DE4409706A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen der Fertigungstoleranzen von Kugellaufbahnen zur Klassifizierung für die Montage von Gleichlaufdrehgelenken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen der Ferti­ gungstoleranzen von Kugellaufbahnen von Gelenkaußenteilen und Gelenkinnent­ eilen für Gleichlaufdrehgelenke, insbesondere der Tiefe und des Teilungsfehlers der Kugellaufbahnen zwecks Zuordnung geeigneter Paarungen der Gelenkteile zu einem Gleichlaufgelenk, bestehend aus einer auf einem Grundgestell angeordneten Meßeinrichtung.

Sogenannte Meßmaschinen zum Erfassen der Fertigungstoleranzen von Kugel­ laufbahnen sind bekannt. So arbeitet beispielsweise eine "Sigma Final Inspection Machine" nach dem Prinzip, daß eine Meßkugel in Umfangsrichtung fest, jedoch radial anstellbar geführt ist, und die weiteren insgesamt der Zahl der zu vermessenden Kugellaufbahnen entsprechenden Meßkugeln sowohl radial anstell­ bar als auch in Umfangsrichtung beweglich geführt sind.

Mit der genannten Meßmaschine lassen sich durch die Vermessung jeweils ein­ ander gegenüberliegenden Kugeln drei Rollkreisdurchmesser die Exzentrizität der Rollkreisdurchmesser und der Teilungsfehler der Kugelbahnen als Einzelwert erfassen. Da bei den der genannten Meßmaschine zugrundeliegenden Meßwert­ erfassungen zwar Einzelfertigungsfehler exakt vermessen werden können, die Meßwerte untereinander jedoch nicht verknüpft werden können, ist das der Meßmaschine zugrundeliegende Verfahren für eine Klassifizierung der Gelenkbau­ teile weniger geeignet. Desweiteren liegen dem hier beschriebenen Verfahren zwei Freiheitsgrade für die Meßkugeln zugrunde, nämlich in Umfangsrichtung und in Radialrichtung, die nicht jeder getrennt für sich erfaßbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung bereitzustellen, bei dem sowohl Fertigungstoleranzen in der radialen Tiefe der Kugellaufbahnen, als auch deren Teilungsfehler erfaßbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das zu klassifizierende Gelenkteil in einer, bezogen auf seine Längsachse axial definierten Lage, jedoch in einer zu besagter Achse senkrechten Ebene frei bewegbar zu einem Lehrring aufgenommen wird und daß, in der Anzahl der Kugellaufbahnen entsprechenden Durchbrüchen des Lehrringes gehaltene Meßkugeln durch axiale Verschiebung eines Meßkegels relativ zum Lehrring zur Anlage in den jeweiligen Kugellaufbah­ nen gebracht werden und daß die hierbei relativ zum Lehrring eingenommene axiale Position des Meßkegels als Bezugsgröße für die Klassifizierung verwendet wird.

Eine Klassifizierung von Gelenkteilen, d. h. Zuordnung bestimmter Gruppen von Gelenkinnenteilen zu Gelenkaußenteilen hat sich als zwecksmäßig erwiesen, um bei nicht zu starker Einengung der Fertigungstoleranzen beim Verbauen der Gelen­ ke eine Kontinuität in der Leichtgängigkeit sicherzustellen.

Dadurch, daß die Meßkugeln bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in ihrer Bewe­ gungsmöglichkeit durch den Lehrring auf eine radial gerichtete Bewegung be­ schränkt sind d. h. nur einen Freiheitsgrad aufweisen, wird eine abweichende Tiefe einer Kugellaufbahn bzw. ein Teilungsfehler derselben von den Meßkugeln als gleichwirkender Fehler erkannt. Dieses ist insofern von Vorteil, als auch die Aus­ wirkungen eines dieser beiden Fehlers im Zusammenwirken mit dem anderen Gelenkteil gleiche Auswirkungen hätte.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zur Klassifizierung eines Gelenk­ außenteils ist vorgesehen, daß die Meßkugeln durch, durch die Kraft einer Feder beaufschlagte Axialbewegung des als Außenkegel ausgebildeten Meßkegels in Richtung auf seinen Kleinstdurchmesser hin unter radial nach außen gerichteter Bewegung in den Durchbrüchen zur Anlage in den Kugellaufbahnen des Gelenkaußenteils gebracht werden.

Bei diesem Meßverfahren ist es von Vorteil, daß der erfaßte Meßwert durch mindestens drei der Meßkugeln bestimmt wird, wobei sich der Meßwert aus den Kugellaufbahnen mit den geringsten Fertigungstiefen bestimmt.

Da es sich hierbei um die kritischen Kugellaufbahnen handelt, ergibt der erhaltenen Meßwert ein brauchbares Ergebnis zur Klassifizierung
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung zur Klassifizierung eines Gelenkinnenteils ist vorgesehen, daß die Meßkugeln durch, durch die Kraft einer Feder beaufschlagte konforme Axialbewegung des Lehrrings und des auf dem Lehrring abgestützten Gelenkinnenteils in Richtung auf den Kleinstdurchmesser des als Innenkegel ausgebildeten Meßkegels unter radial nach innen gerichteter Bewe­ gung zur Anlage in den Kugellaufbahnen des Gelenkinnenteils gebracht werden.

Auch hier gilt das der erhaltenen Meßwert durch mindestens drei Meßkugeln festgelegt wird, die durch die Kugelgellaufbahnen mit der geringsten Tiefe be­ stimmt werden, so daß sich hier dieselben Vorteile, wie bei der Messung eines Gelenkaußenteils ergibt.

Da für beide Meßverfahren eine identische Meßmethode eingesetzt ist, kann eine gute Auswertung der Meßergebnisse erwartet werden.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 ist vorgesehen, daß ist der Lehrring fest mit einem Grundgestell verbunden ist, und daß der innerhalb des Lehrrings angeordnete als Außenkegel ausgebildete Meßkegel axial durch die Kraft einer Feder auf das Grundgestell hin gerichtet beaufschlagt ist, und daß das Gelenkaußenteil auf Stützstiften in Richtung einer die Mittelpunkte der Meßkugeln beinhaltenden Ebene frei bewegbar jedoch in einer axial definierten Lage zum Lehrring gehalten ist, und daß ein Meßwertgeber in einer definierten Lage zum Grundgestell und damit zum Lehrring angeordnet ist, dessen Meßfühler über eine Hubstange bewegungskonform mit dem Meßkegel zur Erfassung der relativen axialen Stellung des Meßkegels zum Lehrring verbunden ist, und daß ein Hubzylinder zur Anhebung des Meßkegels aus der Meßstellung diesem zugeordnet ist.

Durch den beschriebenen Aufbau der Meßvorrichtung ergibt sich ein einfaches Hilfsmittel die axiale Stellung des Meßkegels zum Lehrring als Bezugsgröße zu erfassen.

Bei einer weiteren Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An­ sprüchen 1 und 3 ist vorgesehen, daß der außerhalb des Lehrrings angeordnete, als Innenkegel ausgebildete Meßkegel fest mit dem Grundgestell verbunden ist, und daß der das jeweilige Gelenkinnenteil auf Stützstiften axial definiert jedoch in Richtung der die Mittelpunkte des Meßkegels beinhaltenden Ebene frei beweglich auf den dem Lehrring gehalten ist, und daß ein Meßwertgeber über die Hubstange bewegungskonform mit dem Lehrring verbunden ist, und daß der Meßfühler des Meßwertgebers gegen das Grundgestell zur Erfassung der relativen Position des Meßkegels zum Lehrring abgestützt ist.

Auch diese Vorrichtung zur Vermessung eines Gelenkinnenteils zeichnet sich durch ein einfachen Aufbau und klare Zuordnung der axialen Stellung des Lehrringes im Verhältnis zu Meßkegeln aus.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Meßkugeln mit Kleinstspiel in den Durchbrüchen gehalten sind und daß die Durchbrüche mit kleinstmöglichem Teilungsfehler im Lehrring angeordnet sind. Hierdurch ist eine größtmögliche Wiederholgenauigkeit der Messungen gewähr­ leistet.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Vermessung der Kugellaufbahnen an einem Gelenkaußenteil.

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Messung der Kugellaufbahnen an einem Gelenkinnenteil.

Fig. 3 eine Darstellung der Freiheitsgrade der Meßkugeln bei der Vermessung der Kugellaufbahnen eines Gelenkaußenteils und

Fig. 4 eine Meßvorrichtung konventioneller Bauart.

Die in der Fig. 1 dargestellte Meßvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Grundgestell 1 auf dem der Lehrring 2 befestigt ist. Der Lehrring 2 ist nach oben durch einen mit diesem verschraubten Deckel verschlossen, um ein Herausfallen der Meßkugeln 4 zu verhindern.

In Bohrungen eines mit dem Lehrring 2 verbundenen weiteren Ringes 12 sind Stützstifte 5 aufgenommen auf denen das Gelenkaußenteil 3a axial zum Lehrring 2 definiert, jedoch in einer Radialebene frei beweglich abgestützt ist.

Die Meßkugeln 4, die in radialen Durchbrüchen 13 des Lehrringes 2 gehalten sind, greifen radial nach außen in die Kugellaufbahnen 6 ein. Durch abwärts gerichtete Bewegung des Meßkegels 10 werden die Meßkugeln 4 zur Anlage in den jeweili­ gen Kugellaufbahnen 6 überführt.

Der Meßkegel 10 ist durch eine Feder 7, die kraftmäßig axial nach unten gerichtet auf eine Hubstange 8 einwirkt, beaufschlagt.

Die axiale Position des Meßkegels 10 zum Lehrring 2 wird über einen Meßwert­ geber 9 erfaßt, dessen Meßfühler 14 die axiale Stellung der mit dem Meßkegel 10 verbunden Hubstange 8 erfaßt und dient als Maß für die Klassifizierung des jeweiligen Gelenkaußenteiles 3a.

Die Fig. 2 zeigt eine Meßvorrichtung zur Vermessung der Kugellaufbahnen (6) eines Gelenkinnenteils 3b. Bei dieser Ausführung ist der als Innenkegel ausgebilde­ te Meßkegel 10 mit dem Grundgestell 1 verbunden. Der Lehrring 2 ist wieder durch ein mit ihn verschraubten Deckel verschlossen und die Meßkugeln 4 in den radialen Durchbrüchen 13 des Lehrringes 2 zu halten.

Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 1 ist hier der Lehrring 10, der auch hier wiederum das die Kugellaufbahnen 6 aufweisende Gelenkinnenteil 3b auf Stützstiften in axial definierter Lage, jedoch radial frei beweglich aufnimmt, mittels einer Hubstange 7 axial beweglich geführt. Der Lehrring 2 wird über eine zwi­ schen dem Grundgestell 1 und dem Lehrring 2 vorgesehene Feder 7 axial auf­ wärts gerichtet kraftbeaufschlagt. Über einen Hubzylinder 11 kann der Lehrring 2 in Meßposition gedrückt werden, bzw. zur Entnahme des Gelenkinnenteils nach unten verstellt werden.

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Lehrring 2. Die Meßkugeln 4 sind in Durchbrüchen 13 des Lehrringes 2 nahezu spielfrei radial unter einem, dem jeweili­ gen Teilungswinkel der Kugellaufbahnen 6 entsprechenden Winkel radial verschieb­ bar geführt.

Die Fig. 3 bezieht sich auf die Vermessung der Kugellaufbahnen 6 an einem Gelenkaußenteil 3a. Die Kugeln werden durch den im Inneren des Lehrringes 2 vorgesehenen Meßkegel 10 radial nach außen in den Kugellaufbahnen 6 zur Anlage gebracht.

Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß sich ein Teilungsfehler bei der erfindungsgemä­ ßen Meßvorrichtung genauso auswirkt wie ein Fertigungsfehler in der Tiefe der Kugellaufbahnen 6, d. h. der Meßkegel 10 wird eine von der Normalposition ab­ weichende relative Axialstellung zum Lehrring 2 einnehmen.

Die Fig. 3 zeigt ebenfalls, daß die Meßkugeln 4 in Lehrring 2 nur einen radial gerichteten Freiheitsgrad besitzen.

In der Fig. 4 zeigt eine herkömmliche Meßvorrichtung bei der die Meßkugeln 4 zwei Freiheitsgrade aufweisen, d. h. sie können sich sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung bewegen, daß heißt ihnen sind 2 Freiheitsgrade zugeordnet.

Die in der Fig. 4 dargestellte Meßvorrichtung mißt im Einzelnen dreimal den Rollkreisdurchmesser, die Exentrizität der Rollkreisdurchmesser und sechsmal den Teilungsfehler der Kugellaufbahnen 6.

Von Nachteil bei dieser Meßvorrichtung ist das, daß die einzelnen Meßwerte nicht miteinander verknüpft werden können. Aufgrund der zwei Freiheitsgrade für die Meßkugeln 4, d. h. einmal in radialer Richtung und einmal in Umfangsrichtung wird ein Teilungsfehler bzw. eine ungenügende Tiefe der Kugellaufbahnen 6 anders ausgewertet.

Trotz einer guten Auswertbarkeit der Einzelergebnisse ist die herkömmliche Meß­ vorrichtung weniger gut geeignet zur Klassifizierung bzw. Zuordnung der jeweili­ gen Gelenkteile zueinander als die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren.

Bezugszeichenliste

1) Grundgestell
2) Lehrring
3a) Gelenkaußenteil
3b) Gelenkinnenteil
4) Meßkugel
5) Stützstift
6) Kugellaufbahn
7) Feder
8) Hubstange
9) Meßwertgeber
10) Meßkegel
11) Hubzylinder
12) Stützring
13) Durchbruch
14) Meßfühler

Claims (6)

1. Verfahren zum Klassifizieren von mit Kugellaufbahnen versehenen Gelenk­ teilen zur Montage von Gleichlaufdrehgelenken zwecks Zuordnung geeigneter Paarungen von Gelenkaußenteilen mit Gelenkinnenteilen mittels einer Meß­ vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das zu klassifizierende Gelenkteil (3a, 3b) in einer, bezogen auf seine Längs­ achse axial definierten Lage, jedoch in einer zu besagter Achse senkrechten Ebene frei bewegbar zu einem Lehrring (2) aufgenommen wird und daß, in der Anzahl der Kugellaufbahnen (6) entsprechenden Durchbrüchen (13) des Lehrringes (2) gehaltene Meßkugeln (4) durch axiale Verschiebung eines Meßkegels (10) relativ zum Lehrring (2) zur Anlage in den jeweiligen Kugel­ laufbahnen (6) gebracht werden und daß die hierbei relativ zum Lehrring (2) eingenommene axiale Position des Meßkegels (10) als Bezugsgröße für die Klassifizierung verwendet wird.

2. Verfahren zur Klassifizierung eines Gelenkaußenteils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkugeln (4) durch, durch die Kraft einer Feder (7) beaufschlagte Axialbewegung des als Außenkegel ausgebildeten Meßkegels (10) in Rich­ tung auf seinen Kleinstdurchmesser hin unter radial nach außen gerichteter Bewegung in den Durchbrüchen (13) zur Anlage in den Kugellaufbahnen (6) des Gelenkaußenteils (3a) gebracht werden.

3. Verfahren zur Klassifizierung eines Gelenkinnenteils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkugeln (4) durch, durch die Kraft einer Feder (7) beaufschlagte konforme Axialbewegung des Lehrrings (2) und des auf dem Lehrring (2) abgestützten Gelenkinnenteils (3b) in Richtung auf den Kleinstdurchmesser des als Innenkegel ausgebildeten Meßkegels (10), unter radial nach innen gerichteter Bewegung zur Anlage in den Kugellaufbahnen (6) des Gelenkin­ nenteils (3b) gebracht werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lehrring (2) fest mit einem Grundgestell (1) verbunden ist, und daß der innerhalb des Lehrrings (2) angeordnete als Außenkegel ausgebildete Meßke­ gel (10) axial durch die Kraft einer Feder (7) auf das Grundgestell (1) hin gerichtet beaufschlagt ist, und daß das Gelenkaußenteil (3a) auf Stützstiften (5) in Richtung einer die Mittelpunkte der Meßkugeln (4) beinhaltenden Ebene frei bewegbar jedoch in einer axial definierten Lage zum Lehrring (2) gehalten ist, und daß ein Meßwertgeber (9) in einer definierten Lage zum Grundgestell (1) und damit zum Lehrring (2) angeordnet ist, dessen Meßfühler (14) über eine Hubstange (8) bewegungskonform mit dem Meßkegel (10) zur Erfassung der relativen axialen Stellung des Meßkegels (10) zum Lehrring (2) verbunden ist, und daß ein Hubzylinder (11) zur Anhebung des Meßkegels (10) aus der Meßstellung diesem zugeordnet ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der außerhalb des Lehrrings (2) angeordnete, als Innenkegel ausgebildete Meßkegel (10) fest mit dem Grundgestell (1) verbunden ist, und daß der das jeweilige Gelenkinnenteil (3b) auf Stützstiften axial definiert jedoch in Rich­ tung der die Mittelpunkte der Meßkugeln (4) beinhaltenden Ebene frei be­ weglich auf den dem Lehrring (2) zugeordneten Stützstiften (5) gehalten ist, und daß ein Meßwertgeber (9) über die Hubstange (8) bewegungskonform mit dem Lehrring (2) verbunden ist, und daß der Meßfühler (14) des Meß­ wertgebers (9) gegen das Grundgestell (1) zur Erfassung der relativen Posi­ tion des Meßkegels (10) zum Lehrring (2) abgestützt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkugeln (4) mit Kleinstspiel in den Durchbrüchen (13) gehalten sind und daß die Durchbrüche (13) mit kleinstmöglichem Teilungsfehler im Lehrring (2) angeordnet sind.