DE2927410C2

DE2927410C2 -

Info

Publication number: DE2927410C2
Application number: DE19792927410
Authority: DE
Inventors: Dieter 8500 Nuernberg De Hochheim; Ekkehard Dr. 8000 Muenchen De Klement; Hans-Peter Ing.(Grad.) 7320 Goeppingen De Guenzrodt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1987-06-25
Also published as: DE2927410A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Überwachung des Längsprofils von zylindrischem Meßgut mit:

a) einer prismatischen Aufnahme zum Einlegen des Meßgutes,
b) einer Laserlichtquelle, deren im rechten Winkel zur Meß gutlängsachse geführtes Lichtbündel zur stückweisen, ver größernden Abbildung einer Mantellinie des Meßgutes dient,
c) einer Verschiebeeinrichtung zur Verschiebung der Aufnahme relativ zum Lichtbündel in Richtung der Meßgutlängsachse und
d) einer in einer Abbildungsebene angeordneten fotoelektri schen Abtastvorrichtung zur Erfassung der Intensität des Lichtbündels mit nachgeschalteter Auswertung und Anzeige.

Mit diesem Oberbegriff wird auf eine Anordnung Bezug genom men, wie sie beispielsweise aus der US-PS 41 31 365 bekannt ist. In dieser genannten Druckschrift finden sich keine nähe ren Einzelheiten über Vorschubregelung und Auswertung der Meß ergebnisse, wobei in diesem Zusammenhang bemerkt sei, daß eine Meßdatenauswertung mit Rechnern an sich durchaus be kannt ist (vgl. z. B. US-PS 41 31 365 oder DE-OS 28 11 707).

Zur Erhöhung der Beanspruchbarkeit von Bolzennaben für Ver brennungskraftmaschinen ist es vorteilhaft, den Durchmesser der geschliffenen Bolzen an einigen Stellen in vorgegebener Weise geringfügig durch Schleifeinstiche zu verringern (vgl. DE-OS 26 15 212). Es ist dabei notwendig, mit einer Genauig keit im µ-Bereich zu arbeiten.

Die mechanische Überwachung und Überprüfung derartiger Längs profile ist relativ aufwendig und ungenau und vermittelt auch nicht unmittelbar ein anschauliches Bild für den Verlauf des gefertigten Profils.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine schnell und präzise arbeitende Anordnung zur Auswertung und Anzeige des Längsprofils des Bolzens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

e) einem der Abtastvorrichtung nachgeschalteten Rechner ist ein Längsprofil der Mantellinie eines geschliffenen Zy linderbolzens für Verbrennungskraftmaschinen vorgebbar,
f) der Rechner ist mit einem Positionsistwertgeber zur Er fassung der Lage des Laserlichtbündels in bezug auf die Aufnahme für einen als Meßgut dienenden Zylinderbolzen verbunden,
g) die Geschwindigkeit des Vorschubs der Aufnahme relativ zum Laserlichtbündel ist entsprechend der gewünschten Auflösung durch den Rechner wegabhängig steuerbar,
h) der in der jeweils erfaßten Lage gemessene Profilwert der Mantellinie des Zylinderbolzens ist im Rechner mit dem die ser Lage zugeordneten Längsprofilwert vergleichbar und bei unzulässigen Abweichungen eine Störmeldung ausgebbar und
i) an den Rechner ist ein Datensichtgerät zur Anzeige der ge samten gemessenen Mantellinie des Zylinderbolzens und der zugeordneten zulässigen Grenzwerte angeschlossen.

Durch die berührungslos arbeitende, optische Meßmaschine ist es in Verbindung mit dem Rechner möglich, eine schnelle und genaue Messung des Längsprofils durchzuführen und unzulässige Abweisungen zu erkennen und auszuwerten.

Beim vorstehend beschriebenen Testverfahren wird dabei davon Gebrauch gemacht, daß die Überprüfung einer Mantellinie ge nügt, da die Rundheit selbst durch den Schleifprozeß sicher gestellt ist.

Wie erwähnt, wird die Geschwindigkeit der Aufnahme relativ zum Lichtbündel entsprechend der gewünschten Auflösung durch den Rechner gesteuert, d. h. im Gebiet der Schleifeinstiche wird mit relativ niedriger Geschwindigkeit gearbeitet, um eine relativ hohe Auflösung des Bolzenprofils zu gewinnen, dagegen kann in den Bereichen, in denen kein Einstich vor genommen wurde, die Geschwindigkeit entsprechend erhöht wer den, um die Meßzeit zu optimieren.

Zum Zwecke der Archivierung und Belegerstellung ist es vorteilhaft, wenn die dem Längsprofil entsprechende Man tellinie von der Anzeige auf einen graphischen Dauer speicher übertragbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es ferner von Vorteil sein, wenn im Rechner die Längspro file mehrerer nacheinander auf der gleichen Schleif maschine bearbeiteter Bolzen gespeichert und mitein ander verglichen werden und eine störende Abweichungs tendenz zu einem entsprechenden Korrektursignal für die Schleifmaschine führt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 den zu überwachenden Bolzen,

Fig. 2 den mechanischen Aufbau der Anordnung und

Fig. 3 Optik und Elektronik in schematischer Darstel lung.

Der in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Zylinderbolzen 5 mit einer innenliegenden Bohrung 53 ist mit Schleif einstichen 52 versehen, so daß sich insgesamt die mit 51 bezeichnete Mantellinie ergibt. Diese Mantellinie 51 ist infolge des Rundschleifprozesses dabei repräsenta tiv für das Längsprofil. Bei einer angenommenen Bolzen länge von z. B. 100 mm und einem Bolzendurchmesser von 50 mm beträgt die Tiefe des Einstichs z. B. 2/100 mm bei einer Breite von z. B. 15 mm.

Die geschilderten Verhältnisse sind - in etwas über triebener Form - aus Fig. 1 ersichtlich.

Der in Fig. 2 gezeigte mechanische Aufbau der Anord nung besteht aus einem Gestell 13, auf dem die Laser lichtquelle 1, die prismatische Aufnahme 4 für den Bol zen 5 und eine fotoelektrische Abtastvorrichtung 7 an geordnet sind. Das auf die Mantellinie des Bolzens 5 ge richtete Lichtbündel 2 der Laserlichtquelle 1 wird in einer Linsenanordnung 6 vergrößert und von der foto elektrischen Abtastvorrichtung 7 erfaßt. Da sich die Intensität des erfaßten Lichtbündels je nach dem Ver lauf der Mantellinie ändert, ist hierdurch eine Aussage über den Verlauf des Längsprofils möglich.

Wie aus Fig. 3 erkennbar, ist die prismatische Aufnahme 4 für den Bolzen 5 durch einen motorischen Antrieb 10 auf nicht gezeigten Führungen in Z-Richtung verschiebbar. Fer ner ist eine nicht gezeigte Höhenverschiebung von Hand in Y-Richtung möglich. An der Halterung ist eine Positions meßvorrichtung 41 vorgesehen, mit der die Lage der Hal terung 4 in bezug auf das Laserlichtbündel 2 in Z-Rich tung festgestellt werden kann.

Die Anordnung arbeitet nun in der Weise, daß nach Ein legen des Bolzens 5 in die Aufnahme 4 das im rechten Winkel zur Bolzenlängsachse ankommende Lichtbündel 2 über ein Teleskop 3 den jeweils beleuchteten Ausschnitt der Mantellinie des Bolzens 5 über eine Zylinderlinse 6 auf eine Abtastvorrichtung 7 projiziert, die z. B. aus in der Projektionsebene 71 liegenden, lichtempfindlichen Fotodioden besteht; z. B. können bis zu 1000 derartiger Dioden übereinander angeordnet sein. Die Zahl der je weils durch den Laserstrahl aktivierten Dioden ist dann ein Maß für das Profil an der abgetasteten Stelle. Das diesem Wert entsprechende Signal wird zusammen mit dem vom Wegistgeber 41 kommenden Signal einem Rechner 8 zu geführt, der den jeweils gemessenen, einer bestimmten Position der Halterung 4 zugeordneten Meßwert mit einem vorgegebenen Wert vergleicht. Treten zwischen Soll- und Istwert unzulässige Abweichungen auf, so wird über die Ausgabevorrichtung 81 am Ausgang ein Störsignal aus gegeben. Die auf die vorstehende Weise ermittelte Mantel linie des Bolzens 5 wird vom Rechner 8 gleichzeitig auch einem Datensichtgerät 9 zugeführt und hier angezeigt, so daß der Bedienungsmann sofort einen Überblick über das tatsächliche Profil erhält. Zusätzlich können dann noch, wie durch die gestrichelten Linien 54 angedeutet, Grenzwerte angegeben werden, innerhalb derer die gemes sene Kurve zu liegen hat, damit das Werkstück noch als ausreichend gut beurteilt werden kann. Zu Archivierungs- und Dokumentationszwecken kann das auf dem Sichtschirm 9 angezeigte Längsprofil dann auch noch mittels eines gestrichelt angedeuteten Kopierers 91 in einen ent sprechenden graphischen Beleg verwandelt werden. Außer dem kann an die Ausgabevorrichtung 81 auch noch ein Drucker 82 angeschlossen sein.

Wie bereits erwähnt, ist die Aufnahme 4 in Z-Richtung durch den Motor 10 verfahrbar. Hierzu wird der Motor 10 über ein nicht gezeigtes Thyristorstellglied entsprechend vom Rechner 8 angesteuert, wobei die jeweilige Verfahr geschwindigkeit über das mit dem Motor 10 gekuppelte Tachometer 12 erfaßt wird.

Statt einer Bewegung der Aufnahme 4 in Z-Richtung, ist selbstverständlich auch eine entsprechende Verschiebung des Laserlichtbündels 2 durch eine geeignete Optik mög lich.

Claims

1. Anordnung zur Überwachung des Längsprofils von zylindri schem Meßgut mit:

a) einer prismatischen Aufnahme zum Einlegen des Meß gutes,
b) einer Laserlichtquelle, deren im rechten Winkel zur Meßgutlängsachse geführtes Lichtbündel zur stückwei sen, vergrößernden Abbildung einer Mantellinie des Meßgutes dient,
c) einer Verschiebeeinrichtung zur Verschiebung der Aufnahme relativ zum Lichtbündel in Richtung der Meßgutlängsachse und
d) einer in einer Abbildungsebene angeordneten foto elektrischen Abtastvorrichtung zur Erfassung der Intensität des Lichtbündels mit nachgeschalteter Auswertung und Anzeige,

gekennzeichnet durch folgende Merk male:

e) einem der Abtastvorrichtung (71) nachgeschalteten Rechner (8) ist ein Längsprofil der Mantellinie eines geschliffenen Zylinderbolzens (5) für Verbrennungs kraftmaschinen vorgebbar,
f) der Rechner (8) ist mit einem Positionsistwertgeber (41) zur Erfassung der Lage des Laserlichtbündels (2) in bezug auf die Aufnahme für einen als Meßgut dienenden Zylinderbolzen (5) verbunden,
g) die Geschwindigkeit des Vorschubs der Aufnahme (4) relativ zum Laserlichtbündel (2) ist entsprechend der gewünschten Auflösung durch den Rechner (5) wegabhängig steuerbar,
h) der in der jeweils erfaßten Lage gemessene Profil wert der Mantellinie des Zylinderbolzens (5) ist im Rechner (8) mit dem dieser Lage zugeordneten Längs profilwert vergleichbar und bei unzulässigen Abwei chungen eine Störmeldung ausgebbar und
i) an den Rechner (8) ist ein Datensichtgerät (9) zur Anzeige der gesamten gemessenen Mantellinie (51) des Zylinderbolzens (5) und der zugeordneten zulässigen Grenzwerte (54) angeschlossen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Längsprofil entsprechende Mantellinie (51) des Bolzens (5) von der Anzeige (9) auf einen Dauer speicher (91) übertragbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechner (8) die Längsprofile mehrerer nachein ander auf der gleichen Schleifmaschine bearbeiteter Bol zen (5) speicherbar und miteinander vergleichbar sind und eine störende Abweichungstendenz von vorgegebenen Werten zu einem entsprechenden Korrektursignal für die Schleifmaschine dient.