DE4030029A1

DE4030029A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der wanddicke von lagerschalen

Info

Publication number: DE4030029A1
Application number: DE19904030029
Authority: DE
Inventors: Horst Kreusel
Original assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco AG
Current assignee: Glyco Metall Werke Glyco BV and Co KG
Priority date: 1990-09-22
Filing date: 1990-09-22
Publication date: 1992-04-02
Also published as: AT399224B; ATA189991A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Wanddicke von Lagerschalen, bei dem die Lagerschale in eine Grundaufnahme gelegt wird, unter einem vorgegebenen Prüfdruck in der Grundaufnahme gehalten wird und die Wanddicke mindestens an einer Stelle der Lagerschale mittels mindestens zweier gegenüberliegender Meßfühler gemessen wird, wobei mindestens ein Meßfühler an die Innenseite der Lagerschale angelegt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von Lagerschalen.

Bisher wurde die Wanddicke von sogenannten Glattlagerschalen in einer automatischen Vorrichtung gemessen, bei der die Lagerschale in eine Aufnahme gedrückt wird, die mehrere Aussparungen aufweist, durch die mehrere Meßfühler an die Außenseite der Lagerschale herangeführt werden. Diesen äußeren Meßfühlern sind sogenannte innere Meßfühler zugeordnet, die den äußeren Meßfühlern gegenüberliegend angeordnet sind. Mit diesen Meßfühlern wird punktuell die Wanddicke der Lagerschale vermessen.

Da nur punktuelle Messungen durchgeführt werden, können Beschädigungen am Lagerrücken zu einem Meßwert für die Wanddicke führen, der aus dem Toleranzbereich herausfällt.

Bei Bundlagerschalen wurde die Wanddicke bisher ausschließlich manuell vermessen. Hierzu wurden die Bundlagerschalen von einer Bedienungsperson in ein Handmeßgerät eingelegt und dann mittels einer Meßuhr vermessen.

Aus der DE-OS 23 52 431 ist ein Verfahren zum Messen der Wanddicke und des Wanddickenverlaufs von Lagerschalen bekannt, bei dem eine Abtasteinrichtung mit je einem an der Innenseite und Außenseite der Lagerschale anliegenden Taster sich relativ zur Lagerschale bewegt. Die Abstandsänderung der Taster zueinander während der Bewegung bewirkt eine Änderung einer elektrischen Größe. Die Meßwerte werden in Abhängigkeit von dieser Größe selbständig aufgezeichnet. Die Meßeinrichtung weist eine Abtastvorrichtung mit einem fest an einem Bügel angeordneten Taster und einem dazu beweglichen zweiten Taster auf, wobei der zweite Taster mit einem Umsetzer zur Umsetzung von dessen Bewegung in eine elektrische Größe verbunden ist. Durch die Bewegung der Meßeinrichtung und der damit verbundenen Reibung der Meßfühler auf der Gleitfläche bzw. der Lagerrückenfläche können erhebliche Meßfehler auftreten. Auch bei dieser Meßeinrichtung besteht ein gravierender Nachteil darin, daß geringfügige Beschädigungen an der Lagerrückseite Defekte vortäuschen, die normalerweise keinen Anlaß zum Aussortieren der Lagerschale geben würden.

Aus der US-PS 46 63 857 ist eine Meßvorrichtung bekannt, mit der der Überstand der Lagerschale und die Wanddicke gleichzeitig gemessen werden können. Für die Messung der Wanddicke ist ein spezieller Meßkopf mit Kanälen für die Zuführung von Druckluft vorgesehen, der in die in einer Aufnahme liegenden Lagerschale eingeführt wird. Anhand des Standrucks Abstand zwischen dem Meßkopf und der Auflagefläche der Aufnahme bzw. der Lagerschale gemessen. Zu diesem Zweck sind im Meßkopf entsprechende Abstandsmeßdetektoren wie z. B. Luftmikrometer eingebaut. Es handelt sich hierbei um eine berührungslose Meßmethode, die jedoch den Nachteil hat, daß sie äußerst träge ist, so daß nur eine relativ kleine Stückzahl pro Zeiteinheit vermessen werden kann. Außerdem ist die Vorrichtung äußerst aufwendig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Meßkopf äußerst genau positioniert werden muß. Eine geringfügige Verschiebung des Meßkopfes senkrecht zur Lagerschalenachse führt zu erheblichen Fehlern bei der Dickenmessung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei dem geringfügige Beschädigungen der Oberfläche des Lagerrückens nicht zwangsläufig zu einem Aussortieren der Lagerschale führen, wobei nicht nur Glattschalen sondern auch Bundlagerschalen vermessen werden können und die Meßeinrichtung sich durch einfachen Aufbau und hohe Betriebssicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst.

Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, daß die im Stand der Technik bestehenden Probleme auf einfache Weise dadurch gelöst werden können, wenn die Wanddicke der Lagerschalen nicht direkt sondern indirekt über die Gesamtdicke von Lagerschale und einer zusätzlichen Meßaufnahme ermittelt wird. Die Meßaufnahme ist ein hochpräzise gearbeitetes Teil, dessen Außenfläche, mit der die Meßaufnahme in der Grundaufnahme aufliegt, und dessen Innenfläche, auf der der Lagerrücken der Lagerschale aufliegt, mit der gleichen Genauigkeit bearbeitet sind, wie die Gleitfläche der Lagerschale. Dadurch, daß die Lagerschale mit ihrem möglicherweise Beschädigungen aufweisenden Lagerrücken in der Meßaufnahme aufliegt und der äußere Meßfühler an der Außenfläche dieser Meßaufnahme anliegt, die aufgrund der sorgfältigen Oberflächenbearbeitung keine Beschädigungen irgendwelcher Art aufweist, werden die geringfügigen Beschädigungen am Lagerrücken nicht erkannt, wodurch eine nicht gerechtfertigte Aussortierung der Lagerschalen verhindert wird.

Großflächige Defekte, die zu einer entsprechenden Abnahme der Wanddicke führen, werden nach wie vor erkannt, weil dies einen direkten Einfluß auf die Gesamtdicke aus Lagerschale und Meßaufnahme hat.

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß nunmehr auch Bundlager, die bisher nur manuell vermessen wurden, maschinell vermessen werden können. Hierbei ist die Meßaufnahme in ihrer Dicke lediglich derart auszugestalten, daß der Bund der Lagerschalen die Meßfühler nicht behindert. Vorzugsweise ist die Dicke D der Meßaufnahme größer gewählt als die Breite B des Bundes der zu vermessenden Lagerschale.

Vorzugsweise wird die Wanddicke der Lagerschale an mindestens zwei Stellen in axialer Richtung und an mindestens drei Stellen in Umfangsrichtung gemessen. Dadurch erhält man nicht nur Angaben über die Dickenverteilung innerhalb einer Lagerschale sondern es ist auch möglich, Trends in der Fertigung frühzeitig zu erkennen.

Die Erfassung einer Vielzahl von Dickenmeßwerten, die über die Lagerschale verteilt sind, erlaubt es außerdem, Aussagen über die Konzentrizität und die axiale Parallelität der Lagerschalen zu machen. Auf diese Weise kann die Qualitätskontrolle deutlich verbessert werden.

Die Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von Lagerschalen besitzt eine Grundaufnahme, in die eine teilringförmige Meßaufnahme eingelegt ist, die widerum die Lagerschale aufnimmt. Nach dem Einlegen der Lagerschale in die Meßaufnahme wird ein Prüfdruck durch eine geeignete Andruckeinrichtung auf die Lagerschale ausgeübt, so daß diese mit ihrer Außenfläche dicht an der Innenfläche der Meßaufnahme Außenfläche an der Innenfläche der Grundaufnahme aufliegt. Der Außenradius der Meßaufnahme ist an den Innenradius der Grundaufnahme angepaßt. Der Innenradius der Meßaufnahme entspricht dem Außenradius der Lagerschale und zwar im eingebauten Zustand. Dies bedeutet, daß nach dem Einsetzen der Lagerschale in die Meßaufnahme die Aufspreizung der Lagerschale aufgehoben wird, was den Verhältnissen im eingebauten Zustand der Lagerschale entspricht. Dadurch wird gewährleistet, daß die Wanddicke in dem dem Einbau, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, vorliegt. Während die Anordnung der äußeren Meßfühler im wesentlichen unverändert bleibt, sind die zugeordneten inneren Meßfühler derart beabstandet zu den äußeren Meßfühlern angeordnet, daß die Gesamtdicke aus Meßaufnahme und Lagerschale erfaßbar ist.

Die Meßfühler sind zum Messen von mindestens zwei Stellen der Lagerschalen in axialer Richtung beweglich ausgebildet. Zur Steuerung und zur Erfassung der Meßdaten sind die Meßfühler an eine Steuer- und Auswerte-Einrichtung angeschlossen, die nicht nur aus der Gesamtdicke unter Berücksichtigung der bekannten Dicke der Meßaufnahme die Wanddicke der Lagerschalen ermittelt, sondern auch ein Wanddickenprofil einer Lagerschale und eine Auswertung ganzer Serien von Lagerschalen vornimmt. Darüber hinaus ist diese Steuer- und Auswerte-Einheit zur Ermittlung der Konzentrizität und der axialen Parallelität der Lagerschalen ausgebildet.

Beispielhalfte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Meßvorrichtung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Vorderansicht.

Fig. 3a, b bis 5a, b Lagerschalen mit der Anordnung der Meßpunkte,

Fig. 6 die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung mit einer Bundlagerschale und

Fig. 7 einen Schnitt durch die in Fig. 6 gezeigte Darstellung längs der Linie A-A.

In der Fig. 1 ist die Meßvorrichtung in Seitenansicht dargestellt. Im linken Teil der Fig. 1 ist die Lagerschale 2a im Schnitt zu sehen, die mit ihren Teilflächen 12 und 13 auf einer Auflage 7 aufliegt. Die Lagerschale 2a befindet sich in einer Meßaufnahme 3, die wiederum in einer Grundaufnahme 1 eingesetzt ist. Auf die Grundaufnahme 1 wirkt von oben eine Kraft F in Pfeilrichtung, mit der der Prüfdruck auf die Lagerschale 2a und die Meßaufnahme 3 ausgeübt wird. Die Kraft F entspricht im wesentlichen der Kraft, die üblicherweise für Überstandsmessungen von Lagerschalen in Meßgesenken aufgebracht wird. Hierdurch liegt die Lagerschale 2a mit ihrer Außenfläche 17 dicht in der Meßaufnahme 3 und diese wiederum dicht in der Grundaufnahme 1 auf.

Zur Messung der Gesamtdicke von Lagerschale 2a und Meßaufnahme 3 sind außenliegende Meßfühler 4a-c und innenliegende Meßfühler 5a-c vorgesehen (s. Fig. 2). Die innenliegenden Meßfühler 5a-c liegen mit ihrer Kugelfläche an der Gleitschicht 15 der Lagerschale 2a an. Diesen innenliegenden Meßfühlern 5a-c sind die außenliegenden Meßfühler 4a-c zugeordnet, die in radialer Richtung den innenliegenden Meßfühlern 5a-c gegenüberliegen. Damit die Meßfühler 4a-c an der Außenfläche 14 der Meßaufnahme 3 anliegen können, ist die Grundaufnahme 1 mit Aussparungen 6a-c versehen. Die Meßaufnahme 3 stellt ein hochpräzises Teil dar, dessen Oberflächen mit einer Genauigkeit bis zu R_Z 1 µm bearbeitet worden sind, wobei R_Z die gemittelte Rauhtiefe bezeichnet.

Wie in der Fig. 2 zu sehen ist, ist die Meßaufnahme 3 teilringförmig ausgebildet. Da der Innenradius der Meßaufnahme 3 an den Außenradius der Lagerschale 2a angepaßt ist, braucht bei einem Wechsel der Lagerschalengröße lediglich die Meßaufnahme 3 mit ausgetauscht zu werden, wobei die innenliegenden Meßfühler 5a-c derart verstellt werden müssen, daß der Abstand zwischen den innenliegenden Meßfühlern 5a-c und den außenliegenden Meßfühlern 4a-c an die geänderte Gesamtdicke angepaßt ist.

Die Meßfühler 4a-c und 5a-c sind an entsprechende Meßwertaufnehmer 8 angeschlossen, die mit einer Steuer- und Auswerte-Einheit 10 verbunden sind.

Damit in axialer Richtung mehrere Stellen der Lagerschale 2a bzw. der Meßaufnahme 3 angefahren werden können, ist eine entsprechende Verstellvorrichtung 9 vorgesehen.

In den Fig. 3a, b bis 5a, b sind die Anordnungen der Meßpunkte 16 für verschiedene Lagerschalen 2a ersichtlich, wobei jeweils in den Figuren b schematisch die Außenfläche 17 der Lagerschalen 2a mit einzelnen Meßpunkten 16 dargestellt ist.

In den Fig. 3a und 3b ist eine Lagerschale 2a mit dem Außendurchmesser d₀ = 50 mm dargestellt. Die Breite der Lagerschale 2a beträgt b = 90 mm. In axialer Richtung werden jeweils zwei Meßpunkte 16 angefahren, während in Umfangsrichtung jeweils drei Meßpunkte 16 vorgesehen sind, so daß die Wanddicke der Lagerschale 2a an sechs Meßpunkten ermittelt wird. Wie Fig. 3b zeigt, befinden sich die Meßpunkte 16 in der Mitte der Lagerschale 2a sowie weitere Meßpunkte 16 in der Nähe der Teilflächen 12, 13 der Lagerschale 2a. Wie in der Fig. 3a zu sehen ist, beträgt der Winkel zwischen den Meßpunkten 16 in Umfangsrichtung 65°.

In den Fig. 4a und 4b ist eine Lagerschale 2a der Breite b = 50 mm und mit einem Außendurchmesser d₀ 150 mm dargestellt. Bei derartigen Lagerschalen 2a wird eine sogenannte 10-Punkt-Messung durchgeführt. Die Anordnung der Meßpunkte 16 ist in der Fig. 4b gezeigt, während die Winkelverteilung der Meßpunkte 16 aus der Fig. 4a zu entnehmen ist.

In den Fig. 5a und 5b ist eine Lagerschale 2a mit einer Breite b 90 mm und einem Außendurchmesser d₀ 150 mm dargestellt. Bei diesen Lagerschalen wird eine 10-Punkt-Messung (Fig. 5b) durchgeführt. In axialer Richtung sind drei Meßpositionen vorgesehen, von denen jeweils zwei für die Wanddickenmessung angefahren werden. In Umfangsrichtung sind insgesamt fünf Meßpositionen möglich, wobei jedoch nur zwischen zwei und vier Positionen als Meßpunkte 16 benutzt werden.

In den Fig. 6 und 7 ist die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung für die Vermessung von Bundlagerschale 2b dargestellt. Die Breite D der Meßaufnahme 3 (Fig. 7) ist größer gewählt als die Breite B des Bundes 11 der Lagerschale 2b. Die Abmessungen verdeutlicht Fig. 7, die die Vorrichtung gemäß Fig. 6 längs des Schnittes A-A zeigt. Die Verwendung der bereits erwähnten Meßaufnahme 3 sowie der Grundaufnahme 1 bietet den Vorteil, daß auch Bundlagerschalen 2b maschinell vermessen werden können. Auch bei dieser Vorrichtung ist eine Andrückvorrichtung (nicht dargestellt) gezeigt, die mit einer Kraft F auf die Grundaufnahme 1 drückt, so daß die Bundlagerschale 2b dicht in der Meßaufnahme 3 und diese wiederum dicht in der Grundaufnahme 1 aufliegt. Hierbei liegen die Teilflächen 12, 13 vollständig auf der Auflage 7 auf. Auch bei dieser Meßvorrichtung sind insgesamt drei Meßfühlerpaare 4a-c, 5a-c vorgesehen. Im übrigen entspricht diese Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Meßvorrichtung.

Bezugszeichenliste

1 Grundaufnahme
2a, b Lagerschale
3 Meßaufnahme
4a-c außenliegende Meßfühler
5a-c innenliegende Meßfühler
6a-c Aussparungen
7 Auflage
8 Meßwertaufnehmer
9 Verstelleinrichtung
10 Steuer- und Auswerte-Einheit
11 Bund
12 Teilfläche
13 Teilfläche
14 Außenfläche der Meßaufnehmer
15 Gleitschicht der Lagerschale
16 Meßpunkt
17 Außenfläche der Lagerschale
F Kraft
B Maß
D Maß
b Breite
d₀ Außendurchmesser

Claims

1. Verfahren zur Messung der Wanddicke von Lagerschalen, bei dem die Lagerschale in eine Grundaufnahme gelegt wird, unter einem vorgegebenen Prüfdruck in der Grundaufnahme gehalten wird und die Wanddicke mindestens an einer Stelle der Lagerschale mittels mindestens zweier gegenüberliegender Meßfühler gemessen wird, wobei mindestens ein Meßfühler an der Innenseite der Lagerschale angelegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Grundaufnahme eine Meßaufnahme bekannter Dicke gelegt wird,
daß in die Meßaufnahme anschließend die Lagerschale eingelegt wird,
daß die Gesamtdicke von Meßaufnahme und Lagerschale mittels der Meßfühler gemessen wird, und
daß anschließend aus der Gesamtdicke die Wanddicke der Lagerschale bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der Lagerschale an mindestens zwei Stellen in axialer Richtung und mindestens an drei Stellen in Umfangsrichtung gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den ermittelten Wanddicken die Konzentrizität und die axiale Parallelität ermittelt wird.

4. Vorrichtung zur Messung der Wanddicke von Lagerschalen mit einer Grundaufnahme und mit mindestens einem äußeren und einem inneren Meßfühler, die gegenüberliegend angeordnet sind und die Lagerschale zwischen sich einschließen, wobei der äußere Meßfühler in einer in der Aufnahmefläche der Grundaufnahme eingebrachten Aussparung angeordnet ist, sowie mit einer Andruckeinrichtung zum Anlegen des Prüfdrucks an die Lagerschale, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Grundaufnahme (1) eine teilringförmige Meßaufnahme (3) eingelegt ist, die zur Aufnahme der Lagerschale (2a, 2b) ausgebildet ist, und
daß der dem äußeren Meßfühler (4a-c) zugeordnete innere Meßfühler (5a-c) derart beabstandet zu dem äußeren Meßfühler (4a-c) angeordnet ist, daß die Gesamtdicke von Meßaufnahme (3) und Lagerschale (2a, 2b) erfaßbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Meßfühlerpaare (4a, b, c, 5a, b, c,) gleichmäßig über die Lagerschale (2a, 2b) verteilt sind, wobei die äußeren Meßfühler (4a, b, c) in entsprechenden Aussparungen (6a, b, c) der Grundaufnahme (1) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (4a-c, 5a-c) zum Messen der Wanddicke an mindestens zwei in axialer Richtung nebeneinanderliegender Stellen beweglich ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenradius der Meßaufnahme (3) dem Innenradius der Grundaufnahme (1) entspricht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenradius der Meßaufnahme (3) dem Außenradius der Lagerschale (2a, 2b) im eingebauten Zustand entspricht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Wanddicke von Bundlagern (2b) die Dicke D der Meßaufnahme (3) mindestens gleich der Breite B des Bundes (11) ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler an eine Steuer- und Auswerteeinheit (10) angeschlossen sind, die zur Ermittlung der Wanddicke der Lagerschale (2a, 2b) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Auswerteeinheit (10) zur Ermittlung der Konzentrizität und der axialen Parallelität der Lagerschalen (2a, 2b) ausgebildet ist.