DE3525552A1 - Vorrichtung zum zentrieren und spannen eines rotationskoerpers, insbesondere eines kraftfahrzeugrades, auf eine insbesondere dynamische auswuchtmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen, beispielsweise aus der Gerätebeschrei­ bung "Elektronisch-dynamische Vertikal-Auswuchtungsmaschine" der Firma Gebr. Hofmann KG, Darmstadt (Impressum 9621 348 11-73) bekannten Vorrichtung zum Zentrieren und Spannen von Kraft­ fahrzeugreifen auf eine Auswuchtmaschine werdem beim Befesti­ gen des Kraftfahrzeugreifens auf dem Spannteller der Aufnahme­ vorrichtung die Spannbolzen, welche durch die Befestigungs­ löcher in der Felge des Kraftfahrzeugrades geführt und in dazu fluchtende Spannlöcher im Spannteller gesteckt sind, mit einer Druckkraft beaufschlagt, welche die Spannbolzen in die Spannlöcher des Spanntellers drückt. Die Druckkraft wird dabei von einer mit einem Druckmedium beaufschlagten Kolben­ zylinderanordnung vermittelt und über den Spannkopf und die Spannkopfführung in die Spannbolzen eingeleitet (Beispiel 10 für Wuchtaufnahmen in der vorstehend genannten Hofmann- Gerätebeschreibung).

Derartige Vorrichtungen kommen bevorzugt bei automatischen Reifenmontierstraßen zur Anwendung, in welchen die Auswucht­ maschinen integriert sind. Dabei ist es erforderlich, daß die Zentrier- und Spannvorrichtungen für Mixbetrieb ohne Um­ rüstung bei Kraftfahrzeugrädern mit unterschiedlichen Loch­ kreisdurchmessern und unterschiedlichen Bohrungsdurchmessern der Mittenzentrierung bei verschiedenen Kraftfahrzeugrädern, die nacheinander in der automatischen Fertigungsstraße ausge­ wuchtet werden sollen, auf der Wuchtspindel der Auswuchtma­ schine zentriert und gespannt werden. Bei bekannten Vorrich­ tungen werden entsprechend der ermittelten Durchmesser der Mittenzentrierung und der Lochkreisdurchmesser die passenden Spannköpfe in die Meßstellung der Zentrierung und Spannung des Rades geschwenkt. Dabei treten Spann- und Zentrierprobleme auf, weil die Toleranz der Abmessungen der Felgen der Kraft­ fahrzeugräder, insbesondere bei Aluminiumfelgen, relativ groß sind und beispielsweise für die Kalottenhöhen + 0,5 mm be­ tragen können. Beim Planspannen der Räder, die auf den Spannteller aufgelegt sind, wird beim Einleiten der Druck­ kraft über den Spannkopf ein Moment auf den Spannkopf ausge­ übt, wenn aufgrund der relativ großen Abmessungstole­ ranzen die Spannkraft zunächst einseitig eingeleitet wird. Auf diese Weise wird der Spannkopf um eine senkrecht zur Rotor­ achse liegende Achse bei der Druckeinleitung in die Spann­ bolzen verschwenkt, so daß ein genauer Meßlauf zur Ermittlung der Umwucht dann nicht mehr möglich ist, weil durch die Aufspanneinrichtung in das Meßsystem eine Unwucht beim Spannen eingebracht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es aber, eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, bei der beim Spannen, insbe­ sondere Planspannen, der Rotoren auf dem Spannteller keine Zentrierfehler und Unwuchten erzeugt werden, die aus Toleran­ zen der Abmessungen des zu befestigenden Rotationskörpers resultieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Unteransprüche kennzeichnen Weiterbildungen der Erfin­ dung.

Durch die Einleitung einer Zugkraft in die Spannbolzen, wel­ che aus den Spannbolzenführungen am Spannkopf gelöst sind, ist es möglich, den Spannkopf und insbesondere die Spannbol­ zenführungen am Spannkopf bei der Zugkrafteinleitung in die Spannbolzen zu entlasten. Der Spannkopf läßt sich dann unab­ hängig von den Abmessungen der Befestigungslöcher am Rotati­ onskörper bzw. in der Felge des aufzuspannenden Kraftfahr­ zeugrades am Spannteller zentrieren, wozu beispielsweise eine gesonderte Zentriereinrichtung für den Spannkopf vorgesehen ist.

Der Spannkopf zentriert unabhängig von den Abmessungen und Toleranzen der Kalotten des Rotationskörpers durch eine an die Auswuchtmaschine angepaßte, insbesondere durch eine starr mit der Wuchtspindel verbundene und entsprechend positionier­ te Zentriereinrichtung, die auszuwuchtenden Rotationskörper.

Der Spannkopf kann dann unabhängig von den Abmessungen und Toleranzen des Rotationskörpers durch eine angepaßte, an der Auswuchtmaschine, insbesondere durch eine starr mit der Wuchtspindel verbundene und entsprechend positionierte Zen­ triereinrichtung zentriert werden.

In der beiliegenden Figur ist zur weiteren Erläuterung der Erfindung ein Ausführungsbeispiel schnittbildlich darge­ stellt.

Bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform einer Auf­ nahmevorrichtung 1 zum Zentrieren und Spannen eines Kraftfahr­ zeugrades 45 auf einer nicht näher dargestellten Auswuchtma­ schine ist ein Spannkopf 2 vorgesehen, der an Auslegerarmen 29 Spannbolzenführungen 6 trägt. Die Auslegerarme 29 stehen von der Außenseite eines Spannkopfgehäuses 26 ab. In den Spann­ bolzenführungen 6 sind Spannbolzen 5 in axialer Richtung ver­ schiebbar angeordnet. Eine definierte Lage des Spannbolzens 5 in seiner jeweiligen Spannbolzenführung 6 wird erreicht durch eine konisch ausgebildete Innenwandfläche 30 an der Spannbol­ zenführung 6 und eine dieser entsprechenden konisch ausgebil­ deten Außenfläche 31 am Spannbolzen 5. Der Spannbolzen 5 ist durch die Kraft einer Feder 15 in das Innere der Spannbolzen­ führung 6 gedrückt. Die als Druckfeder ausgebildete Feder 15 liegt hierbei zwischen entsprechenden Schultern, die an der Innenwand der Spannbolzenführung 6 und am Außenumfang des in der Spannbolzenführung 6 geführten Spannbolzenteils vorgese­ hen sind. Durch die Kraft der Feder 15 wird erreicht, daß die konisch ausgebildete Innenwandfläche 30 und die konisch aus­ gebildete Außenfläche 31 am Spannbolzen 5 mit Formschluß an­ einanderliegen, wenn der Spannkopf 2 vom übrigen Teil der Aufnahmevorrichtung 1, insbesondere vom Spannteller 3, gelöst ist bzw. wenn auf die Spannbolzen 5 noch keine Zugkraft ein­ wirkt.

Der Spannteller 3 sowie die darunter angeordnete Zugeinrich­ rung 13 besitzen eine zentrische Bohrung, in die ein Spann­ dorn 20 und eine Spanndornführung 32, in welcher der Spann­ dorn 20 in axialer Richtung verschiebbar geführt ist, und welche am Spannkopfgehäuse 26 sich nach unten erstrecken, eingeschoben werden können. Die Spanndornführung 32 und der Spanndorn 20 sowie das Spannkopfgehäuse 26 besitzen kreis­ zylindrische Mantelflächen wegen der für den Unwuchtmeßlauf erforderlichen Rotationssymmetrie der zum Meßsystem gehörigen Teile.

Die Zugeinrichtung 13 besitzt einen Zylinder 18, welcher das Gehäuse für einen darin geführten Kolben 17, der an einer Stelle 33 mit einem Druckmedium, beispielsweise hydrau­ lisch, beaufschlagt werden kann. Der Zylinder 18 ist hierzu an einem Spindelkopf 25 mittels Schrauben befestigt. Der Spindelkopf 25 besitzt einen Kolbenführungsteil 34, der in eine mittlere Bohrung des Kolbens 17 ragt. Auf dem sockel­ artig ausgebildeten Kolbenführungsteil 34 befindet sich ein Zentrierzapfen 24, der in eine zentrische Innenbohrung des Spanndorns 20 ragt. Der Kolben 17 kann sich aus der in der Figur dargestellten Stellung unter dem Einfluß der Kraft, welche vom Druck des an der Stelle 33 eingeleiteten Druck­ mediums ausgeht, nach unten in der Figur bewegen. Im Zylinder 18 sind hierzu entsprechende Freiräume vorhanden.

Um die Kolbenbewegung auf die Spannbolzen 3 beim Befestigen des nicht näher dargestellten Rotationskörpers 45 am Spanntel­ ler 3 zu übertragen, sind Eingriffteile 4 in Form von Kugeln vorgesehen, die in zylindrischen Führungskörpern 11 gelagert sind. In den zylindrischen Führungskörpern 11 sind hierzu in der Zylinderwand durchgehende Führungsöffnungen 12, welche sich radial erstrecken, vorgesehen. In den Führungsöffnungen 12 können die als Kugeln ausgebildeten Eingriffteile 4 radial zur Spannbolzenachse hin und von dieser weg bewegt werden. An die zylindrischen Führungskörper 11, welche verdrehungssicher in einem mit dem Zylinder 18 verbundenen Spanntellerblock verdrehungssicher in Richtung der Spannbolzenachsen verscho­ ben werden können, greift der Kolben 17 mit einem an ihm vorhandenen Mitnehmeransatz 36 an eine entsprechend ausge­ bildete Mitnehmerschulter 37 eines Mitnehmerblocks 38 bei der in der Figur nach unten gerichteten Kolbenbewegung an. Ein Mitnehmerbolzen 39 ist in den zylindrischen Führungs­ körper 11 von unten her eingeschraubt. Der Mitnehmerbolzen 39 liegt über eine federnde Beilage 23, insbesondere Teller­ federn, gegen den Mitnehmerblock 38 an. Wenn der Mitnehmer­ block 38 durch die nach unten gerichtete Kolbenbewegung nach unten gezogen wird, wird über den Mitnehmerbolzen 39 auch der zylindrische Führungskörper 11 nach unten gezogen. Dabei rollen die als Kugeln ausgebildeten Eingriffteile an Steuer­ flächen 8, 10, 9 im Spannblock 35 ab und werden an der Steuerstufe 10, die zwischen den beiden Steuerflächen 8 und 9 vorgesehen ist, radial nach innen auf die Spann­ bolzenachsen zu bewegt und greifen in eine umlaufende Eingriffnut 14 am Spannbolzen 5 ein. Die als Kugeln ausgebildeten Eingriffteile 4 verbleiben in dieser Ein­ griffstellung, wenn sie an der Steuerfläche 9 beim Nach­ untenziehen des Führungskörpers 11 infolge der nach un­ ten gerichteten Kolbenbewegung abrollen und nehmen dabei die Spannbolzen mit. Diese werden hierdurch in Spannlöcher 40 des Spanntellers 3 und darüber befindliche Befestigungslöcher des nicht näher dargestellten Rotationskörpers 45, der in einer Rotorauflageebene 7 auf dem Spannteller 3 aufliegt, gezogen.

Beim Nachuntenziehen des Kolbens 17 wird ein im Mitnehmer­ block 38 gelagerter Mitnehmerteil 19 radial auf die Achse des Spanndorns 20 zubewegt und greift in eine Mitnehmerausneh­ mung 21 am Spanndorn 20 ein. Auf diese Weise wird gewähr­ leistet, daß bei der Bewegung des Kolbens 17 nach unten auch der Spanndorn 20 in der Spanndornführung 32 und dem Spann­ dorngehäuse 26 nach unten gezogen wird. Der Spanndorn 20 wird dabei über den Zentrierzapfen 24 geschoben, der in eine Innenbohrung des Spanndornes 20 beim Einsetzen des Spann­ kopfes geschoben ist. Das Spannkopfgehäuse 26 liegt hierbei mit einer umlaufenden Auflageschulter 50 am Spannteller 3 auf.

Beim weiteren Nachuntenziehen des Spanndorns 20 wird eine federnde Beilage 47, insbesondere Tellerfedern, über einen Bund 46 nach unten verschoben. Die Beilage 47 schiebt ihrer­ seits einen schwimmend gelagerten Bolzen 49 nach unten, so daß über die Zentrierschräge 28 des Bolzens 49 die Spann­ segmente 43 nach außen bewegt werden und hiermit den Rotationskörper 43 zentrieren.

Erst beim noch weiteren Nachuntenziehen des Kolbens 17 kommen die beiden Mitnehmerteile 36 und 37 in Eingriff und leiten damit das eigentliche Planspannen des Rotations­ körpers 45 über die Spannbolzen 5 ein. Hierdurch ist gewährleistet, daß eine unabhängige Zentrierung und Spannung des Rotationskörpers 45 durch Einsatz einer so­ genannten Folgespannung erreicht wird, wobei die Spannkraft­ einleitungsebene unterhalb der Auflageebene 7 des Rotations­ körpers 45 angeordnet ist.

Beim Entspannen werden die Spannbolzen 5 wieder freigegeben und die Spannsegmente 43, die in einer nicht näher darge­ stellten Schwalbenschwanznut gelagert sind, durch die Druck­ feder 16 wieder nach innen bewegt.

In der Ausgangsposition des Zylinders 17 werden weiterhin die Mitnehmer 19 durch eine Rückstelleinrichtung 48, insbesondere durch eine Feder, wieder nach außen in die Ausgangsposition geschoben und geben damit den Spannkopf 2 frei.

Die Spannbolzen 5 liegen mit ihren konisch ausgebildeten Andrückflächen 41 in den Befestigungslöchern 44 des Rota­ tionskörpers 45, beispielsweise den Befestigungslöchern einer Radfelge, mit Druck an, wodurch der Rotationskörper für den Meßlauf am Spindelkopf 25 und damit an der Wuchtspindel durch die dargestellte Aufnahmevorrichtung 1 befestigt ist.

Beim Nachuntenziehen der Spannbolzen 5 werden die konisch ausgebildete Innenwandfläche 30 der Spannbolzenführung 6 und die konisch ausgebildete Außenfläche 31 des Spannbolzens 5 voneinander gelöst, wobei eine Verbindung zwischen dem Spannbolzen 5 und der Spannbolzenführung 6 über die Fe­ der 15 beibehalten wird. Der Spannbolzen wird damit aus seinem Formschluß mit der Spannbolzenführung 6 und dem Spannkopf 2 gelöst und kann sich beim Einziehen in die Befestigungslöcher des Rotationskörpers selbstätig zen­ trieren, wobei diese Zentrierbewegung sich nicht auf die Spannbolzenführung 6 und den Spannkopf 2 überträgt, weil der Formschluß zwischen Spannbolzen 5 und Spannbolzen­ führung 6 an den beiden konischen Flächen 30 und 31 sich lösen kann und nur über die Feder 15 zwischen dem Spann­ bolzen 5 und der Spannbolzenführung 6 eine Verbindung noch vorhanden ist.

Dadurch, daß die Spannbolzen 5 aus den Spannbolzenführungen 6 herausgezogen werden und nur noch über die Feder 15 mit­ einander in Verbindung stehen, können Teilungs- und Loch­ kreistoleranzen der Befestigungslöcher 44 der Rotations­ körper ausgeglichen werden.

Vor dem Aufsetzen des Spannkopfes 2 auf den Spannteller 3 liegen die beiden konischen Flächen 30 und 31 unter der Vor­ spannung der Druckfeder 15 gegeneinander an. Beim Einschie­ ben der Spannbolzen 5 in die Befestigungslöcher desRotati­ onskörpers und die Spannlöcher 40 sowie beim Einsetzen des Spanndorns 20 und der Spanndornführung 32 in die mittlere Zentrieröffnung des Spanntellers 32 wird eine Vorzentrie­ rung geschaffen. Beim Nachuntenziehen der Führungskörper 11 und dem damit verbundenen Spannvorgang wird der Formschluß zwischen den Spannbolzen 5 und den Spannbolzenführungen 6 gelöst. Die auf die Spannbolzen 5 einwirkende Zugkraft wirkt sich nicht wesentlich auf die Spannbolzenführungen 6 und da­ mit auf den Spannkopf 2 aus. Es kommen hier nur lediglich die von den Federn 15 vermittelten Federkräfte beim Zusammen­ drücken dieser Federn zur Auswirkung, die jedoch im Vergleich zu den Zugkräften, die auf die Spannbolzen 5 wirken, ver­ nachlässigbar gering sind.

Der Spannkopf 2 wird beim Festspannen nur durch Teile der Aufnahmevorrichtung 1 zentriert. Diese Zentrierung wird nicht beeinflußt durch die Abmessungen des aufzuspannenden Rotationskörpers. Da, wie schon erläutert, der Formschluß zwischen dem Spannkopf 12 und den Spannbolzen 5, welche zum Spannen des Rotationskörpers dienen, beim Einwirken der Zug­ kraft auf die Spannbolzen voneinander gelöst sind. Dem Spann­ kopf 2 kommt damit im wesentlichen nur noch die Aufgabe einer Vorzentrierung zu beim Einsetzen der Spannbolzen 5 in die Befestigungslöcher des Rotationskörpers und die Spannlöcher 40 des Spanntellers 3. Beim Spannen der Spannbolzen 5 werden keine Kräfte über den Spannbolzen 2 in die Spannbolzen ein­ geleitet, wobei der Kolben 17, welcher zur Vermittlung der auf die Spannbolzen 5 wirkenden Zugkraft dient, auch zur Zentrierung des Spannkopfes 2 beim gleichzeitigen Nachunten­ ziehen des Spanndorns 20 dient, wie es im vorstehenden er­ läutert wurde.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Zentrieren und Spannen eines Rotations­ körpers, insbesondere eines Kraftfahrzeugrades, auf eine insbesondere dynamische Auswuchtmaschine, mit einem von einem Spannteller abnehmbaren Spann- und Zentrierkopf, der Spannbolzen aufweist, die durch Befestigungslöcher des auf dem Spannteller aufliegenden Rotationskörpers mittels Spannbolzenführungen geführt sind, und die in entspre­ chenden Spannlöchern des Spanntellers durch Krafteinlei­ tung beim Befestigen des Rotationskörpers am Spannteller festgelegt sind, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Befestigen des Rotationskörpers (45) eine Zugkraft übertragende Eingriffteile (4) mit den Spann­ bolzen (5), die aus ihren Spannbolzenführungen (6) am Spann­ kopf (2) gelöst sind, unterhalb der Rotorauflageebene (7) in Eingriff stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Eingriffteile (4) durch eine Zwangsführung beim Verschieben in Richtung der Spann­ bolzenachsen mit den Spannbolzen (5) in Eingriff bringbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Eingriffteile (4) quer zu den Spannbolzenachsen in entsprechende Ausnehmungen an den Spannbolzen (5) verschiebbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Eingriff­ teile (4) in Führungskörpern (11), die in Richtung der Spannbolzenachsen beweglich sind, gelagert sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eine die Füh­ rungskörper (11) in Richtung der Spannbolzenachsen von der Rotorauflageebene (7) weg bewegende Zugeinrichtung (13) an die Führungskörper (11) angreift.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Eingriff­ teile (4) als Rollkörper ausgebildet sind, die in senkrecht zu den Spannbolzenachsen verlaufenden Führungsöffnungen (12) der Führungskörper (11) angeordnet sind und die Rollkörper an radial auf die Spannbolzenachsen zu gestuften Steuerflächen (8, 9, 10) als Zwangsführung beim Bewegen der Führungskörper (11) in Richtung der Spannbolzenachsen abrollen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spannbol­ zen (5) umlaufende Eingriffnuten (14) aufweisen, in die die Rollkörper verschiebbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die aus den Spannbolzenachsen gelösten Spannbolzen (5) jeweils über eine Feder (15) am Spannkopf abgestützt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zugein­ richtung (13) über eine Druckfeder (16) am Spannkopf (2) angreift und diesen so gegen den Spannteller (3) drückt, daß die Spannbolzenführungen (6) am Spannkopf (2) beim Einleiten der Zugkraft in die Spannbolzen entlastet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zugeinrich­ tung (13) eine mit Druckmedium beaufschlagte Kolbenzylinder­ anordnung (17, 18) aufweist, welche die Zugkraft vermittelt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolben (17) der Kolbenzy­ linderanordnung (17, 18) an einen mit den Führungskörpern, verbundenen Mitnehmerblock (38) angreift.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Mitnehmerblock (38) ein Mitnehmerteil (19) gelagert ist, der radial auf die Achse eines in eine axiale Bohrung des Kolbens (17) ragen­ den Spanndorns (20) des Spannkopfes (2) zu in eine Mit­ nehmerausnehmung (21) des Spanndorns (20) durch eine Füh­ rungsschräge (22) bei der druckbeaufschlagten Kolbenbe­ wegung verschiebbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß eine mit der Wuchtspindel verbundene Zentriereinrichtung (20, 24, 27, 28) für den Spannkopf (2) vorgesehen ist.

14. Vorichtung nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Zentrierung des Spannkop­ fes (2) ein mit der Wuchtspindel der Auswuchtmaschine starr verbundener Zentrierzapfen (24) vorgesehen ist, auf den der hohl ausgebildete Spanndorn (20) des Spannkopfes (2) form­ schlüssig aufschiebbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Spanndorn (20) über eine Druckfeder (16) am Spannkopfgehäuse (26), an welchem die Spannkopfführungen (6) befestigt sind, abgestützt ist, und daß Zentrierungsschrägen (27, 28) am Spanndorn (20) und am Spann­ kopfgehäuse (26) vorgesehen sind, die durch eine auf den Spanndorn (20) wirkende Zugkraft gegeneinandergedrückt sind, wobei das Spannkopfgehäuse (26) am Spannteller (3) aufliegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die auf den Spanndorn (20) wir­ kende Zugkraft durch die Zugeinrichtung (13) vermittelt wird.