专利摘要:
Beieinem Verfahren zum Spannen und Zentrieren von eingespeichten Rädern mitNabe, Speichen und Felge, wird die Nabe (2) in einer Mittelachse (1)festgespannt und jeder Nippel auf der zugehörigen Speiche (3) unter Spannungsaufbauzur Felge (4) verdreht. Die Felge (4) wird auf eine Bezugsebene(5) aufgelegt und unter Zentrierwirkung zu der Mittelachse (1) derNabe (2) festgespannt. Es wird eine sich aus der jeweiligen Felgenbreiteergebende Radebene (6) ermittelt und die festgespannte Nabe (2)in der Mittelachse (1) symmetrisch zu der Radebene (6) positioniert.In der zentrierten Position der Nabe (2) und der Felge (4) werdenNippel auf den jeweiligen Speichen (3) gleichzeitig verdreht. EineMaschine zum Spannen und Zentrieren von eingespeicherten Rädern weisteine Einrichtung (25) zum Festspannen der Nabe (2) in einer Mittelachse(1) und eine Vielzahl der Anzahl der Speichen (3) entsprechendeSpanneinheiten (15, 21) zum Verdrehen jeweils eines Nippels aufder zugehörigenSpeiche (3) auf. Die Einrichtung (25) zum Festspannen der Nabe (2)ist in der Mittelachse (1) verfahrbar ausgebildet. Es ist eine Einrichtung(7, 20) zum zentrierenden Festspannen der Felge (4) auf einer Bezugsebene(5) relativ zur Mittelachse (1) vorgesehen. Die Spanneinheiten (15,21) sind auf beide Seiten der Bezugsebene (5) verteilt vorgesehen.
公开号:DE102004008030A1
申请号:DE200410008030
申请日:2004-02-19
公开日:2005-09-15
发明作者:Guenter Golz
申请人:Golz, Günter;
IPC主号:B60B31-02
专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Spannen und Zentrieren voneingespeichten Rädern sowieeine Maschine zur Durchführungdes Verfahrens. Die Erfindung lässtsich insbesondere auf die beiden Räder von Fahrrädern, aberauch auf Rollstühleund andere Fahrzeuge anwenden. Kennzeichnend ist dabei immer, dassdas jeweilige Rad eine Nabe und eine Felge aufweist, die durch eineVielzahl von Speichen miteinander verbunden sind. Unter einem eingespeichtenRad wird ein Rad verstanden, bei dem die Speichen in die Durchbrechungen derNabe eingefädeltsowie durch die Durchbrechungen in der Felge hindurchgeführt sindund auf jede Speiche endseitig ein Nippel so aufgedreht ist, dass ausNabe, Speichen und Felge eine lose zusammenhängende Einheit geschaffen ist.Ein solches Rad muss gespannt und zentriert werden, wobei die Nippelauf den Enden der Speichen so relativ zueinander verdreht werdenmüssen,dass eine feste Radeinheit entsteht, bei der die Speichen in gespanntemZustand die Felge und die Nabe zentrieren und unter möglichstgeringen Seiten- und Höhenschlägen verbinden.
[0002] Esgibt Räderin verschiedenen Laufraddurchmessern, beispielsweise im Bereichvon 24'' bis 28''. Die Felgen jeder Durchmessergröße können darüber hinausunterschiedliche Felgenbreite und unterschiedliche Felgentiefe aufweisen.Gleiches gilt fürdie Naben. Schließlichkönnenauch noch die Anzahl der Speichen variieren. Somit gibt es einegroße Vielzahlunterschiedlicher Räder.Die bei weitem überwiegendeAnzahl der Räderliegt in einem Durchmesserbereich zwischen 24'' und28'' und besitzt 36 Speichen.
[0003] Esist eine Maschine zum Spannen und Zentrieren von eingespeichtenRädernbekannt, bei denen die Nabe in einer Mittelachse durch eine Einrichtungfestgespannt wird. Die lose mit der Nabe über die Speichen verbundeneFelge wird auf eine Reihe von Schwenkarmen abgesenkt. Die Seitenschläge der Felgewerden gemessen und die Schwenkarme in einer Richtung betätigt, dieden Seitenschlägen entgegengerichtetist. Fürjede Speiche ist eine Spanneinrichtung vorgesehen, mit der der Nippelam Ende der Speiche unter Spannungsaufbau zur Felge weiter aufgedrehtwird. Die Maschine ist fürRäder mit 36Speichen ausgelegt und gestattet es, in einem sehr kleinen Durchmesserbereichunterschiedliche Durchmessergrößen derRäder zuverarbeiten. Dies gilt auch fürunterschiedliche Felgenbreiten und Felgentiefen. Jedoch müssen diezugehörigenNaben zu den Felgen in einem bestimmten Größenverhältnis stehen. Die 36 Spanneinheitenfür die36 Nippel sind auf der einen Seite einer durch das Rad gelegtenRadebene angeordnet und behindern einander gegenseitig insbesonderebei der Kombination großerNabendurchmesser und kleiner Felgendurchmesser. In Zuordnung zuden 36 Speichen sind 18 Hebearme zum Anheben der Felge in eine mittlereBezugsebene vorgesehen. Jede Hebeeinrichtung ist mit einer Wegmesseinrichtungversehen. Es werden die Seitenschläge gemessen und die Hebeeinrichtungenmit den Schwenkarmen betätigt.Ebenso wie fürdie Seitenschlägesind auch Sensoren zum Messen von Höhenschlägen vorgesehen. Die Felge befindetsich dabei in einer exzentrischen Lage zu einer Mittelachse. DerMaschine ist ein Rechner zugeordnet, der die entsprechende Anzahlder Umdrehungen fürjeden Nippel rechnet, in der Absicht, eine Zentrierwirkung und eineSpannwirkung zu erreichen. Die Vorgänge des Rechnens, Spannens,Messens laufen mehrmals hintereinander ab. Dabei werden auch Entspannungsvorgänge eingeschlossen,also das Zurückdrehenvon Nippeln auf der jeweiligen Speiche. Für die Betätigung der Spanneinheiten isteine Seilzugsteuerung vorgesehen. Der Drehantrieb der Spanneinrichtungenerfolgt überGleichstrommotore und Kupplungen. Nachteilig an dieser bekanntenMaschine ist es, dass nur ein sehr begrenzter Durchmesserbereich, abgestimmtauf bestimmte Naben, verarbeitbar ist. Die Leistung der Maschineist begrenzt. Infolge der wiederholten Rechen-, Spann- und Messvorgänge dauertdas Spannen und Zentrieren eines Rades etwa eine Minute.
[0004] Etwa90 % aller Räderweisen 36 Speichen auf. Die Felgendurchmesser liegen in einem Bereich von24'' bis 28''. Die Felgen besitzen unterschiedliche Felgenbreiteund Felgenhöhe.Entsprechendes gilt fürdie zugeordneten Naben. Eine Maschine, die zum Spannen und Zentrierenvon Rädernin dem aufgezeigten Bereich geeignet wäre, ist bisher nicht bekannt.Zwar gibt es Maschinen, die in aufwendiger und zeitraubender Weiseumrüstbarsind. Diese arbeiten in der Regel mit einer sehr kleinen Anzahlvon Spanneinheiten, so dass die 36 Nippel nacheinander gespanntwerden müssen,was verfahrenstechnisch ohnehin ungünstig ist. Andererseits resultierendabei erhebliche Bearbeitungszeiten für das einzelne Rad, so dassgrößere Leistungendamit nicht erzielbar sind. Oft ist auch die Qualität des Spann-und Zentriervorgangs unzureichend, so dass solche gespannten Räder nocheinmal nachgespannt bzw. nachzentriert werden müssen.
[0005] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Spannenund Zentrieren von eingespeichten Rädern und eine dazu geeigneteVorrichtung aufzuzeigen, mit der eingespeichte Räder mit unterschiedlichen Durchmessernin einem festgelegten Durchmesserbereich, z. B. von 24'' bis 28'',bei unterschiedlichen Felgenbreiten, Felgentiefen, Nabenbreitenund Nabentiefen in kurzen Arbeitstakten gespannt und zentriert werdenkönnen.Die Maschine soll auch geeignet sein, Toleranzen innerhalb einerCharge von Rädernauszugleichen.
[0006] DieAufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und4 gelöst.
[0007] Beidem erfindungsgemäßen Verfahrenwird die Achse der Nabe in einer Mittelebene festgespannt. Diesgeschieht individuell entsprechend der Länge der Nabe, wobei die Achsean beiden Enden festgelegt und damit in eine Mittelachse gezwungen wird.Es wird dann eine Bezugsebene gebildet, die senkrecht zu der Mittelachsesteht. Die Felge wird auf diese Bezugsebene aufgelegt, so dass dieeine Seite der Felge oder ein Teil davon in der Bezugsebene zu liegenkommt. Die Felge wird dann auf der Bezugsebene festgespannt. Diesgeschieht so, dass die Felge dabei gleichzeitig zu der Mittelachsezentriert wird. Sodann wird eine sich aus der jeweiligen Felgenbreiteergebende Radebene ermittelt. Die Radebene stellt die Symmetrieebenedurch die Felge dar. Die Bezugsebene und die Radebene erstreckensich parallel und in einem Abstand, der der halben Felgenbreiteentspricht. Sobald die Felge zur Mittelachse zentriert festgespanntist, wobei Seiten- und Höhenschlägen entgegengearbeitetwird bzw. diese ausgeglichen werden, wird nun die festgespannteNabe in Richtung der Mittelachse so verfahren, dass die festgespannteNabe in die gewünschterelative Position zu der Felge und damit der Radebene kommt. Invielen Fällenwird also die festgespannte Nabe in der Mittelachse symmetrischzu der Radebene positioniert. Damit befinden sich die Nabe und dieFelge in einer zentrierten Position zueinander. In dieser zentriertenPosition werden nun alle Nippel auf den jeweiligen Speichen gleichzeitigverdreht, so dass die Speichen unter Spannung geraten und eine gespannteRadeinheit aus Nabe, Speichen und Felge entsteht. Durch das gleichzeitigeSpannen erfolgt ein symmetrischer Spannungsaufbau, wobei die zentriertePosition zwischen Felge und Nabe stabilisiert wird. Es ist möglich, dieBezugsebene ohne Veränderungihrer Position festzulegen und alle Bewegungsabläufe parallel zur Richtung derMittelachse hierauf abzustimmen. In diesem Fall können einige Spanneinheitenortsfest angeordnet werden. Gleiches gilt für einen Teil der Spannköpfe zumZentrieren der Felge.
[0008] DasVerfahren ermöglichtsehr kurze Arbeitstakte. Die Bearbeitung eines Rades kann sich dabei aufeine Größenordnungvon 10 Sekunden verkürzen,so dass im Vergleich zum Stand der Technik erhebliche Leistungssteigerungenmöglichsind. Die Gütedes Spann- und Zentriervorgangs reicht im allgemeinen aus, um ohneNachspannen und Nachzentrieren auszukommen. Andererseits sind solche zusätzlichenKorrekturmaßnahmendurchaus möglichund auch sinnvoll, wenn insgesamt kleinere Toleranzen eingehaltenwerden sollen.
[0009] Esist vorteilhaft, die Nippel auf allen Speichen mehr oder wenigergleichzeitig und dabei drehmomentgesteuert zu verdrehen. Dies wirktsich positiv auf ein gleichmäßiges Spannen über denUmfang des Randes aus.
[0010] Besondersvorteilhaft ist es, wenn die beiden Reihen der Nippel auf den Speichenvon den beiden Seiten relativ zur Radebene her gespannt werden. Damitwerden einerseits die Spanneinheiten zu beiden Seiten der Radebeneverteilt angeordnet. Bei 36 Speichen sind 18 Spanneinheiten aufder einen Seite der Radebene angeordnet und greifen von dort aus anden Nippeln der einen Reihe der Speichen an, während die anderen 18 Spanneinheitenauf der anderen Seite angeordnet sind und von dort her eingreifen.Dies bedeutet wiederum, dass fürdie Anordnung der Spanneinheiten hinreichend Bauraum zur Verfügung steht,so dass sich diese Einheiten nicht gegenseitig behindern. Da dieDurchgangslöcherder beiden Reihen der Speichen auf der Felge oft gegeneinander versetztsind, ist eine reihenweise Behandlung der Nippel von den beidenSeiten her auch unter dem Gesichtspunkt der Krafteinwirkung sinnvoll.Dieses Arbeiten von beiden Seiten her lässt keine resultierenden Kräfte an demRad entstehen. Die Kräftegleichen sich vielmehr aus. Dies kommt der Spann- und Zentriergenauigkeit zugute.
[0011] Einezum Spannen und Zentrieren von eingespeichten Rädern geeignete Maschine besitzteine Einrichtung zum Festspannen der Nabe in einer Mittelachse undeine Anzahl von Spanneinheiten zum Verdrehen jeweils eines Nippelsauf der zugehörigen Speiche.Die Vielzahl der Spanneinheiten entspricht der Anzahl der Speichen.Wenn die Maschine für36 Speichen ausgelegt ist, sind 18 Spanneinheiten auf der einenSeite der Radebene und 18 Spanneinheiten auf der anderen Seite derRadebene vorgesehen. Es versteht sich, dass die Maschine auch für eine andereAnzahl von Speichen konstruiert bzw. ausgelegt werden kann. Es istimmer so, dass die Hälfteder Anzahl der Speichen, also eine Speichenreihe von der einen Seiteund die andere Reihe der Speichen von der anderen Seite her bearbeitetwird. Die Einrichtung zum Festspannen der Nabe ist dagegen in der Mittelachseverfahrbar ausgebildet. Durch diese Verfahrbarkeit wird die Nabein der Mittelachse so verfahren, dass sie in der vorgesehenen Relativlagezu der Felge zentriert ist und sich in axialer Richtung an der vorgesehenenPosition befindet. In dieser Stellung hält dann die Einrichtung zumFestspannen der Nabe die Nabe fest und damit relativ zur zentrierten undebenfalls festgehaltenen Felge. Es ist auch eine Einrichtung zumzentrierenden Festspannen der Felge auf eine Bezugsebene relativzur Mittelachse vorgesehen. Die Bezugsebene bildet eine Seitenebene derFelge. Die Bezugsebene ist senkrecht zu der Mittelachse vorgesehenund festgelegt. Die Einrichtung zum zentrierenden Festspannen derFelge wird zumindest teilweise bei jedem zu bearbeitenden Rad betätigt, alsobewegt, so dass damit eine individuelle Anpassung an Toleranzenauch innerhalb einer Baureihe möglichist. Die Spanneinheiten sind auf beide Seiten der Bezugsebene bzw.der Radebene verteilt vorgesehen und angeordnet. Es steht dahergenügendBau- und Arbeitsraum fürdie Spanneinheiten zur Verfügung.Diese behindern sich nicht mehr gegenseitig und es sind sämtlicheNaben- und Felgenformen und -gestaltungen von der neuen Maschine zuverarbeiten. Umrüstzeitenauf andere Durchmesser sind sehr gering oder entfallen. Felgendurchmesser,Felgenbreite, Felgentiefe, Nabenbreite und Nabentiefe können alswählbare Parameterin eine Steuer- und Regeleinrichtung für die Maschine eingegeben werden.Ein Teil dieser Parameter kann auch mit Sensoren an der Maschinejeweils gemessen werden, so dass diesbezüglich keine Umrüstzeitenanfallen. Es kann die gesamte Variationsbreite der Räder in einemrelativ großenDurchmesserbereich, insbesondere zwischen 24'' und28'', verarbeitet werden.Dies geschieht in relativ kurzen Taktzeiten in der Größenordnungvon 10 Sekunden fürein Rad, so dass die Maschine eine sehr viel größere Leistung besitzt als bekannteMaschinen. Auch die Genauigkeit der Bearbeitung und die Qualität des Arbeitsergebnissessind besser als im Stand der Technik. Eine wesentliche Ursache dafür ist dasgleichzeitige Spannen sämtlicherNippel anstelle eines Nacheinanderspannens.
[0012] DieEinrichtung zum zentrierenden Festspannen der Felge relativ zurMittelachse auf einer Bezugsebene kann eine zumindest der einfachen Anzahlder Speichen entsprechende Vielzahl von Spannköpfen aufweisen. Die Spannköpfe sindgenau dort angeordnet, wo die Felge auch die Durchgangslöcher für die Nippelbesitzt. Dies bedeutet, dass an jeder Speiche die Felge auch radialzentriert festgehalten ist, wodurch die Seiten- und Höhenschläge erheblichreduziert und in einen Bereich verringert werden, in dem sie nichtstören.Es ist aber auch möglich,die vergleichsweise doppelte Anzahl von Spannköpfen vorzusehen, also z. B.72 Spannköpfefür eine auf36 Speichen ausgelegte Maschine. Die einen 36 Spannköpfe greifenauf der einen Seite der Felge, also an der entsprechenden Felgenseitenwand,an. Die anderen 36 Spannköpfegreifen an der anderen Seitenwand der Felge an. Es ist möglich, nurSpannköpfezu verwenden, die auch eine radiale Zentrierwirkung auf die Felgeausüben.Eine andere Möglichkeitbesteht darin, die Zentrierung nur durch die Hälfte der Spannköpfe durchzuführen unddie andere Hälfteder Spannköpfenur entsprechend axial parallel zur Mittelachse zu bewegen. AlleSpannköpfekönnenradial zur Mittelachse gemeinsam oder in den beiden Gruppen bewegbarangeordnet sein. Die eine Hälfteder Spannköpfeist in der Regel in einer Richtung parallel zur Mittelachse nichtbeweglich, währenddie andere Hälfteder Spannköpfeauf unterschiedliche Felgenbreiten Rücksicht nimmt.
[0013] DieEinrichtung zum Festspannen der Nabe in der Mittelachse weist zweiSpannfutter auf, so dass die Achse der Nabe an beiden Enden ergriffenund damit zur Mittelachse ausgerichtet gehalten werden kann. Hierzusind die beiden Spannfutter relativ zueinander bewegbar, und zwarin Richtung der Mittelachse. Die beiden Spannfutter sind aber dannauch gemeinsam in der Mittelachse verfahrbar, um die Nabe insgesamtin die vorgesehene Relativposition zu der zur Mittelachse zentriertenFelge zu bringen. Die Spannköpfesind damit beidseitig der Bezugsebene bzw. der Radebene vorgesehenund radial zur Mittelachse zentrierend verfahrbar. Diese Verfahrbarkeitwird individuell an jedem Rad genutzt. Zum anderen können damitunterschiedliche Laufraddurchmesser verarbeitet werden. Wenn dieauf einer Seite der Bezugsebene bzw. der Radebene vorgesehenen Spannköpfe auchin einer Richtung parallel zur Mittelachse verfahrbar sind, dientdies einerseits dem Festspannen der Felge in der zentrierten Stellung undandererseits der Verarbeitung unterschiedlicher Felgenbreiten. DieBezugsebene wird durch die eine Hälfte der Spannköpfe festgelegtbzw. bestimmt. Je nach den Felgenbreiten ergeben sich dann parallel zudieser Bezugsebene unterschiedliche Radebenen. Unter der Radebenewird die Symmetrieebene durch die Felge verstanden.
[0014] Inbesonders bevorzugter Ausführungsform weistdie Maschine eine horizontal ausgerichtete und festgelegte Bezugsebeneauf. Die Spanneinheiten zum Verdrehen der Nippel, die Spannköpfe zumZentrieren und Fixieren der Felge sowie die Spannfutter zum Zentrierender Achse der Nabe sind jeweils anteilmäßig hälftig geteilt und symmetrischzu der Bezugsebene bzw. der Radebene angeordnet. Auf diese Weisewird nicht nur die Zentrierqualität gefördert, sondern die Spanneinheitenzum Verdrehen der Nippel erhalten genügend Bau- und Bewegungsraum, um sämtlichenKombinationen der Gestaltungen von Felgen und Naben Rechnung zutragen. Dies gilt auch dann, wenn beispielsweise eine Hochflanschnabemit einer Felge mit relativ kleinem Durchmesser zu kombinieren ist,wobei die Speichen in eine besonders ausgeprägte Schräglage geraten. Die KombinationgroßerFelgendurchmesser und kleiner Nabenbreite und -höhe ist vergleichsweise wenigerkritisch.
[0015] DieMaschine weist zwei Gruppen von Spanneinheiten zum Verdrehen derNippel auf, also z. B. bei 36 Speichen 18 Spanneinheiten unterhalbder Bezugsebene und 18 Spanneinheiten oberhalb der Bezugsebene.Die Spanneinheiten unterhalb der Bezugsebene können ortsfest vorgesehen sein.Dies bedeutet, dass sie in Richtung der Mittelachse nicht verfahrbarsind. Es versteht sich, dass sie natürlich zur Überbrückung unterschiedlicher Felgendurchmesserradial zur Mittelachse beweglich sein müssen. Auch in axialer RichtungmüssenElemente der Spanneinrichtung im Hinblick auf unterschiedliche Felgenbreitenbeweglich sein. Die Spanneinheiten zum Verdrehen der Nippel aufder anderen Seite der Bezugsebene sind dagegen insgesamt in Richtung derMittelachse verfahrbar. Dies dient dazu, die Maschine zu öffnen undzu schließen,die Elemente in eine günstigeArbeitsposition zu bringen und trotzdem neue eingespeichte Räder nacheinanderin die Maschine einzuführen,dort zu bearbeiten und wieder zu entnehmen. Für die Ausbildung und Anordnung derSpannköpfezum Zentrieren und Fixieren der Felge gilt Entsprechendes, wie diesanhand der Spanneinheiten zum Verdrehen der Nippel bereits ausgeführt wurde.Es ist natürlichauch möglich,sämtliche Spanneinheitenund Spannköpfein Richtung der Mittelachse verfahrbar anzuordnen. Damit erhöht sich derbauliche Aufwand entsprechend. Hierdurch wird dann eine Radebenedauerhaft festgelegt und es ergeben sich unterschiedliche Bezugsebenenje nach den unterschiedlichen Felgenbreiten.
[0016] Essind Sensoren zum Erfassen der Wege und Positionen der Spannfutterund/oder der Spannköpfevorgesehen. Überdie Sensoren, die zum Erfassen der Wege und der Positionen der Spannfutter dienen,kann in Verbindung mit einer Steuer- und Regeleinrichtung die genaueRelativposition zwischen Nabe und Felge eingestellt werden. In einereinfachen Position, wie es beispielsweise für Vorderräder von Fahrrädern gängig ist,wird auch die Nabe symmetrisch zur Radebene positioniert. Insbesondere beiangetriebenen Hinterrädernmit Zahnkränzenist die Nabe jedoch außermittigzur Radebene nach der einen Seite etwas versetzt vorgesehen. Über die Sensorenan den Spannköpfenkann die jeweilige Felgenbreite ermittelt und damit die Radebenefestgelegt werden. Auch die Festlegung der Wege der Spanneinheitenzueinander kann damit gesteuert werden. Es ist natürlich auchmöglich,auf die Anordnung von Sensoren an den Spannköpfen zu verzichten und beispielsweisedie Felgenbreite bei einer Serie zu bearbeitender Räder in dieSteuereinrichtung als Parameter einzugeben. Auch andere Parameter können eingegebenwerden, um so die Elemente der Maschine in eine Ausgangslage zubringen, aus der heraus dann die Bearbeitung einer Serie von gleichenRädernbeginnt.
[0017] ImFolgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellterbevorzugter Ausführungsbeispieleweiter erläutertund beschrieben.
[0018] 1 zeigteine schematisierte Vertikalansicht durch wesentliche Elemente derMaschine.
[0019] 2 zeigteine Ansicht von Elementen der Maschine über den Umfang, also gemäß der Linie II-IIin 1.
[0020] 3 zeigteine ähnlicheDarstellung wie 1, jedoch in etwas auseinandergezogenerDarstellungsweise, um die Übersichtlichkeitund den symmetrischen Aufbau der Maschine zu verdeutlichen.
[0021] 4 zeigteine Seitenansicht einer einzelnen Spanneinheit zum Verdrehen einesNippels auf einer Speiche.
[0022] 5 zeigteine Draufsicht auf eine bewegliche Platte zum zentrierenden Verfahrender Spanneinheiten und/oder der Spannköpfe.
[0023] 6 zeigteine Darstellung der beweglichen Platte und der festen Platte übereinander.
[0024] Diein 1 schematisch verdeutlichte Maschine besitzt einMaschinengestell, welches der Übersichtlichkeithalber nicht dargestellt ist. In der Maschine werden die Felgenliegend bearbeitet, d. h. in der Mitte der Maschine befindet sicheine vertikale Mittelachse 1. Es versteht sich, dass dieMaschine auch um 90° gedrehtgebaut bzw. eingesetzt werden könnte,also mit horizontal ausgerichteter Mittelachse 1. Es wirdnachfolgend jedoch nur eine Maschine mit vertikaler Mittelachse 1 beschrieben.
[0025] Inder Mittelachse 1 ist eine Nabe 2 dargestellt.Die Flansche der Nabe sind erkennbar. Von dem einen Flansch derNabe 2 ist eine einzelne Speiche 3 verdeutlicht,die zu der oberen Speichenreihe gehört. Die obere Speichenreihebesitzt 18 Speichen. Es wird eine Maschine beschrieben,die für 36 Speichenkonzipiert ist. Es versteht sich, dass auch die untere Speichenreihe 18 Speichenaufweist, von denen jedoch keine dargestellt ist. Die Speiche 3 bzw.die Speichen führenvon der Nabe 2 zu einer Felge 4, die im Schnittsowie in der Halbansicht verdeutlicht ist. Die Felge 4 istmit der Außenseiteihrer einen Seitenwand in einer Bezugsebene 5 angeordnet.Parallel dazu ist eine Radebene 6 oder Felgenebene dargestellt.Die Radebene 6 ist die Mittelebene der Felge 4.Der Abstand der Radebene 6 von der Bezugsebene 5 entsprichtder halben Felgenbreite. Es versteht sich, dass bei unterschiedlichbreiten Felgen 4 der Abstand zwischen Bezugsebene 5 undRadebene 6 variiert. Bei der hier beschriebenen Ausführungsformder Maschine ist die Bezugsebene 5 festgelegt bzw. festgehalten.Sie befindet sich immer auf der gleichen Höhe.
[0026] DieBezugsebene 5 wie auch die Radebene 6 sind Ebenen,die senkrecht auf der vertikalen Mittelachse angeordnet sind. DieHöhe derBezugsebene 5 wird durch 18 untere Spannköpfe 7,die, wie aus der Darstellung der 2 erkennbarist, in einem gegenseitigen Winkelabstand von 20° gleichmäßig über den Umfang verteilt vorgesehensind. Die Spannköpfe 7 besitzeneinen zylindrischen Abschnitt (siehe auch 3), dessenobere Stirnflächeeine Auflage fürdie Felgenseitenwand der Felge 4 bilden, so dass damitdie Bezugsebene 5 festgelegt wird. Von dieser zylindrischenSeitenwand ragen nach oben kegelartige Fortsätze 8 ab, die dieFelge 4 bzw. den einen Felgenrand von außen hintergreifenkönnen.Die Spannköpfe 7 sindin radialer Richtung zu der Mittelachse 1 bewegbar bzw.verfahrbar. Die 18 unteren Spannköpfe 7 werden dabeiz. B. übereine Einheit aus einer festen Platte 9 und einer beweglichenPlatte 10 radial bewegt, wodurch die Felge 4 zurMittelachse 1 zentriert wird. Einheiten aus einer festenPlatte 9 und einer beweglichen Platte 10 werdenin der Maschine vierfach eingesetzt und nachfolgend in Verbindung mitden 5 und 6 im Einzelnen erläutert. JederSpannkopf 7 sitzt an einer Gleitschiene 11. Jede Gleitschiene 11 istin Gleitlagern 12 und 13 radial zur Mittelachse 1 geführt. Diefeste Platte 9 fürdie unteren Spannköpfe 7 istortsfest an vier Säulen 14 gelagertbzw. gehalten, von denen der Übersichtlichkeit halberin 1 nur zwei Säulen 14 dargestelltsind. Die Säulen 14 sindan einem nicht dargestellten Maschinengestell vorgesehen und erstreckensich vertikal, also parallel zu der Mittelebene 1.
[0027] Unterhalbder Gleitschienen 11 und unterhalb der Spannköpfe 7 sowieohne Verbindung zu diesen befinden sich 18 Spanneinheiten 15 zum Spannen,d. h. zum Verdrehen der Nippel der unteren Speichenreihe. Eine einzelneSpanneinheit 15 ist in 4 verdeutlicht. 2 lässt erkennen,dass die Spanneinheiten 15 ebenso wie die unteren Spannköpfe 7 ineinem Winkel von 20° über denUmfang zueinander gleichmäßig verteiltangeordnet sind. Jede Spanneinheit 15 weist ein festesGehäuse 16 auf,welches mit einer Gleitschiene 17 verbunden ist. Jede Gleitschiene 17 istin zwei Gleitlagern 18 und 19 radial zu der Mittelachse 1 geführt. DieGleitlager 18 und 19 sind wiederum auf einer festenPlatte 9 angeordnet, die mit einer beweglichen Platte 10 zusammenarbeitet.Die Einheit aus fester Platte 9 und beweglicher Platte 10 kannidentisch zu der Einheit aus der festen Platte 9 und derbeweglichen Platte 10 ausgebildet sein, die im Zusammenhangmit den unteren Spannköpfen 7 beschriebenwurde. Da diese Einheiten aus festen Platten 9 und beweglichenPlatten 10 vierfach an der Maschine vorkommen, besitzensie jeweils das gleiche Bezugszeichen, obwohl es sich insoweit ummehrfach vorkommende Teile handelt. Auch die feste Platte 9 für die Spanneinrichtungen 15 istortsfest an den Säulen 14 gelagert,so dass sich der vertikale Abstand zwischen den Spanneinheiten 15 undden unteren Spannköpfen 7 nicht verändert. Diefeste Platte 9 der Spannköpfe 7 und die festePlatte 9 der Spanneinheiten 15 können zusätzlich durcheine oder mehrere vertikal angeordnete Verbindungsplatten ausgesteiftsein, die hier der Übersichtlichkeithalber jedoch nicht dargestellt sind. Die Spannköpfe 7 und die Spanneinheiten 15 sind ausschließlich radialzur Mittelachse 1 verfahrbar. Sie sind als Einheiten nichtin einer Richtung parallel zur axialen Erstreckung der Mittelachse 1 verfahrbar.
[0028] DieMaschine ist bezüglichder Bezugsebene 5 bzw. der Radebene 6 unter Berücksichtigungeines Winkels von 10° für 36 Speichensymmetrisch aufgebaut. Dies wird insbesondere durch 3 verdeutlicht.Ebenso wie es untere Spannköpfe 7 gibt,gibt es auch 18 obere Spannköpfe 20. Jeder obereSpannkopf 20 ist ebenfalls auf einer Gleitschiene 11 gelagertund in Gleitlagern 12 und 13 radial zur vertikalen Mittelachse 1 geführt. Auchdiese Bewegung wird durch eine Einheit aus einer festen Platte 9 undeiner beweglichen Platte 10 herbeigeführt. Die oberen Spannköpfe 20 können genauso ausgebildet sein wie die unteren Spannköpfe 7, also mit kegeligen Fortsätzen, diedie andere Seitenwandung der Felge 4 von außen ergreifenund zentrieren. Es ist jedoch bevorzugt, die Fortsätze 8 anden oberen Spannköpfen 20 wegzulassen,die Spannköpfe 20 etwasnäher zuder Mittelachse zu positionieren und lediglich gegen die äußere Stirnwandungder Felge 4 anzudrücken,um die Felge 4 relativ zur Bezugsebene 5 festzulegenund damit Seitenschlägender Felge entgegenzuwirken. Die Zentrierwirkung und der Ausgleich derHöhenschläge geschiehtin diesem Fall allein durch die unteren Spannköpfe 7.
[0029] Ebensowie es 18 untere Spanneinheiten 15 gibt, gibtes auch 18 obere Spanneinheiten 21. Die oberenSpanneinheiten 21 und die unteren Spanneinheiten 15 sindidentisch ausgebildet und umgekehrt angeordnet sowie außerdem um10° gedreht, alsoetwa symmetrisch zur Bezugsebene 5 bzw. Radebene 6.Die eingespeichten Räderwerden so winkel- und seitenrichtig gedreht mit einer nicht dargestelltenTransporteinrichtung in die Maschine eingebracht, dass die Speichender unteren Reihe in eine den unteren Spanneinheiten 15 zugeordnetePosition und die Speichen der oberen Reihe gleichzeitig in eineden oberen Spanneinheiten 21 zugeordnete Position geraten.Auch die oberen Spanneinheiten 21 besitzen ein Gehäuse 16 aufeiner entsprechenden Gleitschiene 17, die in Gleitlagern 18 und 19 einer weiterenEinheit aus einer festen Platte 9 und einer beweglichenPlatte 10 radial geführtsind. Die Einheit aus fester Platte 9 und beweglicher Platte 10,die die oberen Spannköpfe 20 tragen,und die Einheit aus fester Platte 9 und beweglicher Platte 10,die die oberen Spanneinheiten 21 trägt, sind über eine oder mehrere Verbindungsplatten 22 zueiner insgesamt beweglichen Einheit verbunden. Diese Einheit istgemäß Doppelpfeil 23 vertikalverfahrbar, und zwar relativ zu den stillstehenden unteren Spannköpfen 7 undunteren Spanneinheiten 15. Auf diese Weise kann die Maschinegeöffnetwerden. 3 zeigt gleichzeitig eine solche Öffnungsstellung,in der ein eingespeichtes Rad mit Nabe 2, Felge 4 undden Speichen 3 in horizontaler Richtung in die Maschine eingefahrenund auf die Stirnseiten der zylindrischen Abschnitte der unterenSpannköpfe 8 abgelegtwerden kann. In 3 ist die Felge 4 dreimaldargestellt, also in den jeweiligen Relativlagen zu den Elementen,um dies zu verdeutlichen, obwohl natürlich nur immer ein Rad bzw.eine Felge 4 in der Maschine bearbeitet wird. Die Einheitenaus festen Platten 9 und beweglichen Platten 10 für die oberenSpannköpfe 20 unddie oberen Spanneinheiten 21 sind auf den Säulen 14 vertikalgeführt.Beispielsweise zwischen einer Säule 14 undeiner Verbindungsplatte 22 kann ein Sensor 24 zumErfassen des Weges bzw. der Position der oberen vertikal verfahrbarengemeinsamen Einheit vorgesehen sein. Der Sensor 24 dientgleichzeitig zum Erfassen der Felgenbreite. Über eine hier nicht dargestellteSteuer- und Regeleinrichtung wird die obere gemeinsame Einheit beispielsweise über entsprechendeZylinder oder auch Servomotoren vertikal bewegt und gesteuert. Dabeiist eine Ausgangslage ansteuerbar, wie sie 3 verdeutlicht, sowieeine Arbeitslage, wie sie 1 verdeutlicht.
[0030] DieMaschine weist auch eine Einrichtung 25 zum Festspannender Nabe bzw. der Achse 26 der Nabe 2 an beidenEnden auf. Hierzu sind zwei Spannfutter 27 und 28 vorgesehen.Das Spannfutter 27 ist unterhalb der Bezugsebene 5 bzw.der Radebene 6 angeordnet, das Spannfutter 28 oberhalbdieser Ebene. Die Spannfutter 27 und 28 sind wiederum identischausgebildet und symmetrisch verteilt angeordnet. Das Spannfutter 27 befindetsich in einer geeigneten Ausgangslage zum Ergreifen des unteren Endesder Achse 26, währenddas obere Spannfutter 28 durch einen Luftzylinder 29 invertikaler Richtung angetrieben wird. Die Einrichtung 25 weistauch einen Sensor 53 zum Erfassen der Breite der Nabe 2 sowiezur Anzeige der Position der Nabe 2 nach dem gemeinsamenVerfahren der Nabe 2 überdie geschlossenen Spannfutter 27 und 28 relativzur Felge 4 bzw. der Bezugsebene 5 auf.
[0031] Sobalddie beiden Spannfutter 27 und 28 Kontakt zu denentsprechenden Anlageflächenan der Nabe 2 halten, schließen sich die Spannfutter 27 und 28 unddie Achse 26 und damit wird die Nabe 2 in derMittelachse 1 zentriert gehalten. Die gesamte so gebildeteEinrichtung 25 wird mit Hilfe eines Antriebes 30,der als Servomotor ausgebildet sein kann, in vertikaler Richtung,also in der Mittelachse 1, verfahrbar angeordnet, damitdie zur Mittelachse 1 zentriert festgehaltene Nabe insgesamtin die geeignete Relativposition zu der Radebene 6 verfahrenund dort fixiert gehalten werden kann. Damit ist erkennbar, dassdie Nabe 2 und die Felge 4 zentriert zueinander undin der vorgesehenen Relativposition fixierbar sind, so dass danndie Spanneinheiten 15 und 21 zum Verdrehen derNippel auf sämtlichenSpeichen gleichzeitig eingesetzt werden können, so dass aus der losenEinheit aus Nabe 2, Speichen 3 und Felge 4 einegespannte Laufradeinheit entsteht.
[0032] In 4 isteine einzelne Spanneinheit 15 bzw. 21 dargestellt.Die Spanneinheit weist ein Gehäuse 16 auf,welches auf der Gleitschiene 17 gelagert bzw. mit dieserverbunden ist. Das Gehäuse 16 trägt einenServomotor 31. Der Servomotor 31 wird drehmomentgesteuertbetrieben und erlaubt das genaue Anfahren vorher festgelegter Positionen.Der Servomotor 31 besitzt ein Ritzel 32, von demein nur schematisch angedeuteter Riemen 33 zu einem ebenfallsam Gehäuse 16 gelagertenRad 34 führt. Mitdem Rad 34 ist eine Kardanwelle 35 drehfest verbunden,mit deren Hilfe der Drehantrieb weitergeleitet und in ein Gehäuseteil 36 übertragenwird, in welchem ein Zahnradzug aus mehreren Zahnrädern (nichtdargestellt) angeordnet ist. Das Gehäuseteil 36 besitztan seinem oberen Ende eine Gabel 37, mit der es über eineSpeiche übergreifenkann. Solche Einheiten werden als Händchen 38 bezeichnet.Das oberste Zahnrad des Getriebezuges ist geschlitzt ausgebildetund treibt eine ebenfalls geschlitzte Nuss an, die eine Vierkantfläche zumAngriff an dem Nippel auf einer Speiche besitzt. Durch die in 4 ersichtlicheRelativlage ist erkennbar, dass das Händchen 38 aus demInnenraum der Felge 4 heraus an dem nicht dargestelltenNippel angreift. Auf diese Weise wird der Nippel auf der betreffendenSpeiche verdreht und dabei gespannt.
[0033] Für die Vertikalbewegungdes Händchens 38 relativzum Gehäuse 16 istein Luftzylinder 39 vorgesehen. Das Händchen 38 ist in seinerArbeitsstellung dargestellt. 1 lässt auchanhand der Darstellung der Kardanwelle 35 die andere Stellungerkennen, in welcher das Händchenaus dem Erstreckungsbereich der Speichen herausgefahren ist. Dienicht dargestellte Nuss mit der Vierkant-Angriffsfläche an dem Nippelkann sich entsprechend der Schräglagean die jeweilige Speiche bzw. den Nippel anlegen. Damit die Nussbzw. das Händchen 38 aufdie Vierkantfläche desNippels aufgeschoben werden kann, ist eine Radialbewegung zur Mittelachse 1 erforderlich.Hierzu dient ein Luftzylinder 40, der an einem Schwenkgehäuse 41 angreift,welches um eine Schwenkachse 42 an dem festen Gehäuse 16 schwenkbarist. Diese Schwenkbewegung kann durchaus für die radiale Bewegung zurMittelachse 1 genutzt werden, da das Händchen 38 jeglicheWinkelanpassung ermöglicht.
[0034] 4 lässt auchbereits Teile der Einheit aus der jeweiligen festen Platte 9 undder jeweiligen beweglichen Platte 10 erkennen. In diesemZusammenhang wird auf die 4 bis 6 hingewiesen.In der jeweiligen festen Platte 9 befinden sich Langlöcher 43,die, wie 6 erkennen lässt, im Wesentlichen radialangeordnet sind. In der beweglichen Platte 10 befindensich Langlöcher 44,die schrägverlaufend (5) vorgesehen sind. Die Langlöcher 43 und 44 überdeckensich teilweise bzw. bereichsweise und sind einander zugeordnet.Die bewegliche Platte 10 ist lediglich um die Mittelachse 1 drehbarangeordnet. Um diese Drehbarkeit zu ermöglichen, sind tangential angeordneteLanglöcher 45 vorgesehen,in die entsprechende Bolzen an der jeweiligen festen Platte 9 (nichtdargestellt) eingreifen. An der jeweiligen Gleitschiene 17 bzw. 11 sindBolzen 46 befestigt, die die Langlöcher 43 durchsetzenund mit Hilfe einer Rolle 47 oder eines Kugellagers indie Langlöcher 44 der beweglichenPlatte 10 eingreifen. Damit wird erkennbar, dass bei Verdrehungder beweglichen Platte 10 um die Mittelachse 1 diebetreffenden Gleitschienen 17 bzw. 11 eine gesteuerteradiale Bewegung auf die Mittelachse 1 bzw. in der Gegenrichtungdazu ausüben.Diese Bewegung wird hinsichtlich der Spannköpfe 7 und 20 für die Zentrierungder Felge 4 genutzt. Bezüglich der Spanneinheiten 15 und 21 dient dieseBewegung dazu, die Händchen 38 indem Innenraum der Felge 4 zu platzieren, um von innen an denNippeln angreifen zu können.Dies geschieht wiederum in Abhängigkeitvon den verschiedenen Laufraddurchmessern bzw. Felgendurchmessern. DieDrehbewegung der beweglichen Platte 10 wird durch einenServomotor 48 an jeder beweglichen Platte 10 gesteuertherbeigeführt.Dem Servomotor 48 ist ein Getriebe 49 nachgeordnet, über welches eineSpindel 50 angetrieben wird, die letztlich in einem Gelenkkopf 51 endet,der letztlich an einer Eingriffsstelle 52 an der beweglichenPlatte angreift. Es versteht sich, dass an jeder Gleitschiene 17 bzw. 11 jeein Bolzen 46 mit je einer Rolle 47 angeordnetist, obwohl in 5 nur drei Rollen 47 dargestelltsind. Dies bedeutet, dass alle Einheiten immer gemeinsam zentrierendzu der Mittelachse 1 bewegt werden.
1 Mittelachse 2 Nabe 3 Speiche 4 Felge 5 Bezugsebene 6 Radebene 7 untererSpannkopf 8 Fortsatz 9 festePlatte 10 beweglichePlatte 11 Gleitschiene 12 Gleitlager 13 Gleitlager 14 Säule 15 Spanneinheit 16 Gehäuse 17 Gleitschiene 18 Gleitlager 19 Gleitlager 20 obererSpannkopf 21 obereSpanneinheit 22 Verbindungsplatte 23 Doppelpfeil 24 Sensor 25 Einrichtung 26 Achse 27 Spannfutter 28 Spannfutter 29 Luftzylinder 30 Antrieb 31 Servomotor 32 Ritzel 33 Riemen 34 Rad 35 Kardanwelle 36 Gehäuseteil 37 Gabel 38 Händchen 39 Luftzylinder 40 Luftzylinder 41 Schwenkgehäuse 42 Schwenkachse 43 Langloch 44 Langloch 45 Langloch 46 Bolzen 47 Rolle 48 Servomotor 49 Getriebe 50 Spindel 51 Gelenkkopf 52 Angriffsstelle 53 Sensor
权利要求:
Claims (10)
[1] Verfahren zum Spannen und Zentrieren von eingespeichtenRädernmit Nabe, Speichen und Felge, indem die Nabe (2) in einerMittelachse (1) festgespannt und jeder Nippel auf der zugehörigen Speiche(3) unter Spannungsaufbau zur Felge (4) verdrehtwird, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge (4)auf eine Bezugsebene (5) aufgelegt und unter Zentrierwirkungzu der Mittelachse (1) der Nabe (2) festgespanntwird, dass eine sich aus der jeweiligen Felgenbreite ergebende Radebene(6) ermittelt und die festgespannte Nabe (2) inder Mittelachse (1) symmetrisch zu der Radebene (6)positioniert wird, und dass in der zentrierten Position der Nabe(2) und der Felge (4) alle Nippel auf den jeweiligenSpeichen (3) gleichzeitig verdreht werden.
[2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass in der zentrierten Position der Nabe (2) und der Felge(4) alle Nippel auf den jeweiligen Speichen (3)gleichzeitig drehmomentgesteuert verdreht werden.
[3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die beiden Reihen der Nippel auf den Speichen (3)von den beiden Seiten relativ zur Radebene (6) gespanntwerden.
[4] Maschine zum Spannen und Zentrieren von eingespeichtenRädernmit Nabe, Speichen und Felge, mit einer Einrichtung (25)zum Festspannen der Nabe (2) in einer Mittelachse (1),mit einer Vielzahl der Anzahl der Speichen (3) entsprechendenSpanneinheiten (15, 21) zum Verdrehen jeweilseines Nippels auf der zugehörigenSpeiche (3), insbesondere nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) zum Festspannender Nabe (2) in der Mittelachse (1) verfahrbarausgebildet ist, dass eine Einrichtung (7, 20) zumzentrierenden Festspannen der Felge (4) auf einer Bezugsebene(5) relativ zur Mittelachse (1) vorgesehen ist,und dass die Spanneinheiten (15, 21) auf beideSeiten der Bezugsebene (5) verteilt vorgesehen sind.
[5] Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Einrichtung (7, 20) zum zentrierendenFestspannen der Felge (4) relativ zur Mittelachse (1)auf einer Bezugsebene (5) eine zumindest der einfachenAnzahl der Speichen (3) entsprechende Vielzahl von Spannköpfen (7, 20)aufweist.
[6] Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 4 oder5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) zumFestspannen der Nabe (2) in der Mittelachse (1)zwei Spannfutter (27, 28) aufweist, die relativzueinander und gemeinsam in der Mittelachse (1) verfahrbarsind.
[7] Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannköpfe (27, 28)beidseitig der Bezugsebene (5) bzw. der Radebene (6)vorgesehen und radial zur Mittelachse (1) zentrierend verfahrbarsind, und dass zumindest die auf einer Seite der Bezugsebene (5) bzw.der Radebene (6) vorgesehenen Spannköpfe (20) auch in einerRichtung parallel zur Mittelachse (1) verfahrbar sind.
[8] Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine horizontal ausgerichteteund festgelegte Bezugsebene (5) aufweist, und dass dieSpanneinheiten (15, 21) zum Verdrehen der Nippel,die Spannköpfe(7, 20) zum Zentrieren und Fixieren der Felge (4)sowie die Spannfutter (27, 28) zum Zentrierender Achse (26) der Nabe (2) anzahlmäßig hälftig geteilt undsymmetrisch zu der Bezugsebene (5) angeordnet sind.
[9] Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass die Spanneinheiten (21) zum Verdrehen der Nippel unddie Spannköpfe(20) zum Zentrieren und Fixieren der Felge (4)auf der einen Seite der Bezugsebene (5) in einer Richtung(23) parallel zur Mittelachse (1) gemeinsam verfahrbarangeordnet sind, währenddie Spanneinheiten (15) zum Verdrehen der Nippel und dieSpannköpfe(7) zum Zentrieren und Fixieren der Felge (4)auf der anderen Seite der Bezugsebene (5) in einer Richtungparallel zur Mittelachse (1) nicht verfahrbar angeordnetsind.
[10] Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis9, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren (53, 24)zum Erfassen der Wege und Positionen der Spannfutter (27, 28)und/oder der Spannköpfe(20) vorgesehen sind.
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2005-09-15| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
2010-06-17| 8364| No opposition during term of opposition|
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