Connecting rod bores, holes in gear wheels, compressor raceways and / or cylinder liners of larger diesel engines or other internal combustion engines also using inventive measuring systems be measured. Using a set up for the measurement of convex curved outer surfaces Measuring system can for example, largely cylindrical bearing surfaces of crankshafts, camshafts or other shafts and other cylindrical workpieces, for example precision machined piston rods or the like are measured.
Claims (40)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102006011904.5A DE102006011904B4 (en) | 2006-03-09 | 2006-03-09 | Measuring method, measuring system and processing machine with measuring system |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102006050838A1 true DE102006050838A1 (en) | 2007-09-20 |
Family
ID=40070541
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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