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Die
Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Vermessung von Kraftfahrzeugrädern.
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Eine
Mehrstellen-Messeinrichtung zur Vermessung von Kraftfahrzeugrädern, deren
Felgen und/oder Radschüsseln
ist aus
DE 38 36 540
A1 bekannt. Die vorliegende Erfindung geht von dieser Einrichtung
aus. Bei dieser Messeinrichtung wird das zu vermessende Kraftfahrzeugrad
an einer zentralen Dreh- und Spanneinheit befestigt, welche gleichzeitig eine
zentrale Messstation bildet. Nahe der Peripherie des zu vermessenden
Rades ist eine Anzahl von Messstationen angeordnet, welche Messwertaufnehmer
mit Messrollen aufweisen, die zur Durchführung von Umlaufmessungen am
sich drehenden Rad unter Federkraft an den zu messenden Bereichen
des Kraftfahrzeugrades bzw. der Felge kraftschlüssig anliegen. Die Messwertaufnehmer
mit den Messrollen sind an einem Messschlitten angeordnet, der seinerseits
von einem als Kreuzschlitten ausgebildeten und einen rechnergesteuerten
Positionierantrieb aufweisenden Positionierschlitten getragen ist.
Mittels des Positionierschlittens werden die Messschlitten rechnergesteuert
gefahren. Dazu ist eine hoch genaue Positionierung notwendig, da
eventuelle Abweichungen mit in die Messung eingehen. Die mittels
der Messrollen und des Messwertaufnehmers erzeugten Messdaten, welche
der Abweichung von der Sollposition entsprechen, werden einem Prozess- und Messrechner übermittelt
und nach einem vorgegebenen Programm verarbeitet.
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Bei
dieser bekannten Mehrstellen-Messeinrichtung ist für jedes
Merkmal des Messobjektes eine eigene Messstation mit individuell
geformten Messrollen notwendig.
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Beispielsweise
sind Messrollen und Messstationen zur Messung von Hornhöhe und Hornbreite,
Schulterschräge,
Humphöhe,
Hornumrollung, Schüssellappenhöhe- und
schräge
sowie Rund-Planlauf
und dgl. notwendig.
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Zwar
sind mit derartigen Mehrstellen-Messeinrichtungen sehr rasche Messungen
möglich.
Der Aufwand ist jedoch sehr erheblich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Messeinrichtung
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, welche weit
weniger aufwendig und universell einsetzbar ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 1 im Wesentlichen
dadurch, dass anstelle mehrerer Messstationen eine einzige Messstation
mit einer profilierten Messrolle vorgesehen ist, welche verschiedene
Profile zur Abtastung der unterschiedlichen Felgenbereiche aufweist.
Diese Universalmessrolle ist an einem Kreuzschlitten angebracht,
welcher zwei senkrecht zueinander angeordnete motorische Antriebe
aufweist, deren Vorschubkraft und -richtung und damit die Anpresskraft und
-richtung der am Rad anliegenden Messrolle durch Steuerung des Motorenstroms
in Abhängigkeit des
vorgegebenen Programms veränderbar
ist. Die Position des Kreuzschlittens ist hierbei mittels eines Wegaufnehmers
messbar, der mit dem Prozessrechner elektrisch verbunden ist. Positionsabweichungen während der
Messung werden direkt auf den Kreuzschlitten übertragen und mittels der Messwertaufnehmer
gemessen, sodass der Kreuzschlitten gleichzeitig als Messschlitten
dient und somit, verglichen mit der eingangs erwähnten bekannten Einrichtung,
mechanischer Aufwand reduziert wird. Außerdem erübrigt sich die hoch genaue
Positionierung des Kreuzschlittens, was wiederum zu einer Vereinfachung
und damit erheblichen Kostenreduzierung führt.
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Der
Positionierantrieb des Messwertaufnehmers ist derart vom Prozessrechner
steuerbar, dass die Messungen der Felgenbereiche nicht gleichzeitig wie
bei der bekannten Lösung,
sondern zeitlich nacheinander mittels der profilierten Messrolle
erfolgen. Zwar verlängert
sich hierdurch der Messvorgang, was aber für viele Messaufgaben hinnehmbar
ist. Der Aufwand der Messeinrichtung ist dagegen erheblich reduziert.
Außerdem
lässt sich
diese Messeinrichtung in einfacher Weise für unterschiedliche Messaufgaben
verschiedener Räder,
Felgen oder Schüsseln
umprogrammieren.
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Weitere
Merkmale der Messeinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis
5.
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Der
Gegenstand der Erfindung sowie deren Anwendungsmöglichkeiten sind nachstehend
anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In
den Zeichnungen zeigen
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1 Axialschnitt einer profilierten
Messrolle gemäß der Erfindung,
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2 Aufsicht auf den die Messrolle
tragenden Positionier- und Messschlittens in schematischer Darstellung,
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3 radialer Teilschnitt eines
zu vermessenden Kraftfahrzeugrades mit Messrollen zur Messung von
Rund-Planlauf und
Reifensitz,
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4 radialer Teilschnitt des
Rades gemäß 1 mit Messrollen zur Messung
der Humphöhe,
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5 radialer Teilschnitt eines
Kraftfahrzeugrades mit Messrollen zur Messung der Hornumrollung,
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6 radialer Teilschnitt des
Fahrzeugrades gemäß 5 mit Messrollen zur Messung
der Hornumrollung mittels der Messscheibe,
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7 radialer Teilschnitt des
Fahrzeugrades gemäß 5 bzw. 6 mit Messrollen zur Messung des Schulterwinkels,
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8 radialer Teilschnitt eines
Fahrzeugrades gemäß 5 bis 7 mit Messrollen zur Messung der Hornhöhe und
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9 schematische Darstellung
der Messmaschine mit erfindungsgemäßer Messeinrichtung.
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In
den Zeichnungen sind ausschließlich
die gemäß vorliegender
Erfindung neu gestalteten Elemente einer zeichnerisch nicht vollständig dargestellten
Messeinrichtung zur Vermessung von Kraftfahrzeugrädern dargestellt.
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Die
für Messeinrichtung
notwendige und geeignete Dreh- und Spanneinheit, welche das zu vermessende
Rad trägt,
entspricht beispielsweise der in
DE 38 36 540 A1 mit St 6 bezeichneten Einheit.
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Gemäß vorliegender
Erfindung ist anstelle mehrerer Messstationen St 1 bis St 5 in
DE 38 36 540 A1 nur
eine einzige nahe der Peripherie des Rades angeordnete Messstation
vorgesehen. Diese Messstation weist eine in
1 im Detail dargestellte Universalmessrolle
20 auf,
welche über
einen Trägerarm
30 mit
dem Trägerarm
45 des
in
2 schematisch dargestellten,
als Kreuzschlitten ausgebildeten Positionier- und Messschlitten
verbunden ist.
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Die
in 1 im Detail dargestellte
profilierte Messrolle dient, wie anhand der 3 bis 8 im
Einzelnen dargestellt ist, der Umlaufmessung eines Kraftfahrzeugrades,
an dessen Umfangsbereichen sie kraftschlüssig anliegt. Die radialen
oder axialen Auslenkungen der Messrolle werden über die Trägerarme 30 und 45 auf
den Kreuzschlitten 40 übertragen,
dessen mit Linearmotoren 41 und 43 ausgestatteten
Schlittenelemente hochpräzise
Stahl- oder Glasmaßstäbe 42, 44 aufweisen,
die mittels eines nicht dargestellten Messkopfes zur Erfassung der Wegänderung
abgetastet werden. Die derart ermittelten Wegänderungen werden einem nicht
dargestellten Prozessrechner zur Messwertverarbeitung zugeführt.
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Die
in
1 im Detail dargestellte
Messrolle
20 erfüllt
alle Funktionen der Messrolle verschiedener Messstationen einer
z. B. in
DE 38 36 540
A1 dargestellten Mehrstellen-Messeinrichtung.
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Zu
diesem Zweck ist die Messrolle 20 mit verschiedenen Mess- bzw. Tastbereichen
zur Abtastung der unterschiedlichen Felgenbereiche des Fahrzeugrades
ausgestattet, nämlich:
- 1. Tastscheibe 21 mit äußerer Stirnfläche 21a und Umfangsfläche 21b,
- 2. Tastscheibe 22 mit innerer Stirnfläche 22a,
Umfangsfläche 22b und äußerer Stirnfläche 22c,
Tastzylinder 23 mit
Umfangsfläche 23a.
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Zusätzlich ist
die profilierte Messrolle 20 mit einer Messscheibe 24 ausgerüstet, deren
Scheibenachse 25 innerhalb der Lagerhülse 26 der Messrolle 20 axial
verschiebbar und drehbar unter Zwischenschaltung eines Kugellagerkäfigs 34 gelagert
ist. Der Vorschubweg der Messscheibe 24 ist einerseits durch
die Anschlagscheibe 32, welche mittels der Schraube 33 am
hinteren Ende der Scheibenachse 25 befestigt ist und die
an der Stirnfläche 26b der
Lagerhülse 26 anschlägt, begrenzt.
Andererseits ist der Weg durch die Stirnfläche des Kragens 26a begrenzt, an
welchem die Messscheibe 24 mit ihrer Innenseite in der
eingefahrenen Position anliegt.
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Die
Messrolle 20 ist mit Kugellagern 27 auf der Hülse 26 verdrehbar
gelagert und mit Hilfe des Kragens 26a, der Distanzrohre 28, 29 und
des Abschlussringes 31 festgelegt, wobei der die Hülse 26 tragende
Trägerarm 30 zwischen
Distanzrohr 29 und Abschlussring 31 gelegen ist.
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In
den nachfolgend beschriebenen 2 bis 8 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit
auf die detaillierte Darstellung der Messrolle verzichtet. Der Aufbau
dieser Messrolle entspricht dem in 1 gezeigten.
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Wie
bereits erwähnt
ist die Messrolle 20 über Trägerarme 30 und 45 mit
dem Positionier- und Messschlitten verbunden und in Richtung der
eingezeichneten Pfeile X und Z verstellbar. Die mit Linearmotoren
ausgestatteten Schlitten 41 und 43 sorgen für den in
X- bzw. Z-Richtung wirkenden Anpressdruck, welcher durch Verändern des
Motorstromes variierbar ist. Die Auslenkung der Messrolle während der
Umlaufmessung wird mittels nicht dargestellter Messköpfe erfasst,
welche die Stahl- bzw. Glasmaßstäbe 42 und 44,
die an den Schlitten 41 und 43 angebracht sind,
abtasten.
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In 3 ist anhand eines radialen
Teilschnittes eine Kraftfahrzeugfelge 10, welche mittels
der nicht dargestellten Dreh- und
Spanneinheit in Drehbewegung versetzt ist, die Messung des Rundplanlaufes
und des Reifensitzes veranschaulicht. Zu diesem Zweck liegen die
beiden einander gegenüber angeordneten
Messrollen der Messstation mit dem gerundeten Bereich 22d zwischen
innerer Stirnfläche 22a und
Umfangsfläche 22c an
der Felgenschulter 13 an. Auf die Messrollen wirkt in Richtung
der Pfeile Z und X eine von den Linearmotoren 41 und 43 erzeugte
vorbestimmte Anpresskraft. Abweichungen vom Rundlauf werden über die
Tragarme 30 bzw. 45 (vgl. 2) auf die Positionier- und Messeinheit übertragen.
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Mit
der Darstellung gemäß 4 ist die Messung der Humphöhe veranschaulicht.
Zu diesem Zweck liegen die Messrollen 20 mit den Umfangsflächen 22b der
zweiten Tastscheibe 22 an den Umfangsflächen des Felgenhumps kraftschlüssig an, wobei
auf die Tastrollen 20 in Richtung der Pfeile X zur Erzeugung
des Anpressdrucks eine vorbestimmte Kraft ausgeübt wird.
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Mit 5 ist die Messung der Hornumrollung veranschaulicht.
Zu diesem Zweck liegen die Messrollen 20 mit der Umfangsfläche 23a der
Tastzylinder 23 an dem äußeren Rand 12a des
Felgenhorns 12 kraftschlüssig an. Auf die Messrollen 20 wirkt
hierbei in Richtung des Pfeils -X zur Erzeugung des Anpressdrucks
eine Kraft.
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Während mit
der Anordnung gemäß 5 der äußere Rand 12a des
Felgenhorns 12 ausgemessen wird, soll mit der Anordnung
gemäß 6 die Tiefe des Horns 12 gemessen
werden. Diesem Zweck dient die in der Messrolle 20 axial
verschiebbar gelagerte, schwebende Messscheibe 24, die
mit ihrer äußeren Umfangsfläche an der
Innenseite des Felgenhorns 12 anliegt. Auch in diesem Fall
wirkt auf die Messrolle 20 mit der Messscheibe 24 eine
Kraft in Richtung des Pfeils -X, wodurch die axial verschiebbar
gelagerte Messscheibe 24 in die tiefsten Punkte des Felgenhorns 12 gebracht
wird.
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Die
Anordnung der Messrollen 20 in 7 dient der Messung der Felgenschulter 13,
genauer gesagt des Schulterwinkels. Zu diesem Zweck liegen die Messrollen 20 sowohl
mit der äußeren Stirnfläche 21a als
auch der Umfangsfläche 21b an
den entsprechenden Außenflächen der
Schulter 13 kraftschlüssig
an, wobei auf die Messrollen 20 in Richtung der Pfeile
X und Z bzw. -Z eine Anpresskraft ausgeübt wird. Die Messung erfolgt
hierbei in Verknüpfung
mit der anhand von 3 erläuterten
Messung Rundplanlauf. Durch Verrechnung der unterschiedlichen Berührungspunkte
in axialer Richtung wird der Winkel berechnet.
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Mit
der Darstellung in 8 wird
schließlich die
Messung der Hornhöhe
veranschaulicht. Zu diesem Zweck liegen die Messrollen 20 mit
der äußeren Stirnfläche 22c der
zweiten Tastscheibe 22 und der Umfangsfläche 23a des
Tastzylinders 23 kraftschlüssig an der Oberseite und Umfangsfläche des
Felgenhornes 12 an, wobei in Richtung der Pfeile X und
Z bzw. -Z eine Anpresskraft aufgebracht wird.
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Die
mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung
ausgestattete Messmaschine ist mit 9 schematisch
dargestellt.
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Sie
besteht im Wesentlichen aus einem Grundgestell 50, welches
eine Dreh- und Spanneinheit 51 trägt, an welcher das zu messende
Rad 10 aufgespannt ist. An einer vertikalen Säule 52 sind
die beiden als Kreuzschlitten ausgebildeten Positionier- und Messschlitten 40 angebracht,
deren Details anhand von 2 erläutert sind.
Diese Messschlitten tragen die Messrollen 20, welche in
beschriebener Weise an der Felge 11 kraftschlüssig anliegen.
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Mit
den Darstellungen gemäß 3 bis 8 sind die verschiedenen Messmöglichkeiten
mittels einer einzigen Universalmessrolle in Verbindung mit den
Positionier- und Messschlitten veranschaulicht.
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Es
ist jedoch auch möglich,
mit derselben oder einer anderen geometrisch angepassten Messrolle
weitere Bereiche am Kraftfahrzeugrad, der Schüssel, der Felge oder auch des
vollständigen
Rades mit Reifen abzutasten.
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Für die Positionsmessung
der Schlitten sind bei den erläuterten
Ausführungsbeispielen
Stahl- oder Glasmaßstäbe vorgesehen.
Andere Messvorrichtungen, z. B. induktive, kapazitive oder interferrometrische
Messeinrichtungen sind jedoch auch denkbar.
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Der
Positionier- und Messschlitten ist vorzugsweise mit Linearmotoren
ausgestattet. Es sind jedoch auch andere Antriebsaggregate, mit
welchen die Andruckkraft und -richtung sowie die Position der Messrolle
variierbar ist, möglich.
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- 10,
10'
- Kraftfahrzeugrad
- 11
- Felge
- 12
- Felgenhorn
- 12a
- äußerer Rand
des Felgenhorns
- 13
- Felgenschulter
- 14
- Felgenhump
- 15
- Felgenbett
- 16,
16'
- Radschüssel
- 17
- Schüssellappen
- 20
- profilierte
Messrolle
- 21
- 1.
Tastscheibe
- 21a
- äußere Stirnfläche
- 21b
- Umfangsfläche
- 22
- 2.
Tastscheibe
- 22a
- innere
Stirnfläche
- 22b
- Umfangsfläche
- 22c
- äußere Stirnfläche
- 22d
- gerundeter
Bereich
- 23
- Tastzylinder
- 23a
- Umfangsfläche
- 24
- Messscheibe
- 25
- Scheibenachse
- 26
- Lagerhülse
- 26a
- Kragen
- 26b
- Stirnfläche
- 27
- Kugellager
- 28
- Distanzrohr
- 29
- Distanzrohr
- 30
- Trägerarm
- 31
- Abschlussring
- 32
- Anschlagscheibe
- 33
- Schraube
- 34
- Kugellagerkäfig
- 40
- Positionier-
und Messschlitten (Kreuzschlitten)
- 41
- Schlitten
mit Linearmotor
- 42
- Glasmaßstab
- 43
- Schlitten
mit Linearmotor
- 44
- Glasmaßstab
- 45
- Schlittentragarm
- 50
- Grundgestell
- 51
- Dreh-
und Spanneinheit
- 52
- vertikale
Säule