DE8804640U1

DE8804640U1 - Vorrichtung zum Aufnehmen von Hubkolbenmotoren-Kolben beim Vermessen in einem Meßsystem

Info

Publication number: DE8804640U1
Application number: DE8804640U
Authority: DE
Original assignee: Manfred Meyer 7000 Stuttgart De GmbH
Current assignee: Manfred Meyer 7000 Stuttgart De GmbH
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1989-08-10

Description

Anne1der:

Manfred Meyer GmbH
Olgastraße 67a
7000 Stuttgart 1

2815 005 29.03.88 F/ma

Titel: Vorrichtung zum Aufnehmen von Hubkolbenmotoren-Kolben beim Vermessen in einem Meßsystem

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Kolben von Hubkolbenmotoren oder dgl. Werkstücke bei deren Vermessen in einem Meßsystem, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

\ i\ Bei bekannten Vorrichtungen diener Art ist der Kolben mit seiner inneren Ringfläche lose auf die Stirnfläche des Aufnahmetellers aufgesetzt, der gleichzeitig den Halter für den Kolben beim Vermessen bildet. Dabei ist die innere

Ringfläche des Kolbens als Einpaßfläche grob bearbeitet, von welcher Einpaßfläche aus alle Bearbeitungen des Kolbens vorgenommen werden. In einem mechanischen Meßsystera wird dabei die Außenkontur des Kolbens einschließlich dessen Umfangsnuten zur Aufnahme der Dichtungsringe vermessen, was durch mechanisches Abgreifen der Außenkontur in verschiedenen Meßsystemen erfolgt. Der Aufnahmeteller besitzt dabei zwar einen Kalibrierdurchmesser zum Einstellen der mechanischen Meßsysteme, jedoch l£ßt die Vermessung des Kolbens naturgemäß deshalb an Genauigkeit zu wünschen übrig, da die grob \ bearbeitete Einpaßfläche am Kolben zu große Toleranzen bei den

verschiedenen zu vermessenden Kolben aufweist, als daß hier ein 100%ig genauer Sitz sowohl in axialer als auch in radialer Richtung auf dem Aufnahmeteller vorhanden wäre. Die Folge hiervon ist, daß der Kolben auf dem Aufnahmeteller nicht spielfrei gehalten ist und damit wackeln kann. Aus diesem G"unde kann die bekannte Vorrichtung darüberhinaus auch nicht zum Vermessen der Kolben in berührungslosen Meßsystemen eingesetzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Kolben von Hubkolbenmotoren od. dgl. Werkstücke bei deren Vermessen ra einem Meßsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem der Holben unabhängig von der Güte der Einpeßfläche in genauester und stets zu reproduzierender Weise starr aufgenommen werden kann, so daß • in äußerst genaues Vermessen der Kolben auch in &bgr; infam

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berührungslosen Meßsystom erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei oirier Vorrichtung zürn Aufnehmen von Kolben von Hubkolbenmotoren od. dgl. Werkstücke bei deren Vermessen in einem Meßsystem der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden in vorteilhafter Weise als Bezug für die Vermessung und damit Bearbeitung des Kolbens die Kolbenbolzenbohrungen verwendet, die zur Anlenkung eines Pleuels ohnehin in sehr genauer Weise hergestellt sein müssen. Dadurch ist, ohne daß die Güte der Einpaßfläche des Kolbens eine Rolle spielt, eine feste eindeutige Zuordnung zwischen der Aufnahmevorrichtung und dem zu vermessenden Kolben gegeben. Durch die stets reproduzierbare starre Verbindung zwischen der Aufnahmevorrichtung und den zu vermessenden Kolben ist es möglich, den Kolben nicht nur in aufrechter Position sondern darüberhinaus auch in einer horizontalen Position zu vermessen. Damit kann, anders als bisher, die Außenkontur insgesamt, also auch hinsichtlich der Kreisform vermessen werden. Desweiteren ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit dieser Aufnahmevorrichtung die Kolben in einem berührungslosen Meßsystem, bspw. mit Hilfe eines Laser-Scanners zu vermessen und damit dessen Genauigkeit im um-Bereich (+/- 2 um} auszunutzen. Dadurch ist eine wesentlich genauere Messung bzw. Vermessung der Kolben

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möglich,

Eine Vorteilhafte konstruktive Ausführung und Anpassung von Kalibrierstück Und Aufnahmeteller aneinander ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gegeben.

Um eine sichere und präzise Anordnung des Kalbrierstücks innerhalb des Meßsystems zu erreichen, sind die Merkmale des Anspruchs 3 und/oder die des Anspruchs 4 vorgesehen.

Eine konstruktiv einfache und vorteilhafte Ausführung zur starren Befestigung des Kalibrierstücks am zu vermessenden Kolben ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 5 und/oder die des Anspruchs 6. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Merkmale des Anspruchs 7 und/oder die des Anspruchs vorgesehen sind.

Für eine paßgenaue Aufnahme des Kalibrierstücks in bspw. einer Halterung des Meßsystems ist es zweckmäßig, die Merkmale des Anspruchs 9 vorzusehen. Für eine dabei schwenkbare Ausbildung des zu vermessenden Kolbens innerhalb des Meßsystems ist es vorteilhaft, die Merkmale des imspruchs 10 vorzusehen.

Die relative Beweglichkeit zwischen Kalibrierstück und Aufnahmeteller ist in einfacher Weise durch die Merkmale des Anspruchs 11 verwirklicht.

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Gemäß dem Merkmal des Anspruchs 12 bzw. dem des Anspruchs 13 sind eine oder zwei Kaiibrierflachen vorgesehen, die in ietz-ierem Falle gleich öder· unterschiedlich in ihrem Durchmesser sein können. Derartige Kalibrierflachen dienen zur Nullstellung des Meßsystems.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben Und erläutert ist. Es zeigen:

Figur 1

in teilweise geschnittener Seitenansicht eine Aufnahmevorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung zum Vermessen eines Kolbens,

Figur 2

eine Draufsicht ge&äß Pfeil II der Figur 1,

Figur 3

eine Seitenahsicht gemäß Pfeil III der Figur 1,

Figuren 4A-C

in verkleinertem Maßstab den Aufnahmeteller der Aufnahmevorrichtung in Draufsicht, in teilweise geschnittener Seitenansicht bzw. in Unteransicht und

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Figuren 5A,B in \·&ogr;*4&igr;1 einertem Maßstab das Kali brierstück der AufnahmevorrichtUftg in teilweise

geschnittener Seitenansicht, bzw. in Draufsicht.

Die in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dargestellte Verfichtung 11 dient zum Aufnehmen von Werkstücken in Form von Kolben 12, wie sie bei Hubkolbenmotoren Verwendung finden, bei der Qualitätskontrolle, d.h. beim Vermessen der Außenkontur des Kolbens 12 in einem berührungslosen Meßsystem. Dazu ist die Aufnahmevorrichtung 11 mit ihrem einen unteren Ende an einem Meßtisch oder an einer in Fig. 1 strich-punktierten dargestellten Meßhalterurig 13 befestigt, mittels der die Aufnahmevorrichtung 11 mit dem Werkstück 12 bewegbar, bspw. längs- und/oder quer verfahrbar und/oder rotierbar und/oder schwenkbar ist. Auf dem anderen Ende der Aufnahmevorrichtung 11 ist das zu vermessende Werkstück bzw. der zu vermessende Kolben 12 starr und genau reproduzierbar befestigt gehalten. Mittels der Meßhalterung 13 wird die mit einem zu vermessenden Kolben 12 bestü'^ute Aufnahmevorrichtung 11 durch das nicht dargestellte berührungslose Meßsystem bewegt, das einen Laser-Scanner aufweist, dessen Emitterteil ein dünnes aber breites Laserlichtbarid erzeugt, das auf einen Kegenüberllegenden Empfängerteil trifft, der mit dem Emitterteil in axialer Flucht angeordnet ist. Zum Vermsssen der Außenkontur des Kolbens 12, wie bpsw. zum Vermessen von

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dessen Kreisfläche, Außendurchmesser, Durchmesser und Breite der Kolbenringnuten und dgl. wird der Kolben 12 durch das Laserlichtband bewegt.

Die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 11 besitzt einen

Aufnahmeteller 16 und ein Kalibrierstück 17, die ohne radiales fi

SfisI relativ zueinander axial beweglich sind, und einen |

Bolzen 18, der zum Festhalten bzw. Befestigen des Kolbens 12 |

an Kalibrierstück 17 dient. f,

Das Kalibrierstück 17 ist im wesentlichen ein mit einem Bund 21 versehenes bolzenartiges Teil, das an seinem unteren Ende einen außenumfangsseitig mit ein*»r zylindrischen Paßfläche 23 versehenen Zapfen 24 besitzt. An der dem Zapfen 24 gegenüberliegenden Seite des Bundes 21 schließt sich ein Mittenbereich 25 an. der außenumfangsseitig mit einer ;

zylindrischen Gleitfläche 26 versehen ist. Dieser ^l

Mittenbereich 25 geht in einen Haltezapfen 27 über, der mit einer durchgehenden Querbohrung 28 versehen ist, deren horizontale Achse 30 gegenüber der vertikalen Längsachse 19 des Kalibrierstücks 17 etwas versetzt ist. Der Haltezapfen 27 ist im Bereich der beiden Mündungen der Querbohrung 28 mit

zwei gegenüberliegenden Abflachungen 29 versehen und besitzt Ii

höchstens denselben Außendurchmesser wie der Mittenbereich 25, ;

Der durchmessergrößere Bund 21 des an sich im wesentlichen Fötatic-hösymmetrischeh bolzenortigeh Teils ist zwischen etwa

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dem Außenumfang der Bereiche 24, 25 und 27 und seinem Außenumfang 34 längs eines Kreisringes von der Unterseite her mit einer Vielzahl gleichmäßig verteilt angeordneter Gewindebohrungen 31 und längs eines durchmesserkleineren Kreisringes mit vorzugsweise weniger, jedoch ebenfalls gleichmäßig verteilten und abwechselnd (Fig. 5B) angeordneten Stufenbohrungen 32 und 33 versehen, von denen die einen Stufenbohrungen 32 von der Oberseite und die anderen Stufenbohrungen 33 von der Unterseite des Bundes 21 her mit ihren durchmessergrößeren Bereichen eingearbeitet sind. Die Gewindebohrung 31, die von der Unterseite des Bundes 21 her eingearbeitet ist, geht in eine den Kerndurchmesser der Gewindebohrung 31 aufweisenden glatten Bohrung 35 über, die in die Oberseite des Bundes 21 mündet. Der Außenumfang 34 des Bundes 21 ist ebenfalls gestuft, wobei er an seinem unteren durchmessergrößeren Bereich außenumfangsseitig mit einer zylindrischen Kalibrierfläche 36 versehen ist. Desweiteren besitzt der Bund 21 an seiner Unterseite eine genau ebene Auflagefläche 37, die zur Gleitfläche 26 genau senkrecht bzw. rechtwinklig und zur Querbohrung 28 genau parallel verläuft.

Der Aufnahmeteller IS ist ebenfalls im wesentlichen rotationssymmetrisch und besitzt einen gestuften Außenumfang, der an der Stelle des größen Außendurchmessers mit einer zylindrischen Kalibrierfläche 41 versehen ist, die beim Ausführungsbeispiel denselben Durchmesser wie die Kalibrierfläche 36 am Kalibrierstück 17 besitzt. Der

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Aufnahmeteller 16 ist mit einer axialen Durchgangsbohrung 42 versehen, die eine innere Gleitfläche 43 aufweist. Im unteren Bereich ist der Aufnahmeteller 16 mit einer durchmessergrößeren zur Durchgangsbohrung 42 koaxialen Sacklochbohrung 44 versehen, deren Durchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des durchmesserkleineren Stufenbereichs des Bundes 21 des.Kaiibrierstücks 17. Ausgehend von der dadurch gebildet&n Ringfläche 45 ist in den Aufnahmeteller 16 längs eines äußeren Kreisringes eine Vielzahl von in gleichmäßigem Abstand angeordneter kleiner Sacklochbohrungen 46 über eine nur relativ geringe Tiefe eingearbeitet. Auf einem durchmesserkleineren Kreisring sind ebenfalls gleichmäßig verteilt Durchgangsbohrungen 47 und intermitierend dazwischen Sacklochgewindebohrungen 48, deren Tiefe nur wenig größer ist als die der kleinen Sacklochbohrungen 46, vorgesehen. Die obere Stirnseite des Aufnahmetellers 16 ist mit einer erhabenen ringföruigen Auflagefläche 49 versehen, die genau parallel zur Querbohrung 28 verläuft.

Zum Zusammenbau der Vorrichtung 11 werden zunächst Befestigungsschrauben 51 in die Stufenbohrungen 32 des Kalibrierstücks 17 von oben her gesteckt und von unten her Gewindestifte 52 in den Gewindeteil der Gewindebohrung 31 eingeschraubt und in den anderen Teil dieser Gewindebohrung von oben her Durckfedern 53 eingesetzt, über den Mittenbereich 25 des Kalibriersiücks 17 wird dann der Aufnahmeteller 16

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geschoben, wobei das untere Ende aes Aufnahmetellers 16 über den oberen Bereich des Bundes 21 des Kalibrierstücks 17 koaxial greift und die Druckfedern 53 in die kleinen Sacklochbohrungen 46 des Aufnahmetellers 16 dringen. Es werden dann von der Unterseite des Kalibrierstücks 17 her Halteschrauben 54 in die Sacklochbohrungen 33 eingesteckt und in die Sacklochgewindebohrungen 48 im Aufnahmeteller 16 eingeschraubt. Da die Druckfedern 53 eine bestimmte Druckkraft und Länge und die Halteschrauben 54 und die Sacklochgewindebohrung 48 bestimmte Abmessungen besitzen, besteht, wie in Figur 1 dargestellt ist, zwischen den einander eegenüberllegenden Flächen von Aufnahmeteller 16 und Kalibrierstück 17 ein bestimmter Raum 55, der wegen der gleichzeitig als Begrenzungsanschlag dienenden Halteschrauben 54 nur entgegen der Druckwirkung der Druckfedern 53, die in diesem zusammengebauten Zustand vorgespannt sind, verringert werden kann.

Das Kalibrierstück 17 wird mit seinem die Paßfläche 23 aufweisenden Pußzapfen 24 in eine entsprechende Paßbohrung in der Meßhalterung 13 eingesteckt und mittels der Befestigungsschrauben 51, die über die kleinen Durchgangsbohrungen 47 im Aufnahmeteller 16 zugänglich sind, befestigt. Dabei liegt die Auflagefläche 37 des Kaiibrierstücks 17 auf einer entsprechenden fein bearbeiteten Fläche der Meßhalterung 13 auf.

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Zur Befestigung eines zu Vermessenden Kolbens 12 wird dieser
mit seiner unteren Und inneren Einpaßringflache 61 auf die
ringförmige Auflagefläche 49 des Äufnahmetellers 16 gesetzt,
wobei der den Aufnahmeteller 16 überragende Haltezapfen 27 des
Kalibrierstücks 17 in den rückwärtigen Hohlraum 62 des Kolbens
12 dringt und derart zwischen den nach innen geformten Wangen
63 des Kolbens 12 angeordnet ist, daß die QuerbohrUng 28 etwa
in Höhe jedoch noch unterhalb der in deii uöiden wangen €3
angeordneten Kolbenbolzenbohrungen 64, die später der

Anlenkung eines Pleuels dienen, angeordnet ist. Durch Druck

( auf den zu vermessenden Kolben 12 wird dieser zusammen mit dem I¹

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Aufnahmeteller 16 entgegen der Wirkung der Druckfedern 53 I relativ zum Kalibrierstück 17 bewegt, so daß die |

Kolbenbolzenbohrungen 64 mit der Querbohrung 28 im \

Kalibrierstück 17 in Flucht gebracht werden. Es kann dann I

durch diese drei Bohrungen 28 und 64 der Bolzen 18 von einer |

Seite her eingeschoben werden. Der fein bearbeitete ||

Außendurchmesser des Bolzens 18 entspricht paßgenau dem fein §j

bearbeiteten Innendurchmesser der Kolbenbolzenbohrungen 64, |

während der Innendurchmesser der fein bearbeiteten Querbohrung f

28 etwas größer ist als der der Kolbenbolzenbohrungen 64. s

f Durch die Druckwirkung der Druckfedern 53 drückt nun die |

ringförmige Auflagefläche 48 des Aufnahmeteiiers 15 gegen die
Einpaßringflache 56 des Kolbens 12 und damit ein oberer
Bereich des Bolzens 18, der im Kolben 12 radial festgehalten
ist, gegen einen oberen Bereich des Innenumfangs der

Querbohrung 28, so daß sich zwischen dem Bolzen 18 und der |

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QUerV"Oht'ung 28 eine Linienberührung in diesem Bereich ergibt, Auf diese Weise ist der zu vermessende Kolben 12 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung als auch in Umf aiigsfiehtung an der Aufnahmevorrichtung 11 spielfrei festgehalten.

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Sohutzanspriiche

1. Verrichtung zum Aufnehmen Von Kolben von Hubkölbenffiotoren od. dgl. Werkstücke bei deren Vermessen in einem Meßsystem, mit einem Aufnahmeteller, auf dessen ebene Stirnfläche ein Kolben mit einer hinteren inneren Ringfläche auflegbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalibrierstück (17) Vür-geseiisn ist, dessen eines in Kolbenbohl raun;

eindringbares Ende (27) mit Kobenbolzenbohrungen verbindbar ist, und daß der Aufnahmeteller (16) relativ zum Kalibrierstück (17) in axialer Richtung unter Vorspannung zum Kolben hin bewegbar gehalten ist.

t. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrierstück (17) an einem Umfangsbereich mit einer äußeren axialen Gleitfläche (26) versehen ist, längs der der Aufnahmeteller (16) mit einer inneren axialen Gleitfläche (43) einer Durchgangsbohrung (42) spielirei gleitend bewegbar ist.

t. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrierstück (17) mit einem Bund (21) versehen ist, der mix einer ebenen Auflagefläche {37} versehen ist, die genau rechtwinkling zur äußeren axialen Gleitfläche (26) verläuft.

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A. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die A-öf lag»i^?1äche (37) des Kalibrierstücks (17) grnttU parallel zur Stirnfläche (49) des Aufnahmetel iers (.1,6) angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, daß das in den Kolbenhohlfaum eindringende Ende (?7) de? KbIibrierntücks (17) mit einer QuerbohrünÄ (28) versehen ist, die von eineifi' paßgenaU in die Kölbeiibolzenbohrung gesteckten Bolzen (18) durchdrungen ist.

6. Vorrichtung" nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (28) einen etwas größeren Innendurchmesser als der Bolzen (18) aufweist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Querbohrung (28) genau parallel zur Auflagefläche (37) des Kalibrierstücks (17) ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Querbohrung (28) versehene Ende (27) des Kalibrierstücks (17) ins Bereich der Querbohrungsmündungen mit einer Abflachung (29) versehen ist.

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9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrierstück (17) an seinem der Querbohrung (28) abgewandten und die Auflagefläche (37) überragenden Ende (24) eine axiale Paßfläche (23) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrierstück (17) mit seine Auflagefläche (37) überragenden Befestigungsschrauben (51) versehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aufnahmeteller (16) und dem Kalibrierstück (17) in axialer Richtung wirkend*. Druckfedern (53) und die axiale Bewegung begrenzende Anschläge (33, 54) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeteller (16) an einem Umfangsbereich eine äußere Kalibrierfläche (41) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das KeIibrierstück (17) an einem Umfangsbereich eine äußere Kalibrierfläche (36) aufweist.