(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物固定式の対象物座標系（６）を画定するための少なくとも１つの基準構造（９）を有する測定対象物（３）を測定する方法であって、
測定座標系（５）で測定対象物の放射方向外向きの表面輪郭（４）を記録するための少なくとも１つのプロファイルセンサシステム（２）を有する測定システム（１）で、測定対象物の放射方向外向きの表面を測定し、次のステップ、すなわち、
センサシステムの適用範囲内の測定位置に測定対象物を位置付けるステップ、
基準装置により基準構造を測定して基準構造を用いて対象物座標系の位置を確立するステップ、
対象物座標系を測定座標系にリンクさせるステップ、
測定対象物に関して回転軸心（７）の周りでプロファイルセンサシステムを回転させて放射方向外向きの表面輪郭部（４）の輪郭データを決定するステップ、
評価ユニットで対象物座標系の位置を考慮して、放射方向外向きの表面輪郭部（４）の輪郭データを処理するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
測定の間に、測定対象物が中心付け装置（４０）により固定されていて、基準構造へのアクセス可能性が妨げられないようになっていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
測定対象物が測定位置に固定されていて、基準構造が測定対象物位置を確立するためにアクセス可能になっており、測定対象物が測定対象物軸心に関して実質的に回転状であり、基準構造が測定対象物の外部輪郭内で測定対象物軸心の近傍に位置していて、測定対象物を中心付けるための中心付け装置が測定対象物の外部輪郭に作用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
対象物座標系の位置を確立するための基準装置（１３）が、実質的に自由にアクセス可能な基準構造をスキャンすることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
基準装置（１３）が、実質的に自由にアクセス可能な基準構造を非接触方式でスキャンすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
基準装置が、基準システムによって測定対象物の機械的配向を行って、対象物座標系の位置を確立し、とくに基準構造が測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
対象表面に係合のために設けられ、センサシステムの回転軸心に対して実質的に直交して配向され、測定対象物上に形成された少なくとも１つの測定対象物表面部分（１１）の形状及び／又は位置変化が、センサシステム及び／又は基準装置を用いて決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
マーキングが、測定対象物に対してなされていて、とくにセンサシステムに接続されたマーキング装置により特徴的な測定地点を画定していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
測定対象物が、測定システムの挿入開口及び排出開口の間で、好ましくはセンサシステム回転軸心に対して垂直に、実質的に直線的に運搬されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
センサシステムの複数の測定データが、基準装置の複数の測定データとリンクされていて壁厚さを決定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
対象物固定式の対象物座標系を画定するための少なくとも１つの基準構造を有する測定対象物を測定するための装置であって、測定座標系において測定対象物の放射方向外向きの表面輪郭を記録するための少なくとも１つのプロファイルセンサシステムを備えた測定システムと、基準構造を用いて対象物座標系の位置を確立する基準装置を有し、対象物座標系を測定座標系にリンクさせ、プロファイルセンサシステムが測定対象物放射方向外向きの表面に対して回転しながら測定対象物の放射方向外向きの表面を測定するように載置されており、評価ユニットで対象物座標系の位置を考慮して、放射方向外向きの表面輪郭部（４）の輪郭データを処理する、装置。
【請求項１２】
中心付け装置が存在していて、測定の前及び／又は測定の間に測定位置へ測定対象物を位置付け及び／又は固定することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
基準装置が、非接触基準構造スキャンのために設定されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
基準装置が、基準構造で測定対象物を機械的に中心付けするために構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
センサシステム及び／又は基準装置が設けられていて、測定対象物に設けられ、センサシステムの回転軸心に対して実質的に直交して配向され、対象表面に係合のために構成された測定対象物表面部分の平坦度及び／又は配向を決定することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
測定対象物へのマーキングを行うためのマーキング装置が、センサシステム及び／又は基準装置に設けられていることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
基準装置が、センサシステムの回転軸心と実質的に共軸に回転方式で配置されていることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
一体化が、運搬装置（１４）、とくにリニア運搬系内へ行われることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
センサシステム及び／又は基準装置の基本的な位置付けのための複数の寸法決定手段が存在することを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物固定式の対象物座標系の画定のための少なくとも１つの基準構造を有する測定されるべき対象すなわち測定対象物を測定する方法及び装置であって、測定座標系で測定対象物の輪郭を記録するための少なくとも１つのセンサシステムを有する測定システムで、測定対象物を測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような測定システムは、例えば自動車ホイールの製造時に品質保証目的で使用されている。自動車ホイールに関して、ホイールが測定される際の測定方法及び測定期間の精度に高い要求がなされる。車両ホイールに対する品質要求が絶えず増大しているのは、とりわけ一体化されたブレーキディスク又はブレーキドラムを備えたハブ及び／又はこれに装着された車両ホイール及びタイヤのような回転要素の動特性により、車両シャーシの動特性への影響が決定されているためである。これらの影響の重要性は、軽量金属及び／又は高強度スチール合金製の軽量構造シャーシの使用により増大される。なぜなら、生じた重量におけるシャーシの重量比が連続的に減少する一方で、回転する車両ホイール及びタイヤの輪郭又は重量変化に起因し得る影響が増大するからである。
【０００３】
大型トラック又は小型トラックの場合、使用積載量を増大させるため、車両ホイール重量の減少にかなりの努力と出費がなされており、更により軽い、それゆえ形状安定性に関して更により高感度な車両ホイールが使用されている。加えて、速度の上昇に関して、小型トラックの場合、結局車両ホイールの形状の精度で本質的に決定される車両ホイールの動的な影響が、走行特性に一層影響を与えている。これは優に１６０ｋｍ／ｈを超す速度で走行するとくに軽量の運搬装置に利用され、結局乗用車におけるのと同様な問題が生じる。
【０００４】
乗用車は、かなりの高速度で運転可能であり、電子制御されたシャーシが更に装備されていて、乗用車ホイール及び関連するタイヤの動特性への要求も高まっている。求められる回転の類似点について関連する形状変化が乗用車ホイール生産の間に検知されなければならず、もし必要なら除去されなければならない。これは、過去においては乗用車ホイールの公差のかなりの減少につながっていた。乗用車ホイールに設置されるタイヤの典型的な同心性及び形状公差は、約０．１５ｍｍであり、基準構造として使用可能なハブ孔又は穴は、０．０２及び０．０５ｍｍの間の範囲で耐えられる。現在使用されている製造装置及び有益な製造（軽量合金ホイールの旋削、ドリル加工、スチールホイールのための圧延、深絞り、圧縮、溶接、目盛定め）用に考慮される機械加工時間で、これらの公差を連続する生産工程、とくに鋳造軽量合金ホイールの製造の場合に維持することは、達成可能性の限界にある。これは全ての又は多くのホイールを検査することを必要とする。なぜなら、個々の方法ステップのための工程窓が小さく、スポットチェックが高品質生産工程のための十分な統計学的信頼性につながらないためである。
【０００５】
車両ホイールのための公知の測定システムが、ＤＥ  ３８  ３６  ５４０  Ｃ２に記載されており、これは、複数の車両ホイール、それらの複数のリム及び／又は複数のホイール皿を測定するための多点測定装置を記載している。多点測定装置は、複数のトランスデューサを有し、これらは中心のクランプユニットの周りに配置されている。中心のクランプユニットは、車両ホイールの中心穴の中心付け及び測定のために使用されていて、測定の目的で複数のトランスデューサを通過したリム周囲を移動させる目的で、回転軸心の周りで後者の回転を開始するために使用されている。複数のトランスデューサは、クランプユニットの回転軸心を過ぎて移動可能なコンピュータ制御位置付け駆動部を備えた位置付けスライド系として構成されていて、タイヤシート、ボルト穴及び他の関連する特徴を感知し、それゆえ、複数のゲージロールを使用する機械的方式で、その回転の間に測定されるべき車両ホイールの輪郭を感知する。こうして、すべての関連する複数の輪郭が、中央クランプユニットで車両ホイールの回転により感知され又はスキャンされ得る。このような測定機器で通常試験される車両ホイールの形状及び寸法の多様性に関して、中心クランプユニット及びトランスデューサの構成に重要な予防措置が必要であり、これらは、多点測定装置の費用、精度及び信頼性に影響を与える。
【特許文献１】ＤＥ  ３８  ３５  ５４０  Ｃ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の基本的課題は、測定対象物とくに車両ホイールの測定を、より単純で費用効果的な方式で可能にする先述のタイプの方法及び装置を提供することである。もう１つの課題は、例えば車両ホイールのような回転状すなわち実質的に回転対称の測定対象物の迅速で高精度な測定を、その寸法から独立して可能にする、その性能に適した測定方法及び測定装置を提供することである。特有の目的は、製造工程に適合可能な速度で、多くの又は全ての機能的に関連した複数の寸法の、略生産寸法測定である。更なる目的は、複数の異なる測定対象物寸法への迅速な再設定である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの課題は、請求項１に記載の方法及びこの方法を実行するのに適した請求項１１に記載の装置により解決される。有利な更なる発展は、従属する請求項に記載されている。参照により、全ての請求項の表現は、明細書の内容の一部をなしている。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
方法を実行するため、とくに装置を使用するため、測定対象物が測定位置に位置付けられていて、これは測定対象物輪郭の選択的に完全な記録を可能にする目的で、センサシステムの適用範囲に存在する。測定対象物の測定は、測定座標系で行われる。測定構造を用いた測定対象物の対象物座標系の位置の確立は、決定されるべき測定対象物輪郭と測定対象物の対象物座標系の間の基準を生成するのに使用される。輪郭決定目的のため、輪郭データは、測定対象物に関する回転軸心の周りでセンサシステムを回転させることにより決定され、こうして対象物座標系位置を考慮に入れながら、評価ユニットでこれを処理することが可能である。測定座標系から対象物座標系への変換による測定の間及び／又は測定の後に、輪郭データが移行されることが可能であり、とくに評価ユニットにファイルされた基準データと決定された輪郭データとの比較により、品質評価が行われ得るようになっている。
【０００９】
従来の車両ホイール又は他の実質的に回転対称な測定対象物用の測定システムの場合、測定対象物の回転は、静止したセンサシステムで行われ、これは測定対象物の加速及び減速を必要とし、これはかなりの重量及び寸法差を有し得る。本発明の測定装置におけるセンサシステムの回転により、測定工程を実行する目的で測定対象物を移動させる必要がない。測定対象物の重量及び寸法は、測定工程の動力学に影響を与えない。なぜなら、センサシステムの回転で、一定の動特性を有する系が移動されるからである。更なる発展において、測定対象物は測定の間に休止しているが、他方でセンサシステムは測定対象物周囲に囲まれた軸心の周りで回転する。通常の非常に繊細な基準構造を用いて測定対象物を機械的に中心付けする問題がない。対象物座標系位置を確立するために設けられた基準装置の結果として、測定座標系に対する測定対象物の正確な位置付けの必要がない。なぜなら、対象物座標系の位置及び配向は、基準構造で決定され、測定座標系における測定システムで決定された輪郭データに関連付けられ得るからである。これは、測定対象物と中心付け目的で設けられたクランプ装置の間の汚れた粒子のようなエラーの複数の原因を実際上除去することを可能にする。異なる複数の測定対象物のために基準構造が異なって寸法決めされ及び／又は構成されることが可能であり、基準構造の決定は、この目的のために設けられる装備の高い柔軟性を必要とするようになっている。他の複数の測定対象物寸法に再設定することは、例えば制御部の複数の位置パラメータを修正して機械コンポーネントを適合させることなく、行われ得る。
【００１０】
本発明の発展によれば、測定の間、測定対象物が中心付け装置により固定され、基準構造へのアクセスが妨げられないようになっている。中心付け装置は、センサシステムの適用範囲における測定対象物の十分正確で信頼できる位置付けを可能にする。適用範囲は、「捕獲範囲」とも呼ばれ得る。その空間的な延びは、使用されるセンサシステムタイプの関数として異なり得る。適用範囲は、空間の範囲を画定し、その中でセンサシステムは測定対象物のデータを十分正確に記録可能である。固定は、測定対象物輪郭の信頼できる測定を可能にする。なぜなら振動や他の機械的干渉のような外部の影響が少なくとも部分的に除去され得るからである。測定の間の固定により、不完全な測定をもたらすようなセンサシステムの適用範囲内又はその範囲外での外部の影響により、測定対象物が移動されることを防止できる。基準構造のアクセス可能性ゆえに、基準構造の低いエラー適用範囲又は記録が確実にされる。なぜならこの基準構造の直接のスキャンが、輪郭をとくに同調方式で記録可能なためである。
【００１１】
本発明の更なる発展によれば、測定対象物が測定位置に固定され、基準構造が測定対象物の位置を確保するためにアクセス可能になっており、これは測定対象物軸心に関して回転状であり、基準構造は測定対象物軸心の近傍で測定対象物の外部輪郭内に位置していて、中心付け装置は測定対象物の外部輪郭にその中心付けのために作用する。測定対象物の外部輪郭への中心付け装置の適用により、測定対象物の外部輪郭内にその軸心の近傍で、例えばそこに関して中心に位置した基準構造が、基準装置のために自由にアクセス可能であり、結局対象物座標系の決定が測定座標系に対して行われ得ることが、単純な方式で確実にされ得る。このような複数の態様は、例えば車両ホイールの測定に適しており、そこでホイール又はリムの中心穴が基準構造として使用され得る。
【００１２】
本発明の更なる発展によれば、基準装置は、実質的に自由にアクセス可能な基準構造をスキャンして、対象物座標系の位置を確保する。自由なアクセス可能性ゆえに基準構造の輪郭及び位置の測定が容易に可能である。本発明の有利な態様において、基準構造は非接触方式でスキャン又は感知される。とくに選択的、誘導的に及び／又は容量的に行われ得る非接触スキャンの結果として、基準構造の影響及び又は測定工程による測定対象物位置への変化が実際に不可能であり、これはとくに正確な基準構造スキャンを確実にする。非接触スキャンは、多くの異なる基準構造を取り扱い可能にし、測定対象物の測定時の不正確性につながり得る、基準装置とセンサシステムの間の相互影響の危険がない。他の複数の態様において、例えば１又はそれより多い触手による触覚スキャンがある。
【００１３】
本発明の更なる発展によれば、基準装置は、基準構造で測定対象物の機械的配向を行って、対象物座標系の位置を確保する。こうして、強振動又は高レベル汚染の測定環境で測定システムにより測定対象物を測定する、荒れた環境条件下でも、センサシステムに対する測定対象物の信頼できる配向が可能である。こうして、測定システムは、自由にアクセス可能な基準構造による対象物座標系の位置の確立が、例えば非接触の基準装置にとって過度の振動負荷又は汚染の高い危険性でより困難になされる生産環境でも、使用され得る。
【００１４】
本発明の更なる態様において、とくに基準構造の機械的又は非接触測定が、基準装置により行われ、対象物座標系位置に加えて、基準構造の輪郭に関する情報、例えばその寸法、形状及び／又は所望の又は名目上の形状と比較した形状変化を利用可能にすることが出来る。
【００１５】
本発明のもう一つの発展によれば、センサシステムの回転軸心に対して実質的に直交して配向されて測定対象物に形成された少なくとも１つの測定対象物表面部分の形状及び／又は位置変化は、センサシステム及び／又は基準装置を用いて、所望の形状又は位置と比較して、確立される。この測定対象物表面部分は、例えば対象表面に係合のために設けられ得る。これはまた、測定対象物の複数の領域のスキャンを可能にし、これらは測定対象物の実質的に回転状の複数の輪郭の外側に存在し、測定対象物の品質評価に非常に重要である。測定表面部分は、例えばホイールハブに対する車両ホイールのベアリング表面とすることができる。
【００１６】
本発明の更なる発展によれば、センサシステムに接続されたマーキング装置により、マーキングが測定対象物に行われる。こうして、追加の方法ステップ又は装置なく、測定対象物の測定のまさにその間、又はこの対象の全輪郭を決定した後、マーキングがこの対象に、とくに特徴的な測定点で、なされる。更なる複数の工程ステップのため、とくに車両ホイールにタイヤを正確に載置するために測定対象物が用いられるとき、例えば車両ホイールに高い又は低い地点を指定するマーキングが使用され得る。
【００１７】
本発明の更なる発展によれば、基準装置は、回転方式でセンサシステムの回転軸心に対して実質的に共軸に配置される。センサシステムの回転軸心に関する実質的な共軸の配置ゆえに、基準装置により決定される対象物座標系は、測定対象物輪郭を確立するために容易に使用され得る。基準装置の回転取り付けの結果として、単純なセンサシステムで、例えば単一のセンサを有するのみで、スキャンされるべき複数の測定対象物表面部分又はその全周囲に沿った基準構造の、有利な度量衡の分解能をもたらす。
【００１８】
本発明の更なる発展によれば、測定システムが運搬装置に一体化される。それゆえ、より大きな表面領域の消費無く、及びロボット等の複雑な取り扱い設備を使用することなく、測定システムがリニア運搬系にとくに一体化され得る。これは、運搬装置からの除去のための測定対象物の追加的な取り扱いを不要にするとともに、測定システムでの位置付けを不要にし、これは測定対象物への損傷の危険を減少させることに寄与する。測定システムは、好ましくは運搬装置に適合され、後者が測定対象物を直接運搬し、測定の後、それをこの位置から運搬できるようになっている。運搬装置の運搬部分は、測定位置にわたって例えば直線的に、測定対象物が一方の側から測定位置へ、後者から離れて対面する側に運搬されるように、とくに案内されることが可能である。
【００１９】
本発明の更なる発展によれば、センサシステム及び／又は基準装置の基本的な位置付けのための複数の寸法検知手段が存在する。これらは、測定システムから独立して運搬装置にとくに取り付けられ得る。こうして、測定対象物の運搬の際でも、センサシステム及び／又は基準装置の予備設定が可能であり、実際の測定工程の開始時において、更なる調節は必要とされない。これは、測定のサイクルタイムを減少させることを可能にし、これはとくに複数の異なる寸法の複数の測定対象物の大量生産において興味深い。
【００２０】
本発明の更なる利点及び特徴は、以下の複数の好ましい態様の詳細な説明及び添付図面から理解され得る。
【実施例】
【００２１】
本発明は、ホイール測定機械１の形状の測定システムの１態様による例で、以下により詳細に説明される。測定システム１は、複数の車両ホイール４７の形状の複数の測定対象物の測定のためにとくに意図されていて、好ましくは加工されたシート状の複数のスチール部分又はアルミニウム合金から鋳造又は鍛造された複数の部分として生産環境で製造されたものである。スキャン又は感知されるべき全ての輪郭で完全な測定が行われることが可能であり、予め定められた品質水準を確実にすることが可能である。測定を行うのに必要なサイクルタイムは、個々の複数のホイールの複数の寸法から独立して、生産の間に複数の車両ホイールの材料の流れへの障害がないように、決定され得る。
【００２２】
図１に示された測定システムは、フレーム１７に取り付けられたセンサシステム２と、ボルト穴センサ５６と、中心付け装置８と、基準装置１３と、運搬装置１４を有する。フレーム１７は、互いに直角に配置された複数の金属部分１８から製造されていて、溶接されて強固な曲りにくいフレーム構造を形成している。フレーム１７は、ほぼ１０３０ｍｍ×１０３０ｍｍの図示されないベース領域上に起立表面を有しており、フレーム１７の高さ延長部はほぼ２０００ｍｍである。フレーム１７のほぼ半分の高さに運搬装置１４が取り付けられていて、これはフレーム１７に接続された２つの水平で平行なガイドレール１９と、これらのガイドレール１９の間で回転方式で載置された複数の運搬ローラ２０を有する。複数の運搬ローラ２０は、通例モータ駆動される。フレーム１７の上部に、２つの金属部分が横木２１の形状で設けられていて、これらの下側にセンサシステム２を締結するための保持板２２が取り付けられている（図４）。
【００２３】
図４に示されるように、センサシステム２は、多軸調節可能な締結板２３に関して回転する方式で構成されていて、これは保持板２２に取り付けられている。締結板２３に対するセンサシステム２の回転載置は、モータ駆動回転テーブル２４によりもたらされ、後者の回転軸心は、測定システム１を平面状のベースに載置するときに、実質的に垂直に延びている。回転軸心７に直交して移動可能なリニア摺動部２５が回転テーブル２４に取り付けられていて、リニア摺動部２５の移動部分に回転軸心７を向いた内向きのレーザ光学プロファイルセンサ２７Ａが固定されていて、回転軸心に平行に移動可能な第２リニア摺動部２６が設けられている。第２リニア摺動部２６には、回転軸心７に関して内向きのレーザ光学プロファイルセンサ２７Ｂが固定されており、これは測定対象物の外部輪郭をスキャンするのに役立つ。プロファイルセンサ２７Ｂは、第２リニア摺動部への取り付けにより、３つの軸心で移動され得る。第１軸心は回転軸心７であり、第２軸心は第１リニア摺動部２５により形成された水平移動軸心２８であり、第３軸心は第２リニア摺動部２６により形成されて回転軸心７に平行に配向された垂直移動軸心２９である。センサ２７Ａは、回転軸心７の周りの単独回転を行い、移動軸心２８に沿ってリニア摺動部２５で位置決めされる。
【００２４】
図４は、ボルト穴センサ５６をより詳細に示しており、これはレーザ光学三角センサを有する。それは、回転軸心７の周りでセンサシステム２を回転させるために設けられた回転テーブル２４に締結アングルを用いて取り付けられていて、回転軸心に直交する面における放射方向５７での移動のためのリニア調節器５９と、回転軸心７に平行な垂直方向６３での移動のための高さ調節器６０を有する。こうして、ボルト穴センサ５６は、中心穴５５の周りで同心状に配置された複数のボルト穴５４の複数の異なる穴円直径に設定されることが可能であり、複数のボルト穴５４の輪郭を決定するのに使用可能である。
【００２５】
測定システム１において、センサシステム２と共軸に、図３でより詳細に示される基準装置１３が設けられており、これは回転軸心７と平行な持ち上げユニット３０を用いて垂直に移動可能であり、この持ち上げユニット３０は２つの金属部分によりフレーム１７に固定されている。図３によれば、持ち上げユニット１３は、持ち上げユニットにより移動可能な支持アングルを有し、これに固定されているのが一体化多軸微細調節レセプタクルを備えた回転テーブル３２である。回転軸心７に直交して直線的に移動可能なリニア制御要素３４は、支持アングル３１に対して回転可能なテーブル板３３に設けられていて、それに光学操作測定ヘッド３５が固定されている。こうして測定ヘッド３５は、フレーム１７に対する３つの軸心、すなわち回転軸心７に平行なリニア持ち上げ軸心３６、回転軸心７に直交して配向されたリニア放射軸心３７及びセンサシステム回転軸心７と平行、とくに共軸に配向された回転軸心３８で、調節され得る。
【００２６】
測定システム１には、更に中心付け装置８が設けられていて、複数の運搬ローラ２０上を移動可能な測定対象物を、センサシステム２と基準装置１３に対して中心付けするために構成されている。図２においてより詳細に示された中心付け装置８は、ベース板３９に移動可能に接続された２つの向かい合った中心付け摺動部を有していて、これらは歯付きベルト４１を用いて運動学的に連結されている。この目的のため、ベース板３９は複数のベルトホイール４２を保持していて歯付きベルトを偏向させ、これは各中心摺動部４０の横方向に取り付けられている。複数の中心摺動部４０の１つは、空気シリンダ４３により直線的に移動可能であり、回転軸心７に直交する移動方向４４が存在する。歯付きベルト４１を用いた複数の中心摺動部４０の運動学的連結の結果として、向かい合った中心摺動部４０は、移動方向に沿った対向する移動を行う。こうして、単純な方式で、複数の中心摺動部４０を移動させることにより、測定対象物を中心付けることが可能である。ベース板３９は、中心凹所４５を有し、これを通って、図１に示されるように、基準装置１３が、例えば図示されない測定対象物の内部輪郭及び／又は基準構造を記録する目的で、垂直に上向きに移動され得る。
【００２７】
図５に略図で示された測定対象物４７は、リム４８とホイール皿４９から組み立てられた車両ホイールである。このような車両ホイール４７の製造品質の評価のため、リム４８の放射方向外向きの輪郭４すなわち表面輪郭がとくに考慮されなければならず、この複数の個別に近接した幾何学的領域が、以下に簡単に説明される。
【００２８】
最小直径領域でリム４８はリムベッド５０を有し、これにいずれも軸心方向でリム瘤５２が接続されていて、これはリム肩すなわちフランジ５１への遷移部を形成し、そこに、タイヤの装着の後の、タイヤとの接触表面が設けられ、これはリムホーン５３により外側で終了されている。リムベッド５０の内側のリム内にホイール皿４９があり、これは軸心方向９に形成された中心穴５５と、中心穴の周りに同心状に分配された複数のボルト穴５４を備えている。車両ホイール４７を取り付けるとき、中心穴は、中心付けマンドレルの形状の図示されないホイールレセプタクルの部分との積極的な接続を形成し、結局車両ホイール４７の回転軸心を画定する。中心穴５５は、対象物固定式の対象物座標系６を画定するための基準構造として役立ち、そのｙ軸心は中心穴の中心軸心により画定される。中心穴はホイール皿４９の環状部分により囲まれていて、そのリム内部を向いた側部は、中断された測定対象物表面部分１１を形成し、これはホイールを取り付けた後、ホイールレセプタクルの外側で堅固に補強される。この環状部分は、測定対象物のｘ−ｙ基準面を画定する。基準構造は、複数のボルト穴５４の位置を決定するため、及びリム４８の輪郭を決定するために使用され、これは本発明の測定システムを用いて決定され得る。
【００２９】
輪郭を決定するために使用される複数の測定手段が、図５に概略的に示されている。リム４８の外向きの表面輪郭を決定するための光学センサ２７Ａ／２７Ｂを備えたセンサシステム２を見ることができる。この目的のため、それは、概略的に表現されたフレームに取り付けられていて、放射方向の水平移動軸心２８に沿って回転軸心７に調節可能であり、及び垂直移動面２９に沿って調節可能であり、車両ホイール４７に関して回転軸心７の周りで回転可能である。センサ２７Ａ／２７Ｂの軸方向間隔は調節可能である。表面輪郭をスキャンするため、センサシステム２のセンサ２７Ａ／２７Ｂがレーザ光学三角系の形状であり、それらが非接触表面スキャンを実行できるようになっている。
【００３０】
基準構造９と測定対象物表面部分１１の非接触スキャンのためにリム４８の内部領域に導入可能な基準装置１３は、この目的のため、リニア持ち上げ軸心３６とリニア放射軸心３７に沿って移動可能であり、更にリム４８に対して回転軸心７の周りで回転可能である。基準装置は、更にレーザ光学三角系としての測定ヘッド３５により実行され、車両ホイール４７の輪郭の完全非接触スキャンが確実にされている。測定ヘッド３５は、中心穴５５、複数のボルト穴５４の位置及びホイール皿４９の環状ベアリング表面を同時にカバーしている。
【００３１】
測定システムに更に設けられているのは、複数の異なるボルト穴中心への適合を可能にする目的で放射方向５７に移動可能な光学ボルト穴センサ５６である。ボルト穴センサ５６は、複数の異なるホイール幅に対して軸方向に調節可能である。
【００３２】
測定工程の間、車両ホイール４７は複数の固定クランプ４６により中心付けられていて、測定システムに対して明確に画定された位置を取ることを可能にする目的で、図示されていない運搬装置上に休止している。図５に示された測定位置において、測定座標系５は、対象物座標系６と実質的に一致しており、複数の微小変化が、基準構造９のスキャンを通して基準装置１３により決定可能であり、かつ、センサシステム２により生じたリム４８の外部表面のための複数のスキャン値と相互に関連付けられ得る。
【００３３】
運搬装置１４上で実質的に直線的な動作でガイドレール１９に沿って測定システム１に運搬され得る回転状測定対象物の測定のために、最初にセンサシステム２と基準装置１３が各々開始位置に持ち込まれる。センサシステム２の開始位置は、回転テーブル２４に対するプロファイルセンサ２７Ａ／２７Ｂの最大の放射方向間隔により決定され、基準装置１３の開始位置は、センサシステム２の回転テーブル２４からの測定ヘッド３５の最大距離により決定される。
【００３４】
中心付け装置８の複数の中心付け摺動部４０は、開始位置において互いから最大距離にあり、互いに近づくことにより測定対象物の中心付けを可能にしている。この中心付けは、測定対象物が図１の前方に向いた入口側から中心付け装置８の適用範囲にある測定システム１の内部に運搬装置１４で運搬されてすぐに、行われる。複数の中心付け摺動部４０は、空気シリンダ４３と歯付きベルト４１により、互いに向けて移動され、複数の固定クランプ４６が測定対象物の外部輪郭に係合する。対称的な測定対象物の場合、複数の固定クランプ４６の中心付け摺動部への対称配置の結果として、測定対象物の対称軸心がセンサシステム２の回転軸心７に実質的に同心となる配向になる。もっとも、測定座標系に関する正確な中心付けの必要はない。
【００３５】
中心付け装置が測定対象物を測定システムの適用範囲に持ち込んで同じセンサシステム２を配向させてすぐに、基準装置１３はその開始位置から作用位置に移動され得る。作用位置において、プロファイルセンサ２７Ａ／２７Ｂと測定ヘッド３５は、測定対象物に対して間隔を空けられているので、それらは、測定対象物が適用範囲から外れたり測定対象物と機械的に衝突したりする危険無く、測定対象物の非接触光学輪郭記録を行うことができる。測定位置の上流に位置し得る図示されない寸法決定手段を用いて、センサシステム２と基準装置１３の予備設定のためにデータが利用可能にされ得る。
【００３６】
センサシステム２に設けられたプロファイルセンサ２７Ａ及び２７Ｂは、回転軸心７の周りで回転されて、測定工程の間、測定対象物の複数の輪郭を記録する。プロファイルセンサ２７Ａ及び２７Ｂは、複数のスキャン面にある輪郭を連続的にスキャン又は感知するが、これらはいずれも回転軸心７を放射状に通っている。同様な方式で、測定ヘッド３５は回転軸心３８の周りの回転で基準構造９を記録する。プロファイルセンサ２７と測定ヘッド３５の関連する複数のスキャン面の角度的に正確な関連が、いずれもこの複数の測定装置に連結された図示されない複数の角度センサにより可能にされていて、これらは互いに非常に調和されて複数の同一角度が測定対象物に対して複数の同一角度位置と関連付けられるようになっている。これは、プロファイルセンサ２７Ａ及び２７Ｂの複数のスキャン面と測定ヘッド３５の複数のスキャン面との明確な関連付けを可能にしている。２つの測定システムの同期動作が可能であるが、必須ではない。センサシステム２が回転軸心７の周りで完全な回転を行ってすぐに、図示されない評価装置は、センサシステム２、ボルト穴センサ５６及び基準装置１３の決められた輪郭データに基づいて、測定対象物の輪郭決定を行い又は完了することができる。輪郭決定の結果は、測定座標系における測定対象物輪郭のデータに基づいた表現を生じさせ、これは決定された対象物座標系位置を用いて対象物座標系に変換され得る。
【００３７】
評価装置に含まれた予備設定可能な複数の基準輪郭と比較することにより、現実に望まれた変化が確立され得る。もし測定対象物の現実の輪郭が基準輪郭の公差範囲にあるなら、基準輪郭からの最大又は最小変化が確立可能であり、これは測定対象物の継続使用にとって重要となり得る。この最大又は最小変化を画定するため、図示されないマーキング装置がセンサシステム２及び／又は基準装置１３に設置可能であり、これは、位置に関する最大又は最小の変化地点まで測定対象物輪郭に追従することにより、対応するマーキング、とくにインク塗布を実行可能であり、測定対象物の外部ラベル又はパンチマークを与えている。センサシステム及び基準装置１３は、再びそれらの複数の開始位置に移動され、中心付け装置８は、中心摺動部４０を用いて測定対象物の固定を開放し、測定対象物は、測定システム１から、駆動可能な複数の運搬ローラで、実質的に直線的な移動により取り除かれ得る。
【００３８】
ホイール測定機械のこの新規な概念においては、ホイールの代わりに測定センサシステムが固定半径で回転されていて、これは従来のホイール測定システムと比較して多くの有利な点を提供する。
【００３９】
測定の間に、ホイールは、測定装置で静止しており、例えば説明された４ロール中心付け装置により、典型的には内部ホーンとの係合状態で、測定位置に保持される。測定の間における測定対象物の回転が無いため、ホイール重量及び寸法の影響が測定装置又は工程の動特性に加わることがない。
【００４０】
高い精度の要求は、中心付け装置に対して全くなされず、後者は比較的単純な構成を有し、中心付け工程が迅速に行われ得るようになっている。こうして、ホイールは、複数のセンサの捕獲又は保護範囲に位置付けられさえすれば良く、測定の間、ホイールは、測定工程の製造環境における振動及び音響励起の影響を除去する目的で、固定される。中心付け装置のクランプ力は、非常に低く保たれることが可能であり、典型的には、測定に影響を与える内部ホーンの変形が無いように設定される。
【００４１】
センサシステムの動特性とそれゆえ測定工程が、主として一定であり、複数のホイール寸法から実質的に独立している。複数のホイール寸法が測定に影響を与えないため、測定のサイクルタイムは、ホイール寸法及び重量から主として独立している。複数のセンサは、自由行程運動を必要としない。積み降ろしの間、それらは運搬動作の干渉輪郭の外側の位置に単に移動される。
【００４２】
基準構造として役立つハブ又は中心穴は、測定の間中自由にアクセス可能なままである。基準は複数の機械的ベアリング表面によって形成されず、代わりに複数のセンサがベアリング表面及びハブ穴又は孔で直接測定される。これは不正確な又は傾斜した固定を容易に補償可能にする。
【００４３】
いずれのタイプのセンサシステム（触覚又は非接触、例えば光学、誘導、容量性）も、センサシステムと基準装置の両方に使用され得る。基準構造は、固定された多重位置測定ヘッドにより、又は実施態様のような回転測定ユニットにより、測定され得る。
【００４４】
ハブベアリング表面１１の平面度は、ハブへの固定の安全性及び横方向の偏心品質に対する重要な尺度であり、基準装置のセンサシステムにより直接測定され得る。別体の測定装置は全く要求されず、これらの重要なデータが、基準測定のある意味で「廃棄対象物」として確立され得るようになっている。センサシステム２及び／又は基準装置１３に更なる複数のセンサを取り付けることにより、内部ホーン又は壁ベースの厚さのような更なる複数の輪郭構成を、センサ２７Ａ／２７Ｂのデータに関する計算で又はセンサ３５の位置付けに対応させたブレーキキャリパフロートで、決定することができる。ダストキャップのための接続幾何構造は、ボルト穴センサ５６で確立されて良い。基準が測定されるため、ホイールの内部ホーンへの固定のところで部品が汚染により遊ぶことがない。
【００４５】
例えば直径１３から２４．５”、開口幅３．５から１７”、ハブ穴直径５２から２８１ｍｍ及び／又は重さほぼ５からほぼ７０ｋｇのホイール寸法を実際に生じさせる全範囲が、複数の位置付けユニットを備えた複数のセンサの設定を専ら通じてその複数の位置パラメータを修正することのみにより、アクセス可能である。機械の適応や再構造化は不要である。測定システムは、全てのホイールタイプで同じである。例示された所与の範囲外の寸法を測定することも可能である。
【００４６】
例えば運搬ベルト等が測定対象物を測定位置に運搬し、次の測定がそれを測定位置から運搬するのに使用可能であるような、既存の機械的運搬への一体化を、測定システムの概念は可能にしている。コンパクトな測定装置の一体化のために、ほぼ１メーターの運搬長さの一部分のみが、必要とされる。測定装置の置き場が非常に小さいため、ほぼ完全に使用された生産領域でさえ、工程近傍での工学技術の一体化が可能である。明らかに、測定装置の積み降ろしが、複数の選択載置系又は複数のロボット系で行われることが可能であり、これらは、例えば壁ベースの複数のホイールに係合でき、又は外部ホーンに渡って平坦に係合できる。センサシステムへのマッチポイントマーキングの一体化により、複数のマッチポイントマーキングマニピュレータを別体にする必要がない。既存の設定又はキャリブレーションマスターが引き続き使用可能である。これらの例示された複数の特徴は、本発明の概念の範囲内で、測定機能及び生産環境への一体化に関して複数の概念が最大の柔軟性及び機能範囲を提供可能であることを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】車両ホイール用測定システムの斜視図
【図２】図１による測定システムに設けられた中心付け装置の斜視図
【図３】図１による測定システムに設けられた基準測定装置の斜視図
【図４】図１の測定システムに設けられたセンサシステムの斜視図
【図５】車両ホイールの断面の形状を測定システムの概略表現で示す平面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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