[发明专利]用于确定层厚的测量装置和方法以及相应的基准体和校准体

说明书

测量装置和方法，用于确定涂覆在工件的柱形的槽口或穿孔上的涂层的层厚。测量装置由至少区段地呈柱形的探头构成，该探头具有分布在外周边上的多个涡流传感器，涡流传感器至少由一个发送线圈和一个接收线圈构成。发送线圈和接收线圈相互分开地分别成相互隔开间距的环绕的线圈列地布置在探头上并且形成各个涡流传感器的发送线圈和所属的接收线圈在周向上相互错开。测量装置具有布置在处于静止位置的探头与待测量的工件之间的至少一个基准体，基准体具有至少一个区段地呈柱形的穿孔。在测量过程期间涡流传感器以任意的顺序地或沿探头的周向先后地或同时地实施对涂层的层厚的测量。还涉及一种基准体以及校准体。

技术领域

本发明涉及一种用于确定涂覆到工件的柱形的槽口或穿孔上的、尤其是涂覆到内燃机气缸工作面上的涂层的层厚的测量装置。该测量装置由至少区段地呈柱形的探头构成，该探头具有在该探头的外周边上分布的多个涡流传感器，其中，各个涡流传感器至少由一个发送线圈和一个接收线圈构成。这些发送线圈与这些接收线圈相互分开地，分别成相互隔开间距的、环绕的线圈列的形式地布置在探头上，并且，形成各个涡流传感器的发送线圈和所属的接收线圈布置成在周向上相互错开。

本发明还涉及一种用于借助布置在测量装置中的探头测量涂覆在工件的柱形的槽口或穿孔上的、尤其是涂覆在内燃机的气缸工作面上的涂层的层厚的方法。

此外，本发明还涉及相应的基准体以及校准体。

背景技术

目前，在新式汽车制造中存在显著地减小燃料消耗以及有害物质排放的诉求。

在此存在不同的方案可能性。例如，除了在内燃机的功率相同的情况下减小工作容积以及所谓的减小尺寸之外，越来越多地使用轻量化制造的手段。

在轻量化制造的范畴内，除了车身零部件之外，内燃机也以轻量化制造技术制造。在轻量化制造技术的范畴内一般由铝合金、例如铝硅合金制成内燃机的气缸体曲轴箱。

在此常用的亚共晶的铝硅合金例如与铸铁相比具有显著较差的摩擦学特性。

为了补偿摩擦学上的该缺点，人们转而在铸造铝气缸体曲轴箱之后将由铸铁制成的工作套筒接合到铝气缸体曲轴箱中或在铸造时就已将其接合到曲轴箱中。

除了随之而来的更高的气缸体曲轴箱重量之外，还由于不同的膨胀系数而出现其他缺点，例如气缸变形、整个曲轴箱变形、或气缸工作套筒从曲轴箱脱开。

这些缺点在将来可通过取消气缸工作套筒并结合铝气缸体曲轴箱的气缸的涂层来减小或避免。

这种涂层一般是金属类的，其显著改善了气缸工作轨道的摩擦学特性，首先是在更高的耐磨性以及更高的耐腐蚀性方面，其次是在气缸与活塞组的区域中的减小的摩擦方面。这尤其还导致二氧化碳排放的显著减少。

为了实施涂层，已知多种可行方法，尤其例如粉末等离子喷射、金属线喷射方法如Plasma-Transfer-Wire-Arc方法或电弧金属线喷射、以及其他方法例如高速火焰喷射。

在质量可靠性方面，这样涂覆的层首先必须在层厚、微孔形成、缺陷部位以及不充分地附接到铝气缸体曲轴箱方面进行检查。

作为检测方法在此考虑的是涡流检测。

一般在此使单个涡流传感器以螺线形的旋转运动沿着气缸壁或气缸工作轨道运动。在此的目的是在高的位置分辨率的情况下实现尽可能短的检查时间，这以传感器相对于气缸工作轨道的高的相对速度为条件。

这构成该方法的显著缺点，因为由此传感器会由于与工作轨道的直接接触而承受高的磨损并且同时对工作轨道在机械上有不利影响。

此外，为了传递传感器信号需要旋转传送器(Rotierübertrager)，该旋转传送器是机电精密器件，该机电精密器件使检查系统成本很高并且容易受干扰影响。该旋转传送器由于所需的高旋转速度同样承受高的磨损，这导致测量信号受影响。由此在层厚测量时形成测量误差。