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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Vermessen der Geometrie einer Radachse eines Kraftfahrzeuges
mittels mindestens einem, vorzugsweise drei Messsensoren, wobei
die Radachse entweder eine Nabe oder eine Nabe und eine Bremsscheibe
aufweist.
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Aus
der
EP 1 128 157 A1 ist
eine Vorrichtung zur Vermessung und Einstellung des Spur- und/oder Sturzwinkels
einer Achse eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der die Nabe der
Achse in einem Spannfutter gehalten wird. Dabei ist das Spannfutter
rotierbar in einem Gehäuse
gelagert, während
das Gehäuse selbst
um eine horizontale Achse schwenkbar gelagert ist. Die gesamte Vorrichtung
wiederum ist schwimmend gehalten, so dass die Vorrichtung entsprechend
dem aktuellen Spur- und/oder Sturzwinkel der zu vermessenden Achse
dreidimen sional ausgerichtet werden kann. An der Rückseite
des Spannfutters ist eine Anschlagfläche vorbereitet, an der die
jeweiligen Messsensoren anliegen können, um die Geometrie der
Achse zu vermessen. Es versteht sich, dass eine solche Messung stets
einen gewissen, nicht reproduzierbaren Messfehler aufweist, da die Messfläche aufgrund
fertigungsbedingter Toleranzen niemals exakt die Situation an der
Achse wiedergeben kann und vor allem, da ein nicht exaktes Einspannen
der Nabe im Spannfutter ebenfalls zu Messfehlern führt.
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Davon
ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie von Radachsen
zu schaffen, mit der die tatsächlichen Verhältnisse
an der Nabe und/oder Bremsscheibe der Achse exakter erfasst werden
können.
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Als
erste technische Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das eingangs genannte
Verfahren und die eingangs genannte Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen
der Ansprüche
1 und 2 weiterzubilden. Vorteilhafte Ausführungsformen können den
Unteransprüchen
3 bis 4 entnommen werden.
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Ein
nach dieser technischen Lösung
ausgebildetes Verfahren und eine nach dieser technischen Lösung ausgebildete
Vorrichtung haben den Vorteil, dass die Sensoren im Gegensatz zum
Stand der Technik keine indirekte, sondern erfindungsgemäß eine direkte
Messung vornehmen. Dies hat den Vorteil, dass durch das unmittelbare
Erfassen der Daten an der Nabe und/oder an der Bremsscheibe die
geometrischen Daten unverfälscht
aufgenommen werden was zu einem sehr viel exakteren Messergebnis führt.
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Das
direkte Vermessen der Radachse an dessen Nabe und/oder Bremsscheibe
hat weiterhin den Vorteil, dass die Messwerte direkt von der Radachse
erhoben werden und dass hierdurch Messfehler vermieden werden, wie
sie beispielsweise bei einem unsauberen Andocken des Nabengreifers
an der Radachse entstehen können.
Des Weiteren werden etwaige Messfehler vermieden, die beispielsweise
durch fertigungsbedingte Toleranzen an Bauteilen auftreten, da beim
Vermessen nunmehr keinerlei fremdartige Bauteile mehr involviert
sind, denn die Messung erfolgt direkt an der Radachse.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Messsensoren im wesentlichen
neben dem Nabengreifer angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch
die Sensoren in einfacher Weise an die jeweiligen Messstellen an
der Nabe bzw. an der Bremsscheibe herangeführt werden können.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Sensoren in Längsrichtung
zu verfahren, so dass während
des Erfassens und Freigebens der Achse durch den Nabengreifer die
Sensoren nicht versehentlich beschädigt werden.
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Es
versteht sich, dass die neben dem Nabengreifer angebrachten Sensoren
nur dann mit der Nabe bzw. der Bremsscheibe der Radachse in Kontakt
gelangen, wenn der Nabengreifer entsprechend klein ausgeführt ist.
Zur Erreichung dieses Ziels wird ein Nabengreifer mit den Merkmalen
des Anspruchs 5 oder 7 vorgeschlagen.
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Ein
nach dieser technischen Lehre ausgebildeter Nabengreifer hat den
Vorteil, dass durch den Einsatz eines Elektroantriebes auf den beispielsweise
aus der
EP 1 128 157
A1 bekannten pneumatischen Antrieb verzichtet werden kann.
Hierdurch entfallen auch die Druckluftführenden Schläuche und andere
Bauteile mit der Folge, dass der gesamte Nabengreifer sehr viel
kleiner ausgeführt
werden kann.
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Dieser
Vorteil wird dadurch noch verstärkt, dass
der Elektroantrieb achszentral hinter dem Spannfutter angeordnet
wird, und von dort auf das Spannfutter und die Spannbacken zugreift.
Hierdurch ist der Antrieb außerhalb
der kritischen Zone angeordnet, so dass der Nabengreifer entsprechend
klein ausgeführt
werden kann.
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Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass die Zuführung eines Mediums in die
rotierenden Bauteile entfallen kann, so dass Drehdurchführungen
nicht mehr benötigt
werden und dass somit mögliche
Leckagen und andere Probleme nicht auftreten können.
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Noch
ein weiterer Vorteil besteht darin, dass mit einem einzigen Elektroantrieb
sowohl das Spannfutter in Rotation versetzt werden kann, als auch
die Spannbacken hiermit betätigt
werden können.
Somit kann der gesamte Nabengreifer mit einem einzigen Elektromotor
angetrieben werden, was weiterhin zur Reduzierung der Baugröße beiträgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine elektrische Kupplung eingesetzt, die zwischen Greif- und
Rotationsbewegung umschaltet und ebenfalls vom Elektroantrieb betätigt wird.
Auch hierdurch wird ein Beitrag zur Reduzierung der Baugröße erzielt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
werden die Spannbacken über
eine Kulissensteuerung radial bewegt, welche wiederum über den
Elektroantrieb betätigbar
ist. Durch den Einsatz dieser Kulissensteuerung können die
Spannbacken entsprechende Kräfte
auf das zu haltende Bauteil ausüben
und dennoch klein und kompakt ausgeführt werden. Dabei hat es sich
als vorteilhaft erwiesen, die Kulissensteuerung selbsthemmend auszubilden.
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In
einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform werden die Spannbacken über eine Spiralsteuerung
radial bewegt, welche ebenso über den
Elektroantrieb betätigbar
ist. Durch den Einsatz dieser Spiralsteuerung werden die Spannbacken
reibungsärmer
geführt,
so dass ein Verkanten vermieden wird. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, dass die Spannbacken durch die Spiralsteuerung ein größere radiale
Strecke zurücklegen
können,
so dass größere Naben
eingespannt werden können.
Verstärkt werden
diese Vorteile durch den Einsatz einer Archimedesspirale.
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Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens,
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und des erfindungsgemäßen Nabengreifers
ergeben sich aus der beigefügten
Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungs formen. Ebenso können die
vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln
oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die
erwähnten
Ausführungsformen
sind nicht als abschließende
Aufzählung
zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es
zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in perspektivischer Darstellung;
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2 die Vorrichtung gemäß 1 in explosionsartiger Darstellung;
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3 eine schematische, explosionsartige Darstellung
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In
den 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Vermessen der Geometrie von Radachsen eines Kraftfahrzeuges,
insbesondere zum Vermessen des Spur- und/oder Sturzwinkels dargestellt.
Diese Vorrichtung dient dem automatisierten Vermessen industriell
hergestellter Radachsen. Das heißt, bei der Serienfertigung
von neuen Radachsen für
Kraftfahrzeuge wird während
der Montage der einzelnen Bauteile der jeweilige Sturz- und Spurwinkel
nur grob voreingestellt. Zur genaueren Einstellung des Sturz- und
Spurwinkels wird die Radachse an einer definierten Position am Fließband positioniert
und die Vorrichtung zum Vermessen der Geometrie der Radachse wird
voll automatisch an die Nabe der Radachse herangeführt. Die
Ermittlung der Spur- und Sturzwerte erfolgt dabei vorteilhafter
weise unter Berücksichtigung
des Planschlages der Nabe oder der Bremsscheibe.
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Bei
Bedarf kann gleichzeitig eine zweite Vorrichtung zum Vermessen der
Geometrie der Radachse an die zweite Radnabe herangeführt werden,
so dass beide Seiten der Achse zeitgleich vermessen und eingestellt
werden können.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung
zum Vermessen der Geometrie von Radachsen eines Kraftfahrzeuges
umfasst eine an einem hier nicht dargestellten Ständer schwimmend
gelagerte Aufnahme 10, die ber ein vertikal ausgerichtetes Drehgelenk 12 mit
einem im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten
Haltearm 14 gelenkig verbunden ist. An zwei Schenkeln 16, 18 des
Halbarmes 14 ist ein Nabengreifer 20 angebracht.
Im Gegensatz zum vertikal drehbaren Drehgelenk 12 ist der
Nabengreifer 20 horizontal schwenkbar im Haltearm 14 gehalten, wobei
eine Schwenkachse 22 eine Längsachse 24 des Nabengreifers 20 kreuzt.
Die Schwenkachse 22 verläuft durch die Krafteinleitungsebene
der Spannbacken 32, 34, 36. Dadurch ist
eine momentenfreie Krafteinleitung möglich.
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Der
Nabengreifer 20 umfasst einen Korpus 26, welcher über Tragarme 28, 30 an
den Schenkeln 16, 18 des Haltearmes 14 schwenkbar
angebracht ist. Im Korpus 26 sind drei Spannbacken 32, 34, 36 um
die Längsachse 24 herum äquidistant
angeordnet und sind radial verschiebbar. Dabei werden die Spannbacken 32, 34, 36 über eine
Kulissensteuerung 38 radial verschoben und können somit
die Nabe ergreifen und halten.
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Die
Kulissensteuerung umfasst eine Führungsscheibe 40 mit
drei äquidistant
angeordneten, radial verlaufenden Schlitzen 42, 44, 46 und
eine Exzenterscheibe 48 mit drei kurvenförmig gekrümmten Langlöchern 50, 52, 54,
wobei die Langlöcher 50, 52, 54 mit
einem Ende vergleichsweise nah an der Längsachse 24 angeordnet
sind, während
sich der Abstand zur Längsachse 24 bis
zum anderen Ende des jeweiligen Langloches vergrößert. Anders ausgedrückt könnte man
auch sagen, dass die Langlöcher 50, 52, 54 exzentrisch
um die Längsachse 24 so angeordnet
sind, dass im Spannpunkt eine Selbsthemmung erreicht wird.
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Im
Rahmen der Kulissensteuerung 38 ist eine Spannbacke 32, 34, 36 ein
bestimmter Schlitz 42, 44, 46 und ein
bestimmtes Langloch 50, 52, 54 zugeordnet,
wobei jede Spannbacke 32, 34, 36 durch den
hier zugeordneten Schlitz 42, 44, 46 bis
in das entsprechende Langloch 50, 52, 54 reicht,
so dass bei einem entsprechenden Verdrehen der Exzenterscheibe 48 die
Spannbacken 32, 34, 36 gleichmäßig radial
nach außen
oder innen bewegt werden und somit die Nabe ergreifen und halten
können.
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Angetrieben
wird die Kulissensteuerung 38, und insbesondere die Exzenterscheibe 48 von
einem hier nicht näher
dargestellten Servomotor. Auch das Spannfutter 56 umfassend
die Spannbacken 32, 34, 36 und die Kulissensteuerung 38 wird
von diesem Servomotor um die Längsachse 24 rotiert,
insbesondere um eine Planschlagmessung an der Radachse ausführen zu
können.
Zwischen dem Servomotor und dem Spannfutter 56 ist eine
hier nicht dargestellte, schaltbare Kupplung vorgesehen, die ebenfalls vom
Servomotor angetrieben wird.
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Der
Servomotor ist in der Lage, die momentane Winkelposition des Spannfutters
und damit auch die momentane Regelposition der Achse bzw. der Nabe
wiederzugeben, so dass beispielsweise bei einer Planschlagmessung
eine etwaig auftretende Unwucht genau lokalisiert werden kann.
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Die
Kulissensteuerung 38 ist selbsthemmend ausgelegt, um ein
Verrutschen der Spannbacken 32, 34, 36 zu
vermeiden. Durch den Einsatz der Kulissensteuerung 38 zur
Betätigung
des Spannfutters 56 ist es möglich, den Nabengreifer so
klein auszuführen,
dass der Außendurchmesser
des Korpus 26 des Nabengreifers 20 kleiner als
der Außendurchmesser
einer Nabe der zu vermessenden Radachse ist. Folglich können die
zur Vermessung erforderlichen Messsensoren 58, 60, 62 neben
dem Korpus 26 angebracht werden und können dennoch direkt auf die
Nabe zugreifen.
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In
einer in 3 dargestellten
zweiten Ausführungsform
ist die Kulissensteuerung des Spannfutters ersetzt durch eine Spiralsteuerung 70.
Dabei weist die Exzenterscheibe 72 eine Nut 74 in
Form einer Archimedesspirale auf, wobei an der Rückseite der Spannbacken 76, 78, 80 angebrachte
Mitnehmer durch die Schlitze 42, 44, 46 der
Führungsscheibe 40 hindurch
bis in die Nut 74 der Exzenterscheibe 72 reichen,
so dass die Spannbacken 76, 78, 80 beim
rotieren der Exzenterscheibe 72 radial verschoben werden.
Es versteht sich, dass die Mitnehmer der Spannbacken 76, 78, 80 dabei
derart versetzt angeordnet sind, dass alle Spannbacken 76, 78, 80 stets den
gleichen Abstand von der Längsachse 24 aufweisen,
auch wenn die einzelnen Spannbacken 76, 78, 80 an
unterschiedlichen Stellen in die spiralförmige Nut 74 eingreifen.
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Nachfolgend
wird das Verfahren zum Vermessen der Geometrie von Radachsen von
Kraftfahrzeugen wie folgt erläutert:
Nachdem
eine industriell gefertigte Radachse zur Vermessung vorgelegt wird,
wird der Nabengreifer grob in die Position der einen Radnabe gebracht.
Dabei ist der Nabengreifer 20 sowohl um eine vertikale, als
auch um eine horizontale Achse schwenkbar, damit der Nabengreifer 20 die
Nabe derart erfassen kann, dass die Längsachse 24 des Nabengreifers 20 mit
der Mittelachse der Nabe fluchtet. Sobald der Nabengreifer 20 in
der gewünschten
Position angelangt ist, werden die Spannbacken 32, 34, 36 des
Spannfutters 56 betätigt.
Dabei wird zunächst
eine hier nicht dargestellte Kupplung geschaltet, um den Servomotor
direkt mit dem Spannfutter 56 in Verbindung zu bringen
und anschließend
rotiert der Servomotor die Exzenterscheibe 48, so dass über die
Langlöcher 50, 52, 54 in
Verbindung mit den Schlitzen 40, 42, 46 die Spannbacken 32, 34, 36 zur
Längsachse 24 hin
bewegt werden und die Nabe ergreifen. Da die Kulissensteuerung 38 selbsthemmend
ausgebildet ist, verbleiben die Spannbacken 32, 34, 36 nunmehr
in ihrer Position und halten die Nabe der Radachse zuverlässig. Nun
wird die Kupplung umgeschaltet und der Servomotor rotiert das Spannfutter 56 um
die Längsachse 24 und
rotiert dabei ebenfalls die Nabe. Nun werden die Messsensoren 58, 60, 62 so
weit herausgefahren, bis sie an der Nabe zur Anlage kommen und diese
vermessen können.
Die Vermessung erfolgt dabei unter Berücksichtigung des Planschlages.
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Nach
Abschluss der Messung erfolgt die ganze Prozedur rückwärts und
das Spannfutter trennt sich von der Nabe, so dass die nächste Radachse
in Position gebracht werden kann, um vermessen zu werden.
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Es
versteht sich, dass je nach Anwendungsfall an der Radachse auch
eine Bremsscheibe vorhanden sein kann und dass bei Bedarf die Messsensoren
in analoger Weise an die Bremsscheibe herangeführt werden, um die Radachse über die
Bremsscheibe zu vermessen.
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- 10
- Aufnahme
- 12
- Drehgelenk
- 14
- Haltearm
- 16
- Schenkel
- 18
- Schenkel
- 20
- Nabengreifer
- 22
- Schwenkachse
- 24
- Längsachse
- 26
- Korpus
- 28
- Tragarm
- 30
- Tragarm
- 32
- Spannbacke
- 34
- Spannbacke
- 36
- Spannbacke
- 38
- Kulissensteuerung
- 40
- Führungsscheibe
- 42
- Schlitz
- 44
- Schlitz
- 46
- Schlitz
- 48
- Exzenterscheibe
- 50
- Langlöcher
- 52
- Langlöcher
- 54
- Langlöcher
- 56
- Spannfutter
- 58
- Messsensor
- 60
- Messsensor
- 62
- Messsensor
- 70
- Spiralsteuerung
- 72
- Exzenterscheibe
- 74
- Nut
- 76
- Spannbacke
- 78
- Spannbacke
- 80
- Spannbacke