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Die Erfindung geht aus von einer Messeinrichtung zur Erfassung der Anpresskraftverteilung eines mit einer Kraft gegen eine Fläche gepressten Wischblattes bzw. eines Trageelements für Wischblätter. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Erfassung der Anpresskraftverteilung eines gegen eine Fläche gepressten Trageelements für Wischblätter.
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Die Messeinrichtung ist insbesondere für Trageelemente von Flachwischblättern vorgesehen. Sie kann jedoch auch in modifizierter Form für die Ermittlung der Anpresskraftverteilung unter der Wischlippe eines Wischblatts verwendet werden. Derartige Flachwischblätter weisen ein bandartig, langgestrecktes Trageelement, beispielsweise in Form von zwei nebeneinander in einer Ebene angeordneten Federschienen auf, die eine optimale Verteilung der vom Wischarm ausgehenden Wischblatt-Anpresskraft an der zu wischenden Scheibe gewährleisten. Dazu ist das Trageelement in unbelastetem Zustand, wenn also das Wischblatt nicht an der Scheibe anliegt, entsprechend vorgebogen und weist eine definierte Krümmung auf. Das Trageelement einer derartigen Wischvorrichtung ersetzt somit die aufwendige Tragbügel- und Krallenbügelkonstruktion, wie sie bei älteren Wischblättern bekannt ist.
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Um ein gutes Wischergebnis erzielen, ist es notwendig, die Anpresskraft des Wischarms in besonderer Weise – in der Regel gleichmäßig – über die Länge des Wischblatts bei jeder Scheibenwölbung zu verteilen. Dies geschieht bei Flachwischblättern mit Hilfe des Trageelements.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung vorzuschlagen, in welcher insbesondere die Anpresskraftverteilung eines gegen eine Fläche gepressten Trageelements für Wischblätter auf einfache Art und Weise erfasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Messeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Messeinrichtung zur Auflage des Trageelements eine Auflageschiene mit einer Längsschlitzung aufweist und dass in der Längsschlitzung ein in Längsrichtung verfahrbarer Tastkopf einer Kraftmesseinheit vorhanden ist, wobei während des Messvorgangs der Tastkopf die in der jeweiligen Messstelle wirkende Anpresskraft über die Längsrichtung des Trageelements abtastet, während gleichzeitig der Verfahrweg x des Tastkopfes aufgezeichnet wird.
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Aufgrund der über den Verfahrweg x erfassten Anpresskräfte kann die Anpresskraftverteilung als Funktion der Trageelementlänge ermittelt werden.
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Die erfindungsgemäße Messeinrichtung lässt sich für verschiedene Verwendungszwecke einsetzen. Zum einen kann die Messeinrichtung bei der Wischblattentwicklung Verwendung finden. Hergestellte Trageelemente in Form von bspw. Federschienen, können schon unmittelbar nach dem Biegevorgang auf ihre Anpresskraftverteilung untersucht werden.
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Sollte die Anpresskraftverteilung nicht die gewünschten Werte aufweisen, so kann in den Biegeprozess eingegriffen werden, um die Anpresskraftverteilung zu optimieren.
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Durch die erfindungsgemäße Messeinrichtung kann demnach frühzeitig in den Herstellungsprozess eines Flachwischblatts eingegriffen werden, wodurch enorme Kosten eingespart werden können.
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Die erfindungsgemäße Messeinrichtung kann außerdem zur Überwachung von in Großserie hergestellten Trageelementen Verwendung finden. Sollte die gemessene Anpresskraftverteilung von der vorgegebenen, gewünschten Anpresskraftverteilung abweichen, so kann in den Biegeprozess bewusst korrigierend eingegriffen werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Tastkopf geringfügig über die Oberkante der Längsschlitzung übersteht und beim Messvorgang das Trageelement geringfügig anhebt. Damit kann die in der Messstelle x auf den Tastkopf wirkende Kraft F'(x) des Trageelements ermittelt werden.
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Hierbei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Betrag des Überstehens des Tastkopfes verstellbar ist. Das Überstehen des Tastkopfes kann dementsprechend individuell an das entsprechende Trageelement angepasst werden. Damit ist die Messeinrichtung flexibel einsetzbar.
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Vorteilhafterweise ist die Kraftmesseinheit in der Längsschlitzung über die gesamte Länge des Trageelements verfahrbar. Bei symmetrisch gestalteten Trageelementen ist allerdings auch denkbar, dass lediglich von der Symmetrieachse ausgehend entweder die rechte oder die linke Hälfte des Trageelements von der Kraftmesseinheit abgetastet wird.
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Um ein sicheres Verfahren des Tastkopfes bzw. der Kraftmesseinheit in Längsrichtung zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Tastkopf bzw. die Kraftmesseinheit von einer unterhalb der Längsschlitzung angeordneten Führungsschiene geführt wird. Die Führungsschiene verläuft hierbei parallel zu der Auflageschiene, um o. g. Überstehen auf der ganzen Verfahrlänge zu gewährleisten.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Auflageschiene und die Führungsschiene miteinander ortsfest verbunden. Damit kann der Tastkopf der Kraftmesseinheit positionsgenau in der Längsschlitzung verfahren werden.
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Vorteilhafterweise kann der Tastkopf als um eine Achse drehbarer Radtastkopf ausgebildet sein. Ein derartiger Tastkopf hat den Vorteil, dass ein Abtasten des Trageelements in Längsrichtung unter minimaler Reibung zwischen dem Trageelement und dem Tastkopf erfolgt.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass der Radtastkopf mit einem relativen oder absoluten Wegmessystem, insbesondere einem Inkrementaldrehgeber oder einem Potentiometer zur Erfassung des Längsweges zusammenwirkt. Auf diese Art und Weise findet eine eindeutige Zuordnung der gemessenen Anpresskraft sowie des zugehörigen zurückgelegten Weges der Kraftmesseinheit statt.
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Um die Messeinrichtung flexibel einsetzen zu können, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die eingeleitete Kraft variiert werden kann. Je nach Art des Trageelements kann die Kraft eingestellt werden, mit welcher das Trageelement auf die Auflageschiene gedrückt wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kraft über einen Wischarm, der vorzugsweise abklappbar ist, eingeleitet wird. Aufgrund eines derartigen Wischarms werden realitätsnahe Bedingungen geschaffen. Die Abklappbarkeit des Wischarms hat den Vorteil, dass die Messeinrichtung und insbesondere das Auflegen des Trageelements auf die Auflageschiene einfach gehandhabt werden kann. Alternativ dazu kann die Krafteinleitung über vorgespannte Federn oder über eine Auflage von Gewichten erfolgen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Auflageschiene eine gekrümmte Oberfläche aufweist. Eine derartige Auflagefläche ist dann von Vorteil, wenn das Trageelement in einer Wischvorrichtung für gekrümmte Scheiben Verwendung finden soll. Andererseits ist es auch denkbar, dass die Auflageschiene eine ebene, nicht gekrümmte Oberfläche aufweist.
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Weiterhin ist denkbar, dass beide in einem Wischarm verwendete Trageelemente durch Übereinanderlegen gleichzeitig vermessen werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zur Erfassung der Anpresskraftverteilung eines gegen eine Fläche gepressten Trageelements für Wischblätter mit einer Messeinrichtung gelöst, das folgende Verfahrensschritte aufweist:
Drücken des Trageelements mit einer definierten Kraft gegen eine Auflageschiene mit einer Längsschlitzung,
Abtasten der in den jeweiligen Messstellen x wirkenden Anpresskräfte F' mittels eines in der Längsschlitzung angeordneten, in Längsrichtung verfahrbaren Tastkopfes einer Kraftmesseinheit, und
Aufzeichnen der jeweiligen erfassten Anpresskräfte F' über den von dem Tastkopf zurückgelegten Weg x.
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Durch ein derartiges Verfahren wird auf einfache Art und Weise die Anpresskraftverteilung des mit einer Kraft gegen eine Fläche gepressten Trageelements als Funktion der Position F' = f(x) möglich.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Tastkopf geringfügig über die Oberkante der Längsschlitzung übersteht und beim Messvorgang das Trageelement an der Messstelle geringfügig anhebt. Bei einem derartigen Verfahren wird gewährleistet, dass weitestgehend die Anpresskraft an der jeweiligen Messstelle x erfasst wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben und erläutert ist.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Messeinrichtung ohne Trageelement,
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2 einen Ausschnitt der Messeinrichtung gemäß 1 mit Trageelement in Seitenansicht, und
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3 die Draufsicht auf eine Auflageschiene mit Trageelement.
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Die in der 1 gezeigte Messeinrichtung 1 dient zur Erfassung der Anpresskraftverteilung F'(x) eines gegen eine Fläche gepressten Trageelements, wobei in 1 das Trageelement nicht dargestellt ist. Die Messeinrichtung 1 weist zur Auflage des Trageelements eine Auflageschiene 3 mit einer Längsschlitzung 5 auf. Die Anordnung ist auch um 180° gedreht denkbar, so dass das Trageelement von unten gegen die Auflageschiene 3 angedrückt wird. Anstelle einer geschlitzten Auflageschiene 3 ist auch denkbar, zwei nebeneinander, in einer Ebene liegende Aufnahmeschiene zu verwenden, zwischen denen ein definierter Parallelspalt verläuft. Die beiden Enden der Auflageschiene 3 liegen auf zwei Trageplatten 7 auf, welche an einem Rahmengestell 9 montiert sind. Das Rahmengestell 9 besteht im Wesentlichen aus einem horizontal verlaufenden Grundbalken 11 und zwei sich an den Enden des Grundbalkens 11, vertikal nach oben erstreckenden Seitenbalken 13. Die Auflageschiene 3 wird mittig von zwei Stützen 15 an dem Grundbalken 11 abgestützt.
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An dem freien Ende des einen Seitenbalkens 13 ist im dargestellten Fall ein einstellbarer Wischarm 17 angeordnet, über dessen freien Ende 19 die Auflageschiene 13 mit einer vorwählbaren Kraft F beaufschlagt wird. Während des Messvorgangs wird ein in 1 nicht dargestelltes Trageelement zwischen die Oberseite der Auflageschiene 3 und dem freien Ende 19 des Wischarms 7 eingelegt. Das in unbelastetem Zustand eine Krümmung aufweisende Trageelement wird aufgrund von der über das freie Ende 19 eingeleiteten Kraft F gegen die Oberseite der Auflageschiene 3 flachgedrückt. Um die Handhabbarkeit der Messeinrichtung 1 zu erleichtern, ist der Wischarm 17 um die Achse 21 nach oben abklappbar ausgebildet.
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Vorteilhafterweise kann die eingeleitete Kraft F je nach vorgegebenen Messanforderungen eingestellt werden. Das Trageelement wird derart zwischen die Auflageschiene 3 und das freie Ende 19 des Wischarms 17 gebracht, dass die Kraft F dort eingeleitet wird, wo das Trageelement im Einsatzfall des Wischblatts auf die Scheibe gedrückt wird. Dies ist in der Regel in der Mitte.
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Wie aus 1 deutlich hervorgeht, weist die Auflageschiene 3 eine ebene Oberfläche auf. Andererseits ist auch denkbar, anstelle einer ebenen Auflageschiene 3 eine gekrümmte Auflageschiene zu verwenden. Die Krümmung einer derartigen Auflageschiene entspricht dabei vorteilhafter der Krümmung einer zu wischenden Fahrzeugscheibe. Hierdurch ist es möglich, eine im späteren Betrieb der Wischvorrichtung entsprechende Kraftverteilung des Wischblatt-Anpressdruckes zu ermitteln. In diesem Falle ist die gekrümmte Auflageschiene gleichzeitig für die Führungsschiene des Tastkopfes, um ein gleichmäßiges Überstehen des Tastkopfes zu erzielen, ohne eine zusätzliche Führungsschiene parallel krümmen zu müssen.
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Die Messeinrichtung 1 umfasst weiterhin in der Längsschlitzung 5 einen Tastkopf 23 einer Kraftmesseinheit 25. Die Kraftmesseinheit 25 ist über eine unterhalb der Längsschlitzung 5 angeordneten Führungsschiene 37 über die gesamte Länge der Längsschlitzung 5 verfahrbar. Weiterhin erfasst die Messeinheit 25 mit dem Tastkopf 23 bei auf die Auflageschiene 3 niedergedrücktem Trageelement die Anpresskraft F' des Trageelements auf die Auflageschiene 3. Durch Auftragen der von der Kraftmesseinheit 25 ermittelten Anpresskraft F' über die Länge des Trageelements erhält man die Anpresskraftverteilung F'(x) als Funktion der Position.
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Eine derartige Anpresskraftverteilung F'(x) ist in einem Monitor 27 eines Datenerfassungssystems 29, der über ein Kabel 31 mit der Kraftmesseinheit 25 verbunden ist, dargestellt. Bei dem gezeigten Diagramm 33 gibt die Abszisse die erfasste Anpresskraft F' und die Ordinate den zurückgelegten Weg x der Kraftmesseinheit 25 wieder.
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Die gesamte Messeinrichtung 1 ist auf einem Untergrund 35, bspw. einer Arbeitsplatte, aufgebaut. Außerdem ist die Führungsschiene 37 mit der fest an dem Rahmengestell 9 angeordneten Auflageschiene 3 über die Trageelemente 7 ortsfest verbunden. Die gesamte Messeinrichtung 1 ist demnach sehr kompakt und transportabel ausgebildet. Damit kann die Messeinrichtung 1 flexibel eingesetzt werden.
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In 2 ist die Kraftmesseinheit 25 in Seitenansicht mit der Aufnahmeschiene 3 und darauf aufliegendem Trageelement 39 dargestellt. Der Tastkopf 23 ist bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung als Radtastkopf ausgebildet, der ein Tastrad 41 aufweist, welches während des Tastvorganges an der Unterseite des Trageelements 39 abrollt bzw. abläuft.
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Aus 2 ist weiterhin deutlich zu erkennen, dass der Tastkopf 23 geringfügig über die Oberkante der Längsschlitzung 5 übersteht und beim dargestellten Messvorgang das Trageelement 39 in der Messstelle x geringfügig anhebt. Durch ein derartiges Anheben wird weitgehend die punktuelle Anpresskraft F'(x) des Trageelements 39 an der Messstelle x erfasst.
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Das Tastrad 41 ist entlang einer Achse 43 in einer gabelartigen Aufnahme 45 gelagert. Die Aufnahme 45 ist hierbei auf einem Grundgehäuse 47 angeordnet, welches ein Kraftmesselement enthält, das die auf das Tastrad 41 über das Trageelement 39 wirkende Anpresskraft F' erfasst. Das Grundgehäuse 47 sieht weiterhin ein Kabel 49 vor, das die gemessene Kraft F' dem Computer 29 zuführt. Um die Messeinrichtung 1 flexibel einsetzen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Betrag des Überstehens des Tastkopfes 23 über die Oberkante der Längsschlitzung 3 verstellbar ist.
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Die Kraftmesseinheit 25 ist, wie aus 2 deutlich hervorgeht, auf einem Schlitten 51 angeordnet, der entlang der Führungsschiene in Richtung des Doppelpfeiles 53 verfahrbar ist. Dabei wird der Verfahrweg gemessen.
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Auf dem Schlitten 51 ist außerdem ein Inkrementaldrehgeber 55 angeordnet, der ein Drehrad 57 aufweist, welches an der Auflageschiene 3 abläuft. Es ist auch denkbar, dass das Drehrad 57 unmittelbar an dem Trageelement 39 oder an dem Tastrad 41 abläuft. Der Inkrementaldrehgeber 55 erfasst hierbei über das Drehrad 57 den von dem Schlitten 51 bzw. der Kraftmesseinheit 25 zurückgelegten Weg x. Dieser Weg x wird über ein Kabel 59 dem Datenerfassungssystems 29 mitgeteilt.
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2 zeigt außerdem das freie Ende 19 des krafteinleitenden Wischarms 17, das das Trageelement 39 mit der Kraft F beaufschlagt, so dass das Trageelement 39 flach gegen die Aufnahmeschiene 3 gedrückt wird.
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3 zeigt die Draufsicht auf die Auflageschiene 3 mit der Längsschlitzung 5. Außerdem ist das auf die Auflageschiene 3 gedrückte Trageelement 39 gezeigt. Die Schlitzung 5 verläuft hierbei mittig unterhalb des Trageelements 39.
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Zur Erfassung der Anpresskraftverteilung F'(x) des gegen die Auflageschiene 3 gepressten Trageelements 39 wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wird das Trageelement 39 zwischen das freie Ende 19 des Wischarms 17 und die Auflageschiene 3 gegeben. Hierbei beaufschlagt das freie Ende 19 das Trageelement 39 mit einer Kraft F. Zur Ermittlung der Anpresskraftverteilung F'(x) wird der in der Längsschlitzung 5, über die Oberkante der Längsschlitzung 5 geringfügig ragende Abtastkopf 23 in Form des Tastrades 41 in Längsrichtung verfahren. An der Messstelle x hebt das Tastrad 41 das Trageelement 39 geringfügig ab. Aufgrund einer Zuordnung der gemessenen Anpresskräfte F'(x) über den zurückgelegten Weg x der Kraftmesseinheit 25 erhält man die Anpresskraftverteilung F'(x) des gegen die Auflageschiene 3 gepressten Trageelements 39.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
