DE2049419B2

DE2049419B2 - Planheits-Meßgerät

Info

Publication number: DE2049419B2
Application number: DE2049419A
Authority: DE
Inventors: Karl 5093 Burscheid Christ; Siegfried 5090 Leverkusen Jandt
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1970-10-08
Filing date: 1970-10-08
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DE2049419A1; DE2049419C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen und Messen der Planheitsabweichungen von ringförmigen Werkstückoberflächen, insbesondere an den stirnseitigen Dichtflächen von Dichtungsringen.

Zur Abdichtung des Kolbens in Brennkraft-Kolbenmaschinen dienen Kolbenringe, die meist mit Eigenspannung gleichzeitig sowohl mit ihrer äußeren Mantelfläche an der Zylinderwand als auch durch den Druck des abzudichtenden Mediums mit einer ihrer Stirnflächen an der korrespondierenden Nutflankenfläche des Kolbens dichtend anliegen. Neben der für eine einwandfreie Abdichtung erforderlichen Lichtspaltdichtheit zwischen Kolbenring und Zylinder ist gleich- falls eine vollständige Anlage einer Kolbenring-Stirnfläche an einer Nutflanke des Kolbens erforderlich, um eine optimale Dichtwirkung zu erzielen.

Infolge des relativ großen Verhältnisses zwischen "> Ringumfang und Ringquerschnitt läßt sich ein Verwerfen und Verziehen bei der Herstellung, insbesondere bei der mechanischen Bearbeitung der Kolbenringe nicht vermeiden. Die Ringe müssen demzufolge nach Beendigung des Herstellungsprozesses einer genauen

in Kontrolle auf Planheitsabweichungen, insbesondere im Bereich ihrer Stirnfläche, unterworfen werden.

Zur Feststellung von Planheitsabweichungen oberhalb einer als zulässig anzusehenden Grenze verwendete man früher die Schlitzfallehre, die die Kolbenringe

ι "> nach ihrer axialen Höhe über einen größeren Umfangsbereich nach Gut und Ausschuß trennte. Eine andere Prüfmethode ist der Lichtspalttest, wobei der Kolbenring zwischen zwei Metallscheren bzw. -ringe gelegt wurde. Bei diesen bekannten Prüfungen konnten nur

-'» größere Planheitsabweichungen dem Grunde nach festgestellt werden.

Eine ebenfalls bekannte Meßeinrichtung besteht aus einer unteren und einer oberen Metallscheibe, zwischen welchen der Kolbenring eingelegt wird. Drei durch die

2) obere Metallplatte ragende Tastspitzen von Meßuhren messen gleichzeitig die axiale Höhe bzw. deren Abweichung vom zulässigen Toleranzmaß, jedoch nur an drei bestimmten Umfangsstellen, so daß mit dieser Vorrichtung keine Aussage über den Planheitsverlauf

«ι auf dem gesamten Ringumfang gemacht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Feststellen und Messen der Planheitsabweichungen von ringförmigen Werkstückoberflächen zu schaffen, mit deren Hilfe alle Planheitsabweichungen

η in Umfangsrichtung erfaßbar sind, um eine optimale Aussage über die Maxima aller Planheitsabweichungen zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Vorrichtung erfindungsgemäß aus einer Werkstückaufnahme und

^¹' einer relativ dazu konzentrisch zur Werkstückachse verdrehbaren Grundplatte, die eine kreisringförmige Bezugsebene verköpert, und an der mindestens ein Längenmeßgerät bekannter Art befestigt ist, dessen Tastspitze an der zu messenden Werkstückoberfläche

■^}r> anliegt.

Die kreisringförmige Ausbildung der Bezugsebene mit der dabei erreichten Linienberührung zwischen Werkstück und Grundplatte hat den Vorteil, daß nicht nur ebene Stirnflächen von ringförmigen Werkstücken

so sondern auch im Querschnitt leicht gekrümmte kegelige oder ballige Flächen auf Planheitsabweichungen in Umfangsrichtung hin untersucht werden können.

Einerseits dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen der Stirnflächen von im Querschnitt

¹^ rechteckigen, trapezförmigen oder sphärischen Kolbenringen, andererseits wurden die Vorteile der Erfindung auch bei der Prüfung von Dichtflächen radial wirkender Gleitringdichtungen erzielt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich

'·<· sowohl die durch die Bearbeitung bedingten Planheitsabweichungen an den stirnseitigen Dichtflächen von Gleitringen, Kolbenringen od. dgl., als auch die Verwerfungen und Verformungen der Ringe unter Betriebslast über den gesamten Ringumfang kontinuierlich feststel-

" > len und messen.

Vorzugsweise verlaufen die Achsen der Tastspitzen der Längenmeßgeräte senkrecht zur Bezugsebene, um eine Verzerrung der Anzeige zu vermeiden.

Das Werkstück ist in seiner Aufnahme mit einer Prüflast beaufschlagbar, die vorzugsweise in der Größenordnung der späteren Betriebsbelastung liegt, um die während des Betriebes auftretenden zusätzlichen Verformungen von vornherein mit berücksichtigen zu können.

Als Längenmeßeinrichtungen sind vorzugsweise an iich bekannte induktive Wegaufnehmer vorgesehen, um die bei mechanischen Längenmeßeinrichtungen unvermeidbaren Reibwiderstände und deren negativen Einfluß auf die Meßgenauigkeit auszuschalten.

Weiterhin ist es denkbar, daß alle zeitlich nacheinander in Umfangsrichtung des Werkstückes ermittelten Planheitsabweichungen als elektrische Größen einem elektronischen Zähl- und Rechenwerk zugeführt werden, um durch Addierung aller einzelnen Planheitsabweichungen eine optimale und selbsttätige Aussage über die Planheitsbeschaffenheit der geprüften Werkstückoberfläche zu erhalten.

Die Bezugsebene kann durch eine ringförmig umlaufende erhabene Kante gebildet sein, die im Bereich der stirnseitigen Dichtfläche des Werkstückes liegt Vorzugsweise weist die Erhebung einen halbkreisförmigen Querschnitt auf.

Eine zusätzliche radiale Verschiebbarkeit der Längenmeßeinrichtungen hat den Vorteil, daß die Werkstückoberfläche in einzelnen konzentrisch zueinander verlaufenden ringförmigen Bahnen abtastbar ist, wodurch das Aussagevermögen über die Planheitsabweichungen der ringförmigen Werkstückoberfläche weiterhin verbessert wird. Außerdem ist es denkbar, durch eine zusätzliche radiale Verschiebung der Grundplatte gegenüber der Werkstückaufnahme die Planheitsabweichungen über die radiale Breite der Werkstückringfläche an einzelnen Umfangsstellen zu ermitteln.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Prüfvorrichtung für Kolbenringe einfacher Bauart mit mehreren am Umfang verteilten Meßuhren mit unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse,

Fig.2 eine Prüfvorrichtung für Kolbenringe mit mehreren am Umfang verteilten induktiven Meßeinrichtungen,

F i g. 3 eine Prüfvorrichtung für Gleitringdichtungen.

Die in F i g. 1 dargestellte Prüfvorrichtung für Kolbenringe besteht im wesentlichen aus einer oberen drehbaren Werkstückaufnahme 1 in Form eines Lehrringes mit zylindrischem Innendurchmesser, der dem Nenndurchmesser des radial gespannten Kolbenringes 2 entspricht, sowie aus einer Grundplatte 3, welche auf einer Tischplatte 4 befestigt ist. Die Grundplatte 3 besitzt eine im Querschnitt halbkreisförmige Erhebung 5, auf welcher der zu prüfende Kolbenring 2 mit seiner Stirnfläche 6 aufliegt. Durch die Tischplatte 4 und die Grundplatte 3 ragt der Schaft 7

κι einer Meßuhr 8. Die Tastspitze 9 der Meßuhr 8 endet in einer Ausnehmung 10, die im Bereich der halbkreisförmigen Erhebung 5 liegt Der Schaft 7 der Meßuhr 8 ist in der Tischplatte 4 radial verschiebbar gelagert Die dafür erforderliche konstruktiven Einzelheiten sind zum besseren Erkennen der erfindungsgemäßen Vorrichtung fortgelassen worden.

Der den Kolbenring 1 aufnehmende Lehrrring 1 ist drehsicher mit einem Flansch 11 verbunden, welcher drehbar in einer nicht näher dargestellten Antriebsvorrichtung aufgehängt ist. Die Aufhängung ist so ausgebildet, daß eine radiale Verschiebung des Flansches U und damit auch des Lehrringes 1 gemäß Pfeil 12 möglich ist, um außer der Abtastung des Kolbenringes 2 in Umfangsrichtung wahlweise auch eine Abtastung über die radiale Breite der Kolbenringstirnfläche 6 zu ermöglichen.

F i g. 2 entspricht im wesentlichen der F i g. 1 nur mit dem Unterschied, daß bei der dargestellten Vorrichtung anstelle der mechanischen Längenmeßeinrichtungen

in induktive Wegaufnehmer 20, 20' vorgesehen sind, die mit einem elektronischen Zähl- und Rechenwerk 21 mit einer Anzeigeeinheit 22 verbunden sind.

Die Vorrichtung nach F i g. 3 besteht aus einer oberen drehbaren Werkstückaufnahme 30 mit einem Dorn 31

Γι und einer Grundplatte 32 mit einer die Bezugsebene bildenden ringförmigen Planfläche 33. Die zu prüfende Gleitringdichtung besteht aus dem im Querschnitt winkelförmigen Gleitring 34 und dem als Axialfeder dienenden O-Ring 35. Bei axialer Belastung des

■ι» Gleitringes 34 treten Verformungen in der Dichtfläche 36 durch Verwerfung des Gleitringes ein, die mittels des in der unteren Grundplatte 32 eingebauten induktiven Wegaufnehmers 37 meßbar sind. Durch die relativ konzentrische Verdrehung zwischen Werkzeugaufnah-

r> me 30 und der Grundplatte 32 lassen sich alle Dichtflächenverformungen über den gesamten Ringumfang kontinuierlich ermitteln und auswerten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Peststellen und Messen der Planheitsabweichungen von ringförmigen Werkstückoberfläche^ insbesondere an den stirnseitigen Dichtflächen von Dichtungsringen, gekennzeichnet durch eine Werkstückaufnahme (1, 30) und eine relativ dazu konzentrisch zur Werkstückachse verdrehbare Grundplatte (3, 4, 32), die eine kreisringförmige Bezugsebene verkörpert und an der mindestens ein Längenmeßgerät (β, 20, 37) bekannter Art befestigt ist, dessen Tastspitze (9) an der zu messenden Werkstückoberfläche (6, 36) anliegt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Tastspitzen (9) der Längenmeßgeräte (8, 8', 20, 20', 37) senkrecht zur Bezugsebene (3,4,33) verlaufen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Längenmeßgerät (8,20,37) radial verschiebbar gelagert ist

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (2,34) mit einer Prüflast beaufschlagbar ist die den späteren Betriebsbedingungen entspricht.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Längenmeßeinrichtungen an sich bekannte induktive Wegaufnehmer (20,20', 37) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die durch die induktiven Wegaufnehmer (20, 20', 37) zeitlich nacheinander ermittelten Planheitsabweichungen als elektrische Größen einem elektronischen Zähl- und Rechenwerk (21,22) zugeführt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3) eine ringförmig umlaufende Erhebung (5) aufweist, auf welcher das zu prüfende Werkstück (2) mit seiner Stirnfläche (6) aufliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (S) einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (1, 30) gegenüber der Grundplatte (3, 4, 32) radial verschiebbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsebene als Fläche (33) ausgebildet ist.