DE102015103466A1

DE102015103466A1 - Verfahren zum einstellen eines volumens eines verbrennungsraums eines motors

Info

Publication number: DE102015103466A1
Application number: DE102015103466.2A
Authority: DE
Inventors: c/o DMG MORI SEIKI CO. LTD Nishikawa Shizuo; c/o DMG MORI SEIKI CO. LTD. Nakao Hiroki
Original assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2015-10-01
Also published as: CN104942374A; US20150276393A1; JP2015183641A; US9863763B2; JP5897630B2; CN104942374B

Abstract

Um das Volumen des Verbrennungsraumes mit hoher Genauigkeit einzustellen, enthält ein Zylinderkopf 200 eine Vertiefung 204, die einen Teil des Verbrennungsraumes des Motors bildet, und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock. Die Vertiefung 204 enthält eine Mehrzahl von Öffnungen, an welchen eine Mehrzahl von bestimmten Bauteilen angebracht ist. Die Anschlussfläche 202 ist derart gebildet, dass sie einen Abtragungsvorrat mit Bezug auf dreidimensionale Formdaten des Zylinderkopfes 200 aufweist, der so gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Messen der Flächenform der Vertiefung und der Form der Anschlussfläche um die Vertiefung durch aufeinanderfolgendes Ändern der Bestrahlungsposition eines Laserstrahls mittels eines Linien-Laserentfernungsmessers. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Entfernen von Daten von Bereichen äquivalent zur Mehrzahl von Öffnungen aus Messdaten durch Vergleichen der durch den Linien-Laserentfernungsmesser erhaltenen Messdaten mit den dreidimensionalen Formdaten. Das Einstellungsverfahren umfasst weiterhin: Berechnen des Volumens der Vertiefung 204 basierend auf den Messdaten, aus welchen die Bereiche äquivalent zur Mehrzahl von Öffnungen entfernt wurden; und Bestimmen der Abtragungsmenge der Anschlussfläche 202 durch Vergleichen des berechneten Volumens der Vertiefung 204 mit einem Volumen der Vertiefung 204 basierend auf den dreidimensionalen Formdaten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraums eines Motors.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Das Volumen eines Verbrennungsraumes in einem Kraftfahrzeugmotor beeinflusst in hohem Masse das Verbrennungsverhalten von Kraftstoff und die Leistung des Motors. Es ist daher erforderlich, das Volumen des Verbrennungsraums so herzustellen, dass es in einem vorbestimmten Bereich liegt. Insbesondere wird das Volumen der Vertiefung eines Zylinderkopfes, welche einen Teil des Verbrennungsraums bildet, bestimmt und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock oder die Vertiefung wird in Übereinstimmung mit dem Messergebnis maschinell bearbeitet. Durch diesen maschinellen Bearbeitungsvorgang kann das Volumen des Verbrennungsraums eingestellt werden.
Als ein herkömmliches Verfahren zum Erlangen des Volumens der Vertiefung des Zylinderkopfes wird oftmals ein Verfahren zum Füllen des Ventillochs eines gegossenen Zylinderkopfes mit Ton oder dergleichen, Eingießen von Petroleum in die Vertiefung des Zylinderkopfes und Erlangen des Volumens der Vertiefung aus dem Volumen des Petroleums verwendet. Dieses Verfahren ist auf Grund des Eingreifens von manueller Arbeit ineffizient.
Die japanische Patentoffenlegung Nr. 2011-256730 offenbart eine Technik zum Einstellen einer ebenen Bezugsfläche auf der Oberseite der Vertiefung des Zylinderkopfes beim Bilden eines Zylinderkopfes durch Gießen und Messen eines Abstandes zwischen der Anschlussfläche und der Bezugsfläche, um eine Abtragungsmenge zu bestimmen.
Das in der obigen Schrift beschriebene Verfahren misst jedoch ausschließlich den Abstand zwischen einem Punkt der Bezugsfläche und der Anschlussfläche; daher ist die Genauigkeit nicht so hoch.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme gemacht und erlaubt, die Probleme des verwandten Standes der Technik zu lösen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Einstellen eines Volumens eines Verbrennungsraumes eines Motors bereit, umfassend:
Vorbereiten eines durch Gießen gebildeten Zylinderkopfes,
wobei der Zylinderkopf eine Vertiefung, die einen Teil des Verbrennungsraums des Motors bildet, und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock enthält, und
wobei die Anschlussfläche derart gebildet ist, dass sie einen Abtragungsvorrat mit Bezug auf dreidimensionale Formdaten des Zylinderkopfes aufweist, welcher derart gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist,
wobei das Einstellungsverfahren ferner umfasst:
Messen einer Mehrzahl von Bereichen einer Fläche der Vertiefung und einer Mehrzahl von Bereichen der Anschlussfläche mittels eines Entfernungsmessers;
Berechnen von Unterschieden zwischen jeweiligen Messwerten der Anschlussfläche und einer Gestaltungsform der Anschlussfläche basierend auf den dreidimensionalen Formdaten in einem Zustand, in welchem die Gestaltungsform der Fläche der Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten mit Bezug auf eine Mehrzahl von Messwerten der Vertiefung angepasst ist;
Bestimmen einer Abtragungsmenge basierend auf den berechneten Unterschieden und Abtragen der Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Einstellen eines Volumens eines Verbrennungsraums eines Motors bereit, umfassend:
Vorbereiten eines durch Gießen gebildeten Zylinderkopfes,
wobei der Zylinderkopf eine Vertiefung, welche einen Teil des Verbrennungsraums des Motors bildet, und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock enthält, und
wobei die Anschlussfläche derart gebildet ist, dass sie einen Abtragungsvorrat mit Bezug auf dreidimensionale Formdaten des Zylinderkopfes aufweist, welcher derart gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist,
wobei das Einstellungsverfahren ferner umfasst:
Messen einer Mehrzahl von Bereichen einer Fläche der Vertiefung und einer Mehrzahl von Bereichen der Anschlussfläche mittels eines Entfernungsmessers;
Berechnen von Unterschieden zwischen jeweiligen Messwerten der Vertiefung und einer Gestaltungsform der Fläche der Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten in einem Zustand, in welchem die Gestaltungsform der Anschlussfläche basierend auf den dreidimensionalen Formdaten mit Bezug auf eine Mehrzahl von Messwerten der Anschlussfläche angepasst ist; und
Bestimmen einer Abtragungsmenge basierend auf den berechneten Unterschieden und Abtragen der Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge.
KURZBESCHREIBUNG DER BEZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht, welche ein Beispiel eines Maschinenwerkzeugs, welches einen Entfernungsmesser enthält, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches die funktionale Anordnung eines Teils betreffend Flächenformmessung in dem Maschinenwerkzeug gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Ansicht, welche die Anordnung eines Laserentfernungsmessers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
4 ist eine Draufsicht, welche das äußere Aussehen eines Zylinderkopfes zeigt, der als ein mittels des Maschinenwerkzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung maschinell zu bearbeitendes Objekt dient;
5 ist eine Schnittansicht, welche entlang einer Schnittlinie V-V in 4 genommen ist;
6 ist eine Teilschnittansicht, welche entlang einer Schnittlinie VI-VI in 4 genommen ist;
7A bis 7C sind Schnittansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen der Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche des Zylinderkopfes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Flussdiagramm, welches Vorgänge zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraums eines Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
9A bis 9C sind Schnittansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen der Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche eines Zylinderkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Flussdiagramm, welches Vorgänge zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraums eines Motors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11A und 11B sind Ansichten zum Erläutern des Messprinzips eines Linien-Laserentfernungsmessers;
12 ist eine Ansicht zum Erläutern der Messbereiche der Fläche eines Zylinderkopfes durch den Linien-Laserentfernungsmesser;
13 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen des Volumens von jeder Vertiefung; und
14 ist ein Flussdiagramm, welches Vorgänge zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraums eines Motors der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine bevorzugte Ausführungsform/Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird/werden nun im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es soll angemerkt sein, dass die relative Anordnung der Komponenten, numerische Ausdrücke und numerische Werte, wie sie in diesen Ausführungsformen dargelegt sind, den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken, sofern es nicht gesondert angegeben ist.
(Erste Ausführungsform)
[Beispiel einer Anordnung eines Maschinenwerkzeugs, welches einen Laserentfernungsmesser enthält]
1 ist eine Perspektivansicht, welche ein Beispiel eines in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Maschinenwerkzeugs schematisch zeigt, welches einen Entfernungsmesser enthält. Ein Fall, in welchem das Maschinenwerkzeug ein vertikales maschinelles Bearbeitungscenter ist, wird nachfolgend erläutert, auch wenn das Maschinenwerkzeug von einem anderen Typ wie beispielsweise einem horizontalen maschinellen Bearbeitungscenter sein kann. Ferner wird ein berührungsloser Entfernungsmesser mittels eines Lasers als der Entfernungsmesser beispielhaft erläutert, auch wenn der Entfernungsmesser von einem Berührungstyp sein kann.
Bezug nehmend auf 1 enthält ein Maschinenwerkzeug 1 eine Verarbeitungsvorrichtung 10, eine NC(„Numerical Control”, numerische Steuer)-Vorrichtung 24, einen ATC („Automatic Tool Changer”, automatischer Werkzeugwechsler) 28 und einen Computer 150.
Die maschinelle Bearbeitungsvorrichtung 10 enthält ein Bett 12, eine auf dem Bett 12 aufgesetzte Säule 14, einen Spindelkopf 20, der eine Spindel 22 enthält, und einen Sattel 16, der einen Tisch 18 enthält.
Die Säule 14 ist auf dem Bett 12 aufgesetzt und enthält eine rückwärtige Stütze 40, welche in der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) beweglich ist. Ein B-Achsen-Rotationsmechanismus 36 und einen A-Achsen-Rotationsmechanismus 38 sind an der rückwärtigen Stütze 40 angebracht.
Der Spindelkopf 20 ist durch die vordere Fläche der Säule 14 über die rückwärtige Stütze 40 gestützt, der B-Achsen-Rotationsmechanismus 36 und der A-Achsen-Rotationsmechanismus 38 sind in der vertikalen Richtung (Z-Achsenrichtung) beweglich und können derart angetrieben werden, dass sie um die A-Achse und die B-Achse rotieren. Ein Werkzeug (nicht gezeigt) oder ein Messkopf 42 ist abnehmbar an dem Distalende der Spindel 22 angebracht. Die Spindel 22 ist durch den Spindelkopf 20 derart gestützt, dass sie um die Mittelachsenlinie (Z-Achsenrichtung) rotieren kann.
Der Messkopf 42 beinhaltet einen Laserentfernungsmesser 100, eine Steuerschaltung und Antriebsbatterie für den Laserentfernungsmesser und ein Kommunikationsgerät zum Durchführen drahtloser Kommunikation.
Der Sattel 16 ist auf dem Bett 12 angeordnet und in nach hinten gerichteter und nach vorn gerichteter horizontaler Richtung (Y-Achsenrichtung) beweglich. Der Tisch 18 ist auf dem Sattel 16 angeordnet. Der Tisch 18 ist in der horizontalen Richtung nach links und nach rechts (X-Achsenrichtung) beweglich. Ein Werkstück 2 (insbesondere ein Zylinderkopf) ist auf dem Tisch 18 platziert.
Die maschinelle Bearbeitungsvorrichtung 10 ist ein maschinelles Bearbeitungscenter in fünf Achsen, welches den Messkopf 42 und das Werkstück 2 relativ in drei orthogonalen Axialrichtungen der X-, Y- und Z-Achse linear bewegt und die A- und B-Rotationsachsen aufweist. Beachte, dass die Anordnung der drei orthogonalen Achsen und der Rotationsachsen sich von jener in 1 unterscheiden kann. Zum Beispiel können die Antriebsmechanismen für die drei orthogonalen Achsen auf der Seite des Spindelkopfes 20 angeordnet sein und die Rotationsmechanismen für die A- und C-Achse können auf der Tischseite angeordnet sein.
Die NC-Vorrichtung 24 steuert den Gesamtbetrieb der maschinellen Bearbeitungsvorrichtung 10, welches Steuern entlang der drei orthogonalen Achsen und der zwei Rotationsachsen, wie oben genannt, enthält. Der ATC 28 wechselt das Werkzeug und den Messkopf 42 von der Spindel 22 automatisch. Die NC-Vorrichtung 24 steuert den ATC 28.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die funktionale Anordnung eines Teils betreffend einer Flächenformmessung in dem Maschinenwerkzeug von 1 zeigt. 2 zeigt einen Z-Achsen-Zuführungsmechanismus 34, einen Y-Achsen-Zuführungsmechanismus 32, einen X-Achsen-Zuführungsmechanismus 30, den A-Achsen-Rotationsmechanismus 28 und den B-Achsen-Rotationsmechanismus 36, welche in der maschinellen Bearbeitungsvorrichtung 10 angeordnet sind.
Bezug nehmend auf die 1 und 2 treibt der Z-Achsen-Zuführungsmechanismus 34 den Spindelkopf 20, der durch die Säule 14 gestützt ist, an und bewegt ihn in der Z-Achsenrichtung. Der Y-Achsen-Zuführungsmechanismus 32 treibt den Sattel 16, der auf dem Bett 12 angeordnet ist, an und bewegt ihn in der Y-Achsenrichtung. Der X-Achsen-Zuführungsmechanismus 30 treibt den Tisch 18, der auf dem Sattel 16 platziert ist und das Werkstück 2 stützt, an und bewegt den Tisch 18 in der X-Achsenrichtung. Die NC-Vorrichtung 24 steuert den Z-Achsen-Zuführungsmechanismus 34, den Y-Achsen-Zuführungsmechanismus 32, den X-Achsen-Zuführungsmechanismus 30, den A-Achsen-Rotationsmechanismus 38 und den B-Achsen-Rotationsmechanismus 36.
Der Computer 150 enthält einen Prozessor 152, einen Speicher 154 und ein Kommunikationsgerät 170 zum Durchführen drahtloser Kommunikation mit dem Messkopf 42. Der Prozessor 152 funktioniert als eine Messsteuereinrichtung 156 und ein mit Bezug auf 4 beschriebener Datenprozessor 158 durch Ausführen eines in dem Speicher 154 gespeicherten Programms.
Die Messsteuereinrichtung 156 wechselt nacheinander die relative Positionsbeziehung zwischen dem Messkopf 42 und dem Werkstück 2 im Zusammenwirken mit der NC-Vorrichtung 24 und ein Laserstrahl 116 wird entlang der Fläche des Werkstückes 2 gescannt. Während des Scannens des Laserstrahls 116 gewinnt die Messsteuereinrichtung 156 als Flächenformdaten des Werkstücks 2 von dem Messkopf 42 Entfernungsdaten in der Höhenrichtung (Z-Achsenrichtung) bei einer Mehrzahl von Messpunkten in der Scanrichtung des Laserstrahls 116. Die konkrete Vorgänge sind, wie folgt.
Zuerst treibt unter der Steuerung der Messsteuereinrichtung 156 die NC-Vorrichtung 24 entweder den X-Achsen-Zuführungsmechanismus 30 oder den Y-Achsen-Zuführungsmechanismus 32 oder wenigstens zwei Achsen des X-Achsen-Zuführungsmechanismus 30, des Y-Achsen-Zuführungsmechanismus 32 und des Z-Achsen-Zuführungsmechanismus 34 an. Entsprechend ändert die NC-Vorrichtung 24 nacheinander die relative Positionsbeziehung zwischen dem Messkopf 42 und dem Werkstück 2.
Eine in der NC-Vorrichtung 24 enthaltene PLC („Programable Logic Controller”, programmierbare Logiksteuereinrichtung) 26 gibt ein Auslösesignal an das Kommunikationsgerät 170 in einem vorbestimmten Zyklus in Synchronität mit dem Antreiben der vorgenannten Zuführungsmechanismen aus. Beim Empfangen des Auslösesignals überträgt das Kommunikationsgerät 170 eine Messanweisung f an den Messkopf 42. Der Messkopf 42 misst einen Abstand D (d. h. die Entfernung der Fläche des Werkstückes 2) von dem Messkopf 42 zu dem Werkstück 2 in Übereinstimmung mit der Messanweisung f. Daten F des gemessenen Abstands D werden von dem Messkopf 42 an die Messsteuereinrichtung 156 über das Kommunikationsgerät 170 übertragen.
Ferner erfasst die PLC 26 Positionsdaten des Messkopfes 42 durch Erlangen von Positionsinformationsteilen des X-Achsen-Zuführungsmechanismus 30, des Y-Achsen-Zuführungsmechanismus 32 und Z-Achsen-Zuführungsmechanismus 34 in Synchronität mit den Zeitpunkten der Abstandsmessung durch den Messkopf 42. Die PLC 26 überträgt die erfassten Positionsdaten des Messkopfes 42 an die Messsteuereinrichtung 156.
Basierend auf den Positionsdaten des Messkopfes 42, welche von der PLC 26 erlangt wurden, und den Daten F des Abstandes D, die von dem Messkopf 42 erlangt wurden, leitet die Messsteuereinrichtung 156 Entfernungsdaten in der Höhenrichtung (Z-Achsenrichtung) an den jeweiligen Messpunkten in der Scanrichtung des Laserstrahls 116 ab. Die Entfernungsdaten werden als Messdaten 166 in dem Speicher 154 gespeichert. Dreidimensionale Formdaten 168 sind ferner als Gestaltungsdaten des Werkstücks 2 in dem Speicher 154 gespeichert.
Der Prozessor 152 funktioniert ferner als der Datenprozessor 158 zum Durchführen von Datenverarbeitung der Messdaten 166.
[Beispiel einer Anordnung des Laserentfernungsmessers]
3 ist eine Ansicht, welche die Anordnung des Laserentfernungsmessers schematisch zeigt. Bezug nehmend auf 3 enthält der Laserentfernungsmesser 100 einen Lichtemitter 110, eine Kondensorlinse 118, welche als ein optisches System dient, und einen linearen Bildsensor 120, welcher als ein Lichtempfänger dient. Der Lichtemitter 110 enthält eine Laserdiode 112 und einen Linse 114.
Der durch die Laserdiode 112 emittierte Laserstrahl 116 wird durch die Linse 114 in nahezu paralleles Licht geformt und bestrahlt das Werkstück 2, welches als ein Messzielobjekt dient. Eine Spotgröße w (ebenfalls als ein Spotdurchmesser bezeichnet) des Laserstrahls 116 auf dem Messzielobjekt hat zum Beispiel einen Durchmesser von 50 μm.
An der Bestrahlungsposition (ein Laserspot 132) des Laserstrahls 116 auf das Messzielobjekt 2 gestreutes und reflektiertes Licht wird durch die Kondensorlinse 118 auf den linearen Bildsender 120 zusammengefasst. Der Abstand zu dem Werkstück 2 wird durch Triangulation basierend auf der Zusammenfassungsposition auf dem linearen Bildsensor 120 berechnet.
Der lineare Bildsensor 120 ist mit einem Winkel basierend auf der Scheimflugschen Bedingung angeordnet. Das heißt, dass sich die Erfassungsfläche des linearen Bildsensors 120 und die Grundebene der Kondensorlinse 118 einander an einer geraden Linie schneiden. In dieser Anordnung dient eine Ebene, die den Laserstrahl 116 enthält, als die Objektebene. Sogar dann, wenn sich der Abstand zwischen dem Messzielobjekt 2 und dem Laserentfernungsmesser 100 ändert, bildet der Laserspot 132 ein Bild auf dem linearen Bildsensor 120 ohne Unschärfe.
[Beispiel eines Aufbaus eines Zylinderkopfes]
4 ist eine Draufsicht, welche das äußere Erscheinungsbild eines Zylinderkopfes zeigt, der als ein mittels des Maschinenwerkzeugs von 1 maschinell zu bearbeitendes Ziel dient. 5 ist eine Schnittansicht, welche entlang einer Schnittlinie V-V in 4 genommen ist. 6 ist eine Teilschnittansicht, welche entlang einer Schnittlinie VI-VI in 4 genommen ist. 4 bis 6 zeigen ein Beispiel des Aufbaus eines Zylinderkopfes, welcher einen Vierzylindermotor bildet. Der Zylinderkopf wird durch Gießen gebildet und danach mittels eines Bearbeitungscenters, wie in 1 gezeigt, teilweise abgetragen.
Bezug nehmend auf 4 bis 6 enthält ein Zylinderkopf 200 vier Vertiefungen 204A bis 204D (allgemein bezeichnet als Vertiefungen 204), welche einen Teil eines Verbrennungsraums für jeweilige Zylinder bilden, und eine Anschlussfläche 202 für einen Zylinderblock.
Die jeweiligen Vertiefungen 204 weisen dieselbe Anordnung auf und bilden zusammen mit den inneren Randflächen entsprechender Zylinderbohrungen und oberen Kolbenflächen den Verbrennungsraum. Öffnungen 206A und 206B für Einlasskanäle, Öffnungen 208A und 208B für Auslasskanäle und Öffnungen 210 für Zündkerzen sind in den jeweiligen Vertiefungen 204 gebildet. Einlassventile sind in den Öffnungen 206A bzw. 206B für die Einlasskanäle angebracht. Auslassventile sind in den Öffnungen 208A bzw. 208B für die Auslasskanäle angebracht. In dieser Beschreibung werden die Einlassventile, die Auslassventile und die Zündkerzen ebenfalls als bestimmte Bauteile bezeichnet.
Die Anschlussfläche 202 ist derart gebildet, dass sie einen Abtragungsvorrat aufweist. Durch Abtragen der Anschlussfläche 202 kann das Volumen jeder Vertiefung 204 an einen angestrebten Gestaltungswert angeglichen werden.
[Verfahren zum Einstellen eines Volumens eines Verbrennungsraumes]
Bezug nehmend auf 4 misst der Laserentfernungsmesser die Flächenform des Zylinderkopfes 200 auf der Verbrennungsraumseite, um die Abtragungsrichtung und Abtragungsmenge der Anschlussfläche 202 zu bestimmen. Eine lange Zeit ist jedoch für detaillierte Messung der Flächenformen der jeweiligen Vertiefungen 204 und jener der Anschlussfläche 202 unter Verwendung des Laserentfernungsmessers 100, welcher die Anordnung von 3 aufweist, erforderlich. In dieser Ausführungsform werden daher eine Mehrzahl von Bereichen der Flächen der jeweiligen Vertiefungen 204 und eine Mehrzahl von Bereichen der Anschlussfläche 202 um die Vertiefungen 204 stellvertretend gemessen. Zum Beispiel sind durch gestrichelte Linien in 4 gekennzeichnete Bereiche Messbereiche 212. Insbesondere misst der Laserentfernungsmesser 100 die Flächen der jeweiligen Vertiefungen 204 zwischen Kanalöffnungen und benachbarten Kanalöffnungen und Teile der Anschlussfläche 202 um die Vertiefungen 204. Die erhaltenen Messdaten 166 werden in dem Speicher 154 des Computers 150 gespeichert.
Der Datenprozessor 158 in 2 bestimmt die Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche 202 durch Vergleichen der Messdaten 166 mit den dreidimensionalen Formdaten 168 des Zylinderkopfes, der derart gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist. Dies wird im Detail Bezug nehmend auf die Zeichnungen erläutert.
7A bis 7C sind Schnittansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen der Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche des Zylinderkopfes gemäß der ersten Ausführungsform. In 7A bis 7C stellt eine gestrichelte Linie eine Flächenform basierend auf jedem der Messwerte 220 dar und eine durchgezogene Linie stellt eine Gestaltungsform 222 basierend auf den dreidimensionalen Formdaten 168 dar.
Bezug nehmend auf 7A passt der Datenprozessor 168 zunächst die Designformen 220 der Flächen der Vertiefungen 204A bis 204D mit Bezug auf die jeweiligen Messwerte 202 der Vertiefungen 204A bis 204D mittels des Verfahrens der kleinsten Quadrate, des Verfahrens der maximalen Wahrscheinlichkeit oder dergleichen an. Danach berechnet der Datenprozessor 168 Unterschiede DF zwischen den jeweiligen Messwerten 220 der Anschlussfläche und der Gestaltungsform 222 der Anschlussfläche in diesem angepassten Zustand. Im Fall von 7A sind die Unterschiede DF gleichmäßig; eine Richtung entlang einer Ebene 226 parallel zu einer Anschlussfläche 224 nach dem Gießen dient daher als eine Abtragungsrichtung CD. Abtragungsmengen sind zu den Werten der berechneten Unterschiede DF gleich und an den jeweiligen Bereichen der Anschlussfläche gleichmäßig.
Bezug nehmend auf 7B werden als ein Ergebnis des Durchführens derselben Anpassung wie in 7A erhaltene Differenzen DF allmählich größer in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen 204. In diesem Fall dient eine Richtung entlang der Ebene 226, welche mit einem Winkel Θ mit Bezug auf die Anschlussfläche 224 nach dem Gießen geneigt ist, als die Abtragungsrichtung CD, wie in 7B gezeigt. Abtragungsmengen werden basierend auf den berechneten Unterschieden DF bestimmt und weisen in Abhängigkeit von Positionen auf der Anschlussfläche unterschiedliche Werte auf.
In dem Fall von 7B unterscheiden sich, falls die Abtragungsrichtung CD nicht mit Bezug auf die Anschlussfläche 222 nach dem Gießen geneigt ist, die Volumina der Vertiefungen 204A bis 204D nach dem Abtragen voneinander. Seien Va, Vb, Vc und Vd die Volumina der Vertiefungen 204A, 204B, 204C und 204D nach dem Abtragen, weisen insbesondere diese Volumina eine Beziehung Va < Vb < Vc < Vd auf. Durch Neigen der Abtragungsrichtung CD mit Bezug auf die Anschlussfläche 224 nach dem Gießen werden die Volumina der Vertiefungen 204A bis 204D nach dem Abtragen im Wesentlichen gleich, das heißt Va = Vb = Vc = Vd.
Bezug nehmend auf 7C bestimmt der Datenprozessor 158, wenn ein Anpassungsfehler einen Referenzwert als ein Ergebnis des Durchführens derselben Anpassung wie in 4A übersteigt, dass der Zylinderkopf ein Ausschussteil ist. Ausschuss-/Nichtausschussbestimmung kann basierend darauf durchgeführt werden, ob Unterschiede ER zwischen den jeweiligen Messwerten 220 der Vertiefung 204D und der Gestaltungsform 222 der Fläche der Vertiefung 204D einen zulässigen Bereich in einem Zustand übersteigt, in welchem die Gestaltungsform 222 der Fläche der Vertiefung 204A mit Bezug auf die jeweiligen Messwerte 220 der Vertiefung 204A angepasst ist.
[Vorgänge zum Einstellen eines Volumens eines Verbrennungsraumes]
8 ist ein Flussdiagramm, welches Vorgänge zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraumes eines Motors in dieser Ausführungsform zeigt. Die obige Beschreibung wird mit Bezug auf 2, 4 und 8 zusammengefasst.
Zunächst wird ein durch Gießen gebildeter Zylinderkopf 200 auf dem Tisch 18 des Maschinenwerkzeugs 1 platziert (S100). Die Messsteuereinrichtung 156 misst eine Mehrzahl von Bereichen der Fläche durch den Laserentfernungsmesser für die jeweiligen Vertiefungen 204 des Zylinderkopfes 200 und eine Mehrzahl von Bereichen auf der Anschlussfläche 202 des Zylinderkopfes 200 durch den Laserentfernungsmesser (S105). Die Messdaten 166 werden in dem Speicher 154 gespeichert.
Danach passt der Datenprozessor 158 die Gestaltungsformen der Flächen der jeweiligen Vertiefungen 204 basierend auf den dreidimensionalen Formdaten 168 mit Bezug auf die Mehrzahl von Messwerten der Vertiefungen 204 an (S110). Zu dieser Zeit bestimmt der Datenprozessor 158, ob der Anpassungsfehler innerhalb eines zulässigen Bereiches ist (S115). Falls der Anpassungsfehler den zulässigen Bereich übersteigt (NEIN in S115), bestimmt der Datenprozessor 158, dass der Zylinderkopf 200 ein Ausschussteil ist (S120).
Falls der Anpassungsfehler innerhalb des zulässigen Bereiches ist (JA in S115), berechnet der Datenprozessor 158 Unterschiede zwischen den jeweiligen Messwerten der Anschlussfläche 202 und der Gestaltungsform der Anschlussfläche 202 basierend auf den dreidimensionalen Formdaten 168 in dem Anpassungszustand (S125). Der Datenprozessor 158 bestimmt die Abtragungsrichtung der Anschlussfläche 202 basierend auf der Tendenz einer Änderung der berechneten Unterschiedswerte in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen 204A bis 204D. Zusätzlich bestimmt der Datenprozessor 158 Abtragungsmengen an jeweiligen Positionen auf der Anschlussfläche 202 basierend auf den berechneten Unterschiedswerten (S130).
Zuletzt erzeugt der Computer 150 das maschinelle Bearbeitungsprogramm des Zylinderkopfes 200 basierend auf der bestimmten Abtragungsrichtung und den Abtragungsmengen. Die NC-Vorrichtung 24 trägt die Anschlussfläche 202 des Zylinderkopfes 200 in Übereinstimmung mit dem erzeugten maschinellen Bearbeitungsprogramm ab (S135).
Die erste Ausführungsform kann, wie oben beschrieben, die Messzeit verkürzen, da nicht der gesamte Bereich der Vertiefung und die Flächenform der Anschlussfläche um die Vertiefung durch den Laserentfernungsmesser gemessen werden muss, um das Volumen der Vertiefung zu berechnen. Da die Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche durch Anpassen einer Gestaltungsform mit Bezug auf die Messwerte jeweiliger Vertiefungen bestimmt werden, kann das Volumen des Verbrennungsraumes mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
(Zweite Ausführungsform)
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden das Abtragungsverfahren und die Abtragungsmenge einer Anschlussfläche 202 eines Zylinderkopfes 200 durch Vergleichen von Messdaten 166 mit dreidimensionalen Formdaten 168 bestimmt. Die zweite Ausführungsform ist dieselbe wie die erste Ausführungsform in dieser Hinsicht, unterscheidet sich aber von der ersten Ausführungsform in dem Datenvergleichsverfahren. Dies wird im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
9A bis 9C sind Schnittansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen der Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche des Zylinderkopfes gemäß der zweiten Ausführungsform. In 9A bis 9D stellt eine gestrichelte Linie eine Flächenform basierend auf jedem der Messwerte 220 dar und eine durchgezogene Linie stellt eine Gestaltungsform 222 basierend auf den dreidimensionalen Formdaten 168 dar.
Bezug nehmend auf 9A passt ein Datenprozessor 158 zunächst die Gestaltungsform 222 der Anschlussfläche 202 mit Bezug auf die jeweiligen Messwerte 220 der Anschlussfläche 202 durch Verwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate, des Verfahrens der höchsten Wahrscheinlichkeit oder dergleichen an. Danach berechnet der Datenprozessor 158 Unterschiede DF zwischen den jeweiligen Messwerten 220 von Vertiefungen 204 und der Gestaltungsformen 222 der Vertiefungen 204 in diesem Anpassungszustand. Im Fall von 9A sind die Unterschiede DF zwischen den Vertiefungen 204 gleichmäßig; eine Richtung parallel zur Anschlussfläche 202 nach dem Gießen dient daher als die Abtragungsrichtung. Die Abtragungsmenge wird durch Mitteln der Werte der berechneten Unterschiede DF erhalten.
Bezug nehmend auf 9B werden als ein Ergebnis des Durchführens derselben Anpassung wie in 9A erhaltene Unterschiede DF1 bis DF4 allmählich größer in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen 204. In diesem Fall wird die Abtragungsrichtung in Übereinstimmung mit der Tendenz einer Änderung der Unterschiede DF1 bis DF4 bestimmt. Eine mit Bezug auf die Anschlussfläche 202 nach dem Gießen geneigte Richtung dient daher als die Abtragungsrichtung. Abtragungsmengen werden basierend auf dem berechneten Unterschieden DF bestimmt und weisen in Abhängigkeit von Positionen auf der Anschlussfläche unterschiedliche Werte auf.
Im Fall von 9B unterscheiden sich, falls die Abtragungsrichtung CD nicht mit Bezug auf die Anschlussfläche 202 nach dem Gießen geneigt ist, die Volumina der Vertiefungen 204A bis 204D nach dem Gießen voneinander. Durch Neigen der Abtragungsrichtung mit Bezug auf die Anschlussfläche 202 nach dem Gießen werden die Volumen der Vertiefungen 204A bis 204D nach dem Abtragen annähernd gleich.
Bezug nehmend auf 9C bestimmt der Datenprozessor 158, wenn die Streuung von Unterschiedswerten, die für die jeweiligen Vertiefungen 204 berechnet wurden, als ein Ergebnis des Durchführens derselben Anpassung wie in 9A groß ist, dass der Zylinderkopf ein Ausschussteil ist. Zum Beispiel weisen im Fall von 9C der Unterschied DF1 der Vertiefung 204B und der Unterschied DF2 der Vertiefung 204D umgekehrte Vorzeichen auf.
10 ist ein Flussdiagramm, welches Vorgänge zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraumes eines Motors in dieser Ausführungsform zeigt.
Bezug nehmend auf 2, 4 und 10 wird zunächst der durch Gießen gebildete Zylinderkopf 200 auf einem Tisch 18 eines Maschinenwerkzeugs 1 platziert (S200). Eine Messsteuereinrichtung 156 misst eine Mehrzahl von Bereichen der Fläche durch einen Laserentfernungsmesser für die jeweiligen Vertiefungen 204 des Zylinderkopfes 200 und misst eine Mehrzahl von Bereichen auf der Anschlussfläche 202 des Zylinderkopfes 200 durch den Laserentfernungsmesser (S205). Die Messdaten werden in einem Speicher 154 gespeichert.
Danach passt der Datenprozessor 158 die Gestaltungsform der Anschlussfläche 202 basierend auf den dreidimensionalen Formdaten 168 mit Bezug auf die Mehrzahl von Messwerten der Anschlussfläche 202 an (S210). Der Datenprozessor 158 berechnet Unterschiede zwischen den jeweiligen Messwerten und der Gestaltungsform basierend auf den dreidimensionalen Formdaten 168 für die jeweiligen Vertiefungen 204 in diesem Anpassungszustand (S215). Falls die Streuung der für die jeweiligen Vertiefungen 204 berechneten Unterschiedswerte einen zulässigen Bereich überschreitet (NEIN in S220), bestimmt der Datenprozessor 158, dass der Zylinderkopf 200 ein Ausschussteil ist (S225).
Falls die Streuung der Unterschiedswerte für die jeweiligen Vertiefungen 204 innerhalb des zulässigen Bereichs ist (JA in S220), bestimmt der Datenprozessor 158 die Abtragungsrichtung der Anschlussfläche 202 basierend auf der Tendenz einer Änderung der berechneten Unterschiedswerte in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen 204A bis 204D. Danach bestimmt der Datenprozessor 158 Abtragungsmengen an jeweiligen Positionen auf der Anschlussfläche 202 basierend auf den berechneten Unterschiedswerten (oder dem Durchschnittswert der Unterschiedswerte für die jeweiligen Vertiefungen) (S230).
Zuletzt erzeugt ein Computer 150 das maschinelle Bearbeitungsprogramm des Zylinderkopfes 200 basierend auf der bestimmten Abtragungsrichtung und den Abtragungsmengen. Eine NC-Vorrichtung 24 trägt die Anschlussfläche 202 des Zylinderkopfes 200 in Übereinstimmung mit dem erzeugten maschinellen Bearbeitungsprogramm ab (S235).
Das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform kann, wie oben beschrieben, die Messzeit verkürzen, da nicht der gesamte Bereich der Vertiefung und die Flächenform der Anschlussfläche um die Vertiefung durch den Laserentfernungsmesser gemessen werden muss, um das Volumen der Vertiefung zu berechnen. Ferner werden die Unterschiede zwischen jeweiligen Messwerten in den Vertiefungen und der Gestaltungsform in einem Zustand berechnet, in welchem die Gestaltungsform mit Bezug auf die jeweiligen Messwerte der Anschlussfläche angepasst ist. Basierend auf den berechneten Unterschiedswerten werden die Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche bestimmt. Daher kann das Volumen des Verbrennungsraumes mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Die dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der ersten und zweiten Ausführungsform darin, dass ein Linien-Laserentfernungsmesser verwendet wird, der dazu eingerichtet ist, einen linienförmigen Laserstrahl auszustrahlen. In 3, welches eine Ansicht ist, die die Anordnung des Laserentfernungsmessers zeigt, ist die Linse 114 des Lichtemitters 110 durch zum Beispiel eine zylindrische Linse im Fall des Linien-Laserentfernungsmessers ersetzt. In dieser Anordnung emittiert der Lichtemitter einen linienförmigen Laserstrahl. Als ein Lichtempfänger 120 wird anstelle des linearen Bildsensors ein zweidimensionaler Bildsensor verwendet.
11A und 11B sind Ansichten zum Erläutern des Messprinzips des Linien-Laserentfernungsmessers. Wie in 11A gezeigt, wird ein Messzielobjekt 2 mit einem bandförmigen (linienförmigen) Laserstrahl 116A von einem Lichtemitter 110A bestrahlt. Das durch das Messzielobjekt 2 gestreute Licht wird durch eine Lichtempfangslinse 118 nicht in einer Punktform, aber in einer Linienform auf einem zweidimensionalen Bildsensor 122, der auf dem Lichtempfänger 120 angeordnet ist, zusammengefasst. Die Triangulation wird daher in der Breitenrichtung (Y-Achsenrichtung) erweitert und Entfernungen in der Z-Achsenrichtung an jeweiligen Laserbestrahlungpositionen in der Y-Achsenrichtung können gleichzeitig erfasst werden.
12 ist eine Ansicht zum Erläutern der Messbereiche der Fläche eines Zylinderkopfes durch den Linien-Laserentfernungsmesser. Durch Scannen eines linienförmigen Laserstrahls können die Flächenformen der gesamten Bereiche jeweiliger Vertiefungen 204 in 46 und die Flächenform einer Anschlussfläche 202 um die jeweiligen Vertiefungen 204 in einer relativ kurzen Zeit gemessen werden. 12 zeigt insbesondere eine Vertiefung 204C und Messpunkte um sie. Jeder Gitterpunkt ist äquivalent zu einem Messpunkt durch den Linien-Laserentfernungsmesser. Die Zahl von Messpunkten hängt von der Zahl von Pixeln des zweidimensionalen Bildsensors ab.
Durch Vergleichen von dreidimensionalen Formdaten (Gestaltungsdaten) und Messdaten werden Daten von Bereichen äquivalent zu Öffnungen 206A und 206B für Einlasskanäle, Öffnungen 208A und 208B für Auslasskanäle und Öffnungen 210 für Zündkerzen aus den Messdaten entfernt (in 12 werden Messdaten von gepunkteten Gitterpunkten MP nicht entfernt, aber Messdaten von nicht gepunkteten Gitterpunkten MP werden entfernt). Dies wird gemacht, weil die Reflexionsrichtung eines Laserstrahls an diesen Öffnungsbereichen variiert und die Zuverlässigkeit von Messungsdaten dürftig ist. An diesen Öffnungsbereichen werden Positionsinformationsteile der Einlassventile, Auslassventile und Zündkerzen auf der Fläche verwendet. Zuletzt werden die Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 mittels in der oben beschriebenen Weise modifizierter Messdaten berechnet.
13 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen des Volumens jeder Vertiefung. Bezug nehmend auf 12 und 13 kann das Volumen der Vertiefung 204 durch Teilen des von der Vertiefung 204 umgebenen Bereiches in viele angeschnittene dreieckige Stäbe, wie in 13 gezeigt, und Hinzufügen der Volumina der jeweiligen angeschnittenen dreieckigen Stäbe berechnet werden. Eine untere Fläche 232 des angeschnittenen dreieckigen Stabes ist äquivalent zur Hälfte jedes durch das Gitter in 12 geteilten Quadratbereiches und ist auf der Erweiterung der Anschlussfläche 202 des Zylinderkopfes 200 positioniert. Höhen h1, h2 und h3 des angeschnittenen dreieckigen Stabes sind äquivalent zu Abständen von jeweiligen Kanten, welche die untere Fläche 232 bilden, zu der Fläche der Vertiefung 204.
14 ist ein Flussdiagramm, welches Vorgänge zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraumes eines Motors zeigt.
Bezug nehmend auf 2, 4 und 14 wird zunächst der durch Gießen gebildete Zylinderkopf 200 auf einen Tisch 18 eines Maschinenwerkzeugs 1 platziert (S300). Eine Messsteuereinrichtung 156 misst die Flächenformen der jeweiligen Vertiefungen 204 des Zylinderkopfes 200 und die Flächenform der Anschlussfläche 202 mittels des Linien-Laserentfernungsmessers (S305). Messdaten 166 werden in einem Speicher 154 gespeichert.
Danach entfernt ein Datenprozessor 158 Daten von Bereichen äquivalent zu den Öffnungen (für die Einlasskanäle, Auslasskanäle und Zündkerzen) aus den Messdaten durch Vergleichen der Messdaten 166 und der dreidimensionalen Formdaten 168 (S310). Positionsinformationsteile einer Fläche, welche unter der Annahme, dass die Einlassventile, Auslassventile und Zündkerzen in den entsprechenden Öffnungen angebracht sind, dem Verbrennungsraum gegenüberliegt, werden zu diesen Bereichen hinzugefügt (S315).
Danach berechnet der Datenprozessor 158 die Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 basierend auf den Messdaten 166 nach der Modifikation (S320). Der Datenprozessor 158 bestimmt die Abtragungsrichtung und Abtragungsmenge der Anschlussfläche durch Vergleichen der berechneten Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 mit den Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 basierend auf den dreidimensionalen Formdaten 168 (S325).
Wenn sich die berechneten Volumina der Vertiefungen 204 in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen 204A bis 204D ändern, bestimmt der Datenprozessor 168 beispielsweise die Abtragungsrichtungen der jeweiligen Vertiefungen basierend auf der Tendenz einer Änderung der Volumina derart, dass die Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 nach dem Abtragen gleich sind.
Zuletzt erzeugt ein Computer 150 das maschinelle Bearbeitungsprogramm des Zylinderkopfes 200 basierend auf der bestimmten Abtragungsrichtung und den Abtragungsmengen. Eine NC-Vorrichtung 24 trägt die Anschlussfläche 202 des Zylinderkopfes 200 in Übereinstimmung mit dem erzeugten maschinellen Bearbeitungsprogramm ab (S335).
Die dritte Ausführungsform kann, wie oben beschrieben, die Messzeit verkürzen, da die Flächenformen der Vertiefungen und der Anschlussfläche mittels des Linien-Laserentfernungsmessers gemessen werden. Ferner werden die Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 basierend auf Messdaten berechnet und die Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche werden basierend auf den berechneten Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 bestimmt. Das Volumen des Verbrennungsraumes kann daher mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
(Andere Ausführungsformen)
Es soll berücksichtigt werden, dass die obigen Ausführungsformen exemplarisch und nicht einschränkend in jeder Hinsicht sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die obige Beschreibung, aber durch den Umfang der Ansprüche definiert und ist gedacht, dass jegliche Änderungen enthalten sind, ohne von Bedeutungen und einem Umfang, der dem Umfang der Ansprüche äquivalent ist, abzuweichen.
Zum Beispiel umfasst ein Verfahren zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraumes eines Motors Vorbereiten eines durch Gießen gebildeten Zylinderkopfes. Der Zylinderkopf enthält eine Vertiefung, die einen Teil des Verbrennungsraumes des Motors bildet, und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock. Die Anschlussfläche ist derart gebildet, dass sie einen Abtragungsvorrat mit Bezug auf dreidimensionale Formdaten des Zylinderkopfes aufweist, der so gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Messen einer Mehrzahl von Bereichen der Fläche der Vertiefung und einer Mehrzahl von Bereichen der Anschlussfläche mittels eines Entfernungsmessers, Berechnen von Unterschieden zwischen den jeweiligen Messwerten der Anschlussfläche und einer Gestaltungsform der Anschlussfläche basierend auf den dreidimensionalen Formdaten in einem Zustand, in welchem die Gestaltungsform der Fläche der Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten mit Bezug auf eine Mehrzahl von Messwerten der Vertiefung angepasst ist, und Bestimmen einer Abtragungsmenge basierend auf den berechneten Unterschieden und Abtragen der Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge.
Der Zylinderkopf enthält eine Mehrzahl von Vertiefungen, die in einer Reihe angeordnet sind. In diesem Fall wird beim Messen eine Mehrzahl von Bereichen der Fläche durch den Entfernungsmesser für die jeweiligen Vertiefungen gemessen. Beim Abtragen wird ferner die Abtragungsrichtung der Anschlussfläche basierend auf der Tendenz einer Änderung der Werte der berechneten Unterschiede in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen bestimmt und die Anschlussfläche wird um die bestimmte Abtragungsmenge in der bestimmten Abtragungsrichtung abgetragen.
Der Zylinderkopf enthält eine Mehrzahl von Vertiefungen. In diesem Fall wird beim Messen eine Mehrzahl von Bereichen der Fläche durch den Entfernungsmesser für die jeweiligen Vertiefungen gemessen. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Berechnen von Unterschieden zwischen einer Mehrzahl von Messwerten einer zweiten Vertiefung, die sich von einer beliebigen ersten Vertiefung aus der Mehrzahl von Vertiefungen unterscheidet, und der Gestaltungsform der Fläche der zweiten Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten in einem Zustand, in welchem die Gestaltungsform der Fläche der ersten Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten mit Bezug auf eine Mehrzahl von Messwerten der beliebigen ersten Vertiefung angepasst ist, und Bestimmen basierend auf den berechneten Unterschieden der zweiten Vertiefung, ob der Zylinderkopf ein Nichtausschussteil ist.
Dieses Verfahren kann die Messzeit verkürzen, da nicht der gesamte Bereich der Vertiefung und die Flächenform der Anschlussfläche um die Vertiefung durch den Laserentfernungsmesser gemessen werden muss, um das Volumen der Vertiefung zu berechnen. Da die Abtragungsmenge und die Abtragungsrichtung der Anschlussfläche durch Anpassen einer Gestaltungsform mit Bezug auf die Messwerte der jeweiligen Vertiefungen bestimmt werden, kann das Volumen des Verbrennungsraumes mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
Ein Verfahren zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraumes eines Motors umfasst Vorbereiten eines durch Gießen gebildeten Zylinderkopfes. Der Zylinderkopf enthält eine Vertiefung, die einen Teil des Verbrennungsraumes des Motors bildet, und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock. Die Anschlussfläche ist derart gebildet, dass sie einen Abtragungsvorrat mit Bezug auf dreidimensionale Formdaten des Zylinderkopfes aufweist, der so gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Messen einer Mehrzahl von Bereichen der Fläche der Vertiefung und einer Mehrzahl von Bereichen der Anschlussfläche mittels eines Entfernungsmessers, Berechnen von Unterschieden zwischen den jeweiligen Messwerten der Vertiefung und der Gestaltungsform der Fläche der Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten in einem Zustand, in welchem die Gestaltungsform der Anschlussfläche basierend auf den dreidimensionalen Formdaten mit Bezug auf eine Mehrzahl von Messwerten der Anschlussfläche angepasst ist, und Bestimmen einer Abtragungsmenge basierend auf den berechneten Unterschieden und Abtragen der Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Zylinderkopf eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Vertiefungen. In diesem Fall wird beim Messen eine Mehrzahl von Bereichen der Fläche durch den Entfernungsmesser für jeweilige Vertiefungen gemessen. Beim Berechnen der Unterschiede werden Unterschiede zwischen jeweiligen Messwerten und der Gestaltungsform basierend auf dem dreidimensionalen Formdaten für die jeweiligen Vertiefungen berechnet. Beim Abtragen wird ferner die Abtragungsrichtung der Anschlussfläche basierend auf der Tendenz einer Änderung der Werte der berechneten Unterschiede in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen bestimmt, und die Anschlussfläche wird um die bestimmte Abtragungsmenge in der bestimmten Abtragungsrichtung abgetragen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform enthält der Zylinderkopf eine Mehrzahl von Vertiefungen. In diesem Fall wird beim Messen eine Mehrzahl von Bereichen der Fläche durch den Entfernungsmesser für die jeweiligen Vertiefungen gemessen. Beim Berechnen der Unterschiede werden die Unterschiede zwischen jeweiligen Messwerten und der Gestaltungsform basierend auf den dreidimensionalen Formdaten für die jeweiligen Vertiefungen berechnet. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Vergleichen der Werte der für die jeweiligen Vertiefungen berechneten Unterschiede, um zu bestimmen, ob der Zylinderkopf ein Nichtausschussteil ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Einstellungsverfahren ferner Berechnen des Durchschnittswerts der Unterschiede zwischen den jeweiligen Messwerten der Vertiefung und der Gestaltungsform der Fläche der Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten. In diesem Fall wird beim Abtragen die Abtragungsmenge basierend auf dem berechneten Durchschnittswerts der Unterschiede bestimmt und die Anschlussfäche um die bestimmte Abtragungsmenge abgetragen.
Das Verfahren zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraumes eines Motors gemäß dem anderen Aspekt kann die Messzeit verkürzen, da nicht der gesamte Bereich der Vertiefung und der Flächenform der Anschlussfläche um die Vertiefung durch den Laserentfernungsmesser gemessen werden muss, um das Volumen der Vertiefung zu berechnen. Ferner werden Unterschiede zwischen jeweiligen Messwerten bei den Vertiefungen und der Gestaltungsform in einem Zustand berechnet, in welchem die Gestaltungsform mit Bezug auf die jeweiligen Messwerte der Anschlussfläche angepasst ist. Basierend auf den berechneten Unterschiedswerten werden die Abtragungsmenge und die Abtragungsrichtung der Anschlussfläche bestimmt. Daher kann das Volumen des Verbrennungsraumes mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
Gemäß noch einem anderen Aspekt umfasst das Verfahren zum Einstellen des Volumens des Verbrennungsraumes eines Motors Vorbereiten eines durch Gießen gebildeten Zylinderkopfes. Der Zylinderkopf enthält eine Vertiefung, die einen Teil des Verbrennungsraumes des Motors bildet, und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock. Die Vertiefung enthält eine Mehrzahl von Öffnungen, an welchen eine Mehrzahl von bestimmten Bauteilen angebracht sind. Die Anschlussfläche ist derart gebildet, dass sie einen Abtragungsvorrat mit Bezug auf dreidimensionale Formdaten des Zylinderkopfes aufweist, der so gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Messen der Flächenform der Vertiefung und der Form der Anschlussfläche um die Vertiefung durch aufeinanderfolgendes Ändern der Bestrahlungsposition eines Laserstrahls mittels eines Linien-Laserentfernungsmessers, der dazu eingerichtet ist, einen linienförmigen Laserstrahl zu emittieren, Entfernen von Daten von Bereichen, die zu der Mehrzahl von Öffnungen äquivalent sind, aus Messdaten durch Vergleichen der durch den Linien-Laserentfernungsmesser erhaltenen Messdaten mit den dreidimensionalen Formdaten, Berechnen des Volumens der Vertiefung basierend auf den Messdaten, aus welchen die Bereiche äquivalent zur Mehrzahl von Öffnungen entfernt wurden, Bestimmen der Abtragungsmenge der Anschlussfläche durch Vergleichen des berechneten Volumens der Vertiefung mit einem Volumen der Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten, und Abtragen der Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge.
Das Einstellungsverfahren kann ferner nach dem Entfernen der Daten der Bereiche äquivalent zu der Mehrzahl von Öffnungen aus den Messdaten Hinzufügen von Positionsinformationsteilen der Mehrzahl von bestimmten Bauteilen auf einer Fläche, welche unter der Annahme, dass die Mehrzahl von bestimmten Bauteilen an der Mehrzahl von Öffnungen angebracht ist, dem Verbrennungsraum gegenüberliegt, zu den Messdaten. In diesem Fall wird beim Berechnen des Volumens das Volumen der Vertiefung basierend auf den Messdaten berechnet, zu welchen die Positionsinformationsteile der Mehrzahl von bestimmten Bauteilen auf der Fläche hinzugefügt wurden.
Ferner kann der Zylinderkopf eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Vertiefungen enthalten. In diesem Fall werden beim Messen die Flächenform und die Form der Anschlussfläche um die Vertiefung durch den Linien-Laserentfernungsmesser für jede Vertiefung gemessen. Beim Berechnen des Volumens wird das Volumen für jede Vertiefung berechnet. Das Einstellungsverfahren umfasst ferner Bestimmen der Abtragungsrichtung der Anschlussfläche, um die Volumina der jeweiligen Vertiefungen nach dem Abtragen anzugleichen, basierend auf der Tendenz einer Änderung der Werte der berechneten Volumina in der Anordnungsrichtung der Vertiefungen. Beim Abtragen wird die Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge in der bestimmten Abtragungsrichtung abgetragen.
Das Einstellungsverfahren kann die Messzeit verkürzen, da die Flächenformen der Vertiefung und Anschlussfläche mittels des Linien-Laserentfernungsmessers gemessen werden. Ferner werden die Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 basierend auf Messdaten berechnet und die Abtragungsmenge und Abtragungsrichtung der Anschlussfläche werden basierend auf den berechneten Volumina der jeweiligen Vertiefungen 204 bestimmt. Das Volumen des Verbrennungsraumes kann daher mit hoher Genauigkeit eingestellt werden.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird verstanden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist. Dem Umfang der nachfolgenden Ansprüche ist die breiteste Interpretation derart zuzugestehen, dass er jegliche solche Modifikationen und äquivalente Strukturen und Funktionen umfasst.
Die Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 25. März 2014 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-62491 , welche in ihrer Gesamtheit hiermit einbezogen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-256730 [0004]
JP 2014-62491 [0102]

Claims

Verfahren zum Einstellen eines Volumens eines Verbrennungsraumes eines Motors, umfassend: Vorbereiten eines durch Gießen gebildeten Zylinderkopfes, wobei der Zylinderkopf eine Vertiefung, die einen Teil des Verbrennungsraumes des Motors bildet, und eine Anschlussfläche für einen Zylinderblock enthält, wobei die Vertiefung eine Mehrzahl von Öffnungen enthält, an welchen eine Mehrzahl von bestimmten Bauteilen angebracht sind, und wobei die Anschlussfläche derart gebildet ist, dass sie einen Abtragungsvorrat mit Bezug auf dreidimensionale Formdaten des Zylinderkopfes aufweist, der so gestaltet ist, dass er ein angestrebtes Verbrennungsraumvolumen aufweist, wobei das Einstellungsverfahren ferner umfasst: Messen einer Flächenform der Vertiefung und einer Form der Anschlussfläche um die Vertiefung durch aufeinanderfolgendes Ändern einer Bestrahlungsposition eines Laserstrahls mittels eines Linien-Laserentfernungsmessers, der dazu eingerichtet ist, einen linienförmigen Laserstrahl zu emittieren; Entfernen von Daten von Bereichen äquivalent zur Mehrzahl der Öffnungen aus Messdaten durch Vergleichen der durch den Linien-Laserentfernungsmesser erhaltenen Messdaten mit den dreidimensionalen Formdaten; Berechnen eines Volumens der Vertiefung basierend auf den Messdaten, aus welchen die Bereiche äquivalent zur Mehrzahl von Öffnungen entfernt wurden; Bestimmen einer Abtragungsmenge der Anschlussfläche durch Vergleichen des berechneten Volumens der Vertiefung mit einem Volumen der Vertiefung basierend auf den dreidimensionalen Formdaten; und Abtragen der Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend nach dem Entfernen der Daten der Bereiche äquivalent zu der Mehrzahl von Öffnungen aus den Messdaten Hinzufügen von Positionsinformationsteilen der Mehrzahl von bestimmten Bauteilen auf einer Fläche, welche unter der Annahme, dass die Mehrzahl der bestimmten Bauteile an der Mehrzahl von Öffnungen angebracht ist, dem Verbrennungsraum gegenüberliegt, zu den Messdaten, wobei beim Berechnen des Volumens das Volumen der Vertiefung basierend auf den Messdaten berechnet wird, zu welchen die Positionsinformationsteile der Mehrzahl von bestimmten Bauteilen auf der Fläche hinzugefügt wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zylinderkopf eine Mehrzahl von in einer Reihe angeordneten Vertiefungen enthält, beim Messen die Flächenform und die Form der Anschlussfläche um die Vertiefungen durch den Linien-Laserentfernungsmesser für jede Vertiefung gemessen werden, beim Berechnen des Volumens das Volumen für jede Vertiefung berechnet wird, das Einstellungsverfahren ferner Bestimmen einer Abtragungsrichtung der Anschlussfläche, um Volumina der jeweiligen Vertiefungen nach dem Abtragen anzugleichen, basierend auf einer Tendenz einer Änderung von Werten der berechneten Volumina in einer Anordnungsrichtung der Vertiefungen umfasst, und beim Abtragen die Anschlussfläche um die bestimmte Abtragungsmenge in der bestimmten Abtragungsrichtung abgetragen wird.