DE3836540C2 - - Google Patents
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- DE3836540C2 DE3836540C2 DE19883836540 DE3836540A DE3836540C2 DE 3836540 C2 DE3836540 C2 DE 3836540C2 DE 19883836540 DE19883836540 DE 19883836540 DE 3836540 A DE3836540 A DE 3836540A DE 3836540 C2 DE3836540 C2 DE 3836540C2
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- G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrstellenmeßeinrichtung zur
Vermessung von Kraftfahrzeugrädern, deren Felgen und/oder
Radschüsseln, mit einem Prozeßrechner zur Durchführung
des Meßvorgangs nach einem vorgegebenen Programm und zur
Meßwertverarbeitung, mit einer das zu vermessende Bauteil
tragenden Aufspanneinheit und mit Meßwertaufnehmern, die
mit Meßtastern zur Abtastung des Bauteils an vorgegebenen
Meßstellen versehen sind.
An die Maßgenauigkeit von Autorädern werden bekanntlich
außerordentlich hohe Anforderungen gestellt, die eine
laufende Produktionskontrolle erforderlich machen. Der
Sitz des Reifens auf der Radfelge wird im wesentlichen
bestimmt durch die Tolerierung der geometrischen Elemente:
Reifensitzumfang/Laufabweichungen, Humphöhe,
Hornhöhe und Schulterwinkel (Reifensitz). Die von der
Norm vorgegebenen Bezüge sind zum Teil am Rad körperlich
nicht abgreifbar (Schnittpunkt Schulter-Horn und Prüf
ringdurchmesser). Hierdurch ergeben sich Schwierigkeiten,
diese Maße mit den in der Meßtechnik üblichen Meßmitteln
zu erfassen.
Bekannte Mehrstellenmeßeinrichtungen zum Messen von Auto
rädern bzw. deren Radschüsseln und Felgen, die sogenannten
3D-Meßmaschinen mit Auswertung der Meßergebnisse durch
einen Meßrechner, arbeiten mit einem an einem Schlitten
system angeordneten Meßkopf mit Meßtastern, die das Prüf
rad nach einem Meßprogramm an den vorgegebenen Meßpunkten
abtasten. Dabei erfolgt die Bestimmung eines Umfangs (oder
Durchmessers) am Rad durch Einzelmessungen an nur einigen
wenigen, über den Umfang verteilten Meßpunkten. Mit dieser
Meßmethode lassen sich aber kleinere örtliche geometrische
Verformungen (Maßabweichungen) nicht sicher erfassen. Es
hat sich gezeigt, daß z. B. zur Ermittlung des Prüfringdurch
messers eines Rades mindestens sechzig Meßpunkte auf dem
360°-Umfang erst zu einem reproduzierbaren Maß führen, d. h.
daß die Streuung bei zehn Messungen des gleichen Teiles
nicht größer ist als 10% der vorgegebenen Toleranz. Bei
einer 3D-Meßmaschine mit entsprechend ausgelegter Software
des Meßrechners lassen sich daher einigermaßen zuverlässige
Messungen nur mit hohem Zeitaufwand durchführen. Der Meß
vorgang erfordert im allgemeinen einen Zeitaufwand von über
zwei Stunden.
Zur Einstellung der Meßwertaufnehmer müssen Mehrstellenmeß
einrichtungen mit einem Einstellmeister (Normrad mit Nenn
maßen) als Maßverkörperung ausgerüstet und eingemessen
werden. Das bedeutet bei einem Autorad, daß für jede Maß
variante, also für jede zu vermessende Radtype, ein geson
derter Einstellmeister benötigt würde. Dies hätte zur Folge,
daß eine größere Anzahl an Mehrstellenmeßeinrichtungen mit
einer größeren Anzahl an Einstellmeistern benötigt würde.
Der Rüstzeitaufwand, der Raumbedarf für die Meßeinrichtungen
und für die Lagerung der Einstellmeister wäre entsprechend
groß.
Aus der DE-OS 14 73 850 ist eine maschinelle Prüfeinrichtung
für Radsätze von Schienenfahrzeugen bekannt,
mit der bei einer Umdrehung des Radsatzes Deformationen
der Radbandage und der Achsstummel gemessen und über eine
Fernübertragung auf einem Papierstreifen od. dgl. ausgedruckt
werden können. Die bekannte Prüfeinrichtung hat den
Nachteil, daß sie nicht für verschiedene Radgrößen ohne
erneutes Einrichten der Meßfühler eingesetzt werden kann.
Auch können hiermit nicht sämtliche für die Vermessung
von Kraftfahrzeugrädern (insbesondere Autoräder) wichtigen
Größen, wie z. B. Mittenlochdurchmesser und Radanlageflächen
usw. vermessen werden. Ein weiterer Nachteil der
bekannten Prüfeinrichtung besteht darin, daß der Meßvorgang
nicht von einem Prozeßrechner durchgeführt wird und
die Meßwerte nach einem vorgegebenen Programm verarbeitet
werden, sondern eine Ausgabe der Meßergebnisse lediglich
auf Papierstreifen erfolgt und somit die Auswertung und
Umrechnung der Meßergebnisse insbesondere bei einer Vielzahl
von Messungen schwierig ist.
Die japanische Patentschrift 63-1 65 707 beschreibt eine
automatische Meßvorrichtung für ringförmige Bauteile.
Diese automatische Meßvorrichtung hat eine Meßstation am
Umfang des zu vermessenden Bauteils, in der mehrere Sensoren
zur Meßwertaufnahme angeordnet sind. Diese Meßwerte
werden mit Hilfe eines Rechners und auf der Grundlage von
zuvor von Hand eingegebenen Grundeinstellungen verarbeitet.
Diese automatische Meßvorrichtung hat den Nachteil, daß mit
ihr lediglich Abweichungen am Umfang eines ringförmigen
Bauteils gemessen werden können. Dadurch, daß nur eine Meßstation
am Umfang des Bauteils vorgesehen ist, erfordert
die vollständige Vermessung des Bauteilumfangs darüber
hinaus einen großen Zeitaufwand.
Vergleichbare Nachteile weist auch die aus der japanischen
Patentschrift 61-2 17 712 bekannte Vorrichtung zum Messen
der radialen Abweichung eines Fahrzeugscheibenrads auf. Mit
dieser Vorrichtung ist höchstens eine Teilvermessung des
Scheibenrades im Bereich der Felgenschultern möglich. Auch
werden die in dieser bekannten Vorrichtung gemessenen Werte
lediglich auf einem Anzeigegerät dargestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrstellen
meßeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
damit Kraftfahrzeugräder (insbesondere Autoräder) unterschiedlicher
Typen und Abmessungen innerhalb kürzester Zeit, die im allgemeinen
zwei bis drei Minuten nicht übersteigt, vollständig in
allen relevanten Bereichen vermessen werden können, ohne daß
für jede Radtype ein gesonderter Einstellmeister benötigt
wird. Die erfindungsgemäße Mehrstellenmeßeinrichtung soll
dabei zugleich von raumsparender Gesamtanordnung sein, d. h.
so ausgebildet sein, daß sich eine größere Anzahl an Meßwert
aufnehmern auf verhkältnismäßig kleinem Raum an das zu ver
messende Rad heranbringen lassen, wobei auch die Möglichkeit
gegeben ist, entweder die Räder oder auch nur deren Rad
schüsseln oder Felgen in einer Kurzzeitmessung zu vermessen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des
Anspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Mehrstellenmeßeinrichtung ist es möglich,
die erforderlichen Messungen am Rad gleichzeitig und innerhalb
kürzester Zeit mit Hilfe eines Prozeß- und Meßrechners
durchzuführen und auszuwerten. Dies ist deshalb erreichbar,
weil der erfindungsgemäße Aufbau der Meßeinrichtung die
Möglichkeit bietet, eine ausreichend große Anzahl an Meß
wertaufnehmern auf verhältnismäßig kleinem Raum an das zu
vermessende Rad heranzubringen, und weil darüber hinaus anstelle
der Einzelpunktmessungen Umlaufmessungen mit Hilfe
der Meßrollen durchgeführt werden können.
Dabei ist es wesentlich und besonders vorteilhaft, daß
die zentrale Aufspanneinheit zugleich eine Meßstation
bildet, mit deren Hilfe das Mittenloch der Radschüssel
sowie die inneren und äußeren Radanlageflächen vermessen
werden, wobei zum Vermessen des Mittenlochs der
Radschüssel der am Drehtisch angeordnete Spannkopf der
Aufspanneinheit verwendet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lassen sich bei
spielsweise über die äußeren Meßstationen, die sternförmig
um die zentrale Meßstation herumgruppiert sind,
bis zu vierzehn CNC-Achsen der Meßwertaufnehmer in
Zweier- bzw. Dreiergruppen an das Rad heranbringen.
Die fünfzehnte Achse
ist dabei die Radaufnahme der zentralen Meßstation mit wei
teren integrierten Meßwertaufnehmern, als Drehachse mit
in inkrementalem Drehgeber mit einer Auflösung von z. B.
360 000 Inkrementen pro 360° (1/1000°). Dabei können z. B.
bis zweiunddreißig Induktivmeßtaster angeschlossen werden,
wobei durch rechnerische Maßverknüpfungen bei Maßen, die
untereinander in Beziehung stehen, weitere Radmaße ermit
telt werden. Es lassen sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Mehrstellenmeßeinrichtung insbesondere folgende Meßwerte in
einer Kurzzeitmessung ermitteln und mit Hilfe des Meßrechners
ausrechnen:
Durchmesser des Mittenloches der Radschüssel
Ebenheit der Radanlage an den Schüssel-Anlageflächen
Vorspannung der Radschüssel
Bolzenlochansenkung (Durchmesser, Position auf Lochkreisdurchmesser, Geometrie, Höhe über Radanlage)
Konzentrizität des Bolzenlochkreises der Radschüssel zum Mittenloch
Rundlaufabweichung
Planlaufabweichung
Maulweite, Einpreßtiefe und Durchmesserprüfung (beide Felgenseiten)
Umfänge (beide Felgenseiten)
Humphöhe (beide Felgenseiten)
Hump-Umfang (beide Felgenseiten)
Hornhöhe (beide Felgenseiten)
Hornbreite (beide Felgenseiten)
Schulterwinkel (beide Felgenseiten)
Hornumrollung (beide Felgenseiten)
Schüssel-Außendurchmesser
Schüssellappenhöhe (Ebenheit, Symmetrie)
Schüssellappenschräge
Materialdicken (bei Leichtmetallrädern im angegebenen Bereich)
Felgen-Innendurchmesser
Ebenheit der Radanlage an den Schüssel-Anlageflächen
Vorspannung der Radschüssel
Bolzenlochansenkung (Durchmesser, Position auf Lochkreisdurchmesser, Geometrie, Höhe über Radanlage)
Konzentrizität des Bolzenlochkreises der Radschüssel zum Mittenloch
Rundlaufabweichung
Planlaufabweichung
Maulweite, Einpreßtiefe und Durchmesserprüfung (beide Felgenseiten)
Umfänge (beide Felgenseiten)
Humphöhe (beide Felgenseiten)
Hump-Umfang (beide Felgenseiten)
Hornhöhe (beide Felgenseiten)
Hornbreite (beide Felgenseiten)
Schulterwinkel (beide Felgenseiten)
Hornumrollung (beide Felgenseiten)
Schüssel-Außendurchmesser
Schüssellappenhöhe (Ebenheit, Symmetrie)
Schüssellappenschräge
Materialdicken (bei Leichtmetallrädern im angegebenen Bereich)
Felgen-Innendurchmesser
Diese Meßgrößen können unabhängig von den jeweiligen Abmes
sungen eines Rades gemessen werden, wenn für das Rad (bzw.
dessen Schüssel oder Felge) ein entsprechendes Programm
(Software) erstellt wird. Für die Vermessung von Rädern
unterschiedlicher Abmessungen wird nur ein einziger Ein
stellmeister benötigt. Entsprechendes gilt für die Messung
loser Schüsseln und für die Messung der Felgeninnendurch
messer bei losen Felgen.
Dadurch, daß bei der erfindungsgemäßen Mehrstellenmeßein
richtung frei programmierte CNC-Achsen eingesetzt werden,
ist man keineswegs an das vorgenannte Meßschema gebunden.
Es können vielmehr bei entsprechender Änderung der Meßwert
aufnehmer weitere Meßgrößen am Rad gemessen werden. Für
Messungen von Rädern mit unterschiedlichen Abmessungen
werden mit Hilfe der CNC-Programmierung durch Addition
oder Subtraktion der Δ-Maße in bezug zum Einstellmeister
entsprechende Meßprogramme erstellt, so daß bei Aufruf des
zu dem jeweils zu vermessenden Rad gehörigen Meßprogramms
alle programmierten Achsen über die Positionier-Schlitten
systeme und deren rechnergesteuerten Positionierantriebe
in die entsprechende Meßposition gefahren werden. Die
Messung läuft dann so ab, als würde der Einstellmeister
gemessen. Somit erfolgt für jede Radtype eine eindeutige
Ist-Maßaufnahme.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mehrstellenmeßeinrichtung
lassen sich, wie erwähnt, nicht nur Autoräder der verschie
denen Typen, z. B. 12′′- bis 18′′-Räder, sondern auch lose
Radschüsseln und Felgen vermessen. Auch können sowohl
Stahlräder wie auch Leichtmetallräder bei
entsprechender Auswahl der Meßwertaufnehmer vermessen
werden. Alle Messungen basieren dabei, wie erwähnt,
auf einer "Urkalibrierung" mittels eines einzigen Ein
stellmeisters, wobei die Differenz vom Einstellmeister
zu den jeweils zu messenden Maßen mit Hilfe der NC-
Positioniertechnik, d. h. mit Hilfe der Positionier-
Schlittensysteme, eingefahren wird. Für alle Messungen
gilt als Bezug das Mittenloch und die Radanlagefläche
der Radschüssel.
Die äußeren Meßstationen werden zweckmäßig sternförmig um
die von der Dreh- und Spanneinheit gebildete zentrale Meß
station herum so gruppiert, daß sie zum Einlegen der zu
vermessenden Räder und zum Herausheben der Räder nach er
folgtem Meßvorgang von außen bzw. von der Seite her gut
zugänglich ist. Zu diesem Zweck wird die Anordnung vor
teilhafterweise so getroffen, daß an der Einlegeseite für
das zu messende Bauteil (Rad oder Schüssel) zwei äußere
Meßstationen in einem größeren Umfangsabstand (vorzugs
weise 120° bis 160°) zueinander angeordnet sind als zu
den benachbarten anderen Meßstationen. In bevorzugter
Ausführung weist die erfindungsgemäße Einrichtung fünf
äußere Meßstationen auf, die dabei zweckmäßig jeweils in
Umfangsabständen von 50°±10% zueinander angeordnet
werden.
Die Positionier-Schlittensysteme der äußeren Meßstationen
bestehen zweckmäßig aus Kreuzschlitten mit von den
Positionierantrieben in Richtung auf die zentrale Meß
station und in Vertikalrichtung beweglichen Schlitten.
Die Schlittenwege sind dabei dem zu messenden Räder
programm (z. B. 12′′- bis 18′′-Räder) angepaßt, so daß die
Meßwertaufnehmer mit Hilfe des entsprechend programmierten
Prozeßrechners für jede zu vermessende Radtype in die
jeweilige Meßposition gefahren werden können.
Im einzelnen wird die erfindungsgemäße Mehrstellenmeßein
richtung in bevorzugter Ausführung wie folgt ausgestaltet:
Die Dreh- und Spanneinheit der zentralen Meßstation weist zweckmäßig einen Tisch oder eine sonstige Radauflage mit einem in das Mittenloch der Radschüssel einfassenden, um eine vertikale Drehachse drehbaren Spannkopf auf. In der zentralen Meßstation wird die Radschüssel vermessen, und zwar der Durchmesser ihres Mittenloches (kleinster eingeschlossener Kreis) und die Radanlage-Ebenheit, d. h. die um das Mittenloch herum auf zwei konzentrischen Teilkreisen angeordneten Radanlageflächen. Die zentrale Meßstation weist entsprechende Meßwertaufnehmer auf. Die Meßwertaufnehmer zum Messen der Radanlagebereiche bestehen zweckmäßig aus am Tisch (Drehtisch) angeordneten, vorzugsweise in Axialrichtung federelastisch gelagerten Meßtastern, die sich gegen den inneren und äußeren Rad anlagebereich der Radschüssel axial anstellen und vorteil hafterweise von schneidenartigen Meßleisten od. dgl. gebil det werden, die in Führungsschlitzen des Tisches angeordnet werden können. Für die Messung des Ist-Durchmessers der Mittenbohrung der Radschüssel wird zweckmäßig ein den axialen Spannweg des Spannkopfes messender Meßwertaufnehmer vorgesehen, so daß beim Aufspannen des zu messenden Rades gleichzeitig der Ist-Durchmesser der Mittenbohrung gemessen wird. Eine geschlitzte, außen zylindrische und innen kege lige Spreizhülse kann vertikal mit definierter Kraft über einen Kegeldorn gezogen und dabei bis zum Ist-Durchmesser des Mittenloches der Radschüssel aufgeweitet werden. Aus dem vertikalen Spannweg in bezug zum Einstellmeister wird dann das Maß des Mittenloches mit Hilfe des Meßrechners ermittelt.
Die Dreh- und Spanneinheit der zentralen Meßstation weist zweckmäßig einen Tisch oder eine sonstige Radauflage mit einem in das Mittenloch der Radschüssel einfassenden, um eine vertikale Drehachse drehbaren Spannkopf auf. In der zentralen Meßstation wird die Radschüssel vermessen, und zwar der Durchmesser ihres Mittenloches (kleinster eingeschlossener Kreis) und die Radanlage-Ebenheit, d. h. die um das Mittenloch herum auf zwei konzentrischen Teilkreisen angeordneten Radanlageflächen. Die zentrale Meßstation weist entsprechende Meßwertaufnehmer auf. Die Meßwertaufnehmer zum Messen der Radanlagebereiche bestehen zweckmäßig aus am Tisch (Drehtisch) angeordneten, vorzugsweise in Axialrichtung federelastisch gelagerten Meßtastern, die sich gegen den inneren und äußeren Rad anlagebereich der Radschüssel axial anstellen und vorteil hafterweise von schneidenartigen Meßleisten od. dgl. gebil det werden, die in Führungsschlitzen des Tisches angeordnet werden können. Für die Messung des Ist-Durchmessers der Mittenbohrung der Radschüssel wird zweckmäßig ein den axialen Spannweg des Spannkopfes messender Meßwertaufnehmer vorgesehen, so daß beim Aufspannen des zu messenden Rades gleichzeitig der Ist-Durchmesser der Mittenbohrung gemessen wird. Eine geschlitzte, außen zylindrische und innen kege lige Spreizhülse kann vertikal mit definierter Kraft über einen Kegeldorn gezogen und dabei bis zum Ist-Durchmesser des Mittenloches der Radschüssel aufgeweitet werden. Aus dem vertikalen Spannweg in bezug zum Einstellmeister wird dann das Maß des Mittenloches mit Hilfe des Meßrechners ermittelt.
Für die Vermessung von Rädern oder Radschüsseln unterschied
licher Abmessungen kann auf die spreizbare Spreizhülse ein
Adapterring auswechselbar aufgesetzt werden. Das Spreizen
der Spreizhülse kann mittels eines auf der Drehachse des
Spannkopfes angeordneten, sich mit dem Spannkopf drehenden
Spannzylinders (Druckluftzylinder) erfolgen, der in einer
den Drehtisch tragenden Säule der zentralen Meßstation an
geordnet werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind
die der Umlaufmessung an den Felgenschultern und/oder den
Felgenhörnern dienenden Meßrollen mit ihren Meßschlitten
an den betreffenden äußeren Meßstationen jeweils in spiegel
bildlicher Doppelanordnung vorgesehen. Die ein- oder zwei
achsig beweglichen Meßschlitten mit den Meßrollen können
aus federbelasteten flachen Plattenkörpern od. dgl. bestehen.
Einzelne Meßrollen, die in Meßanlage an den Felgenhörnern
und/oder den Felgenschultern anliegen, bestehen vorteil
hafterweise aus profilierten Meßrollen, die mit jeweils
zwei Rollen-Tastflächen versehen sind, so daß sie gleich
zeitig Umlaufmessungen an zwei Meßstellen der Felge aus
führen. Damit gelingt es auch, trotz Vielstellenmessung
die Anzahl der benötigten Meßrollen zu begrenzen, was
nicht zuletzt auch im Hinblick auf den erforderlichen
Raumbedarf vorteilhaft ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den einzelnen Ansprüchen angegeben und ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung gezeigten
bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In der
Zeichnung zeigt:
Fig. 1 in starker schematischer Vereinfachung
eine erfindungsgemäße Mehrstellenmeß
einrichtung in Draufsicht auf die ver
schiedenen Meßstationen;
Fig. 2 die Mehrstellenmeßeinrichtung nach
Fig. 1 in Seitenansicht von der Rad-
Einlegeseite her, ebenfalls in
schematischer Vereinfachung;
Fig. 3 die zentrale Meßeinrichtung der Mehr
stellenmeßeinrichtung nach den Fig. 1
und 2 mit einem zu vermessenden Stahl
rad im Schnitt, ebenfalls in schemati
scher Vereinfachung;
Fig. 4 die zentrale Meßstation nach Fig. 3
im Vertikalschnitt nach Linie IV-IV
der Fig. 5 durch ihren Spannkopf;
Fig. 5 die zentrale Meßstation nach Fig. 3
in Draufsicht bei entferntem Rad;
Fig. 6 in Seitenansicht eine Einzelheit
des Spannkopfes;
Fig. 7 in Draufsicht ein aus einem Haltering
bestehendes Arretierungsstück zur
Sicherung des Adapterringes des Spann
kopfes;
Fig. 8 in schematischer Vereinfachung die äußere
Meßstation 1 der Mehrstellenmeßeinrichtung
nach den Fig. 1 bis 7 mit den in Meßposi
tion an der Felge befindlichen Meßrollen;
Fig. 8A die Anordnung nach Fig. 8 in Teilansicht,
teilweise geschnitten, und in größerem
Maßstab;
Fig. 9 ebenfalls in schematischer Vereinfachung
die äußere Meßstation 2 der Mehrstellen
meßeinrichtung nach den Fig. 1 bis 8 mit
den zur Vermessung einer Radschüssel die
nenden Meßrollen;
Fig. 10 eine Einzelheit der äußeren Meßstation 3
mit dem hier befindlichen Meßkopf zur Ver
messung der Bolzenlöcher der Radschüssel
eines Stahlrades;
Fig. 11 den Meßkopf nach Fig. 10 in einer Ansicht;
Fig. 12 den Meßkopf nach Fig. 11 in einem Verti
kalschnitt;
Fig. 13 den Meßkopf nach den Fig. 10 bis 12 in seinem
unteren Bereich in Meßanlage an der Bol
zenlochansenkung der Radschüssel;
Fig. 14 in schematischer Vereinfachung die äußere
Meßstation 4 mit den in Meßposition be
findlichen Meßrollen;
Fig. 14A die Anordnung nach Fig. 14 in Teilansicht,
teilweise geschnitten, und in größerem
Maßstab;
Fig. 15 eine geänderte Ausführungsform der Meß
station 4 zur Vermessung eines Leicht
metallrades;
Fig. 16 in schematischer Vereinfachung die
äußere Meßstation 5 mit den in Meß
position befindlichen Meßrollen.
In den Fig. 2, 3 und 8 ist ein einzelnes, in der Meßposition
befindliches Autorad 1 gezeigt. Das als Stahlrad gefertigte
Autorad 1 besteht aus der Felge 2 und der Radschüssel 3,
die mit ihrem Schüssellappen 9 unter Vorspannung in die
Felge 2 eingezogen und bei 4 mit dieser verschweißt ist.
Die Felge 2 umfaßt das Felgenbett 5, die Felgenschultern
6, die Felgenhörner 7 und die beiden Felgenhumps 8. Die Rad
schüssel 3 besteht im wesentlichen aus dem Schüssellappen
9, dem Mittenloch 10, den auf einem Teilkreis um das Mitten
loch 10 herum angeordneten Bolzenlöchern 11, hier vier in
Umfangsabständen von jeweils 90° angeordneten Bolzenlöchern,
und den auf zwei konzentrischen Teilkreisen um das Mitten
loch 10 herum angeordneten Radanlageflächen 12 und 13, die
zur Erzielung einer Vorspannung bei der Radmontage in Achs
richtung des Rades (Z-Achse) geringfügig gegeneinander ver
setzt sind, wie dies bekannt ist. Der Schüssellappen 9,
der, wie bei den herkömmlichen Spurverstellrädern, auch
aus mehreren in Umfangsrichtung der Radschüssel versetzten
Einzellappen bestehen kann, weist, wie ebenfalls bekannt,
eine geringfügige Lappenschräge, also einen kleinen Schräg
winkel zur Radachse auf, so daß er mit Vorspannung in die
Felge 2 eingezogen werden kann.
Die gezeigte Mehrstellenmeßeinrichtung weist eine zentrale
Meßstation St6 und fünf sternförmig um diese herumgrup
pierte äußere Meßstation St1 bis St5 auf. Sämtliche Meß
stationen St1 bis St6 stehen auf einem kastenförmigen
Unterbau 14 der Meßmaschine. Die Meßstationen St1 bis St5
sind in einem Winkelabstand von jeweils 50° zueinander auf
dem Unterbau 14 angeordnet, so daß sich zwischen den äuße
ren Meßstationen St1 und St5, also an der Einlegeseite für
das zu messende Rad 1 (oder die zu messende Radschüssel)
eine ausreichend breite Öffnung für das Einlegen des zu
messenden Bauteils in die zentrale Meßstation St6 bzw.
für das Herausheben ergibt.
Die äußeren Meßstationen St1 und St5 weisen zur Positionie
rung ihrer Meßwertaufnehmer auf Räder (Radschüsseln) unter
schiedlicher radialer und axialer Abmessungen jeweils ein
Positionier-Schlittensystem 15 mit rechnergesteuerten
Positionierantrieben auf. Dabei ist auf dem gemeinsamen
Unterbau 14 jeweils ein aufragender kastenförmiger Sockel
16 befestigt, an dem seitlich ein festes Gehäuseteil 17
angeschlossen ist, das den Positionierantrieb für einen
horizontal in Richtung auf die zentrale Meßstation St1
und in Gegenrichtung bewegbaren Positionierschlitten 18 auf
nimmt, der sich außenseitig an dem Gehäuseteil 17 führt.
Der im Gehäuseteil 17 befindliche Positionierantrieb weist
eine angetriebene Spindel 19 für eine Spindelmutter 30 auf,
die mit dem Schlitten 18 verbunden ist. An der freien Seite
der Schlitten 18 sind vertikalbewegliche Schlitten 21 ge
führt, deren Positionierantrieb im Schlitten 18 angeordnet
ist und z. B. aus zwei parallelen Spindeln 22 mit den darauf
sitzenden Spindelmuttern 23 des Schlittens 21 besteht. Bei
zwei übereinander angeordneten Schlitten 21 sind diese je
weils über eine eigene Spindel 22 mit Spindelmutter 23 an
getrieben. Die Positionierschlitten 18 und 21 bilden demge
mäß an jeder äußeren Meßstation St1 bis St5 einen Kreuz
schlitten. Die Schlittenwege der Schlitten 18 und 21 sind
so gewählt, daß sich mit Hilfe der Mehrstellenmeßeinrichtung
Räder (und Radschüsseln) unterschiedlicher Abmessungen, z. B.
ein Räderprogramm von 12′′- bis 18′′-Rädern, vermessen lassen.
Der Prozeß- und Meßrechner zur Durchführung des Meßvorgangs
nach einem vorgegebenen Programm und zur Meßwertverarbeitung
ist in der Zeichnung nicht dargestellt, da solche Einrich
tungen bekannt sind. Die Positionier-Schlittensysteme 15
der verschiedenen Meßstationen St1 bis St5 werden mit Hilfe
der rechnergesteuerten Positionierantriebe nach Maßgabe der
jeweils zu vermessenden Radtype durch entsprechende Pro
grammauswahl am Prozeß- und Meßrechner mit ihren Meßwert
aufnehmern in die entsprechende Meßposition gefahren. Für
die Messung von Rädern 1 unterschiedlicher Abmessungen wird
nur ein einziger Einstellmeister (Rad mit Nennmaßen) be
nötigt. Falls lose Schüsseln vermessen werden, genügt eben
falls nur ein einziger Einstellmeister. Mit Hilfe des Ein
stellmeisters werden für die Vermessung von Rädern 1 mit
unterschiedlichen Abmessungen mit Hilfe einer CNC-
Programmierung durch Addition oder Subtraktion der Δ-Maße
in bezug auf den Einstellmeister die verschiedenen Meß
programme für den Prozeß- und Meßrechner erstellt, so daß
bei Aufruf des für das zu vermessende Rad zutreffenden
Meßprogramms alle Positionier-Schlittensysteme mit den
hieran angeordneten Meßwertaufnehmern und demgemäß alle
programmierten CNC-Achsen der CNC-Mehrstellenmeßeinrichtung
in die entsprechende Meßposition gefahren werden. Die Mes
sung läuft dann so ab, als würde der Einstellmeister ge
messen. Somit erfolgt beim Meßvorgang eine eindeutige Ist-
Maßaufnahme.
Die vertikalbeweglichen Schlitten 21 der Positionier-
Schlittensysteme 15 tragen die verschiedenen Meßwertauf
nehmer mit den Meßtastern. Die Meßwerterfassung erfolgt
vorzugsweise mit Hilfe von Induktivmeßtastern. Die Meß
taster sind an Meßschlittensystemen 24 angeordnet, die
sich an den Enden der Vertikalschlitten 21 der Positionier-
Schlittensysteme 15 befinden und die aus flachen, an ihren
Seitenflächen geführten Plattenkörpern bestehen, wie dies
weiter unten noch näher erläutert wird.
Im folgenden wird die zentrale Meßstation St6 näher erläu
tert. Diese besteht aus einer auf dem Unterbau 14 stehenden
Säule 25, die auf ihrer Oberseite einen um eine Vertikal
achse drehbaren Drehtisch 26 od. dgl. als Auflage für das
zu vermessende Rad 1 trägt. Die zentrale Meßstation St1
bildet eine mit einem NC-Drehantrieb für das zu vermes
sende Bauteil 1 versehene Dreh- und Spanneinheit, die zu
gleich mit Meßwertaufnehmern zum Messen der Mittenbohrung
10 des Rades 1 bzw. der Radschüssel 3 sowie zum Messen der
inneren und äußeren Radanlagebereiche 12 und 13 versehen
ist. Die Dreh- und Spanneinheit der zentralen Meßstation
St6 weist einen vertikalen Spannkopf 27 zur Aufspannung
des zu messenden Rades 1 auf. Der Spannkopf besteht im
wesentlichen aus einem in der vertikalen Drehachse angeord
neten, sich nach oben konisch verjüngenden Dorn 28, auf dem
eine axial geschlitzte und daher radial spreizbare Spreiz
hülse 29 sitzt. Die am Außenumfang zylindrische und innen
kegelige Spreizhülse 29 läßt sich mit definierter Kraft
über den kegelförmigen Dorn 28 nach unten ziehen, wodurch
sie bis zur Anlage am Innenumfang des Mittelloches 10 auf
geweitet wird. Aus dem vertikalen Weg der Spreizhülse 29
gegenüber dem Dorn 28 läßt sich, bezogen auf das Maß des
Einstellmeisters, der Ist-Durchmesser des Mittenloches 10
des jeweils gemessenen Rades 1 ermitteln. Dies erfolgt
mittels eines (nicht dargestellen) Meßwertaufnehmers,
der der Spreizhülse 29 bzw. ihrem axialen Stellenantrieb
zugeordnet ist. Der Stellantrieb des Spannkopfes 27 be
steht z. B. aus einem auf der vertikalen Drehachse im Inne
ren des Säulenkörpers 25 angeordneten und sich mit dem
Drehtisch 26 drehenden pneumatischen Spannzylinder, mit dem
die Spreizhülse 29 über eine Zugstange od. dgl. über den Ke
geldorn 28 gezogen wird. Die dabei auftretende Vertikalbewe
gung der Spreizhülse 29 nach unten erzeugt gleichzeitig eine
Anpressung des Rades 1 mit seiner Radanlage 12, 13 auf den
Drehtisch 26.
Auf die Spreizhülse 29 kann von oben ein Adapterring 30 auf
gesteckt werden, der mittels eines ebenfalls von oben auf
die Spreizhülse aufgesteckten Verschluß- oder Halteringes
31 gesichert wird. Der auswechselbare Adapterring 30 dient
der Anpassung der Spreizhülse 29 auf das Mittenloch 10 des
jeweils zu vermessenden Rades 1 und wird beim Vermessen
eines anderen Rades mit abweichendem Durchmesser des Mitten
loches 10 gegen einen entsprechenden Adapterring ausgewech
selt. Die Sicherung des Adapterringes 30 mit Hilfe des
Halteringes 31 erfolgt zweckmäßig mittels einer Schnell
verbindung, z. B. dadurch, daß der Haltering 31 mit nach
innen weisenden segmentartigen Riegelansätzen 37 (Fig. 7)
versehen wird, die beim Aufsetzen des Halteringes auf das
Kopfende des Spreizhülse 29 durch Drehen des Halteringes
um 90° in hinterschnittene Nuten 38 der Spreizhülse fassen.
Der Drehtisch 26 weist an seiner Oberseite mittig eine von
dem Dorn 28 und der Spreizhülse 29 durchgriffene Ausnehmung
39 auf, in die auch der Adapterring 30 einfassen kann.
Wie erwähnt, weist die zentrale Meßstation St6 zugleich
Meßwertaufnehmer zum Messen der Ebenheit der Radanlage
bereiche 12 und 13 und damit auch der sich bei der Rad
montage, d. h. beim Festziehen der Radmuttern an den Anlage
flächen 12 und 13 einstellenden Vorspannung auf. Die zentrale
Antriebs- und Spanneinheit dient demgemäß einerseits zur
Aufnahme und Drehung des zu vermessenden Rades 1 (oder der
Radschüssel) und andererseits gleichzeitig zum Messen des
Mittenloches 10 sowie der Ebenheit der Radanlagebereiche
12 und 13 und der Vorspannung. Sie bildet die Bezugsebene
für alle weiteren Messungen.
In der Anlagefläche der Radaufnahme, d. h. im Drehtisch 26,
sind nach oben offene Schlitze 40 und 41 eingearbeitet, in
denen jeweils ein Meßtaster 42 bzw. 43 eingebaut und axial
verschieblich so gelagert ist, daß er über die obere Auf
lagefläche des Tisches 26 hochfahren kann. Die sternförmig
angeordneten Meßtaster 43 bestehen aus schmalen Leisten,
deren obere Längsscheitel von Hartmetallschneiden, z. B. in
Gestalt von dünnen Hartmetallstiften, gebildet werden. Die
Meßtaster 42 und 43 sind so angeordnet, daß sie im wesent
lichen den gesamten Durchmesserbereich der Radanlageflächen
überdecken, wobei der Meßtaster 42 der inneren Radanlage
fläche 12 und der Meßtaster 43 der äußeren Radanlagefläche
13 zugeordnet ist. Die Meßwertaufnahme der Meßtaster 42
und 43 erfolgt z. B. auf induktivem Wege. Die Messung der
Ebenheit der Radanlageflächen 12 und 13 erfolgt, indem die
Meßtaster 42, 43 und 360° unter dem stehenden Rad hinweg
gedreht werden. Während der Drehung erfolgt die Meßwertaufnahme.
Da bei den herkömmlichen Rädern in der Regel keine durch
gehenden Radanlageflächen 12, 13 vorhanden sind, diese
vielmehr im Bereich der Bolzenlöcher 11 Unterbrechungen
aufweisen, wird durch Ausblenden der betreffenden Winkel
bereiche die Meßwertaufnahme auf die geforderten Anlage
bereiche der Radschüssel begrenzt. Das Vorspannungsmaß,
d. h. die axiale Versetzung der äußeren Radanlageflächen
13 gegenüber den inneren Anlageflächen 12, errechnet sich
aus den bei der Ebenheitsmessung mit Hilfe der Meßtaster
42 und 43 ermittelten Meßwerte.
Die äußere Meßstation St1 ist in Fig. 8 schematisch an
gedeutet. Diese Meßstation weist zur Mittelebene des zu
messenden Rades 1 spiegelbildlich zueinander angeordnete,
an jeweils einem Positionierschlitten 21 gelagerte Meß
schlittensysteme 24 mit gleich ausgebildeten Meßrollen 44,
45 und 46 zum Messen der Felgenhornhöhe, der Hornbreite,
der Schulterwinkel der Felgenschultern sowie des Hump
umfangs und der Humphöhe auf. Die Meßwerterfassung er
folgt auch hier über Induktivmeßtaster als Wegaufnehmer.
Die eigentlichen Tastelemente bestehen aus den Meßrollen
44, 45 und 46, die in ihrer Form der jeweiligen Meßauf
gabe angepaßt sind.
Die Meßrollen 44 weisen jeweils zwei umlaufende Meßflächen
47 und 48 auf. Sie liegen mit ihren in Richtung der Rad
achse weisenden Meßflächen 27 an der freien Umfangskante
der Felgenhörner 7 an, während sich ihre winklig hierzu
angeordnete, die Drehachse der Meßrolle konzentrisch um
schließende Meßfläche 48 in Anlage an der äußeren umlaufenden
Scheitelfläche des betreffenden Felgenhorns befindet.
Die Meßrollen 44 sind jeweils an einem in Fig. 8 nur sche
matisch angedeuteten, als Kreuzschlitten ausgebildeten Meß
schlitten um eine zur Radachse parallele Achse drehbar ge
lagert, wobei die beiden federbelasteten Schlitten des
Kreuzschlittens Meßrollenverstellungen sowohl in Richtung
der Vertikalen (Z-Achse) als auch horizontal, also radial
zur Radachse (Y-Achse) zulassen. Diese Meßrollenanordnung
ist in Fig. 8A für den einen der beiden Meßrollensätze
44 bis 46 deutlicher dargestellt. Die zweite Meßrolle 45
ist an einem gesonderten, federbelasteten Meßschlitten
system ebenfalls um eine zur Radachse parallele Achse 49
drehbar gelagert. Sie weist eine zumindest angenähert
kegelstumpfförmige Umfangsfläche mit den beiden umlaufen
den Meßkanten 50 und 51 auf, wobei die Meßkante 50 an der
im Durchmesser größeren Rollenbasis die Schulterfläche 4
der Felge 2 und die andere Meßkante 51 an dem im Durch
messer kleineren Ende der Meßrolle an der Seitenfläche
des Felgenhornes 7 anliegt. Die Meßrolle 45 mißt demgemäß
den Schulterwinkel und in Verbindung mit der Meßrolle 44
auch die Hornhöhe und die Hornbreite. Die dritte Meßrolle
46 wälzt sicht mit ihrer zur Drehachse konzentrischen Um
fangsfläche auf dem Hump 8 ab. Diese Meßrolle ist ring
förmig ausgeführt und umgreift die von einem Bolzen ge
bildete Drehachse 49 der Meßrolle 45 mit dem erforderlichen
radialen Bewegungsspiel. Der Meßschlitten der die Humphöhe
und den Humpumfang messenden Meßrolle 46 ist lediglich
gegen Federkraft radial zur Radachse verstellbar, während
die Meßschlitten der beiden anderen Meßrollen 44 und 45, wie
erwähnt, sowohl radial als auch axial gegen Federkraft ver
stellbar sind. Die Stellbewegungen der Meßrollen 44, 45 und
46 bei der Umlaufmessung werden, wie erwähnt, mit Hilfe in
duktiver Wegaufnehmer gemessen, die sich im Inneren der plat
tenförmigen Meßschlitten des Meßschlittensystems 15 befinden
können.
In Fig. 9 ist die äußere Meßstation St2 gezeigt, die ledig
lich zur Radschüsselmessung dient, ggf. aber auch entfallen
kann, wenn die Mehrstellenmeßeinrichtung nur zur Vermessung
von Rädern bzw. Felgen eingesetzt wird. Diese Meßstation
St2 weist ebenfalls drei Meßrollen 52, 53 und 55 auf, die
jeweils an einem federbelasteten Meßschlittensystem 24 ge
lagert sind, wobei die Meßrolle 55 um eine radiale, recht
winklig zu den Drehachsen der Meßrollen 52 und 53 gerichtete
Drehachse drehbar ist. Die beiden mit ihren kegelförmigen
Rollenmänteln ineinandergreifenden, jedoch mit ihren feder
belasteten Meßschlitten unabhängig voneinander in Radial
richtung verstellbaren Meßrollen 52 und 53 tasten den
Schüssellappen 9 an verschiedenen Umfangsstellen ab und
messen demgemäß einerseits den Schüsseldurchmesser und
andererseits den Schrägwinkel des Schüssellappens 9 sowie
Laufabweichungen, während die dritte Meßrolle 55, die sich
am freien Lappenende abwälzt, die Lappenhöhe mißt. Diese
Meßrolle 55 ist am Meßschlittensystem 24 der Meßrolle 53
gelagert, welches aus einem in Radialrichtung und in Axial
richtung federbelasteten Kreuzschlitten besteht, während
der Meßschlitten der dritten Meßrolle 52 nur in Radial
richtung federbelastet verstellbar angeordnet ist. Dies
ist in Fig. 9 durch die Pfeile F, F′ angegeben.
Während die äußeren Meßstationen St1, St3, St4 und St5 an
dem horzontalbeweglichen Schlitten 18 zwei vertikalbeweg
liche Schlitten 21 in Übereinanderanordnung aufweisen, ist
die Meßstation St3 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
nur mit einem einzigen vertikalbeweglichen Schlitten 21
versehen, wobei aber im Bedarsfall ein weiterer Vertikal
schlitten nachgerüstet werden kann. Am Schlitten 21 der
Meßstation St3 ist ein Meßschlittensystem 24 mit in den
beiden rechtwinklig zueinander stehenden Horizontal
richtungen beweglichen plattenförmigen Schlitten (X-Y-
Schlitten) mit einem Bewegungsspielraum von etwa 3 mm
angeordnet. Das Meßschlittensystem 24 trägt ein in der
Vertikalrichtung (Z-Richtung) wirkendes Tastelement 56
zur Vermessung der Bolzenlöcher 11 und ihrer Ansenkungen
11′ der Radschüssel 3. Das federelastische Tastelement
56 ist in der Horizontalebene schwimmend gelagert. Wie
die Fig. 10 bis 13 zeigen, besteht es aus einem Tast
bolzen 57 mit Tastkopf 58 und zwei den Tastbolzen 57
konzentrisch umschließenden, gegenüber dem Tastbolzen 57
axialbeweglichen Tasthülsen 59 und 60. Es ist daher mög
lich, mit einer Antastung gleichzeitig mehrere Maße des
Bolzenlochs 11 und seiner Ansenkung 11′ zu erfassen, näm
lich die Position, den Durchmesser und die Form der An
senkung 11′, bei einer kegelförmigen Ansenkung (Fig. 13)
zusätzlich den Kegelwinkel. Im Falle einer Kugelansenkung
kann die Formabweichung von der Kugelkalotte erfaßt wer
den. Die Meßhülsen sind mittels eines Schnellverschlusses
austauschbar, um das Tastelement 56 den verschiedenen For
men der Bolzenlochansenkung anpassen zu können. Der Schnell
verschluß kann aus einem einfachen Stift 61 bestehen, der
Bohrungen bzw. vertikale Langlöcher der Teile 57, 59 und
60 durchfaßt. Die Meßwertaufnahme erfolgt auch hier über
Induktivmeßtaster (vier oder fünf Induktivmeßtaster). Das
in definierter Winkellage eingespannte Rad 1 (Schüssel)
wird mit Hilfe des Drehtisches 26 in die jeweilige theo
retische Soll-Teilungslage gedreht, worauf der Tastkopf
56 durch Niederfahren des Schlittens 21 in die betreffende
Bolzenlochansenkung 11′ gebracht wird, in der er sich auf
grund seiner schwimmenden Lagerung zentriert. Auf diese
Weise wird die Ist-Position der Bolzenlochansenkung 11′
und damit des Bolzenloches 11 ermittelt, gleichzeitig die
Geometrie der Bolzenlochansenkung 11′. Das den Tastkopf 56
bildende Tastelement ist, wie erwähnt, auf einem Kreuz
tisch aufgebaut und in einem Meßkreisdurchmesser von z. B.
3 mm schwimmend gelagert, so daß beim Meßvorgang eine
Ist-Wegmessung durchgeführt wird, wobei in bezug auf die
Kalibrierposition die Ist-Position ermittelt wird. Die
Meßwerterfassung erfolgt also durch Bestimmung der Abwei
chung von der Soll-Position.
Wie die Fig. 1 und 2 lediglich in schematischer Verein
fachung zeigen, sind an der äußeren Meßstation St3 außerdem
ein Niederhalter und eine Vorzentriervorrichtung angeord
net. Die Vorzentriervorrichtung dient dazu, das zu messende
Rad 1 in definierter Winkellage einlegen zu können, während
der Niederhalter zum Andrücken und Festhalten des Rades 1
bei der Ebenheitsmessung der Radanlageflächen 12, 13 vor
gesehen ist. An einem Schlitten 32 der äußeren Meßstation
St3 ist ein federelastisch gelagerter Zentrierbolzen 33 an
geordnet, der z. B. mit Hilfe einer Handkurbel in Zentrier
position gebracht werden kann, in der er in ein Bolzenloch
11 der Radschüssel 3 des zu messenden Rades 1 einfaßt.
Außerdem ist am Schlitten 32 ein Träger 34 für den Nieder
halter 35 angeordnet, der sich von oben gegen die Rad
schüssel 3 des in der zentralen Meßstation St6 befind
lichen Rades absenken läßt. Die gesamte Zentrier- und
Niederhalteeinheit läßt sich z. B. mit Hilfe eines pneu
matischen Stellantriebs nach oben und zur Seite hin weg
fahren, damit sie nicht mit dem Tastkopf 56 kollidiert.
Die Fig. 14 und 14A zeigen in einem Beispiel den Aufbau der Meß
station St4 im Falle der Vermessung eines Stahlrades 1.
Sie weist an den Schlitten 21 in spiegelbildlicher Anordnung
zwei übereinander angeordnete federbelastete Meßschlitten
systeme 24 mit jeweils zwei lediglich in radialer Richtung
gegen die Federrückstellkraft beweglichen Meßschlitten 24′
und daran gelagerten Meßrollen 62 und 63 zum Messen der
Felgenhornumrollung auf. In Fig. 14A ist nur die eine der
beiden übereinander angeordneten Meßeinheiten gezeigt. Die
beiden Meßrollen 62 und 63 sind um eine gemeinsame, parallel
zur Radachse verlaufende Drehachse drehbar. Dabei ist die
aus einer flachen Rundscheibe bestehende Meßrolle 63, die
das Felgenhorn 7 im Tiefsten seiner Konkavseite abtastet,
an einem Bolzen 64 gelagert, der mit dem (in Fig. 14A oben
gezeigten) in Pfeilrichtung F federelastisch gelagerten
Meßschlitten 24′ verbunden ist. Der Bolzen 64 durchfaßt
die andere Meßrolle 62, die mit ihrer ringförmigen Stirn
fläche 65 die Außenkante des Felgenhorns 7 abtastet und
durch Federn 66 gegen die Außenkante angestellt wird.
Die Federn 66 stützen sich an einem Arm 67 ab, der mit
dem (in Fig. 14A unten gezeigten) ebenfalls in Pfeilrich
tung F federelastisch gelagerten Meßschlitten 24′ verbun
den ist. Die in Kugelbuchsen gelagerten Meßrollen 62 und
63 sind im übrigen so geformt, daß sie sich mit Hilfe der
Vertikalschlitten 21 von oben in das Felgenhorn 7 ein
führen lassen.
Bei Vermessung eines Leichtmetallrades 1′ kann die äußere
Meßstation St4 entsprechend Fig. 15 aufgebaut werden. Sie
weist hier ein Meßrollenpaar 68, 69 zur Messung der Mate
rialstärke des Außen-Felgenhorns 7 und der Laufabweichung
der Hornkante sowie ein weiteres Meßrollenpaar 70 und 71
zum Messen der Materialstärke im Felgen-Durchmesserbereich
auf. Die beiden Meßrollen 68 und 69 sind um parallele, im
Winkel von 45° zur Radachse geneigte Drehachsen drehbar
jeweils an einem als Kreuzschlitten ausgebildeten, feder
elastischen Meßschlittensystem 24 gelagert, so daß sie so
wohl in Richtung der Radachse als auch in Richtung des Rad
durchmessers verstellbar sind.
Die beiden anderen Meßrollen 70 und 71 sind jeweils an einem
plattenförmigen Meßschlitten 24′ eines am selben Positionier
schlitten 21 der Meßstation St4 befindlichen Meßschlitten
system 24 gelagert, wobei der Meßschlitten 24′ der äußeren
Meßrolle 71 z. B. mit Hilfe eines (nicht dargestellten) pneu
matischen Anstellzylinders in Radialrichtung beweglich ist,
während der Meßschlitten 24′ der Gegenmeßrolle 70 in Radial
richtung federbelastet gelagert ist. Die Meßrollen 70 und
71 können daher mit Hilfe des pneumatischen Stellantriebs
soweit auseinandergefahren werden, daß sie bei der Aufwärts
bewegung des Schlittens 21 ungehindert in die Meßposition
gebracht und nach erfolgter Messung wieder soweit ausein
andergefahren werden können, daß sie sich nach unten von
dem in der zentralen Meßstation angeordneten Rad 1′ zurück
fahren lassen. Durch Unterlegen von Distanzringen können
die Meßrollen auf unterschiedliche Dicken an der jeweils
günstigsten Meßposition eingestellt werden. Auch hier sind
im übrigen den verschiedenen Meßrollen Induktivmeßvorrichtungen
zugeordnet, die in den plattenförmigen Meßschlitten
untergebracht werden können.
Die äußere Meßstation St5 gemäß Fig. 16 dient zum Messen der
Rund- und Planlaufabweichungen des Rades 1. Sie weist in
spiegelbildlich symmetrischer Übereinanderanordnung
an den Schlitten 21 der Meßstation St5 zwei Meßschlitten
systeme 24 mit jeweils einer Meßrolle 72 auf. Die beiden
Meßrollen 72 sind um gegenläufig zueinander geneigte Dreh
achsen drehbar gelagert, die in einem Schrägwinkel von 45°
zur Radachse stehen. Die beiden Meßschlittensysteme 24 sind
als Kreuzschlitten mit in Radialrichtung (Pfeil F) und in
Axialrichtung (Pfeilrichtung F′) elastisch gelagerten
Schlitten ausgeführt. Die profilierten Meßrollen 72 sind
auch hier als Doppelmeßrollen mit jeweils zwei im Winkel
zueinander stehenden Tastflächen 73 und 74 ausgeführt, wo
bei die Tastflächen 73 sich am Felgenhorn 7 und die Tast
flächen 74 sich an der Felgenschulter 6 abwälzen. Mit Hilfe
dieses Meßsystems ist ein Messen der Rund- und Planlauf
abweichung des Rades sowie des Prüfringdurchmessers und
des Prüfringumfangs, der Maulweite und der Einpreßtiefe
möglich. Die Meßwertaufnahme erfolgt über vier Induktiv
meßwertgeber.
Der Meßvorgang mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Mehr
stellenmeßeinrichtung läßt sich wie folgt durchführen:
Das zu messende Rad 1 wird von der Einlegeseite her, also durch den Zwischenraum zwischen den äußeren Meßstationen St1 und St5, in die mit einem NC-Drehantrieb versehene Dreh- und Spanneinheit der zentralen Meßstation St6 ein gebracht, auf den Drehtisch 26 abgelegt und, wie in Fig. 3 gezeigt, mit Hilfe der aus dem Kegeldorn 28, der Spreiz hülse 29 und dem Adapterring 30 bestehenden Aufspannvor richtung in seinem Mittenloch 10 eingespannt, wobei, wie oben beschrieben, gleichzeitig das Mittenloch 10 in seinem Ist-Durchmesser vermessen wird. Das so eingespannte Rad 1 wird dann mit Hilfe des Drehtisches 26 in eine de finierte Drehlage (Soll-Teilungslage) gefahren, worauf der Tastkopf 56 der äußeren Meßstation St3 in das betref fende Bolzenloch 10 des Rades 1 abgesenkt wird. Mit dem sich in der Ansenkung 11 des Bolzenloches 10 zentrierenden Tastkopf 56 wird die Ist-Position des Bolzenlochs ermit telt und gleichzeitig, wie oben beschrieben, die Geometrie der Bolzenlochansenkung 11 durch Meßwertverknüpfung der den Meßgliedern des Tastkopfes zugeordneten Weggeber er faßt und mit Hilfe des Rechners ausgewertet. Anschließend wird der Tastkopf 56 wieder hochgefahren und das auf gespannte Rad 1 mit Hilfe des Drehtisches 26 um 90° ge dreht. Bei dieser Drehbewegung erfolgen die Umlaufmessun gen mit Hilfe der an den äußeren Meßstationen angeordneten Meßrollen, die zuvor mit Hilfe ihres Positionier-Schlitten systems und der zugeordneten, vom Prozeßrechner gesteuer ten Positionierantriebe in die Meßposition gefahren worden sind. Die von den Meßrollen gelieferten Meßwerte werden ebenfalls vom Rechner ausgewertet. Nach der ersten 90°- Drehung des Rades 1 wird das zweite Bolzenloch 10 mit Hilfe des Tastkopfes 56 in seiner Lage auf dem Teilkreis der Radschüssel 3 und hinsichtlich der Geometrie seiner Ansenkung 11 vermessen. Ist dies geschehen, so wird nach Hochfahren des Tastkopfes 56 das Rad 1 mit Hilfe des Dreh tisches 26 erneut um 90° gedeht, wobei wiederum die Um laufmessungen mit den an den äußeren Meßstationen angeord neten Meßrollen durchgeführt werden. Der vorgenannte Meß vorgang wird wiederholt, bis sämtliche vier Bolzenlöcher 10 und das Rad 1 auf seinem vollen 360°-Umfang vermessen wor den sind. Anschließend erfolgt die Ebenheitsmessung an den Radanlageflächen 12 und 13 in der zentralen Meßstation 6. Zu diesem Zweck wird durch Axialverstellung der Spreizhülse 29 die Radaufspannung gelöst, nachdem zuvor der an der äußeren Meßstation 3 angeordnete Zentrierbolzen 63 in das betreffende Bolzenloch 10 und der Niederhalter 65 auf die Radschüssel 3 des Rades 1 abgesenkt worden sind. Das Rad 1 wird damit in definierter Drehlage gehalten, wobei sich die am Drehtisch 26 angeordneten Meßtaster 42 und 43 gegen die Radanlagefläche 12 und 13 legen. An schließend wird der Drehtisch 26 mit den Meßtastern 42 und 43 gegenüber dem gegen Drehung gehaltenen Rad 1 um 360° gedreht, wobei die Meßtaster 42 und 43 sich über die Radanlageflächen 12 und 13 hinweg bewegen und diese ver messen. Die Meßwertverarbeitung erfolgt durch den Rechner. Nach der Ebenheitsmessung ist das Rad 1 vollständig ver messen. Es kann dann von der zentralen Meßstation St6 ab genommen werden.
Das zu messende Rad 1 wird von der Einlegeseite her, also durch den Zwischenraum zwischen den äußeren Meßstationen St1 und St5, in die mit einem NC-Drehantrieb versehene Dreh- und Spanneinheit der zentralen Meßstation St6 ein gebracht, auf den Drehtisch 26 abgelegt und, wie in Fig. 3 gezeigt, mit Hilfe der aus dem Kegeldorn 28, der Spreiz hülse 29 und dem Adapterring 30 bestehenden Aufspannvor richtung in seinem Mittenloch 10 eingespannt, wobei, wie oben beschrieben, gleichzeitig das Mittenloch 10 in seinem Ist-Durchmesser vermessen wird. Das so eingespannte Rad 1 wird dann mit Hilfe des Drehtisches 26 in eine de finierte Drehlage (Soll-Teilungslage) gefahren, worauf der Tastkopf 56 der äußeren Meßstation St3 in das betref fende Bolzenloch 10 des Rades 1 abgesenkt wird. Mit dem sich in der Ansenkung 11 des Bolzenloches 10 zentrierenden Tastkopf 56 wird die Ist-Position des Bolzenlochs ermit telt und gleichzeitig, wie oben beschrieben, die Geometrie der Bolzenlochansenkung 11 durch Meßwertverknüpfung der den Meßgliedern des Tastkopfes zugeordneten Weggeber er faßt und mit Hilfe des Rechners ausgewertet. Anschließend wird der Tastkopf 56 wieder hochgefahren und das auf gespannte Rad 1 mit Hilfe des Drehtisches 26 um 90° ge dreht. Bei dieser Drehbewegung erfolgen die Umlaufmessun gen mit Hilfe der an den äußeren Meßstationen angeordneten Meßrollen, die zuvor mit Hilfe ihres Positionier-Schlitten systems und der zugeordneten, vom Prozeßrechner gesteuer ten Positionierantriebe in die Meßposition gefahren worden sind. Die von den Meßrollen gelieferten Meßwerte werden ebenfalls vom Rechner ausgewertet. Nach der ersten 90°- Drehung des Rades 1 wird das zweite Bolzenloch 10 mit Hilfe des Tastkopfes 56 in seiner Lage auf dem Teilkreis der Radschüssel 3 und hinsichtlich der Geometrie seiner Ansenkung 11 vermessen. Ist dies geschehen, so wird nach Hochfahren des Tastkopfes 56 das Rad 1 mit Hilfe des Dreh tisches 26 erneut um 90° gedeht, wobei wiederum die Um laufmessungen mit den an den äußeren Meßstationen angeord neten Meßrollen durchgeführt werden. Der vorgenannte Meß vorgang wird wiederholt, bis sämtliche vier Bolzenlöcher 10 und das Rad 1 auf seinem vollen 360°-Umfang vermessen wor den sind. Anschließend erfolgt die Ebenheitsmessung an den Radanlageflächen 12 und 13 in der zentralen Meßstation 6. Zu diesem Zweck wird durch Axialverstellung der Spreizhülse 29 die Radaufspannung gelöst, nachdem zuvor der an der äußeren Meßstation 3 angeordnete Zentrierbolzen 63 in das betreffende Bolzenloch 10 und der Niederhalter 65 auf die Radschüssel 3 des Rades 1 abgesenkt worden sind. Das Rad 1 wird damit in definierter Drehlage gehalten, wobei sich die am Drehtisch 26 angeordneten Meßtaster 42 und 43 gegen die Radanlagefläche 12 und 13 legen. An schließend wird der Drehtisch 26 mit den Meßtastern 42 und 43 gegenüber dem gegen Drehung gehaltenen Rad 1 um 360° gedreht, wobei die Meßtaster 42 und 43 sich über die Radanlageflächen 12 und 13 hinweg bewegen und diese ver messen. Die Meßwertverarbeitung erfolgt durch den Rechner. Nach der Ebenheitsmessung ist das Rad 1 vollständig ver messen. Es kann dann von der zentralen Meßstation St6 ab genommen werden.
Der vorstehend beschriebene Meßvorgang läßt sich innerhalb
kürzester Zeit, im allgemeinen in einer Taktzeit von höch
stens zwei Minuten, durchführen.
Der vorstehend beschriebene Meßvorgang läßt sich auch in
anderer Folge durchführen. Beispielsweise können die Umlauf
messungen mit Hilfe der an den äußeren Meßstationen angeord
neten Meßrollen bei einer durchgehenden, kontinuierlichen
360°-Drehung des Rades 1 durchgeführt werden. Die Vermessung
der Bolzenlöcher 11 mit Hilfe des Tastkopfes 56 kann vor
oder nach dieser Umlaufmessung erfolgen, ebenfalls die Eben
heitsmessung mit Hilfe der Tastelemente 42 und 43. Es ist
ohne weiteres ersichtlich, daß mit Hilfe der beschriebenen
Mehrstellenmeßeinrichtung sich auch lose Radschüsseln 3 oder
auch nur die Felgen 2 der Räder vermessen lassen.
Die Verteilung der verschiedenen Meßtaster auf die äußeren
Meßstationen kann selbstverständlich auch abweichend von dem
vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel vor
genommen werden. Die Meßwertverarbeitung und -auswertung und
die Maschinensteuerung erfolgen, wie erwähnt, mit Hilfe des
Prozeß- und Meßrechners. Die Meßeinheiten an den verschiede
nen äußeren Meßstationen bestehen zweckmäßig aus auswechsel
baren Meßköpfen, um die Mehrstellenmeßeinrichtung den ver
schiedenen Meßaufgaben z. B. beim Vermessen von Stahlrädern
oder Leichtmetallrädern anpassen zu können. Alle Messungen
basieren, wie erwähnt, auf der Kalibrierung der Mehrstellen
meßeinrichtung mit Hilfe nur eines einzigen Einstellmeisters,
wobei die jeweilige Abweichung des zu vermessenden Bauteils
vom Einstellmeister mit Hilfe der NC-Positionierantriebe der
Schlittensysteme eingefahren wird. Die Lagerung der Positio
nier-Schlittensysteme erfolgt zweckmäßig mittels Kugel
umlauflager in Prismenführungen, eingebaut in aus Feinguß
gefertigen, verzugsarmen Bauteilen. Für die Schlitten
antriebe können Planetenrollenspindeln od. dgl. verwendet
werden, für die Stellenantriebe frequenzgeregelte Drehstrom
motoren.
Claims (23)
1. Mehrstellenmeßeinrichtung zur Vermessung von Kraftfahr
zeugrädern, deren Felgen und/oder Radschüsseln, mit einem
Prozeßrechner zur Durchführung des Meßvorgangs nach einem
vorgegebenen Programm und zur Meßwertverarbeitung, mit
einer das zu vermessende Bauteil tragenden Aufspanneinheit
und mit Meßwertaufnehmern, die mit Meßtastern
zur Abtastung des Bauteils an vorgegebenen Meßstellen
versehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - die Aufspanneinheit eine zentrale Meßstation (St6) bildet, die einen mit einem Drehantrieb versehenen, um eine vertikale Drehachse drehbaren Tisch (26) als Auflage für das Bauteil (1, 1′) und einen in das Mittenloch (10) der Radschüssel (3) einfassenden vertikalen Spannkopf (27) aufweist, und die mit Meßwertaufnehmern zum Messen des Mittenlochs (10) der Radschüssel (3) sowie zum Messen der inneren und äußeren Radanlageflächen (12, 13) versehen ist;
- - und daß um die zentrale Meßstation (St6) herum mehrere äußere Meßstationen (St1 bis St5) mit Meßwertaufnehmern sternförmig gruppiert sind, wobei die äußeren Meßstationen (St1 bis St5) zur Positionierung der Meßwertaufnehmer auf Bauteile unterschiedlicher Abmessungen Positionier-Schlittensysteme (15) mit rechner gesteuerten Positionierantrieben aufweisen und zumindest ein Teil der Positionier-Schlitten systeme (15) mit einem Meßschlittensystem (24) versehen ist, das als Meßtaster Meßrollen für die Durchführung von Umlaufmessungen am zu ver messenden, sich drehenden Bauteil (1, 1′) auf weist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß an der Einlegeseite
für das zu messende Bauteil (1, 1′) zwei äußere Meß
stationen (St1 und St5) in einem größeren Umfangs
abstand zueinander angeordnet sind als zu den benach
barten anderen Meßstationen (St2 bis St4).
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß fünf äußere Meß
stationen (St1 bis St5) vorgesehen sind, die jeweils
in Umfangsabständen von 50°±10% zueinander angeordnet
sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die
Positionier-Schlittensysteme (15) der äußeren Meß
stationen (St1 bis St5) aus Kreuzschlitten mit von
den Positionierantrieben in Richtung auf die zentrale
Meßstation (St6) und in Vertikalrichtung beweglichen
Schlitten (18, 21) bestehen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Meßwertaufnehmer
zum Messen der Radanlageflächen (12, 13) von am Drehtisch
(26) federelastisch gelagerten, gegen die innere und die
äußere Radanlagefläche der Radschüssel (3) axial anstellbaren
Meßtastern in Gestalt von in Schlitzen (40, 41)
des Drehtisches (26) angeordneten Meßleisten gebildet
sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Messung des
Ist-Durchmessers des Mittenloches (10) der Radschüssel
(3) ein den axialen Spannweg des Spannkopfes (27) messender
Meßwertaufnehmer vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spannkopf (27) aus
einer auf einem konischen Innendorn (28) sitzenden,
radial spreizbaren Spreizhülse (29), ggf. in Verbindung
mit einem sie umschließenden auswechselbaren Adapterring
(30) besteht.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizhülse (29) mittels eines
auf der Achse des Spannkopfes (27) angeordneten, sich mit
dem Spannkopf drehenden Spannzylinders gegenüber dem sich
nach oben verjüngenden Dorn (28) axial verstellbar ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die der Umlaufmessung
im Felgenschulter- und Hornbereich dienenden Meßrollen
mit ihren Meßschlitten (24) an den betreffenden äußeren
Meßstationen in spiegelbildlicher Doppelanordnung vorgesehen
sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die die Meßrollen
aufweisenden Meßschlittensysteme (24) aus federbelasteten
und/oder mittels Druckluft-Stellzylindern beweglichen
Plattenkörpern bestehen.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß einzelne
Meßrollen als profilierte Doppel-Meßrollen (44, 45, 62,
68, 69, 72) mit jeweils zwei Rollentastflächen ausgebildet
sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die zur Messung von Rund- und
Planlaufabweichungen des Rades dienenden Meßrollen (72)
profilierte Umfangsflächen mit zwei winklig zueinander
stehenden umlaufenden Tastflächen (73, 74) aufweisen.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß an einer äußeren Meßstation
(St1) in spiegelbildlicher Anordnung übereinander
an Meßschlittensystemen (24) angeordnete Meßrollen
(44, 45, 46) zur gemeinsamen Messung der Hornhöhe
und Hornbreite, der Schulterwinkel der Felgenschultern
sowie der Humphöhe bzw. des Humpumfangs angeordnet
sind.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Meßrollen (46) zur Messung
der Humphöhe bzw. des Humpumfangs die Achse der den
Schulterwinkel messenden Meßrolle (45) mit Bewegungsspiel
umschließt.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß an einer äußeren Meßstation
(St2) Meßrollen (52, 53, 55) zum Messen des
Schüsseldurchmessers, der Schüssellappenhöhe und/oder
der Schüssellappenschräge der Radschlüssel (3) angeordnet
sind.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß an einer äußeren
Meßstation (St3) ein Meßkopf (56) zur Messung der Bolzen
löcher (11) der Radschüssel (3) angeordnet ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßkopf (56) aus einem
federbelasteten Tastbolzen (57) und aus den Tastbolzen
konzentrisch umschließenden, die Bolzenlochansenkung
(11′) messenden, gegenüber dem Tastbolzen axial be
weglichen, federbelasteten Tasthülsen (59, 60) besteht.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß bei der Messung eines
Stahlrades (1) an einer äußeren Meßstation (St4) in
spiegelbildlicher Anordnung übereinander federbelastete
Meßrollen (62, 63) zur Messung der Felgenhornumrollung
angeordnet sind.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Messung eines
Leichtmetallrades an einer äußeren Meßstation (St4)
an Meßschlitten (24, 24′) Meßrollen (68, 69, 70, 71)
zum Messen der Materialstärke im Felgendurchmesser
bereich und im Felgenhornbereich angeordnet sind.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß an einer äußeren
Meßstation (St5) in symmetrischer Anordnung übereinander
an federbelasteten Meßschlitten (24) Meßrollen
(72) zur Messung der Plan- und Rundlaufabweichung
sowie ggf. des Prüfringdurchmessers, der Maulweite
und der Einpreßtiefe, angeordnet sind.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß an einer äußeren
Meßstation (St3) ein in ein Bolzenloch (11) der Radschüssel
(3) von oben einführbarer Zentrierbolzen
(33) und/oder ein von oben gegen die Radschüssel ab
senkbarer Niederhalter (35) an einem Schlitten (32)
angeordnet ist.
22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß sämtliche Meßstationen
(St1 bis St6) auf einem gemeinsamen Grundkörper (14)
angeordnet sind, der mit die äußeren Meßstationen
(St1 bis St5) bildenden kastenförmigen Aufbauten (16)
als Träger für die Positionier-Schlittensysteme (15)
versehen ist.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßschlittensysteme
(24) der Meßtaster an den vertikal
beweglichen Schlitten (21) der Positionier-Schlittensysteme
(15) angeordnet sind, wobei bei spiegelbildlicher
Anordnung von zwei Meßrolleneinheiten an
einer äußeren Meßstation (St1 bis St5) jede Meßrolleneinheit
an einem eigenen Schlitten (21) des
Positionier-Schlittensystems (15) gelagert ist.
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DE19883836540 DE3836540A1 (de) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Mehrstellenmesseinrichtung zur vermessung von kraftfahrzeugraedern, deren felgen und/oder radschuesseln |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883836540 DE3836540A1 (de) | 1988-10-27 | 1988-10-27 | Mehrstellenmesseinrichtung zur vermessung von kraftfahrzeugraedern, deren felgen und/oder radschuesseln |
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ID=6365989
Family Applications (1)
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