DE102016014471A1

DE102016014471A1 - Kalibriervorrichtung und Verfahren zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102016014471A1
Application number: DE102016014471.8A
Authority: DE
Inventors: Sören Lindemann; Robert Lenz; Lennart Korff
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-07-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung (1) zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke an einer rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils, mit einem ringförmigen Trägerkörper (3) und einer mit dem ringförmigen Trägerkörper (3) zusammenwirkenden Spanneinrichtung (5), die eingerichtet sind, um mittels der Spanneinrichtung (5) wenigstens eine Materialprobe (7) an dem ringförmigen Trägerkörper (3) zu befestigen, und mit einem Zentriermittel (9), das eingerichtet ist, um eine Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu der wenigstens einen Materialprobe (7) definiert auszurichten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke an einer rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 38 063 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung der Wandstärke einer in einem Kurbelgehäuse eingegossenen Zylinderlaufbuchse bekannt, die einen Ultraschallprüfkopf aufweist, der an einer inneren Wandung der Zylinderlaufbuchse vorbeigeführt werden kann, wobei durch die Laufzeit der von dem Ultraschallprüfkopf emittierten Ultraschallimpulse innerhalb des Werkstoffs der Zylinderlaufbuchse deren Wandstärke ermittelt wird. Es ist möglich, eine solche Schichtdickenmesseinrichtung mit hoher Positioniergenauigkeit und Reproduzierbarkeit an einem zu vermessenden, hohlen Bauteil zu positionieren, indem diese eine geeignete Zentriereinrichtung, beispielsweise in Form von vorzugsweise konischen Eingriffsstiften aufweist, die in entsprechende Bohrungen, beispielsweise für eine Zylinderkopfverschraubung, an dem hohlen Bauteil eingreifen können. Es ist allerdings schwierig, eine solche Schichtdickenmesseinrichtung mit hoher Genauigkeit und reproduzierbar zu kalibrieren, da es hierfür nötig ist, eine Materialprobe mit ebenso hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, wie es bei der Ausrichtung der Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu dem hohlen Bauteil möglich ist, relativ zu der Schichtdickenmesseinrichtung anzuordnen und auszurichten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kalibriervorrichtung sowie ein Verfahren zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke an einer rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke an einer rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils geschaffen wird, welche einen ringförmigen Trägerkörper und eine mit dem ringförmigen Trägerkörper zusammenwirkende Spanneinrichtung aufweist, wobei der ringförmige Trägerkörper und die Spanneinrichtung eingerichtet sind, um mittels der Spanneinrichtung wenigstens eine Materialprobe an dem ringförmigen Trägerkörper zu befestigen. Weiterhin weist die Kalibriervorrichtung ein Zentriermittel auf, das eingerichtet ist, um eine Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu der wenigstens einen Materialprobe definiert auszurichten. Mithilfe der Kalibriervorrichtung und insbesondere mithilfe des Zentriermittels ist es möglich, eine Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu der wenigstens einen Materialprobe mit ebenso hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit auszurichten, mit welcher auch die Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu einem hohlen Bauteil ausgerichtet werden kann. Daher kann die Kalibration mit hoher Genauigkeit und hoher Reproduzierbarkeit durchgeführt werden. Hierdurch kann zugleich wiederum eine hochpräzise Schichtdickenmessung an dem hohlen Bauteil gewährleistet werden.
Die Kalibriervorrichtung ist bevorzugt eingerichtet zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung, die ihrerseits eingerichtet ist zur Messung einer Schichtdicke an einer Zylinderlaufbohrung, insbesondere an einer Zylinderlauffläche – vorzugsweise einer Zylinderlaufbuchse – in einem Kurbelgehäuse.
Vorzugsweise weist die Kalibriervorrichtung wenigstens eine Materialprobe, besonders bevorzugt eine Mehrzahl von Materialproben auf, die mittels der Spanneinrichtung an dem Trägerkörper befestigt sind. Die wenigstens eine Materialprobe ist vorzugsweise ausgebildet als mit bekannter Schichtdicke beschichteter Zylinderlaufbohrungsabschnitt. Dabei kann die bekannte Schichtdicke der Materialprobe besonders bevorzugt mittels eines tomographischen Verfahrens, insbesondere durch Computertomographie, bevorzugt durch Röntgen-Computertomographie, ermittelt sein. Dies erlaubt eine hochpräzise Bestimmung der Schichtdicke an der Materialprobe, was wiederum eine hochpräzise Kalibrierung der Schichtdickenmesseinrichtung erlaubt.
Der ringförmige Trägerkörper ist bevorzugt zylindersymmetrisch ausgebildet und weist einen lichten Innendurchmesser auf, wobei die wenigstens eine Materialprobe bevorzugt entlang einer inneren Umfangslinie des ringförmigen Trägerkörpers angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist eine Mehrzahl von Materialproben – vorzugsweise in gleichen Winkelabständen zueinander, das heißt symmetrisch – entlang des inneren Umfangs des ringförmigen Trägerkörpers angeordnet. Insbesondere ist es möglich, dass drei, vier, sechs oder acht Materialproben entlang einer inneren Umfangslinie des ringförmigen Trägerkörpers – vorzugsweise symmetrisch – verteilt angeordnet sind. Selbstverständlich ist auch sowohl eine geringere als auch eine größere Anzahl von Materialproben möglich.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zentriermittel Befestigungselemente aufweist, die in Position und Größe entsprechend Zylinderkopfverschraubungen an einem Kurbelgehäuse ausgebildet sind, auf welches die Schichtdickenmesseinrichtung bestimmungsgemäß zur Messung einer Schichtdicke aufgesetzt wird. In diesem Fall kann die Schichtdickenmesseinrichtung in genau derselben Weise und mit genau derselben Ausrichtung auf die Kalibriervorrichtung aufgesetzt werden, wie sie zur Messung einer Schichtdicke an einer Zylinderlaufbohrung auch auf ein Kurbelgehäuse aufgesetzt würde. Zugleich ist es mittels der Spanneinrichtung möglich, die wenigstens eine Materialprobe an dem inneren Umfang des ringförmigen Trägerkörpers genau dort relativ zu der Schichtdickenmesseinrichtung anzuordnen, wo auch die zu vermessende Zylinderlauffläche in dem Kurbelgehäuse angeordnet ist – jedenfalls in radialer Richtung gesehen. Somit kann die wenigstens eine Materialprobe in genau der geometrischen Anordnung und unter gleichen Bedingungen vermessen werden, unter denen auch die Schichtdicke der Zylinderlauffläche gemessen wird, sodass die Kalibrierung mit hoher Genauigkeit und Präzision sowie mit hoher Relevanz für den tatsächlichen Einsatz der Schichtdickenmesseinrichtung durchgeführt werden kann.
Die Befestigungselemente des Zentriermittels sind bevorzugt als Passbohrungen ausgebildet, welche genau den Zylinderkopfverschraubungen an einem mittels der Schichtdickenmesseinrichtung bestimmungsgemäß zu vermessenden Kurbelgehäuse entsprechen, sodass die Kalibriervorrichtung mit ihrer Zentriereinrichtung und insbesondere den vorzugsweise konischen Eingriffsstiften in die Passbohrungen der Kalibriervorrichtung genauso eingreifen kann, wie sie an dem Kurbelgehäuse in die Zylinderkopfverschraubungen eingreift.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zentriermittel eingerichtet ist, um die Kalibriervorrichtung an einem Kurbelgehäuse definiert anzuordnen, und um eine Schichtdickenmesseinrichtung definiert an der Kalibriervorrichtung anzuordnen, wobei die Kalibriervorrichtung zwischen dem Kurbelgehäuse und der Schichtdickenmesseinrichtung anordenbar ist. Das Zentriermittel erfüllt bei dieser Ausgestaltung zweierlei Funktionen: Zum einen richtet es die Kalibriervorrichtung relativ zu dem Kurbelgehäuse in definierter Weise aus, zum anderen richtet es die Schichtdickenmesseinrichtung in definierter Weise relativ zu der Kalibriervorrichtung – und damit zugleich zu dem Kurbelgehäuse – aus. Die Kalibrierung kann in diesem Fall direkt an dem Kurbelgehäuse erfolgen, wobei das Zentriermittel dafür sorgt, dass die Schichtdickenmesseinrichtung – in radialer Richtung gesehen – genauso positioniert ist, als wenn die Kalibriervorrichtung nicht vorgesehen wäre. Die Schichtdickenmesseinrichtung ist lediglich axial zu dem Kurbelgehäuse versetzt, da zwischen dem Kurbelgehäuse und der Schichtdickenmesseinrichtung noch die Kalibriervorrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine besonders präzise und für den konkreten Anwendungsfall relevante und anwendbare Kalibrierung mittels der Kalibriervorrichtung durchgeführt werden.
Es ist möglich, dass das Zentriermittel bei der hier vorgestellten Ausgestaltung separate Zentrierelemente aufweist, nämlich einerseits erste Zentrierelemente zur Ausrichtung der Kalibriervorrichtung relativ zu dem Kurbelgehäuse; und zweite Zentrierelemente, die eingerichtet sind zur Ausrichtung der Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu der Kalibriervorrichtung. Dabei können die ersten Zentrierelemente beispielsweise in Form von – vorzugsweise konischen – Eingriffsstiften ausgebildet sein, welche in Zylinderkopfverschraubungen des Kurbelgehäuses eingreifen – analog zu dem Eingriff entsprechender Eingriffsstifte der Schichtdickenmesseinrichtung, wenn die Kalibriervorrichtung nicht auf dem Kurbelgehäuse angeordnet ist. Die zweiten Zentrierelemente können insbesondere Passbohrungen sein, die entsprechend an den Winkelpositionen der Zylinderkopfverschraubungen sowie an deren radialen Positionen angeordnet sind, sodass entsprechende Eingriffsstifte der Zentriereinrichtung der Schichtdickenmesseinrichtung in die Passbohrungen der Kalibriervorrichtung eingreifen können, so wie sie ansonsten – ohne die Kalibriervorrichtung – in die Zylinderkopfverschraubungen eingreifen würden. Auf diese Weise kann die Schichtdickenmesseinrichtung unter Zwischenschaltung der ebenfalls definiert ausgerichteten Kalibriervorrichtung in genau der gleichen Weise definiert an dem Kurbelgehäuse ausgerichtet werden, wie dies der Fall wäre, wenn die Kalibriervorrichtung nicht vorgesehen wäre.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spanneinrichtung ein an dem ringförmigen Trägerkörper lösbar befestigbares Spannelement sowie Spannbefestigungselemente aufweist, wobei die Spannbefestigungselemente eingerichtet sind zur lösbaren Befestigung des Spannelements an dem ringförmigen Trägerkörper. Dies stellt eine ebenso einfache wie sichere und genaue Art der Befestigung der wenigstens einen Materialprobe an dem Trägerkörper dar. Bevorzugt ist das lösbar befestigbare Spannelement als Haltering, ganz besonders bevorzugt aus einem elastischen Material, ausgebildet. Insbesondere kann das Spannelement als Haltering ausgebildet sein, der wenigstens einen Kunststoff aufweist oder aus wenigstens einem Kunststoff besteht. Die Spannbefestigungselemente können als Befestigungsschrauben oder als Gewindestifte, die mit entsprechenden Befestigungsmuttern zusammenwirken, ausgebildet sein. Bevorzugt sind auch die Spannbefestigungselemente aus einem elastischen Material gebildet, wobei sie bevorzugt wenigstens einen Kunststoff aufweisen oder aus wenigstens einem Kunststoff bestehen. Auf diese Weise kann die wenigstens eine Materialprobe elastisch an dem Trägerkörper vorgespannt und damit besonders sicher und stabil befestigt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kalibriervorrichtung ein Ausrichtmittel aufweist, das eingerichtet ist zum zentrierten Ausrichten der wenigstens einen Materialprobe an dem ringförmigen Trägerkörper. Mithilfe des Ausrichtmittels kann die Materialprobe an dem Trägerkörper definiert und hochgenau ausgerichtet werden. Bevorzugt ist das Ausrichtmittel als Zylinderelement, insbesondere als Stempel, ausgebildet. Der Außendurchmesser des Ausrichtmittels ist passgenau zu dem Innendurchmesser des ringförmigen Trägerkörpers ausgebildet, sodass die wenigstens eine Materialprobe genau ausgerichtet und justiert ist, wenn sie an dem äußeren Umfang des Ausrichtmittels anliegt, und wenn dieses in den lichten Innendurchmesser des Trägerkörpers eingesteckt ist. Insbesondere ist es möglich, die wenigstens eine Materialprobe derart an dem Trägerkörper zu justieren, dass diese zunächst locker mit der Spanneinrichtung derart an dem Trägerkörper gehalten wird, dass sie noch in radialer Richtung verschieblich ist, wobei die Materialprobe etwas in den lichten Innendurchmesser des ringförmigen Trägerkörpers vorstehend angeordnet wird. Anschließend kann das Ausrichtmittel in den lichten Innendurchmesser eingeführt werden, wobei es die wenigstens eine Materialprobe unter der leichten Vorspannung der Spanneinrichtung radial nach außen drängt, sodass diese schließlich dicht an der äußeren Umfangsfläche des Ausrichtmittels anliegt. In diesem Zustand kann die Materialprobe mittels der Spanneinrichtung stabil festgelegt werden. Anschließend kann das Ausrichtmittel entfernt werden, wobei die Materialprobe – durch die Spanneinrichtung befestigt – sicher und stabil an dem Ort verbleibt, an welchem sie mittels des Ausrichtmittels positioniert wurde. Die Schichtdickenmesseinrichtung greift später beim Kalibrieren in den Bereich des lichten Innendurchmessers ein, in dem zuvor das Ausrichtmittel angeordnet war, sodass dieses vorteilhaft entfernt wird, bevor die Schichtdickenmesseinrichtung an der Kalibriervorrichtung angeordnet wird.
Vorzugweise weist die Kalibriervorrichtung eine Mehrzahl von Fußelementen auf, die vorzugsweise entlang einer Umfangslinie des ringförmigen Trägerkörpers symmetrisch – und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet – verteilt angeordnet sind, und auf denen die Kalibriervorrichtung während einer Kalibration einer Schichtdickenmesseinrichtung aufstehen kann, wobei vorzugsweise so viele Fußelemente wie Materialproben vorgesehen sind. Besonders bevorzugt weist jedes Fußelement eine relativ zu einer Aufstellebene für die Kalibriervorrichtung axial zurückgesetzte Spannfläche auf, an welcher das Spannelement lösbar befestigbar ist. Dabei ist es möglich, dass jedem Fußelement eine Befestigungsbohrung zugeordnet ist, in die jeweils ein Spannbefestigungselement der Spanneinrichtung eingreifen kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke an einer rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Es wird wenigstens eine Materialprobe an einem inneren Umfang eines ringförmigen Trägerkörpers einer Kalibriervorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele angeordnet. Die wenigstens eine Materialprobe wird dabei bevorzugt mittels der Spanneinrichtung an dem Trägerkörper befestigt. Eine Schichtdickenmesseinrichtung wird an dem ringförmigen Trägerkörper positioniert, und die Schichtdickenmesseinrichtung wird relativ zu dem ringförmigen Trägerkörper mittels des Zentriermittels ausgerichtet. Schließlich wird die Schichtdickenmesseinrichtung an der wenigstens einen Materialprobe kalibriert. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Kalibriervorrichtung erläutert wurden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Materialprobe mit einem Ausrichtmittel an dem ringförmigen Trägerkörper ausgerichtet wird. Dabei wird bevorzugt die bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Ausrichtmittel erläuterte Vorgehensweise durchgeführt. Auch insoweit ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kalibriervorrichtung auf ein Kurbelgehäuse aufgesetzt und mittels des Zentriermittels an dem Kurbelgehäuse ausgerichtet wird. Die Schichtdickenmesseinrichtung wird auf die Kalibriervorrichtung aufgesetzt und mittels des Zentriermittels relativ zu der Kalibriervorrichtung ausgerichtet. Es ergibt sich dann insbesondere die bereits beschriebene Anordnung an dem Kurbelgehäuse, bei welcher die Kalibriervorrichtung zwischen dem Kurbelgehäuse und der Schichtdickenmesseinrichtung angeordnet ist, wobei sich zugleich insbesondere die bereits beschriebenen Vorteile ergeben.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kalibriervorrichtung während einer Schichtdickenmessung an dem Kurbelgehäuse angeordnet bleibt, wobei eine Kalibrierung der Schichtdickenmesseinrichtung vor oder während einer Schichtdickenmessung an einer Zylinderbohrung des Kurbelgehäuses durchgeführt wird. Es ist also insbesondere möglich, dass die Schichtdickenmesseinrichtung zunächst kalibriert wird, wobei danach die Schichtdicke an der Zylinderlaufbohrung des Kurbelgehäuses gemessen wird. Es ist aber auch möglich, dass die Kalibriervorrichtung bedarfsgerecht zum Kalibrieren der Schichtdickenmesseinrichtung dann verwendet wird, wenn während der Messung der Schichtdicke Ergebnisse auftreten, die eine Kalibrierung nötig erscheinen lassen. Es ist auch möglich, während einer Schichtdickenmessung – beispielsweise stichprobenartig oder in vorbestimmten Zeit- oder Messpunktabständen – eine Kalibrierung der Schichtdickenmesseinrichtung mittels der Kalibriervorrichtung vorzunehmen.
Die Kalibrierung der Schichtdickenmesseinrichtung erfolgt bevorzugt so, dass bei Abweichungen der an der Materialprobe gemessenen Schichtdickenwerte, die aus einem vorbestimmten Toleranzfeld fallen, eine Justierung einer Sensorik der Schichtdickenmesseinrichtung vorgenommen wird, bis Schichtdickenwerte innerhalb des vorbestimmten Toleranzfelds an der Materialprobe erhalten werden. Ist dies erreicht, ist die Kalibrierung abgeschlossen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kalibriervorrichtung nach dem Kalibrieren der Schichtdickenmesseinrichtung von dem Kurbelgehäuse entfernt und die Schichtdickenmesseinrichtung direkt auf dem Kurbelgehäuse angeordnet wird, wonach eine Schichtdickenmessung an einer Zylinderlaufbohrung des Kurbelgehäuses durchgeführt wird. Es erfolgt in diesem Fall also zunächst eine Kalibrierung der Schichtdickenmesseinrichtung mittels der Kalibriervorrichtung an dem Kurbelgehäuse, wobei anschließend die Schichtdickenmesseinrichtung direkt auf dem Kurbelgehäuse – ohne Zwischenschaltung der Kalibriervorrichtung – angeordnet wird. Dies ermöglicht insbesondere eine größere axiale Reichweite der Schichtdickenmesseinrichtung in die Zylinderlaufbohrung hinein, da der axiale Abstand durch die Kalibriervorrichtung entfällt.
Die Schichtdicke der wenigstens einen Materialprobe ist bevorzugt durch Röntgen-Computertomographie ermittelt. Sie kann auf diese Weise ganz besonders genau ermittelt werden. Die Sensorik der Schichtdickenmesseinrichtung weist bevorzugt einen magnetinduktiven Sensor auf. Dies stellt eine besonders günstige Ausgestaltung für hochgenaue Schichtdickenmessungen dar, wobei die Sensorik insbesondere ausgebildet ist zur Anwendung der magnetinduktiven Methode, insbesondere gemäß der Norm ISO 2178 in der an dem den Zeitrang der vorliegenden Anmeldung bestimmenden Tag gültigen Fassung. Die magnetinduktive Methode stellt ein elektromagnetisches Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung dar, welches nicht nur zur Messung der Dicke von magnetisch neutralen Schichten auf magnetischen Grundmaterialien, sondern auch zur Messung der Dicke von ferromagnetischen Schichten auf para- oder diamagnetischen Grundmaterialien verwendet werden kann, beispielsweise für thermisch gespritzte Stahlschichten auf einem Aluminiumkurbelgehäuse.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Sensorik der Schichtdickenmesseinrichtung einen Ultraschallsensor, einen magnetischen Sensor, einen wirbelstrombasierten Sensor, oder einen in anderer geeigneter Weise ausgebildeten Sensor aufweist. Letztlich eignen sich alle physikalischen Prüfverfahren, die eine taktile/berührende Messung oder eine berührungslose Messung über Oberflächenannäherung erlauben.
Die Schichtdickenmessung wird besonders bevorzugt durchgeführt an durch thermisches Spritzen, beispielsweise durch Lichtbogendrahtspritzen oder das PTWA-Verfahren (Plasma Transferred Wire Arc), hergestellten Beschichtungen von Zylinderlaufflächen.
Das Zentriermittel – und entsprechend auch die Zentriereinrichtung der Schichtdickenmesseinrichtung – können für verschiedene Kurbelgehäuse in verschiedener Art ausgebildet und damit auf zu vermessende Zylinderlaufbohrungen verschiedener Kurbelgehäuse abgestimmt sein.
Die Beschreibung der Kalibriervorrichtung einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Kalibriervorrichtung erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Merkmale der Kalibriervorrichtung, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Kalibriervorrichtung. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, welcher durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Kalibriervorrichtung bedingt ist. Die Kalibriervorrichtung zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kalibriervorrichtung von einer ersten Seite;
2 eine Darstellung der Kalibriervorrichtung gemäß 1 von einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite, und
3 eine schematische Teilschnittdarstellung der Kalibriervorrichtung gemäß den 1 und 2.
1 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kalibriervorrichtung 1 zum Kalibrieren einer nicht dargestellten Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke einer ebenfalls nicht dargestellten rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils, insbesondere einer Zylinderlauffläche einer Zylinderlaufbohrung, vorzugsweise einer Zylinderlaufbuchse. Die Kalibriervorrichtung 1 weist einen ringförmigen Trägerkörper 3 und eine mit dem ringförmigen Trägerkörper 3 zusammenwirkende Spanneinrichtung 5 auf, die eingerichtet sind, um mittels der Spanneinrichtung 5 wenigstens eine in 3 dargestellte Materialprobe 7 an dem Trägerkörper 3 zu befestigen. Außerdem weist die Kalibriervorrichtung 1 ein in 2 dargestelltes Zentriermittel 9 auf, das eingerichtet ist, um eine Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu der wenigstens einen Materialprobe 7 definiert auszurichten.
In 1 ist erkennbar, dass die Spanneinrichtung 5 ein an dem Trägerkörper 3 lösbar befestigbares Spannelement 11 aufweist, insbesondere in Form eines Halterings, wobei die Spanneinrichtung 5 außerdem Spannbefestigungselemente 13 aufweist, die eingerichtet sind zum lösbaren Befestigen des Spannelements 11 an dem Trägerkörper 3.
Die Spannbefestigungselemente 13 sind bevorzugt als Schrauben oder als Gewindestifte mit einer jeweils zugeordneten Mutter ausgebildet. Bevorzugt sind sowohl das Spannelement 11 als auch die Spannbefestigungselemente 13 aus einem elastischen Material gebildet, wobei sie bevorzugt wenigstens einen Kunststoff aufweisen oder aus wenigstens einem Kunststoff bestehen. Der Trägerkörper 3 ist demgegenüber vorzugsweise aus einem Metall gebildet, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl.
In 1 ist auch ein Ausrichtmittel 15 dargestellt, welches eingerichtet ist, um die wenigstens eine Materialprobe an dem Trägerkörper 3 zentriert auszurichten. Dabei ist das Ausrichtmittel 15 hier insbesondere als Stempel ausgebildet.
Anhand von 1 wird auch noch deutlich, dass der Trägerkörper 3 bevorzugt eine Mehrzahl von Fußelementen 17 aufweist, auf denen die Kalibriervorrichtung 1 aufstehen kann, wobei dem Betrachter in 1 hier eine Aufstellebene 19 der Fußelemente 17 zugewandt ist. Die Fußelemente sind hier – voneinander beabstandet – entlang einer Umfangslinie des Trägerkörpers 3 symmetrisch verteilt angeordnet. Jedem Fußelement ist eine relativ zu der Aufstellebene 19 axial zurückgesetzte Befestigungsfläche 21 zugeordnet, an welcher das Spannelement 11 befestigt werden kann. Dabei weisen die Befestigungsflächen 21 der Fußelemente 17 bevorzugt Befestigungsbohrungen auf, in welche die Spannbefestigungselemente 13 eingreifen.
2 zeigt eine Darstellung der Kalibriervorrichtung 1 gemäß 1 von der dem Betrachter in 1 abgewandten Seite. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei ist hier das Zentriermittel 9 dargestellt. Dieses weist eine Mehrzahl von Befestigungselementen 23 auf, die in Position und Größe entsprechend einer Zylinderkopfverschraubung an einem Kurbelgehäuse ausgebildet sind, auf welches die Schichtdickenmesseinrichtung bestimmungsgemäß zur Messung einer Schichtdicke aufgesetzt wird. Dabei sind die Befestigungselemente 23 hier insbesondere als Passbohrungen ausgebildet, in welche entsprechend ausgebildete Eingriffsstifte der Schichtdickenmesseinrichtung, die eingerichtet sind zum Eingreifen in Zylinderkopfverschraubungen eines Kurbelgehäuses, eingreifen können, sodass die Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu der Kalibriervorrichtung 1 in gleicher Weise und exakt genauso positioniert werden kann, wie sie relativ zu dem Kurbelgehäuse positioniert wird.
Bevorzugt ist das Zentriermittel 9 außerdem eingerichtet, um die Kalibriervorrichtung 1 an dem Kurbelgehäuse definiert anzuordnen und die Schichtdickenmesseinrichtung definiert an der Kalibriervorrichtung 1 anzuordnen, wobei die Kalibriervorrichtung dann zwischen dem Kurbelgehäuse und der Schichtdickenmesseinrichtung angeordnet ist. Es ist möglich, dass das Zentriermittel 9 hierfür separate und insbesondere zusätzlich zu den dargestellten Befestigungselementen 23 vorgesehene Zentrierelemente aufweist.
3 zeigt eine Teilschnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Kalibriervorrichtung 1 gemäß den 1 und 2. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Dabei wird deutlich, dass die Kalibriervorrichtung 1 mit einer endlichzähligen Rotationssymmetrie um eine Symmetrieachse A ausgebildet ist. Dabei sind hier die Befestigungsbohrungen 25 dargestellt, in welche die Befestigungselemente 23, die hier als Gewindestifte mit zugeordneten Muttern ausgebildet sind, eingreifen.
Außerdem wird deutlich, dass der ringförmige Trägerkörper 3 einen lichten Innendurchmesser sowie eine innere Umfangswandung 27 aufweist, wobei das Ausrichtmittel 15 einen äußeren Durchmesser aufweist, der zu dem Innendurchmesser des ringförmigen Trägerkörpers 3 korrespondiert, sodass eine äußere Umfangsfläche 29 an der inneren Umfangsfläche 27 flächig und satt anliegt, wenn das Ausrichtmittel 15 in dem lichten Innendurchmesser des Trägerkörpers 3 angeordnet ist.
Die Materialprobe 7 kann daher insbesondere zentriert werden, indem sie zunächst in verschieblich vorgespannter Weise mittels der Spanneinrichtung 5 so angeordnet wird, dass sie leicht nach innen über die innere Umfangsfläche 27 vorsteht, wobei anschließend das Ausrichtmittel 15 in dem lichten Durchmesser des Trägerkörpers 3 angeordnet wird, wodurch die Materialprobe 7 unter der Vorspannung der Spanneinrichtung 5 radial nach außen gedrängt wird, sodass sie eng an der äußeren Umfangsfläche 29 anliegt und mit der inneren Umfangsfläche 27 fluchtet. Anschließend kann die Spanneinrichtung 5 festgezogen werden, sodass die Materialprobe 7 sicher und stabil an dem Trägerkörper 3 gehalten ist. Das Ausrichtmittel 15 kann dann entfernt werden, wobei die Materialprobe 7 in ihrer ausgerichteten Position verbleibt.
Im Rahmen eines Verfahrens zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung wird zunächst die Materialprobe 7 an dem ringförmigen Trägerkörper 3, insbesondere an dessen innerem Umfang, angeordnet, wobei anschließend eine Schichtdickenmesseinrichtung an dem Trägerkörper 3 positioniert und mittels des Zentriermittels 9 relativ zu dem Trägerkörper 3 ausgerichtet wird. Anschließend kann die Schichtdickenmesseinrichtung an der wenigstens einen Materialprobe 7 kalibriert werden.
Zuvor wird die Materialprobe bevorzugt mit dem Ausrichtmittel 15 an dem Trägerkörper 3 ausgerichtet.
Vorzugsweise wird die Kalibriervorrichtung 1 auf ein Kurbelgehäuse aufgesetzt und mittels des Zentriermittels 9 an dem Kurbelgehäuse ausgerichtet, wobei die Schichtdickenmesseinrichtung auf die Kalibriervorrichtung 1 aufgesetzt und mittels des Zentriermittels 9 relativ zu der Kalibriervorrichtung 1 ausgerichtet wird.
Es ist möglich, dass die Kalibriervorrichtung 1 während einer Schichtdickenmessung an dem Kurbelgehäuse angeordnet bleibt, wobei eine Kalibrierung der Schichtdickenmesseinrichtung vor oder während der Schichtdickenmessung an einer Zylinderlaufbohrung des Kurbelgehäuses durchgeführt wird. Es ist aber auch möglich, dass die Kalibriervorrichtung nach dem Kalibrieren der Schichtdickenmesseinrichtung von dem Kurbelgehäuse entfernt und die Schichtdickenmesseinrichtung direkt auf dem Kurbelgehäuse angeordnet wird, wonach eine Schichtdickenmessung an der Zylinderlaufbohrung des Kurbelgehäuses durchgeführt wird.
Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe der hier vorgeschlagen Kalibriervorrichtung und mit dem Verfahren eine hochgenaue und reproduzierbare Kalibrierung einer Schichtdickenmesseinrichtung möglich ist.
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

DE 10338063 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ISO 2178 [0022]

Claims

Kalibriervorrichtung (1) zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke an einer rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils, mit – einem ringförmigen Trägerkörper (3) und – einer mit dem ringförmigen Trägerkörper (3) zusammenwirkenden Spanneinrichtung (5), die eingerichtet sind, um – mittels der Spanneinrichtung (5) wenigstens eine Materialprobe (7) an dem ringförmigen Trägerkörper (3) zu befestigen, und mit – einem Zentriermittel (9), das eingerichtet ist, um eine Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu der wenigstens einen Materialprobe (7) definiert auszurichten.
Kalibriervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentriermittel (9) Befestigungselemente (23) aufweist, die in Position und Größe entsprechend einer Zylinderkopfverschraubung an einem Kurbelgehäuse ausgebildet sind, auf welches die Schichtdickenmesseinrichtung bestimmungsgemäß zur Messung einer Schichtdicke aufgesetzt wird.
Kalibriervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentriermittel (9) eingerichtet ist, um die Kalibriervorrichtung (1) an einem Kurbelgehäuse definiert anzuordnen, und um eine Schichtdickenmesseinrichtung definiert an der Kalibriervorrichtung (1) anzuordnen, wobei die Kalibriervorrichtung (1) zwischen dem Kurbelgehäuse und der Schichtdickenmesseinrichtung anordenbar ist.
Kalibriervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (5) ein an dem ringförmigen Trägerkörper (3) lösbar befestigbares Spannelement (11) und Spannbefestigungselemente (13) zum lösbaren Befestigen des Spannelements (11) an dem ringförmigen Trägerkörper (3) aufweist.
Kalibriervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Ausrichtmittel (15), das eingerichtet ist zum zentrierten Ausrichten der wenigstens einen Materialprobe (7) an dem ringförmigen Trägerkörper (3).
Verfahren zum Kalibrieren einer Schichtdickenmesseinrichtung zur Messung einer Schichtdicke an einer rotationssymmetrischen Innenwandung eines hohlen Bauteils, mit folgenden Schritten: – Anordnen wenigstens einer Materialprobe (7) an einem inneren Umfang eines ringförmigen Trägerkörpers (3) einer Kalibriervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; – Positionieren einer Schichtdickenmesseinrichtung an dem ringförmigen Trägerkörper (3) und Ausrichten der Schichtdickenmesseinrichtung relativ zu dem ringförmigen Trägerkörper (3) mittels des Zentriermittels (9), und – Kalibrieren der Schichtdickenmesseinrichtung an der wenigstens einen Materialprobe (7).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Materialprobe (7) mit einem Ausrichtmittel (15) an dem ringförmigen Trägerkörper (3) ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung (1) auf ein Kurbelgehäuse aufgesetzt und mittels des Zentriermittels (9) an dem Kurbelgehäuse ausgerichtet wird, wobei die Schichtdickenmesseinrichtung auf die Kalibriervorrichtung (1) aufgesetzt und mittels des Zentriermittels (9) relativ zu der Kalibriervorrichtung (1) ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung (1) während einer Schichtdickenmessung an dem Kurbelgehäuse angeordnet bleibt, wobei eine Kalibrierung der Schichtdickenmesseinrichtung vor oder während einer Schichtdickenmessung an einer Zylinderlaufbohrung des Kurbelgehäuses durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtung (1) nach dem Kalibrieren der Schichtdickenmesseinrichtung von dem Kurbelgehäuse entfernt und die Schichtdickenmesseinrichtung direkt auf dem Kurbelgehäuse angeordnet wird, wonach eine Schichtdickenmessung an einer Zylinderlaufbohrung des Kurbelgehäuses durchgeführt wird.