| Dokumentenidentifikation |
DE102004016804A1 27.10.2005 |
| Titel |
Vorrichtung zur Körperschallmessung |
| Anmelder |
DaimlerChrysler AG, 70567 Stuttgart, DE |
| Erfinder |
Nebelsiek, Rüdiger, Dipl.-Ing., 70597 Stuttgart, DE |
| DE-Anmeldedatum |
06.04.2004 |
| DE-Aktenzeichen |
102004016804 |
| Offenlegungstag |
27.10.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
27.10.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
G01H 1/00
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| IPC-Nebenklasse |
G01M 7/02
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| Zusammenfassung |
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Körperschallmessung mit einem Messwertaufnehmer (10) zum Aufnehmen des Körperschalls und einem mit dem Messwertaufnehmer (10) verbundenen Koppelelement (11) zum Vermindern von auf den Messwertaufnehmer (10) zumindest während einer Messwertaufnahme einwirkenden Störgeräuschen. Um eine möglichst flexible und zuverlässige Messwertaufnahme zu ermöglichen, weist das Koppelelement (11) eine einstellbare Koppelstärke auf.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Körperschallmessung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, zur Qualitätsabsicherung bei Werkstücken oder Aggregaten
akustische Prüftechnik einzusetzen. Aus einer Körperschallmessung können Hinweise
auf Defekte gewonnen werden. Häufig ist bei solchen Körperschallmessungen jedoch
das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal wegen des üblicherweise starken Störpegels
ungünstig.
In der Patentschrift DE 43
16 473 C2 wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, einen Messaufnehmer,
der mit dem zu prüfenden Körper in Kontakt ist, mittels einer Kunststoff-Rohrschelle
gegen Störgeräusche zu entkoppeln, welche über eine Befestigung des Messaufnehmers
eingeleitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Körperschallmessung
anzugeben, die eine bessere Interpretation von Messwerten ermöglicht und möglichst
variabel einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Körperschallmessung mit
einem Messwertaufnehmer zum Aufnehmen des Körperschalls und einem mit dem Messwertaufnehmer
verbundenen Koppelelement weist das Koppelelement eine einstellbare Koppelstärke
auf, d.h. dass das Koppelelement etwaige über eine Halterung des Messwertaufnehmers
einleitbare Störgeräusche bedarfsabhängig stärker oder schwächer vom Messwertaufnehmer
entkoppeln kann. Dies ermöglicht eine Anpassung von Entkopplungseigenschaften und
Dämpfungseigenschaften, insbesondere eine stufenlose Anpassung, an eine gewünschte
Größe und die bei der Messung herrschenden Bedingungen. Die akustische Prüfqualität
ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, wie z.B. Form, Wandstärke, Material,
Innendruck, Eigenschaften des Dämpfungsfluids (insbesondere Dichte, Viskosität),
Härte des Koppelelements, vom Messwertaufnehmer und/oder einem Anpressweg des Messwertaufnehmers
bezüglich des zu prüfenden Körpers. Der Messwertaufnehmer ist im Idealfall nur mit
dem zu prüfenden Körper in Kontakt, muss jedoch gleichzeitig mechanisch gehalten
und gegebenenfalls gegenüber dem zu prüfenden Körper bewegbar sein. Das Koppelelement
trennt den Messwertaufnehmer, der vorzugsweise mit einer vorgebbaren Kraft an den
zu prüfenden Körper angepresst wird, von seiner Halterung, indem es durch seine
Dämpfungseigenschaften Störgeräusche vom Messwertaufnehmer fernhält und diesen von
der Umgebung weitgehend abkoppelt. Der Messwertaufnehmer ist vorzugsweise in der
Art einer Tastspitze ausgeführt und wird an den zu prüfenden Körper aufgesetzt.
Es sind selbstverständlich auch andere Arten von Messwertaufnehmern denkbar. Der
Fachmann wird für die jeweilige Messaufgabe einen ihm sinnvoll erscheinenden Messwertaufnehmer
auswählen. Vorzugsweise ist das Koppelelement als Hohlkörper mit einer elastischen
Außenhaut ausgebildet, beispielsweise in der Art eines Gummiballs.
Insgesamt ist eine bessere Interpretation von Prüfergebnissen möglich,
so dass eine fundierte Beurteilung der Qualität des zu prüfenden Körpers in einem
vorzugsweise automatisierten oder zumindest teilautomatisierten akustischen Prüfverfahren
möglich ist. Besonders günstig ist dies bei einer Überprüfung im Fahrzeugbau, insbesondere
bei einer Aggregateprüfung, beispielsweise von Motoren, Getrieben und dergleichen,
wo ein möglichst hoher Durchsatz mit möglichst geringen Fehlerraten erwünscht ist.
Günstigerweise ist das Koppelelement zum Verstellen der Koppelstärke
mit einem Dämpfungsfluid beaufschlagbar, wobei in vorteilhafter Ausgestaltung das
Koppelelement über eine Kolbenstange eines Zylinders mit dem Dämpfungsfluid beaufschlagbar
ist, insbesondere ist ein Hohlraum des Koppelelements mit dem Dämpfungsfluid befüllbar.
Als Dämpfungsfluid kann beispielsweise Luft bzw. Druckluft vorgesehen sein.
Zweckmäßigerweise kann ein Speicher für das Dämpfungsfluid vorgesehen
sein. In günstiger Weiterbildung ist ein Absperrventil so vorgesehen, dass der Speicher
beim Aufnehmen von Körperschall von einer Medienversorgung entkoppelbar ist. Damit
kann insbesondere ein Regelverhalten eines etwaigen Druckreglers in einer Druckluftleitung,
welche den Speicher füllt, als Störgröße ausgeschlossen werden.
Um einen Anpressdruck des Koppelelements zur Messwertaufnahme einzustellen,
ist ein Zylinder vorgesehen, der vorzugsweise als doppeltwirkender Zylinder mit
einer durchgehenden Kolbenstange ausgebildet ist. Durch Beaufschlagung der einen
oder der anderen von zwei Zylinderkammern kann die Kolbenstange in jeweils die eine
oder die andere Richtung verschoben werden und damit ein Anpressdruck des Messwertaufnehmers
an den zu prüfenden Körper erniedrigt oder erhöht werden. Vorzugsweise ist das Koppelelement
mit der Kolbenstange des Zylinders verbunden. Ein Druck, der auf das Koppelelement
ausgeübt wird, wirkt sich auch auf den mit dem Koppelelement verbundenen Messwertaufnehmer
auf. Zur Messwertaufnahme kann außer der Beaufschlagung des Koppelelements mit Dämpfungsfluid
so auch eine Änderung des Anpressdrucks des Koppelelements an den Messwertaufnehmer
und damit indirekt über eine daraus resultierende Änderung des Anpressdrucks zwischen
Messwertaufnehmer und zu prüfendem Körper erfolgen. Damit kann eine gezielte Optimierung
des Messsignals hinsichtlich von Störgrößen erfolgen, indem beispielsweise ein Optimum
gesucht wird, wenn ein oder beide der Parameter Koppelstärke und/oder Anpressdruck
verändert werden.
Eine komfortable und zuverlässige Messung ist möglich, wenn ein Stellelement
vorgesehen ist, um eine Entfernung zwischen Messwertaufnehmer und einem zu messenden
Körper zu verstellen. Bevorzugt kann die Entfernung stufenlos verstellbar sein.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung
sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen
wird.
Dabei zeigt die einzige Figur schematisch eine Vorrichtung zur Körperschallmessung
gemäß der Erfindung.
Die Figur zeigt einen als Tastspitze ausgebildeten Messwertaufnehmern
10, der radial von einer Außenhaut 16 eines als Hohlkugel ausgebildeten
Koppelelements 11 absteht. Der Messwertaufnehmer 10 kann auf einen
nicht dargestellten zu prüfenden Köper aufgesetzt werden. Der Messwertaufnehmer
10 ist über einen Signalweg 14 mit einer Elektronikeinheit
13 verbunden, die einen vom Messwertaufnehmer 10 aufgenommenen
Messwert verarbeitet und/oder an eine etwaige nicht dargestellte Auswerteeinheit
weitergibt und gegebenenfalls den Messwertaufnehmer elektrisch versorgt. Der Signalweg
14 kann durch ein Kabel gebildet oder auch eine drahtlose Signalübertragung
sein. Im letzteren Fall ist am Messwertaufnehmer 10 ein Sender vorgesehen.
Das Koppelelement 11 weist einen Hohlraum 12 auf,
der mit einem Dämpfungsfluid gefüllt ist. Die Außenhaut 17 ist vorzugsweise
elastisch, beispielsweise aus einem Elastomer gebildet. Der Hohlraum 12
steht in Fluidverbindung mit einem als Druckspeicher ausgebildeten Speicher
30, in dem das Dämpfungsfluid gespeichert ist. Die Fluidverbindung ist
über eine hohl ausgebildete Kolbenstange 15 eines Zylinders 20,
insbesondere eines Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinders, gebildet, mit der das Koppelelement
11 verbunden ist. Das Dämpfungsfluid gelangt über eine Verbindungsleitung
33 in eine entlang ihrer Längserstreckung durchgehenden Bohrung
16 der Kolbenstange 15, die in den Hohlraum 12 des Koppelelements
11 mündet.
Eine Koppelstärke des Koppelelements 11 ist einstellbar,
indem der Hohlraum 12 des Koppelelements 11 mit mehr oder weniger
Dämpfungsfluid gefüllt wird, d.h. unter mehr oder weniger Druck steht. Dies ändert
die Kopplungseigenschaften zwischen dem Messwertaufnehmer 10 und den weiteren
mit dem Koppelelement 11 verbundenen Teilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Je nach Menge und Druck des Dämpfungsfluids ist die Dämpfung des Koppelelements
11 gegenüber von außen eingetragenen Schallwellen größer oder kleiner.
Ein fest mit der Kolbenstange 15 verbundenes Trennelement
21 teilt den Zylinder 20 innen in eine erste Zylinderkammer
22 und eine zweite Zylinderkammer 23 auf. Die erste Zylinderkammer
22 ist mit einem Fluid aus einer Medienversorgung 24, die zweite
Zylinderkammer 23 mit einem Fluid aus einer Medienversorgung
25 versorgt. Vorzugsweise ist als Fluid Luft eingesetzt. Optional kann
auch Hydrauliköl eingesetzt werden. Mit Hilfe zweier Ventile 26,
27 können die Zylinderkammern 22, 23 gegenüber den Medienversorgungen
24, 25 entkoppelt werden; dadurch werden Störungen unterdrückt,
die durch das Regelverhalten der Druckregler für die Zylinderbewegung verursacht
werden.
Der Zylinder 20 ist vorgesehen, um einen Anpressdruck des
Koppelelements 11 zur Messwertaufnahme einzustellen. Zur Messwertaufnahme
kann außer der Beaufschlagung des Koppelelements 11 mit Dämpfungsfluid
so auch eine Änderung des Anpressdrucks des Koppelelements 11 an den Messwertaufnehmer
10 und damit indirekt über eine daraus resultierende Änderung des Anpressdrucks
zwischen Messwertaufnehmer 10 und zu prüfendem Körper erfolgen. Damit kann
eine gezielte Optimierung des Messsignals hinsichtlich von Störgrößen erfolgen.
Zumindest während einer Messung von Körperschall an einem zu prüfenden
Objekt ist ein Absperrventil 31 absperrbar, um den Speicher 30
beim Aufnehmen von Körperschall von einer Medienversorgung 32 zu entkoppeln.
Die Medienversorgung ist vorzugsweise eine Druckluftversorgung.
Der Messwertaufnehmer 10 und der Zylinder 20 bzw.
dessen Kolbenstange 15 sind entlang einer Achse
18 angeordnet. An der vom Koppelelement 11 abgewandten Seite des
Zylinders 20 grenzt ein Stellelement 35, mit dem eine Entfernung
zwischen Messwertaufnehmer 10 und einem zu prüfenden Körper verstellbar
ist. Eine stufenlose Verstellung ist durch eine Verdrehung eines ersten als Mutter
ausgebildeten Teils 36 gegenüber einem zweiten als Rohr mit Außengewinde
ausgebildeten Teil 37 möglich. Dies kann manuell erfolgen, oder es kann
ein elektrischer Antrieb oder auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende
Antriebsarten vorgesehen sein. Damit ist ein Anpressweg des Messwertaufnehmers
10 vorzugsweise stufenlos einstellbar, wenn die Vorrichtung am zu prüfenden
Körper positioniert ist und der Messwertaufnehmer 10 in definierter Weise
auf den Körper aufgesetzt werden soll. Der Anpressweg stellt einen weiteren Parameter
dar, der zur Optimierung des Messergebnisses einstellbar und gegebenenfalls mit
der Koppelstärke des Koppelelements 11 und/oder des Anpressdrucks des Messwertaufnehmers
10 abgleichbar ist.
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| Anspruch[de] |
- Vorrichtung zur Körperschallmessung mit einem Messwertaufnehmer (10)
zum Aufnehmen des Körperschalls und einem mit dem Messwertaufnehmer (10)
verbundenen Koppelelement (11) zum Vermindern von auf den Messwertaufnehmer
(10) zumindest während einer Messwertaufnahme einwirkenden Störgeräuschen,
dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (11) eine einstellbare
Koppelstärke aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement
(11) zum Verstellen der Koppelstärke mit einem Dämpfungsfluid beaufschlagbar
ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlraum
(12) des Koppelelements (11) mit dem Dämpfungsfluid befüllbar
ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Zylinder (20) vorgesehen ist, um einen Anpressdruck des Koppelelements
(11) zur Messwertaufnahme einzustellen.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement
(11) über eine Kolbenstange (15) des Zylinders (20) mit
dem Dämpfungsfluid beaufschlagbar ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Speicher (30) für das Dämpfungsfluid vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil
(31) so vorgesehen ist, dass der Speicher (30) beim Aufnehmen
von Körperschall von einer Medienversorgung (32) entkoppelbar ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Stellelement (35) vorgesehen ist, um eine Entfernung zwischen
Messwertaufnehmer (10) und einem zu messenden Körper zu verstellen.
- Vorrichtung Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung
stufenlos verstellbar ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen
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