用于中空閥的壁厚的超聲波測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量具有中空閥頭(6)的中空閥(1)中壁厚(b)的方法，在該方法中，使用至少一個(gè)超聲波傳感器(3)確定閥桿(2)的區(qū)域中的壁厚(bs)，其中，超聲波傳感器(3)以這種方式相對(duì)于閥桿(2)上的表面定向，使得發(fā)射的超聲波以垂直方式被引入表面，和/或使用至少一個(gè)超聲波傳感器(3)確定倒角(9)的區(qū)域中的壁厚(b2)，其中，超聲波傳感器(3)定位在倒角(9)上的一個(gè)位置處，在該位置，腔室(5')的內(nèi)切線(10)平行于倒角(9)上的外切線(11)運(yùn)行，并且其中，超聲波傳感器(3)以這種方式相對(duì)于切線(10、11)定向成，使得發(fā)射的超聲波以垂直方式被引入表面。
【專利說明】
用于中空閥的壁厚的超聲波測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量具有以及不具有中空閥頭的中空閥的壁厚的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于生產(chǎn)具有中空閥頭的中空閥的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于它們的精細(xì)實(shí)施例，高質(zhì)量要求通常設(shè)定用于中空閥，中空閥必須還能夠包括高達(dá)100%測(cè)試的樣本。尤其，在這種中空閥中維持預(yù)定壁厚是重要的質(zhì)量因子。在最簡(jiǎn)單的情形下，在僅將閥鏜成中空的情形下，尤其，閥桿具有壁厚，此處可能呈現(xiàn)該鏜孔的中心偏移，這對(duì)中空閥的閥桿的壁厚有影響。在該情況下，這能夠通過測(cè)量至少兩個(gè)或者更好四個(gè)地點(diǎn)或者理想地甚至在圓周上連續(xù)的地點(diǎn)的壁厚而建立。在由彼此成型且彼此焊接的板材金屬部分制成的中空閥構(gòu)建的情形下，在閥坯上或者在安裝的成品閥上進(jìn)行壁厚測(cè)量同樣也是關(guān)鍵質(zhì)量特征，因?yàn)橥ㄟ^成型和焊接處理，會(huì)發(fā)生壁厚的偏差。在中空閥的情形下，另一方面，在中空閥中腔室依靠電化學(xué)加工(ECM)產(chǎn)生在閥頭中，同樣地，壁厚測(cè)量極其重要，因?yàn)殡娀瘜W(xué)加工很難看見，因此很難控制，而且不被整體刀具限定，諸如在利用鉆頭生產(chǎn)腔室時(shí)。同時(shí)，在電化學(xué)加工中產(chǎn)生彎曲的不規(guī)則表面，此外，彎曲的不規(guī)則表面還形成底切。如果此處壁厚仍能夠以相對(duì)不復(fù)雜的方式在閥桿或者在板座上被接觸地測(cè)量，那么僅可能具有的困難是在倒角區(qū)域中測(cè)量壁厚。但是，測(cè)量閥桿區(qū)域中的壁厚也早已要求相當(dāng)長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間以及觸覺接近。此外，僅能夠測(cè)量閥坯，因?yàn)槌善返拈y由于其已經(jīng)被冷卻介質(zhì)填充并且關(guān)閉，所以成品的閥通常不能夠進(jìn)入觸覺接近。為了節(jié)約測(cè)量時(shí)間以及為了還能夠盡可能簡(jiǎn)單地在倒角區(qū)域中測(cè)量壁厚，能夠使用超聲波測(cè)量，但是，超聲波測(cè)量通常在彎曲表面的情形下因此在非恒定厚度或者反向表面中出現(xiàn)困難。
[0003]從DE102007011445B4中公知一種用于測(cè)量焊接的中空梁的壁厚的超聲波方法，中空梁在端部以耐壓密閉方式依靠密封元件關(guān)閉并且依靠負(fù)壓力或者正壓力起作用。隨后，通過檢查單元測(cè)量噪聲水平，檢查單元在中空梁中可移動(dòng)，同時(shí)聲學(xué)傳感器大致指向至焊接接縫的區(qū)域，在中空梁的焊接接縫中的破裂的情形下，所述噪聲水平通過流入或者流出空氣產(chǎn)生。為了定位依靠流動(dòng)噪聲檢測(cè)的破裂，依靠路徑長(zhǎng)度測(cè)量單元確定聲學(xué)傳感器分別覆蓋的行駛距離。但是，該方法能夠?qū)ｉT應(yīng)用于相當(dāng)大直徑的中空部分。
[0004]從DE20207684U1中公知一種用于管內(nèi)超聲波厚度測(cè)量的設(shè)備，該設(shè)備在管道的內(nèi)部移動(dòng)，管道被監(jiān)控并且具有殼體，殼體中包含用于測(cè)量、處理以及存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)的若干件裝備。這若干件裝備包括串聯(lián)連接的初始脈沖發(fā)生器、超聲波發(fā)射器、放大器、具有模擬輸入的比較器、數(shù)字定時(shí)器、處理器以及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)內(nèi)存。但是，該設(shè)備還再次在要測(cè)量的管線內(nèi)部移動(dòng)，而且，使得此處腔室必須具有特定直徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明關(guān)注的問題是指出一種用于測(cè)量具有或者不具有中空閥頭的中空閥中壁厚的方法，依靠該方法尤其依靠電化學(xué)加工生產(chǎn)的具有中空閥頭的中空閥還能夠以精確方式測(cè)試它們的壁厚。
[0006]根據(jù)本發(fā)明該問題通過獨(dú)立權(quán)利要求1的主題解決。有利實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
[0007]本發(fā)明是基于這樣的總體構(gòu)思:以特定方式將超聲波傳感器布置在中空閥的精確選擇的預(yù)定位置，經(jīng)由此獲得精確確定的壁厚。在根據(jù)本發(fā)明的用于測(cè)量具有以及不具有中空閥頭的中空閥的壁厚的方法中，因此使用至少一個(gè)超聲波傳感器確定閥桿的區(qū)域中的壁厚，其中，在這種情形下，超聲波傳感器以這種方式相對(duì)于表面定向在閥桿上，使得發(fā)射的超聲波能夠以垂直方式被引入表面。額外地或者可替換地，使用同樣地至少一個(gè)超聲波傳感器確定具有中空閥頭的中空閥的倒角區(qū)域中的壁厚，其中，在該情況下，超聲波傳感器定位在倒角的一個(gè)位置上，在該位置上閥頭的腔室中內(nèi)切線平行于倒角上的外切線運(yùn)行，并且其中，同時(shí)超聲波傳感器以這種方式相對(duì)于這兩個(gè)切線定向，使得發(fā)射的超聲波以垂直方式被引入這些切線并且以垂直方式被引入倒角的表面。利用根據(jù)本發(fā)明的方法，不僅還能夠極其精確地測(cè)量相當(dāng)薄的壁厚，例如0.8至3mm，而且尤其還能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)依靠電化學(xué)加工產(chǎn)生的閥頭中具有腔室的中空閥的壁厚，從而完成中空閥的區(qū)域中相當(dāng)高質(zhì)量要求。超聲波傳感器必須定位在倒角的區(qū)域中的位置已經(jīng)能夠提前通過設(shè)計(jì)工程師建立，使得對(duì)應(yīng)測(cè)試設(shè)備已經(jīng)以限定方式應(yīng)用超聲波傳感器在該位置。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的進(jìn)一步發(fā)展中，超聲波傳感器相對(duì)于板平面表面布置于范圍20° <α〈40°中。在該角度范圍中，通常，位置位于兩個(gè)彎曲表面處，即內(nèi)腔室表面和外倒角表面彼此平行運(yùn)行處。通過準(zhǔn)確定義該位置以及選擇該角度范圍，還能夠高重復(fù)準(zhǔn)確測(cè)量或者測(cè)試。
[0009]方便地，測(cè)量能夠發(fā)生在流體中，尤其發(fā)生在油中，發(fā)生在提供有防腐保護(hù)的施加的接觸凝膠或者水中。為了傳遞聲波，超聲波傳感器需要合適的介質(zhì)以能夠橋接傳感器頭部和閥之間的間隙。例如這能夠利用接觸凝膠實(shí)現(xiàn)。但是，更方便的是，至少在要測(cè)量的區(qū)域中將整個(gè)中空閥浸入超聲波傳感器也浸入的流體。這是布置簡(jiǎn)單的以及節(jié)約成本的，因?yàn)榱黧w能夠使用較長(zhǎng)時(shí)間，而接觸凝膠必須使用之后清洗掉。
[0010]通常，中空閥在外部在閥桿的區(qū)域中或者在倒角的區(qū)域中的表面質(zhì)量應(yīng)該為RZ25，尤其還小于RZl 2，而且應(yīng)該具有很少凹槽，否則會(huì)歪曲壁厚測(cè)量。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一有利實(shí)施例中，要測(cè)量的中空閥在測(cè)量期間被轉(zhuǎn)動(dòng)，或者兩個(gè)或者四個(gè)超聲波傳感器同時(shí)針對(duì)要測(cè)量的中空閥。如果僅使用單個(gè)超聲波傳感器，那么不同的測(cè)量點(diǎn)能夠通過簡(jiǎn)單的繞著其閥桿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)中空閥而接近。為了降低總體測(cè)量時(shí)間，當(dāng)然還能夠提供若干個(gè)分布在周向方向上的超聲波傳感器，若干個(gè)超聲波傳感器優(yōu)選同時(shí)執(zhí)行測(cè)量壁厚，由此，尤其還能夠免除兩次測(cè)量之間中空閥的轉(zhuǎn)動(dòng)。此處當(dāng)然，執(zhí)行測(cè)量的位置(例如閥座向下或者向上)是不重要的。
[0012]此外本發(fā)明基于的總體構(gòu)思是，指出用于生產(chǎn)具有中空閥頭的中空閥的方法，在該方法中，依靠鏜削和/或電化學(xué)加工(ECM)，腔室被引入中空閥或者被引入初始仍構(gòu)造為實(shí)心閥的閥中。在引入腔室之后，然后立即依靠先前描述的方法測(cè)量中空閥在閥桿上和/或倒角上的壁厚。這提供了在先前的制造步驟中已經(jīng)一體化的壁厚測(cè)量的極大優(yōu)勢(shì)，使得具有不足壁厚的中空閥能夠及時(shí)被丟掉，尤其在進(jìn)一步昂貴的生產(chǎn)步驟(磨削/涂層)之前。據(jù)此，整個(gè)制造處理能夠構(gòu)造為更節(jié)約成本。此外，由于有限的空間以及通過窄閥桿鏜孔進(jìn)行單獨(dú)訪問的可能性，觸覺測(cè)量?jī)H能夠依靠專用的極其詳盡的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行，由于較長(zhǎng)測(cè)量持續(xù)時(shí)間，這種測(cè)量設(shè)備此外將很難適用于一系列測(cè)量。此外，在填充有冷卻介質(zhì)以及閥桿關(guān)閉的成品安裝閥的情形下，不再能夠進(jìn)行觸覺測(cè)量。
[0013]本發(fā)明的進(jìn)一步重要的特征及優(yōu)勢(shì)將見于從屬權(quán)利要求、附圖以及借助于附圖的【附圖說明】。
[0014]應(yīng)該理解的是，以上提到的以及下文將進(jìn)一步解釋的特征不僅能夠使用在分別示出的組合中，而且能夠以其他組合使用或者單獨(dú)使用，這并不超出本發(fā)明的范圍。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)選示范實(shí)施例圖示于附圖并且在以下說明中將進(jìn)一步詳細(xì)解釋，其中，相同附圖標(biāo)記指代相同或者類似或者功能相同的部件。
【附圖說明】
[0016]附圖分別示意性地示出了:
[0017]圖1是在測(cè)量閥桿的區(qū)域中的壁厚期間通過中空閥的截面圖，
[0018]圖2是在確定腔室的區(qū)域中的壁厚期間通過依靠電化學(xué)加工產(chǎn)生的腔室中的中空閥的截面圖，
[0019]圖3是用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備，
[0020]圖4是用于體現(xiàn)壁厚偏差的兩個(gè)圖，
[0021]圖5是根據(jù)圖3的本發(fā)明的設(shè)備，總共具有四個(gè)超聲波傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]根據(jù)圖1，依靠至少一個(gè)超聲波傳感器3確定在閥桿2的區(qū)域中中空閥I的壁厚bs，其中，超聲波傳感器3以這種方式相對(duì)于閥桿2上的表面定向，使得發(fā)射的超聲波以垂直方式被引入表面，因此此處垂直于中空閥I的軸線。此處超聲波傳感器3構(gòu)造為不僅用于釋放，而且用于接收反射的超聲波信號(hào)，然后反射的超聲波信號(hào)能夠依靠估計(jì)單元4被估計(jì)。正如能夠從圖1的視圖看到的，中空閥I具有鉆出的腔室5，腔室5不僅延伸越過閥桿2而且延伸進(jìn)閥頭6的區(qū)域。
[0023]與此相反，根據(jù)圖2圖示的中空閥I在其閥頭6的區(qū)域中具有依靠電化學(xué)加工(ECM)產(chǎn)生的腔室5’，其中，腔室5’的壁厚h或者b2以這種方式產(chǎn)生，因?yàn)榍皇?’的生產(chǎn)處理更難以確定。此處壁厚匕位于閥座7的區(qū)域中，其由板平面表面8限定。另一方面，壁厚匕位于倒角9的區(qū)域中。為了確定壁厚匕，現(xiàn)在超聲波傳感器3定位于倒角9上的一個(gè)位置，在該位置腔室5’中的內(nèi)切線10平行于倒角9上的外切線11運(yùn)行，并且其中，超聲波傳感器3以這種方式相對(duì)于這些切線10、11定向，使得發(fā)射的超聲波以垂直方式被引入表面，并且同時(shí)垂直地被引入中空閥I的閥頭6的兩個(gè)切線10、11。垂直引入超聲波能夠準(zhǔn)確確定壁厚。
[0024]進(jìn)一步觀察圖2，可見的是，超聲波傳感器3布置于相對(duì)于板平面表面8的20° <α〈40°的范圍中，在該角度范圍中，通常，位置位于兩個(gè)切線10、11彼此平行運(yùn)行處。
[0025]根據(jù)圖3，示出了用于執(zhí)行測(cè)量方法的設(shè)備12，其中，設(shè)備12具有保持要測(cè)量的閥的臂13。此處，該臂13不僅能夠繞著閥軸線14轉(zhuǎn)動(dòng)要測(cè)量的中空閥I，使得若干測(cè)量點(diǎn)或者若干壁厚bs，b2能夠被確定在閥桿2的區(qū)域中或者倒角9中，而且，該臂13還能夠?qū)⒁獪y(cè)量的中空閥I浸入流體15，例如浸入提供有腐蝕保護(hù)的油或者水中，使得壁厚b的實(shí)際測(cè)量發(fā)生在流體15中。這能夠比依靠接觸凝膠測(cè)量以相對(duì)更簡(jiǎn)單、更節(jié)約成本、還更自動(dòng)化的方式完成，接觸凝膠測(cè)量首先必須在測(cè)量之后再次應(yīng)用以及移除。
[0026]為了能夠盡可能滿足高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試閥桿2的壁厚h或者匕或者壁厚bs應(yīng)該發(fā)生在若干點(diǎn)，其中，基本地存在兩個(gè)不同方法的變型。根據(jù)圖示于圖3的設(shè)備12，要測(cè)量的中空閥I在兩個(gè)測(cè)量期間或者在兩個(gè)測(cè)量之間繞著其閥軸線14被轉(zhuǎn)動(dòng)?？商鎿Q地于此，還可以想到的是，正如圖5示出的，兩個(gè)或者四個(gè)超聲波傳感器3同時(shí)針對(duì)要測(cè)量的中空閥I，由此尤其還能夠降低用于執(zhí)行壁厚測(cè)量的時(shí)間周期。
[0027]在圖4中圖示了兩個(gè)圖，這兩個(gè)圖示出了在丟棄件(上方視圖)和在良好件(下方視圖)中，閥桿2中的壁厚偏差。此處能夠清楚地看到的是，下方示出的良好件的壁厚偏差靠近零線周圍運(yùn)行，而在上方視圖中壁厚偏差分布地比較寬。因此這種丟棄件優(yōu)選在中空閥I的較早制造步驟中已經(jīng)被丟棄，尤其在生產(chǎn)腔室5、5’之后，以及尤其在進(jìn)一步昂貴的作業(yè)密集的制造步驟(諸如例如磨削或者涂層)之前直接被丟棄。
[0028]因此，利用根據(jù)本發(fā)明的方法以及利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備12能夠執(zhí)行對(duì)生產(chǎn)的中空閥I的100%測(cè)試，由此能夠保證高質(zhì)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測(cè)量具有以及不具有中空閥頭(6)的中空閥(I)的壁厚(b)的方法，其中， -使用至少一個(gè)超聲波傳感器(3)確定閥桿(2)的區(qū)域中的壁厚(bs)，其中，所述超聲波傳感器(3)以這種方式相對(duì)于閥桿(2)上的表面定向，使得被發(fā)射的超聲波以垂直方式被引入所述表面，和/或 -使用至少一個(gè)超聲波傳感器(3)確定倒角(9)的區(qū)域中的壁厚(b2)，其中，所述超聲波傳感器(3)定位在所述倒角(9)上的一個(gè)位置，在所述位置，腔室(5’)中的內(nèi)切線(10)平行于倒角(9)上的外切線(11)運(yùn)行，并且其中，所述超聲波傳感器(3)以這種方式相對(duì)于所述切線(1、11)定向，使得所述被發(fā)射的超聲波以垂直方式被弓I入所述表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述超聲波傳感器(3)相對(duì)于板平面表面(8)布置在20° <α〈40°的范圍中。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于， 測(cè)量發(fā)生在流體(15)中，尤其發(fā)生在提供有腐蝕保護(hù)的油或者水中。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， -要測(cè)量的所述中空閥(I)在測(cè)量期間被轉(zhuǎn)動(dòng)，或者 -兩個(gè)或者四個(gè)超聲波傳感器(3)同時(shí)針對(duì)要測(cè)量的所述中空閥(I)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 使用至少一個(gè)高頻率超聲波傳感器(3)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 在所述中空閥(I)的至少四個(gè)周向位置測(cè)量所述壁厚(bs，b2)。7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于， 所述壁厚(bs，In，b2)在閥坯處或者在完成的具有關(guān)閉的腔室(5、5’)的中空閥(I)上被測(cè)量。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 依靠至少一個(gè)超聲波傳感器(3)確定閥座(7)的區(qū)域中的壁厚(bO，其中，所述超聲波傳感器(3)以這種方式相對(duì)于所述閥座(7)上的表面定向，使得被發(fā)射的所述超聲波以垂直方式被引入所述表面。9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于， 在要測(cè)量的所述中空閥(I)和至少一個(gè)所述超聲波傳感器(3)之間的測(cè)量期間，在所述閥桿(2)的所述軸線的方向上發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。10.一種用于生產(chǎn)具有中空閥頭(6)的中空閥(i)的方法，其中， -依靠鏜削和/或電化學(xué)加工(ECM)將腔室(5、5’)引入所述中空閥(I)， -依靠根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法測(cè)量在閥桿(2)上和/或在倒角(9)上和/或在閥座(7)上所述中空閥(I)的壁厚(bwb^te)。11.一種具有或者不具有中空閥頭(6)的中空閥(I)，所述中空閥(I)通過根據(jù)權(quán)利要求10的方法生產(chǎn)或者通過根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法被測(cè)量。
【文檔編號(hào)】G01B17/02GK105917223SQ201480073516
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日
【發(fā)明人】彼得·克羅斯, 克里斯托弗·盧維恩, 霍爾格·施內(nèi)爾, 托馬斯·施特雷洛, 理查德·弗洛沙
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