DE10015155A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Vermessung von Spalten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spaltmessgerät zur Vermessung von Spaltbreiten, bei dem erfindungsgemäß zumindest ein elastisches Element zur Einbringung in den Spalt, so dass das elastische Element unter Spannung steht, und Mittel zur Messung der mechanischen Spannung vorgesehen sind. Bei einem erfindungsgemäßen Spaltvermessungssystem ist zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Spaltmessgerät zumindest ein Abstandshalter vorgesehen. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Spaltbreitenmessverfahren und die Verwendung der erfindungsgemäßen Gegenstände und Verfahren bei der Vermessung von Tür- bzw. anderen auftretenden Spalten bei der Herstellung von Automobilkarosserien.

Description

Die Erfindung betrifft ein Messgerät und ein Messsystem zur Vermessung von Spalt­ breiten und ein entsprechendes Verfahren.

Bei der Herstellung bzw. Montage von Formteilen, die zueinander in einem definierten Spaltabstand angeordnet sind, besteht oftmals die Notwendigkeit, die Breite des ent­ stehenden Spaltes genau zu vermessen. Eine solche definierte Spaltbreite ist z. B. bei Spalten notwendig, die eine Gummidichtung aufnehmen sollen, wie Türspalte oder Spalten zwischen Kofferraumdeckel und Karosserie bei der Automobilfabrikation. Zur einwandfreien Funktion dieser Dichtungen ist eine definierte Spaltbreite zwischen Tür und Karosserie einzuhalten, weshalb eine Überwachung des Türspaltmaßes während des Produktionsvorgangs bzw. des Montagevorgangs notwendig ist.

Die zu vermessenden Größenordnungen der Spalte sind dabei in der Regel unterhalb eines Zentimeters, so dass große Messsysteme nicht zum Einsatz kommen können.

Bei herkömmlichen Verfahren wird Knetmasse vor dem Schließen der Tür eingesetzt, um Abdrücke aus dem Bereich des Türspalts zu erzeugen. Diese werden entnommen und mit Hilfe eines Messschiebers vermessen. Dabei besteht die Gefahr, dass das weiche Material durch die Verwendung des Messschiebers verformt und das Messer­ gebnis verfälscht wird. Außerdem kann es beim Schließen der Tür zu einer kurzzeiti­ gen Deformation der Tür kommen, so dass die Knetmasse stärker verformt wird als es dem tatsächlichen Türspaltmaß entspricht.

Bei dem bekannten Messverfahren ist nach der Abformung ein zusätzlicher Messschritt notwendig. Es sind zwei Schritte zur Feststellung der Spaltbreite notwendig, einmal das Abformen und zusätzlich die Vermessung des abgeformten Knetmassematerials. Ge­ rade bei schnell ablaufenden Produktionsvorgängen, wie sie in der Automobilindustrie vorkommen, führt dies zu einer signifikanten Zeitverzögerung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spaltmessgerät, ein System zur Vermessung von Spalten und ein Verfahren zur Vermessung von Spalten anzugeben, mit dem auch kleine Spaltmaße einfach, schnell und zuverlässig vermessen werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Spaltmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System zur Vermessung von Spalten mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und ein Verfahren zur Vermessung von Spalten mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.

Das erfindungsgemäße Spaltmessgerät (Spaltmesssensor) umfasst zumindest ein e­ lastisches Element zur Einbringung in den zu vermessenden Spalt derart, dass das e­ lastische Element unter mechanischer Spannung steht. Weiterhin sind Mittel vorgese­ hen, mit deren Hilfe die mechanische Spannung ausgemessen wird. Aus der gemes­ senen mechanischen Spannung kann auf das Spaltmaß zurückgeschlossen werden. Ebenso kann bei Über- bzw. Unterschreitung eines vorgesehenen Richtwertes für die mechanische Spannung auf das falsche Spaltmaß geschlossen werden. Daraufhin kann z. B. bei der Fertigung ein entsprechendes Warnsignal ausgegeben werden, das eine Bedienperson anspricht.

Durch die Elastizität des elastischen Elements ist gewährleistet, dass keine verbleiben­ den Verformungen beim Messvorgang auftreten können, die zu einer Verfälschung füh­ ren. Das elastische Element passt sich automatisch der Spaltbreite an und gibt so ein genaues Maß für die Spaltbreite. Durch die Messung der mechanischen Spannung ist auf einfache Weise ein Maß für die Spaltbreite möglich. Der Spaltmesssensor ist belie­ big oft einsetzbar, da die Elastizität des elastischen Elements bewirkt, dass nach der Messung bzw. Entfernung des Sensors aus dem Spalt wieder die Ursprungsform ein­ genommen wird.

Das erfindungsgemäße Spaltmessgerät kann überall dort eingesetzt werden, wo die Vermessung von kleinen Spaltbreiten notwendig ist. Speziell in der Automobilindustrie kann das Spaltmessgerät z. B. am Türschweller befestigt werden und dann die mon­ tierte Tür geschlossen werden. Das elastische Element verformt sich entsprechend und gibt ein Maß für den Spalt, der zwischen Tür und Türschweller verbleibt. Nach Öffnung der Tür geht das elastische Element wieder in seinen Ursprungszustand zurück und kann an der nächsten Karosse eingesetzt werden. Der erfindungsgemäße Spaltmesssensor kann in gleicher oder analoger Weise an allen zu öffnenden Teilen der Karosse eingesetzt werden. Der Einsatz ist jedoch nicht auf die Automobilfertigung beschränkt, sondern bei allen Anwendungen denkbar, bei denen die Vermessung von kleinen Spalten notwendig ist.

Das erfindungsgemäße Spaltmessgerät bietet weiterhin den Vorteil, dass die Messung "in-line" geschieht. Das Messergebnis ist direkt bei der Messung verfügbar, ohne dass ein Element im Nachhinein vermessen werden müsste.

Das elastische Element kann z. B. ein Gummielement oder ein elastisches Federele­ ment sein. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz einer Blattfeder, die zumindest an einer Seite an einem festen Element des Sensors befestigt ist. Das Einbringen in einen Spalt bewirkt, dass die Blattfeder unter Spannung steht.

Mit dem elastischen Element kann z. B. ein Piezoelement verbunden sein, das bei ver­ änderter mechanischer Spannung ein elektrisches Potential erzeugt. Dieses kann mit Hilfe eines Spannungsmessgeräts einfach vermessen werden und direkt als Maß für die mechanische Spannung des elastischen Elements dienen.

Eine besonders einfache Realisierung sieht vor, dass die Blattfeder ein Widerstands­ element umfasst bzw. mit einem solchen verbunden ist, das seinen elektrischen Wider­ stand bei Änderung der Form verändert und derart angeordnet ist, dass es bei Ände­ rung der Form des elastischen Elements seine Form mit verändert. Mit einem Wider­ standsmessgerät lässt sich dann der elektrische Widerstand bei der Verformung des elastischen Elements direkt an dem Widerstandselement abgreifen, um so ein Maß für die mechanische Spannung des elastischen Elements zu erhalten.

Ein solches Widerstandselement kann z. B. durch einen Dehnungsmessstreifen gebil­ det sein, der seinen Widerstand bei Verformung ändert. Ein solcher Dehnungsmess­ streifen wird auf der Blattfeder befestigt und ermöglicht so eine einfache Realisierung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn oberhalb und unterhalb der Blattfeder jeweils ein Dehnungsmessstreifen angebracht ist. Während bei Biegung der Blattfeder durch Ein­ bringen in den Spalt der eine Dehnungsmessstreifen gestreckt wird, wird der andere Dehnungsmessstreifen gestaucht. Bei entsprechender Verschaltung lässt sich auf die­ se Weise das Messsignal entsprechend vervielfachen und die Genauigkeit wird erhöht.

Das elastische Element kann auch direkt aus einem Piezoelement bzw. einem ent­ sprechenden Widerstandselement gebildet sein, sofern die notwendige Elastizität vor­ handen ist.

Das Spaltmessgerät kann mit einer haftenden Seite ausgestaltet sein, um es in den Spalt einzubringen. Je nach Geometrie des zu vermessenden Spalts kann auch ein mechanischer Klemmvorgang zur Befestigung dienen, z. B. mit Hilfe eines entspre­ chenden Clips aus Federstahl.

Speziell beim Einsatz zur Vermessung von Spalten, die durch magnetisierbare Bauteile gebildet werden, ist es vorteilhaft, wenn der Spaltsensor einen oder mehrere magneti­ sche Bereiche umfasst. Mit Hilfe der magnetischen Bereiche kann der Sensor leicht an einer Spaltseite angebracht werden und ist sicher fixiert. So kann z. B. bei der Verwen­ dung zur Vermessung der Türspalte in der Automobilindustrie der Sensor am Tür­ schweller magnetisch befestigt werden. Beim Schließen der Tür wird das elastische E­ lement unter Spannung gesetzt. Nach Öffnen der Tür lässt sich wiederum das Sensor­ element leicht wieder lösen, da nur die magnetische Kraft überwunden werden muss. In anderer Ausführung umfasst der Abstandshalter magnetische Bereiche und der Sensorträger magnetisierbare Bereiche.

Um den Spaltmesssensor leicht handhaben zu können, können entsprechende Ele­ mente vorgesehen sein, die ein leichtes Greifen ermöglichen. Besonders einfach ist ei­ ne Schlaufe, die an einer Seite des Spaltmesssensors angebracht wird und ein schnelles Inpositionbringen bzw. Entfernen des Spaltmesssensors erlaubt.

Die Blattfeder kann mit der zweiten Begrenzung des Spaltes direkt in Kontakt kommen bzw. verformt werden. Um ein Verkanten der Blattfeder in dem Spalt zu vermeiden, ist es vorteilhaft, an jedem Ende einen abgerundeten Anschlag vorzusehen, der mit der zweiten begrenzenden Spaltseite in Kontakt kommt. So ist ein sicheres Gleiten der Blattfeder an der Spaltseite gewährleistet und ein Verkanten wird verhindert.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Sensorelement einen Referenzkörper auf, der zumindest auf einer Seite eine glatte Referenzfläche hat, die an einer Seite des Spaltes anliegen kann. So ist eine sichere Platzierung des Sensors möglich und es kann zu keinen Verkantungen kommen, die das Messergebnis verändern würden.

Die Referenzfläche kann je nach der gewünschten Anwendung ausgestaltet sein. Soll z. B. der Spalt gemessen werden, der zwischen einem Steg und einer Fläche bzw. zwi­ schen zwei Stegen gebildet wird, so kann die Referenzfläche seitliche Führungsnuten umfassen, die den Steg umfassen. Soll ein Spalt vermessen werden, der zwischen zwei glatten Flächen entsteht, ist die Referenzfläche plan ausgestaltet.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Referenzfläche elektrische Kon­ takte an der Anlagefläche des Referenzkörpers, die bei Kontakt mit der einen Begren­ zungsseite des Spalts kurzgeschlossen werden, sofern er durch metallische Materia­ lien begrenzt wird. Kommt ein Spaltsensor mit derartigen elektrischen Kontakten mit einer metallischen Fläche in Kontakt, werden die elektrischen Kontakte kurzgeschlos­ sen. Der Kurzschluss kann z. B. als Verringerung des Widerstands zwischen zwei ent­ sprechenden elektrischen Kontakten gemessen werden. So lässt sich auf sichere Wei­ se während des Messvorgangs überprüfen, ob der Sensor noch in der optimalen Messposition ist und die Referenzfläche in gewünschter Weise an der einen Seite des Spaltes anliegt.

Die Dimension des Spaltsensors richtet sich nach der zu vermessenden Spaltbreite. Dazu kann ein entsprechender Referenzkörper vorgesehen sein, an dem das elasti­ sche Element befestigt ist. Der Referenzkörper des Sensors kann verschiedene Dicken haben, die sich nach der zu vermessenden Spaltbreite richten. Um verschiedene Spalte mit nur einem Spaltbreitensensor zu vermessen, können Abstandhalter vorge­ sehen sein, die zusammen mit dem Spaltsensor in den Spalt eingebracht werden. Die Abstandshalter können jeweils durch entsprechende Haftmittel an dem Sensor befes­ tigt werden, bevor das System in den Spalt eingebracht wird.

Weist der Spaltsensor magnetische Bereiche auf, so ist es vorteilhaft, wenn der bzw die Abstandshalter Bereiche mit magnetisierbaren Werkstoffen umfassen bzw. daraus bestehen. Die Abstandshalter können dann leicht mit den magnetischen Bereichen des Spaltbreitensensors verbunden werden und sind sicher fixiert.

Ein erfindungsgemäßes Spaltbreitenvermessungssystem umfasst ein erfindungsge­ mäßes Spaltmessgerät und zumindest einen entsprechenden Abstandshalter.

Je nach zu vermessender Spaltbreite können Abstandshalter in verschiedener Dicke eingesetzt werden. Die Dicke der Abstandshalter wird gemessen und kann zu dem Messergebnis des Spaltsensors hinzugezählt werden, um die tatsächliche Spaltbreite zu bestimmen.

Eine weitere Vereinfachung ist gegeben, wenn der Spaltsensor so ausgestaltet ist, dass er den Abstandshalter mit der entsprechenden Dicke erkennt. Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Spaltvermessungssystems umfasst dazu elektri­ sche Kontakte am Spaltmessgerät und entsprechende metallische Bereiche an den einzelnen Abstandshaltern. Die metallischen Bereiche an den verschiedenen Ab­ standshaltern verschiedener Dicke sind derart unterschiedlich angeordnet, dass beim Anliegen an dem Spaltmesssensor jeweils verschiedene Kontakte kurzgeschlossen werden. Durch Vermessung dieser Kontakte kann festgestellt werden, welche Kontakte kurzgeschlossen sind und auf diese Weise auf den verwendeten Abstandshalter zu­ rückgeschlossen werden.

Bei einer Ausführungsform des Spaltmesssystems mit nur einem, optional einsetzba­ ren Abstandshalter weist der Spaltmesssensor zwei elektrische Kontakte auf, die mit einem metallischen Bereich des Abstandshalters korrespondieren. Werden beim Anlie­ gen des Abstandshalters an den Spaltmesssensor die elektrischen Kontakte des Spaltmesssensors kurzgeschlossen, so kann auf diese Weise festgestellt werden, ob ein Abstandshalter vorhanden ist oder nicht und diese Information bei der automati­ schen Auswertung der Signale des Spaltmesssensors berücksichtigt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Spaltbreitenmessung wird ein elastisches Element in einen Spalt eingebracht, das in entspannter Stellung nicht der Spaltbreite entspricht. Aus der mechanischen Spannung wird die Spaltbreite bestimmt.

Sollen Spalten vermessen werden, die derartig dimensioniert sind, dass das elastische Element nicht unter Spannung steht, wenn es in den Spalt eingebracht wird, so werden zusätzliche Abstandshalter eingesetzt.

Besonders vorteilhaft lässt sich der erfindungsgemäße Spaltbreitensensor, das erfin­ dungsgemäße Spaltbreitenmesssystem, ein erfindungsgemäßer Abstandshalter und das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermessung von Tür- oder Kofferraumdeckel­ spalten bzw. anderen Spalten von Automobilen bzw. Automobilkomponenten einset­ zen. Gerade in diesem Einsatzbereich ist eine schnelle und dynamische Messung not­ wendig, die trotzdem von hoher Genauigkeit sein muss. Der erfindungsgemäße Spalt­ breitensensor lässt sich leicht an der Karosserie befestigen, bevor Tür oder Koffer­ raumdeckel geschlossen werden, um den Spaltbreitensensor unter mechanische Spannung zu setzen.

Es können gleichzeitig mehrere Spaltbreitensensoren zum Einsatz kommen, z. B. um den Spalt entlang der gesamten Tür oder Kofferraumkante zu vermessen. Durch die leichte Möglichkeit, den Spaltbreitensensor zu befestigen, ist die Messung nicht zeit­ aufwendig und verzögert den Produktionsverlauf nicht unnötig.

Im Folgenden wird eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel eines erfindungsgemäßen Spaltmesssensors im Einsatz mit einem erfindungsgemäßen Spaltmesssystem erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Spaltmesssystem im Einsatz bei der Vermessung ei­ nes Spaltes,

Fig. 2a ein Detail einer erfindungsgemäßen Ausführungsform im unbenutzten Zu­ stand,

Fig. 2b derselbe Detail einer erfindungsgemäßen Ausführungsform im Messeinsatz,

Fig. 3 eine Komplettperspektivansicht eines erfindungsgemäßen Spaltmesssensors im unbenutzten Zustand,

Fig. 4 die Unterseite einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Spaltmess­ sensors,

Fig. 5 die Oberseite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abstands­ halters für ein erfindungsgemäßes Spaltmesssystem,

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spaltmesssensors im Einsatz,

Fig. 7 eine andere Einsatzform eines erfindungsgemäßen Spaltmesssensors,

Fig. 8a eine schematische Darstellung eines Automobilteils zur Verdeutlichung der zu vermessenden Spaltgeometrie,

Fig. 8b einen erfindungsgemäßen Spaltmesssensor im Einsatz zur Vermessung des Spaltes für das Element der Fig. 8a,

Fig. 9a eine schematische Darstellung eines anderen Karosserieteils zur Erläuterung des Einsatzgebietes eines erfindungsgemäßen Spaltmesssensors,

Fig. 9b eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spaltmesssensors beim Ein­ satz zur Vermessung eines Spaltes des Teiles der Fig. 9a, und

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Spaltmesssystems bei der Vermessung einer Autotür.

Fig. 1 zeigt einen Spalt 1 der Breite 16, der durch Elemente 3a bzw. 3b begrenzt wird. Dabei kann das Element 3b z. B. der Türschweller und das Element 3a die Tür einer Autokarosserie sein.

5 bezeichnet eine Blattfeder, die an dem Sensorelement 7 am Befestigungspunkt 6 an­ gebracht ist. Fig. 1 zeigt die Blattfeder unter Spannung in dem Spalt 1. Mit 8 ist die Unterseite des Spaltmesssensors bezeichnet. Für die vorliegende Patentbeschreibung wird als Unterseite des Spaltmesssensors jeweils die der Blattfeder gegenüberliegende Seite bezeichnet.

9 bezeichnet einen abgerundeten Anschlag an jenem Blattfederende, das dem Befesti­ gungspunkt 6 gegenüberliegt. Der Anschlag 9 kommt bei der Messung mit der zweiten Spaltseitenbegrenzung 3a bei der Messung in Berührung.

Mit 11 sind magnetische Bereiche an der Unterseite des Sensorträgers 7 bezeichnet. Die Unterseite 8 des Sensorträgers 7 und die Magnete 11 sind in Kontakt mit der O­ berseite 12 eines Abstandshalters 13 definierter Dicke 14. Als Oberseite 12 des Ab­ standshalters 13 wird in der vorliegenden Patentbeschreibung jene Seite des Ab­ standshalters 13 bezeichnet, die bei der Messung mit der Unterseite 8 des Sensorträ­ gers 7 in Kontakt kommt.

15 bezeichnet eine Schlaufe am Sensorträger 7 zur Handhabung des Sensors.

In Fig. 2a ist im Detail die Blattfeder 5 im entspannten Zustand gezeigt. An der Blatt­ feder 5 befinden sich Dehnungsmessstreifen 17, 19, deren Widerstand mit einer nicht gezeigten Widerstandsmessschaltung gemessen wird. Dazu wird bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Dehnungsmessstreifen in Halbbrückenschaltung einer Wheatstone- Brücke geschaltet.

Fig. 2b zeigt schematisch das Element der Fig. 2a im Einsatz bei einer Messung. Die Blattfeder 5 ist durch die Einbringung in den zu messenden Spalt elastisch ver­ formt. Der eine Dehnungsmessstreifen 17 wird dabei gedehnt, während der andere Dehnungsmessstreifen 19 gestaucht wird. Der Widerstand des einen Messstreifens wird dabei vergrößert, während der Widerstand des anderen verkleinert wird. Durch entsprechende Verschaltung wird in bekannter Weise so das Messsignal vervielfacht.

Die Biegung der Blattfeder 5 in der Fig. 2b ist zur Verdeutlichung übertrieben darge­ stellt. In Fig. 1 sind die Dehnungsmessstreifen 17 und 19 der Übersichtlichkeit halber nicht angegeben.

In Fig. 3, die eine perspektivische Ansicht eines nicht im Einsatz befindlichen Spalt­ breitensensors zeigt, bezeichnet 21 die Größenordnung eines Zentimeters. Mit 23 ist eine Verschraubung gezeigt, die die eine Seite der Blattfeder am Sensorkörper festhält. Unterhalb der Verschraubung 23 verläuft die elektrische Zuleitung 25, die mit den Deh­ nungsmessstreifen 17 und 19 verbunden ist, die hier versenkt unter der Verschraubung angeordnet und deshalb nicht sichtbar sind. Die elektrische Verbindung 25 führt zu der Messeinheit für den elektrischen Widerstand.

Fig. 4 zeigt die Unterseite eines Sensorträgers 7. Es sind elektrische Kontakte paar­ weise vorgesehen. Beispielhaft sind elektrische Kontakte 27 als Paar bzw. 28 als Paar angedeutet. In bekannter Weise kann zwischen den Paaren der einzelnen Kontakte der Widerstand gemessen werden, so dass bei einem Kurzschluss eines Kontaktpaares ein entsprechendes Messsignal erzeugt wird. Die dazu notwendigen Anschlüsse wer­ den durch den Sensorträger 7 hindurchgeführt und können z. B. von der Oberseite ab­ gegriffen werden.

Fig. 5 zeigt die Oberseite 12 eines erfindungsgemäßen Abstandshalters. 30 bezeich­ net einen metallischen Bereich, der so angeordnet ist, dass er ein entsprechendes Kontaktpaar 27 oder 28 der Unterseite 8 eines Sensorträgers 7 verbindet, wenn die O­ berseite 12 des Abstandshalters 13 mit der Unterseite 8 des Sensorträgers 7 in Kontakt kommt.

Bei dem erfindungsgemäßen Spaltmesssystem sind verschiedene Abstandshalter 13 verschiedener Dicke 14 vorgesehen. Die metallischen Bereiche 30 sind bei Abstands­ haltern mit verschiedenen Dicken an verschiedener Stelle angebracht, so dass ver­ schiedene Kontaktpaare 27, 28 bei der Messung kurzgeschlossen werden, so dass eine Identifizierung der Abstandshalter möglich ist, indem festgestellt wird, welches Kontaktpaare 27, 28 kurzgeschlossen ist.

In Fig. 5 bezeichnet 32 magnetisierbare Bereiche, die korrespondierend zu den mag­ netischen Bereichen 11 der Unterseite 8 des Sensorträgers 7 angeordnet sind. Ebenso kann der gesamte Abstandshalter aus magnetisierbarem Material bestehen.

Fig. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Spaltmesssensor in perspektivischer Ansicht bei der Vermessung eines Spaltes 1. In Fig. 7 ist eine andere Einsatzmöglichkeit ei­ nes Spaltmesssensors gezeigt, bei der der Spalt 33 nicht lang genug ist, um den ge­ samten Sensorkörper 7 aufzunehmen.

Fig. 8a zeigt eine Schnittansicht des Türbereichs einer Autokarosserie. Hier bezeich­ net 3a die Tür, während 3b den Türschweller zeigt, die dementsprechend die spaltbe­ grenzenden Elemente darstellen. Der Türschweller 3b umfasst den Steg 37, auf den eine Gummidichtung 35 aufgesteckt ist. Fig. 8a zeigt die Tür in geschlossenem Zu­ stand, so dass der Spalt durch die Gummidichtung 35 abgedichtet ist.

In Fig. 8b ist ein Moment der Herstellung des entsprechenden Elements der Fig. 8a gezeigt. Die Gummidichtung 35 ist noch nicht montiert. Der erfindungsgemäße Spalt­ messsensor befindet sich in dem Spalt und die Blattfeder 5 wird durch die Tür 3a unter Spannung versetzt. 39 bezeichnet Schweißpunkte, die am Steg 37 vorhanden sind. Zweckmäßigerweise wird der Spaltmesssensor zwischen zwei derartigen Schweiß­ punkten 39 angesetzt, so dass die Messung nicht verfälscht wird.

In Fig. 9a ist ein anders Karosserieteil gezeigt, bei dessen Herstellung der erfin­ dungsgemäße Spaltmesssensor zum Einsatz kommen kann. Hier bezeichnet 41a ei­ nen Kofferraumdeckel, während 41b das entsprechende Karosseriegegenstück zeigt. Dieses Element umfasst wiederum einen Steg 45, auf den eine Gummidichtung 43 aufgesteckt ist. Der Kofferraumdeckel 41a ist in der geschlossenen Stellung gezeigt, so dass die Gummidichtung 43 zusammengedrückt ist, die den verbleibenden Spalt der Breite 16 abdichtet.

In Fig. 9b ist gezeigt, wie der Spalt während der Herstellung vermessen wird. An dem Spaltmesssensor 7 befinden sich Führungen 47, die den Sensorträger 7 auf dem Steg 45 halten.

Fig. 10 zeigt ein Verschaltungsschema für mehrere Spaltmesssensoren bei der Ver­ messung der Spalten bei der Montage einer Autotür. Die Karosserie, die durch diese Autotür 3a verschlossen wird, ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die ein­ zelnen Kabelstränge 25 führen jeweils zu Spaltmesssensoren, die entlang des Tür­ spaltes angeordnet sind. Eine Anzahl, im gezeigten Beispiel 3, Verkabelungen von ent­ sprechenden Spaltmesssensoren werden in Verteilerkästen 49 zusammengefasst, die an einem Kabelbaum 51 angeordnet sind. Dieser Kabelbaum führt zu einer Auswerte­ elektronik 55, die mit einem Rechner 53 verbunden ist. Die Auswerteelektronik 55 um­ fasst die Widerstandsmesssysteme, mit denen die Widerstände der einzelnen Deh­ nungsmessstreifen der erfindungsgemäßen Spaltmesssensoren vermessen werden, wobei die Signale über die Zuleitungen 25 bzw. 51 vermittelt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform kann der Rechner 53 die Messergebnisse der einzelnen Sensoren anzeigen und ergibt so ein Bild über die Genauigkeit des Spaltes entlang der gesamten Tür. Abweichend von der geschilderten Ausführungsform kann die Auswerteelektronik 55 auch ein einzelnes Widerstandsmesssystem umfassen, das mit den einzelnen Spaltsensoren durch entsprechende Schalter verbunden werden kann bzw. von dem Rechner 53 zur Vermessung der einzelnen Spaltmesssensoren angesteuert wird.

Die Auswerteeinheit 55 umfasst zusätzlich eine Möglichkeit zur Vermessung der Kon­ taktpaare 27 und 28, um festzustellen, ob bzw. welcher Abstandshalter jeweils im Ein­ satz ist. Entsprechende Zuleitungen zum Abgreifen des Widerstands an den Kontakt­ paaren 27 bzw. 28 befinden sich ebenfalls in den Zuleitungen 25 und dem Kabelbaum 51.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel der Vermessung von Türspalten bei der Automobilherstellung erläutert.

Der erfindungsgemäße Spaltmesssensor wird mit der Unterseite 8 an den Türschweller 3b entlang des Spaltverlaufs angebracht. Die Magnete 11 halten den Sensorkörper 7 an dem metallischen Türschweller 3b. Die Tür 3a wird geschlossen. Dabei tritt die Tür 3a mit dem Anschlag 9 der Blattfeder 5 in Kontakt. Diese wird zusammengedrückt, während der Anschlag 9 an der Tür 3a abgleitet. Durch die Magnete 11 wird der Sen­ sorkörper 7 fest an dem Türschweller 3b gehalten und verändert seine Lage nicht. Die Dehnungsmessstreifen 17 und 19 verändern ihren elektrischen Widerstand durch die Biegung der Blattfeder 5, wie es in Fig. 2b sichtbar ist. Das Widerstandssignal, das an den Dehnungsmessstreifen 17 und 19 mit Hilfe der Wheatstonebrückenschaltung ab­ gegriffen wird, ist ein direktes Maß für die Dehnung des Dehnungsmessstreifens 17 bzw. die Stauchung des Dehnungsmessstreifens 19. Es wird verstärkt und digitalisiert.

In vorherigen Referenzmessungen kann festgestellt werden, welcher Widerstandswert an den Dehnungsmessstreifen 17, 19 dem gewünschten Spaltmaß entspricht. Das Wi­ derstandssignal, das an den Dehnungsmessstreifen 17, 19 abgegriffen wird, kann so direkt in ein Spaltmaß umgesetzt werden und z. B. an einem Messgerät oder Rechner abgelesen werden. Bei einem automatisierten Fertigungsprozess kann auch ein Warn­ signal ausgegeben werden, wenn der gemessene Widerstandswert an den Deh­ nungsmessstreifen 17, 19 nicht dem vorher festgelegten Widerstandswert entspricht, der dem gewünschten Spaltmaß entspricht.

Nach der Vermessung des Spaltes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Tür geöffnet und der erfindungsgemäße Sensor kann an der Schlaufe 15 gegriffen und entfernt werden, um an anderer Stelle zur Spaltmessung eingesetzt zu werden.

Das oben geschilderte Verfahren entspricht dem Einsatz entsprechend der Fig. 6. Ist ein Spalt in seiner Dimension derart klein, dass der Sensorkörper 7 nicht vollständig Platz findet, wie es der Spalt 33 in Fig. 7 ist, so wird der Spaltmesssensor nur zum Teil in den Spalt eingebracht, wie es Fig. 7 zeigt. Eine genauere Vermessung der Spaltbreite 16 ist trotzdem möglich, so lange das freie Ende der Blattfeder 5 sich im Spalt 33 befindet.

Während der Messung befindet sich der Sensorkörper 7 an einer glatten Fläche. Weist der Türschweller 3b einen Schweißsteg 37 auf, so wird der Spaltmesssensor zwischen zwei Schweißpunkten 39 platziert, wo der Steg als Anlagefläche glatt ist, wie es Fig. 8b zeigt. Nach der Vermessung des Spaltes wird auf den Steg 37 eine Gummidichtung 35 aufgebracht, so dass die Tür 3a und der Türschweller 3b dicht miteinander verbun­ den sind, wenn die Tür geschlossen ist, wie es in Fig. 8a gezeigt ist.

Der Zusammenhang zwischen Signalhöhe und Spaltbreite ist beim gezeigten Beispiel über einen Bereich von 10 mm linear. Ohne Abstandshalter können minimale Spalt­ breiten von 4 mm vermessen werden.

Ist der zu vermessende Spalt 1 zwischen Tür 3b und Türschweller 3a so breit, dass sich auch bei verschlossener Tür die Blattfeder 5 eines sich im Türspalt befindlichen erfindungsgemäßen Spaltmesssensors nicht unter Spannung befindet, so wird vor der Messung an die Unterseite 8 des Sensorträgers 7 ein Abstandshalter befestigt. Durch die Magnete 11 werden die magnetisierbaren Bereiche 32 des Abstandshalters 13 gehalten und eine sichere Verbindung des Abstandshalters 13 mit dem Sensorträger 7 ist gewährleistet. Gleichzeitig schließt der metallische Bereich 30 ein Kontaktpaar 27 bzw. 28 kurz, die sich auf der Unterseite 8 des Sensorträgers 7 befinden. Der Wider­ stand zwischen den einzelnen Kontakten eines jeden Kontaktpaares wird bei der Mes­ sung der Spaltbreite zusätzlich vermessen. Da jeder Abstandshalter 13 mit einer ande­ ren Dicke 14 den metallischen Bereich 30 an einer andere Stelle hat, wird je nach Ab­ standshalter ein anderes Kontaktpaar 27, 28 kurzgeschlossen. Durch die Messung des Widerstands an jedem Kontaktpaar 27, 28 ist also feststellbar, welches Kontaktpaar kurzgeschlossen ist. So ist der individuelle Abstandshalter 13 mit der entsprechenden Dicke 14 identifizierbar. Die Information, welches Kontaktpaar 27, 28 kurzgeschlossen ist, wird zusammen mit der Widerstandsmessung an den Dehnungsmessstreifen 17, 19 verwertet, um die Spaltbreite exakt zu bestimmen.

Bei der Vermessung einer neu montierten Autotür werden mehrere Spaltmesssensoren entlang des Spaltes eingesetzt, die gemäß dem Schema der Fig. 10 verschaltet sind. Die Auswerteeinheit 55 stellt den Widerstandswert für jeden einzelnen Spaltmesssen­ sor fest, der an den jeweiligen Dehnungsmessstreifen 17 bzw. 19 gemessen wird. Zu­ sätzlich nimmt die Auswerteeinheit 55 die Widerstände an den Kontaktpaaren 27 und 28 für jeden einzelnen Sensor auf, um festzustellen, welcher Abstandshalter 13 mit welcher Dicke 14 jeweils im Einsatz ist. Die so bestimmten Signale werden an die Rechnereinheit 53 weitergeleitet, die daraus für jeden Messpunkt entlang des Türspalts aus der Dicke 14 des jeweils an dem Messpunkt befindlichen Abstandshalters 13 und der aus dem Widerstandsmesswert der Dehnungsmessstreifen 17 bzw. 19 bestimmten Spannung der Blattfeder 5 des jeweiligen Sensors die tatsächliche Spaltbreite be­ stimmt.

Diese Information kann dann auf einem Bildschirm dargestellt werden oder, falls sich ein Spaltmaß nicht im gewünschten Bereich befindet, zu einem Warnsignal genutzt werden.

Das geschilderte Verfahren bezieht sich auf die Vermessung von Türspalten bei der Automobilherstellung. Ebenso kann das Verfahren gemäß der Fig. 9a bzw. 9b zur Vermessung der Spalten an Kofferraumdeckeln eingesetzt werden, wobei entspre­ chende Sensorführungen 47 zum Einsatz kommen.

Auch jede andere Anwendung, bei der es auf die Vermessung kleiner Spalten an­ kommt, lässt sich vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Spaltmessgerät und Spalt­ messsystem durchführen, ohne dass die Anwendung auf die Automobilindustrie be­ grenzt ist.

Das erfindungsgemäße Spaltmesssystem und das erfindungsgemäße Spaltmessgerät ermöglichen eine schnelle und einfache Vermessung der Spalten, z. B. während der Produktion von Automobilkarossen. Durch das elastische Element ist eine genaue Vermessung möglich, ohne dass bleibende Verformungen zu einem Messfehler führen. Die einfache Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Spaltmesssensors ermöglicht auch die Vermessung von sehr schmalen Spalten ohne Genauigkeitsverlust. Bei dem erfindungsgemäßen Spaltvermessungssystem kann durch entsprechende Abstands­ halter ein und derselbe Spaltmesssensor zur Vermessung verschiedener Spaltbreiten sinnvoll eingesetzt werden.

Claims (22)

1. Spaltmessgerät zur Vermessung von Spaltbreiten, mit zumindest einem elasti­ schen Element (5) zur Einbringung in den Spalt (1, 33) derart, dass das elasti­ sche Element (5) unter mechanischer Spannung steht, und Mittel (17, 19, 25, 49, 51, 53, 55) zur Messung der mechanischen Spannung des elastischen Elements (5).

2. Spaltmessgerät nach Anspruch 1, bei dem das elastische Element ein Federele­ ment umfasst.

3. Spaltmessgerät nach Anspruch 2, bei dem das Federelement eine Blattfeder (5) umfasst, die an einer Seite gehalten wird.

4. Spaltmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Piezoelement zur Messung der mechanischen Spannung des elastischen Elements.

5. Spaltmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit zumindest einem Wider­ standselement (17, 19) mit einem elektrischen Widerstand, der von der Form des Widerstandselements (17, 19) abhängt, wobei das zumindest eine Widerstands­ element (17, 19) derart mit dem elastischen Element (5) verbunden ist, das eine Änderung der Form des elastischen Elements (5) zu einer Änderung der Form des zumindest einen Widerstandselements (17, 19) führt; und einem Widerstandsmesssystem (25, 49, 51, 53, 55) zur Messung des elektri­ schen Widerstands des zumindest einen Widerstandselements (17, 19).

6. Spaltmessgerät nach Anspruch 5, wobei das zumindest eine Widerstandselement einen Dehnungsmessstreifen (17, 19) umfasst.

7. Spaltmessgerät nach den Ansprüchen 3 und 6, bei dem zumindest ein Deh­ nungsmessstreifen (17) auf der einen Seite der Blattfeder (5) befestigt ist und zumindest ein zweiter Dehnungsmessstreifen (19) auf der zweiten Seite der Blattfeder (5) befestigt ist.

8. Spaltmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit zumindest einem magne­ tischen Bereich (11) zur Halterung des Spaltmessgerätes im zu vermessenden Spalt (1, 33) oder zur Verbindung mit magnetisierbaren Elementen.

9. Spaltmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Referenzkörper (7) mit einer Referenzfläche (8) zur Anlage an einer Seite des zu vermessenden Spalts (1, 33).

10. Spaltmessgerät nach Anspruch 9 mit Führungen (47) an der Referenzfläche (8) zur Halterung des Spaltmessgeräts an stegartigen Spaltbegrenzungen (37, 45).

11. Spaltmessgerät nach einem der Ansprüche 9 und 10, mit elektrischen Kontakten (27, 28) an der Anlagefläche (8) des Referenzkörpers (7), die beim Kontakt mit einem Metall kurzgeschlossen werden.

12. Spaltbreitenvermessungssystem mit einem Spaltmessgerät nach einem der An­ sprüche 1 bis 11 und zumindest einem Abstandshalter (13) zur Anpassung des Messbereichs des Spaltmessgeräts an die zur vermessende Spaltbreite (16).

13. Spaltbreitenvermessungssystem nach Anspruch 12 mit einem Spaltmessgerät zumindest nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine Abstandshalter (13) zu­ mindest bereichsweise magnetisierbar ist.

14. Spaltbreitenvermessungssystem nach einem der Ansprüche 12 und 13, mit ei­ nem Spaltmessgerät nach Anspruch 11, wobei der zumindest eine Abstandshal­ ter zumindest einen metallischen Bereich (30) aufweist, der derart angeordnet ist, dass er bei Anlage des Abstandshalters (13) an dem Referenzkörper (7) zumin­ dest zwei elektrische Kontakte (27, 28) kurzschließt.

15. Spaltbreitenvermessungssystem nach Anspruch 14, mit mehreren Abstandshal­ tern (13) verschiedener Dicke (14) mit metallischen Bereichen (30), die derart an unterschiedlicher Stelle am jeweiligen Abstandshalter (13) angeordnet sind, dass jeweils verschiedene elektrische Kontakte (27, 28) des Referenzkörpers (7) kurz­ geschlossen werden, wenn sich der jeweilige Abstandshalter (13) in Anlage mit dem Referenzkörper (7) befindet, um eine Identifizierung des Abstandshalters (13) nach seiner Dicke (14) zu ermöglichen.

16. Abstandshalter zum Einsatz mit einem Spaltvermessungssystem nach Anspruch 14 oder 15 mit einem metallischen Bereich (30), der derart angeordnet ist, dass er zumindest zwei elektrische Kontakte (30) des Referenzkörpers (7) kurz­ schließt.

17. Verfahren zur Spaltbreitenmessung, bei dem ein elastisches Element (5) in einem Spalt (1, 33) eingebracht wird, das in entspannter Stellung nicht der Spaltbreite (16) entspricht,
die mechanische Spannung des elastischen Elements (5) festgestellt wird, die durch die Einbringung in den Spalt (1, 33) entsteht, und
aus der Größe der mechanischen Spannung des elastischen Elements (5) die Spaltbreite (16) bestimmt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die mechanische Spannung durch Mes­ sung des Widerstands von zumindest einem Dehnungsmessstreifen (17, 19) be­ stimmt wird, der an dem elastischen Element (5) befestigt ist.

19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die mechanische Spannung des elasti­ schen Elements (5) durch Messung der elektrischen Spannung an einem Piezo­ element festgestellt, das an dem elastischen Element (5) befestigt ist.

20. Verfahren zur Spaltbreitenmessung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem zumindest ein Abstandshalter (30) zusammen mit dem elastischen Element (5) in den Spalt eingebracht wird, wenn die zu vermessende Spaltbreite (16) derart dimensioniert ist, dass das elastische Element (5) nicht unter Spannung steht, wenn es ohne Abstandshalter (13) in den Spalt (1, 33) eingebracht wird.

21. Verwendung eines Spaltbreitenmessgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 11, eines Spaltbreitenmesssystems nach einem der Ansprüche 12 bis 15 oder eines Abstandshalters nach Anspruch 16 zur Vermessung von Karosseriespalten, im Speziellen Tür-, Motorhauben- oder Kofferraumdeckelspalten von Automobilen bzw. Automobilkomponenten.

22. Verwendung eines Spaltbreitenvermessungsverfahrens nach einem der Ansprü­ che 17 bis 20 zur Vermessung von Karosseriespalten, insbesondere Tür-, Motor­ hauben- oder Kofferraumdeckelspalten von Automobilen bzw. Automobilkompo­ nenten.