DE102005032735B3

DE102005032735B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen eines Reifens

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Publication number: DE102005032735B3
Application number: DE102005032735A
Authority: DE
Inventors: Bernward Maehner; Stefan Dengler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-07-14

Abstract

Eine Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens (10), insbesondere mittels eines interferometrischen Messverfahrens, ist mit einer Druckkammer (1) versehen, die ein erstes Volumen aufweist und in der ein zu prüfender Reifen (10), der eine Lauffläche (11) aufweist, einem vorgegebenen Druck aussetzbar ist. Die Vorrichtung ist ferner mit wenigstens einem Messkopf (3, 3a) versehen, durch den zumindest die Lauffläche (11) des Reifens (10) abtastbar ist. Darüber hinaus ist die Vorrichtung mit einem Positionierungsmittel (4, 4a, 5) versehen, durch das der Messkopf (3, 3a) in einem vorgegebenen Abstand von dem Reifen (10) positionierbar ist. Um den Reifen (10) vergleichsweise schnell und zuverlässig zu prüfen, und zwar auch dann, wenn der Reifen (10) auf einer Felge aufgezogen ist, weist die Vorrichtung wenigstens eine Zusatzkammer (2, 2a) auf, die mit der Druckkammer (1) verbunden ist und ein zweites Volumen, das geringer als das erste Volumen ist. Das Positionierungsmittel (4, 4a, 5) ist derart in der Zusatzkammer (2, 2a) angeordnet, dass durch den Messkopf (3, 3a) die Lauffläche (11) des Reifens (10) von außen abtastbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens, insbesondere mittels eines interferometrischen Messverfahrens. Die Vorrichtung ist mit einer Druckkammer versehen, die ein erstes Volumen aufweist und in der ein zu prüfender Reifen, der eine Lauffläche und eine Seitenwand aufweist, einem vorgegebenen Druck ausgesetzt werden kann. Die Vorrichtung weist ferner wenigstens einen Messkopf, durch den zumindest die Lauffläche des Reifens abgetastet werden kann, und ein Positionierungsmittel, durch das der Messkopf in einem vorgegebenen Abstand von dem Reifen positionierbar ist, auf. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Prüfen eines Reifens, bei dem eine solche Vorrichtung Anwendung finden kann.

Reifen werden zur Qualitätskontrolle und zur Reduzierung von Sicherheitsrisiken einer Werkstoffprüfung unterzogen, die es ermöglicht, fehlerhafte Stellen zu erkennen. Vor allem dann, wenn es sich um benutzte Reifen handelt, die runderneuert werden sollen, wird in der Regel eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung angewendet, die eine vergleichsweise schnelle Reihenuntersuchung gewährleistet. Häufig anzutreffen in der industriellen Praxis sind optische Messverfahren, wie zum Beispiel die Holographie oder die auch als Speckle-Pattern-Shearing-Interferometrie bezeichnete Shearographie. Die Shearographie ist ein relatives interferometrisches Messverfahren, das ein Ergebnisbild liefert, welches den Unterschied zwischen zwei zeitlich versetzten Zuständen des Prüflings darstellt. Um das auf Grund der zunehmenden Verbreitung von elektronischen Bildsensoren, wie zum Beispiel sogenannte CCD-Kameras, heutzutage in der Regel digitale Ergebnisbild zu erzeugen, ist es demzufolge erforderlich, den Zustand des Prüflings zwischen zwei Messungen durch Einwirkung einer mechanischen, thermischen oder pneumatischen Kraft zu verändern. Vorrichtungen zum Prüfen von Reifen, wie sie beispielsweise aus der EP 1 355 142 A2 bekannt sind, weisen aus diesem Grund eine Druckkammer auf, die entweder evakuiert oder mit Druck beaufschlagt wird, so dass sich der in der Druckkammer befindende Reifen infolge der Druckänderung verformt und damit von einem ersten Referenzzustand in einen zweiten Messzustand übergeht.

Im Unterschied zu der Holographie ermittelt die Shearographie nicht die Verformung an der Oberfläche eines Prüflings, sondern misst den Gradienten der Verformung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass für die Shearographie ein sogenanntes Shearingelement Anwendung findet, bei dem es sich um eine eine Bildverdopplung erzeugende Shearoptik, wie zum Beispiel ein optischer Keil, ein optisches Biprisma oder ein Michelson-Interferometer, handelt. Auf Grund des Shearingelements entstehen zwei geringfügig räumlich versetzte Bilder von dem Prüfling, die überlagert werden, um auf Grund der sich auf diese Weise ergebenden Interferenz ein Interferogramm zu erzeugen. Das den Gradienten der Verformung kennzeichnende Shearogramm wird durch Subtraktion der Intensitäten der im Referenzzustand und im Messzustand gewonnenen Interferogramme erzeugt. Das Shearogramm gibt zu erkennen, ob sich die Lage eines Punktes zu einem benachbarten Punkt auf Grund der Verformung des Prüflings geändert hat. Falls ja, dann führt dieser Wegunterschied zu einer lokalen Veränderung der Intensitätsverteilung, die als Speckle oder Flecken sichtbar ist und Auskunft über eine fehlerhafte Stelle gibt. Interferometrische Messverfahren, die auf dieser Speckle- Interferomertrie beruhen, werden in der DE 42 31 578 A1 und EP 1 014 036 B1 beschrieben.

Die EP 1 355 142 A2 beschreibt ein Reifenprüfgerät, bei dem ein zu prüfender Reifen ohne Felge und Radscheibe in einer aufrechten Position in einer Druckkammer angeordnet wird. Ein an einem Ausleger, der in vertikaler und horizontaler Richtung bewegbar sowie um eine schräg verlaufende Achse schwenkbar ist, angeordneter Messkopf umfasst eine Beleuchtungseinheit und eine Bildaufnahmeeinheit, um den Reifen zu prüfen. Zu diesem Zweck lässt sich der Messkopf mittels des Auslegers in das Innere des Reifens bewegen, um in einem vorgegebenen Abstand von der inneren Umfangsfläche des Reifens die Lauffläche des Reifens abzutasten. Auf Grund der schwenkbaren Anordnung des Auslegers lässt sich der Messkopf zudem in einem vorgegebenen Abstand von der äusseren Seitenfläche des Reifens positionieren, um die Seitenwand des Reifens zu prüfen. Der Reifen ist in der Druckkammer auf Rollen gelagert, die den Reifen in axialer und radialer Richtung abstützen und eine Drehung des Reifens ermöglichen, so dass der Messkopf die Lauffläche und die Seitenwand des Reifens in Umfangsrichtung vollständig abtasten kann.

Ein Reifenprüfgerät, bei dem ein zu prüfender Reifen in einer liegenden Position in einer Druckkammer angeordnet wird, offenbart die DE 199 44 314 A1 . Das Reifenprüfgerät weist einen verstellbar angeordneten Messkopf auf, der sich in einem vorgegebenen Abstand von der inneren Umfangsfläche und der inneren oder äusseren Seitenfläche des Reifens positionieren lässt, um die Lauffläche und die Seitenwand des Reifens zu prüfen. Der Messkopf weist eine Vielzahl an Beleuchtungseinheiten und Bildaufnahmeeinheiten auf, die unterschiedliche Abschnitte des Reifens gleichzeitig prüfen, um die Zeit, die für die Prüfung des Reifens benötigt wird, zu verkürzen.

Die zuvor beschriebenen Reifenprüfgeräte haben gemein, dass der Messkopf im Inneren des Reifens positioniert wird, um die Lauffläche des Reifens von innen abzutasten. Dies bietet den Vorteil, dass die Druckkammer relativ kompakt ausgestaltet werden kann, so dass sich die in dem von der Druckkammer eingeschlossenen Volumen befindende Luft relativ schnell evakuieren lässt, um die für eine Verformung des Reifens erforderliche Druckänderung hervorzurufen. Ein weiterer Vorteil des Abtastens der Lauffläche des Reifens von innen besteht darin, dass die innere Umfangsfläche des Reifens kein Reifenprofil aufweist, das ein interferometrisches Messen beeinträchtigte. Als nachteilig bei den bekannten Reifenprüfgeräten hat sich allerdings erwiesen, dass das Messergebnis unbrauchbar wird, wenn die innere Umfangsfläche des Reifens mit einem abdichtenden Gel beschichtet oder auf Grund eines aufgetragenen Trennmittels stark glänzend ist, so dass die für eine interferometrische Messung erforderliche diffuse Streuung der von einer Beleuchtungseinheit erzeugten und auf dem zu prüfenden Reifen auftreffenden Lichtbündel nicht mehr gewährleistet ist. Darüber hinaus sind in Bereichen, in denen Reifen besonders hoch beansprucht werden, zum Beispiel bei Flugzeugen, Rennwagen oder Schwertransportfahrzeugen, zunehmend häufiger Räder anzutreffen, die aus einem festen Verbund von Reifen und Felge bestehen, um das Auftreten eines „Plattfusses" auszuschliessen. Die Reifen von solchen Rädern können nicht von der Felge abgezogen werden und lassen sich demzufolge nicht von innen prüfen.

Ausserdem ist aus der DE 42 31 578 A1 ein Reifenprüfstand bekannt, der ein Gestell aufweist, auf dem ein auf einer Felge aufgezogener Reifen drehbar gelagert wird. An dem Gestell sind Messköpfe schwenkbar montiert, die so ausgerichtet sind, dass sich der Bereich der Schulter des Reifens abtasten lässt. Die für eine interferometrische Messung erforderliche Verformung des Reifens wird durch eine Änderung des Innendrucks des Reifens herbeigeführt. Die Änderung des Innendrucks des Reifens hat zur Folge, dass einzelne Schichten des Reifens aneinander gepresst werden. Die aus der DE 42 31 578 A1 bekannte Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens ermöglicht infolgedessen, zwar beschädigte Corde im Bereich der Karkasse oder des Gürtels des Reifens festzustellen, ist aber nicht geeignet, um andere fehlerhafte Stellen, wie beispielsweise Separationen, zu erkennen.

Ein Reifenprüfgerät, bei dem die innere Umfangsfläche eines zu prüfenden Reifens mit Hilfe von einem Kegelspiegel abgetastet wird, wird in der DE 26 41 516 A1 beschrieben.

Die DE 200 06 840 U1 offenbart eine Prüfvorrichtung für Reifen, die mit einer Messeinheit versehen ist. Die Messeinheit ist oberhalb des zu prüfenden Reifens linear verschiebbar, jedoch unverdrehbar gelagert.

Weiterhin offenbart die EP 1 278 043 A2 eine Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens, mit welcher ein shearographisches Messverfahren durchgeführt werden kann. Die Vorrichtung weist eine Kamera auf, die an einem Positionierungsmittel angeordnet ist. Das Positionierungsmittel ermöglicht eine Verschiebung der Kamera in axialer Richtung des Reifens und eine Drehung der Kamera um eine sich in axialer Richtung erstreckende Achse. Die Kamera ist geeignet, die Umfangsfläche und die äußere Seitenwand des Reifens abzutasten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen eines Reifens zu schaffen, durch die sich ein vergleichsweise schnelles und zuverlässiges Prüfen eines Reifens erzielen lässt, und zwar auch dann, wenn der Reifen auf eine Felge aufgezogen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäss Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäss Anspruch 11 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Vorrichtung und des Verfahrens zum Prüfen eines Reifens werden in den Ansprüchen 2 bis 9 und 12 bis 19 definiert.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens ist mit einer Druckkammer versehen, die ein erstes Volumen aufweist und in der ein zu prüfender Reifen, der eine Lauffläche aufweist, einem vorgegebenen Druck ausgesetzt werden kann. Die Vorrichtung ist ferner mit wenigstens einem Messkopf versehen, durch den zumindest die Lauffläche des Reifens abtastbar ist. Der Messkopf ist durch ein Positionierungsmittel in einem vorgegebenen Abstand von dem Reifen positionierbar und kann eine Ausgestaltung haben, wie sie in der DE 199 44 314 A1 oder EP 1 014 036 B1 beschrieben ist, um den Reifen mittels eines interferometrischen Messverfahrens zu prüfen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist ausserdem mit wenigstens einer Zusatzkammer versehen, die mit der Druckkammer verbunden ist und ein zweites Volumen, das geringer als das erste Volumen der Druckkammer ist, aufweist. Das Positionierungsmittel ist derart in der Zusatzkammer angeordnet, dass durch den Messkopf die Lauffläche des Reifens von aussen abtastbar ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Prüfen eines Reifens weist folgende Verfahrensschritte auf:

a) ein zu prüfender Reifen, der eine Lauffläche aufweist, wird in einer Druckkammer angeordnet;
b) der Reifen wird in der Druckkammer einem vorgegebenen Druck ausgesetzt;
c) ein Messkopf wird durch ein Positionierungsmittel, das in einer mit der Druckkammer verbundenen Zusatzkammer angeordnet ist, in einem vorgegebenen Abstand von dem Reifen positioniert und
d) zumindest die Lauffläche des Reifens wird durch den Messkopf von aussen abgetastet.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Abtasten der Lauffläche des Reifens von aussen dann vergleichsweise schnell und zuverlässig möglich ist, wenn das den Messkopf positionierende Positionierungsmittel in einer Zusatzkammer angeordnet ist, die mit der Druckkammer verbunden ist. Denn auf diese Weise lässt sich die den Reifen aufnehmende Druckkammer vornehmlich in Hinsicht auf die Grösse des zu prüfenden Reifens dimensionieren und damit vergleichsweise kompakt ausgestalten, so dass die Druckkammer relativ schnell evakuiert oder mit Druck beaufschlagt werden kann, um den Reifen einem vorgegebenen Druck auszusetzen. Wird der Reifen mittels eines interferometrischen Messverfahrens geprüft, lässt sich somit die für eine Verformung des Reifens erforderliche Druckänderung rasch herbeiführen. Die mit der Druckkammer verbundene Zusatzkammer, die hauptsächlich das Positionierungsmittel und in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Reifens unter Umständen auch den Messkopf aufnimmt, verfügt über ein verhältnismässig geringes Volumen, so dass die Zeitdauer, die benötigt wird, um eine Druckänderung in der Druckkammer durchzuführen, durch das Volumen der Zusatzkammer nur marginal beeinflusst wird. Ein Anordnen des Positionierungsmittels in der Zusatzkammer schliesst im Sinne der vorlie genden Erfindung nicht aus, dass sich Teile des Positionierungsmittels ausserhalb der Zusatzkammer, insbesondere in der Druckkammer, befinden.

In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis von zweitem Volumen zum ersten Volumen weniger als 1:5, vorzugsweise weniger als 1:10, beträgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung umfasst das Positionierungsmittel eine Linearführung, durch die der Messkopf in axialer Richtung des Reifens verschiebbar ist. Die Position des Messkopfs kann auf diese Weise in Hinsicht auf die Breite der Lauffläche justiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Positionierungsmittel eine Linearführung umfassen, durch die der Messkopf in radialer Richtung des Reifens verschiebbar ist. Eine solche Linearführung kommt vor allem dann zum Tragen, wenn in der Druckkammer Reifen unterschiedlicher Durchmesser geprüft werden sollen. Die Linearführung stellt eine geeignete Positionierung des Messkopfs in Abhängigkeit von dem Durchmesser des jeweils zu prüfenden Reifens sicher. In Hinsicht auf eine umfassende Manövrierfähigkeit kann das Positionierungsmittel ausserdem eine Schwenkvorrichtung umfassen, durch die der Messkopf in einer Schwenkrichtung schwenkbar ist. Die Schwenkvorrichtung ermöglicht ein Schwenken des Messkopfs um eine Achse, die sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall in axialer Richtung, in radialer Richtung, in einer tangentialen Richtung oder, wie es aus der EP 1 355 142 A2 bekannt ist, in einer schräg verlaufenden Richtung erstrecken kann. Die Schwenkvorrichtung ermöglicht es, den Messkopf in eine Position zu bringen, in der die Schulter oder die Seitenwand des Reifens von aussen abgetastet werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Untergestell versehen, auf dem die Druckkammer angeordnet ist. Das Untergestell ist zweckmässigerweise mit einer Drehvorrich tung versehen, die es ermöglicht, den Reifen um eine sich in axialer Richtung erstreckende Rotationsachse zu drehen, so dass die Lauffläche und/oder die Seitenwand des Reifens in Umfangsrichtung vollständig durch den Messkopf abgetastet werden kann. In diesem Zusammenhang hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn die axiale Richtung des Reifens vertikal verläuft und die radiale Richtung des Reifens horizontal verläuft, so dass der Reifen in einer liegenden Position auf dem Untergestell angeordnet wird. Das Untergestell kann in diesem Fall mit einem Stützlager versehen sein, das eine gleichmässige Abstützung der Seitenwand des Reifens sicherstellt, um eine ungewollte Verformung des Reifens, die bei einem interferometrischen Messverfahren das Messergebnis beeinträchtigte, zu vermeiden. Je nach Anwendungsfall kann es auch zweckmässig sein, den Reifen in einer aufrechten Position auf dem Untergestell anzuordnen, so dass die axiale Richtung des Reifens im Wesentlichen horizontal verläuft. Eine solche Ausgestaltung kommt vor allem dann zum Tragen, wenn ein zu prüfender Reifen vergleichsweise schwer ist, so dass die aufrechte Position eine einfache Handhabung des Reifens ermöglicht.

Bevorzugt sind die Druckkammer und die Zusatzkammer fest miteinander verbunden oder einteilig ausgestaltet, um eine Einheit zu bilden, die eine aufwendige Abdichtung des Übergangsbereichs von der Druckkammer auf die Zusatzkammer entbehrlich macht. Ist die Druckkammer als Haube ausgestaltet, wie es aus der DE 199 44 314 A1 bekannt ist, dann wird die Druckkammer zusammen mit der Zusatzkammer zum Beladen und Entladen eines Reifens angehoben. Je nach Anwendungsfall ist es allerdings auch möglich, die Druckkammer und die Zusatzkammer separat auszugestalten, so dass beim Anheben der Druckkammer die Zusatzkammer auf dem Untergestell verbleibt.

Um ein interferometrisches Messverfahren durchzuführen, umfasst der Messkopf vorteilhafterweise eine Beleuchtungseinheit, durch welche die Lauffläche und/oder die Seitenwand des Reifens beleuchtet werden, ein Shearingelement, durch das die von der Lauffläche oder der Seitenwand des Reifens rückgestreuten Lichtbündel zur Interferenz gebracht werden, und einen elektronischen Bildsensor, der im Strahlengang des Shearingelements angeordnet ist und die interferierenden Lichtbündel aufnimmt. In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall kann die zum Beispiel durch Laserdioden gebildete Beleuchtungseinheit entweder integraler Bestandteil des Messkopfs oder von diesem separat ausgebildet sein.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Reifen um eine sich in axialer Richtung erstreckende Rotationsachse gedreht, um die Lauffläche oder die Seitenwand des Reifens in Umfangsrichtung vollständig abzutasten. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Messkopf durch das Positionierungsmittel in einem vorgegebenen Abstand von der Seitenwand des Reifens in axialer Richtung beziehungsweise in einem vorgegebenen Abstand von der Lauffläche des Reifens in radialer Richtung zu positionieren. In Hinsicht auf eine hohe Manövrierfähigkeit des Messkopfs ist es ferner vorteilhaft, den Messkopf durch das Positionierungsmittel in einer Schwenkrichtung um eine sich in axialer Richtung oder in radialer Richtung oder in tangentialer Richtung ersteckende Achse zu schwenken.

Um ein aussagekräftiges Messergebnis sicherzustellen, wird bevorzugt ein auf der Lauffläche des Reifens vorhandenes Reifenprofil vor dem Anordnen des Reifens in der Druckkammer abgetragen. Auf diese Weise verfälschen die Rippen und Rillen, die ein Reifenprofil üblicherweise hat, nicht das Messergebnis.

Bevorzugt wird die Lauffläche und/oder die Seitenwand des Reifens vor dem Anordnen des Reifens in der Druckkammer gerauht, um sicherzustellen, dass von der Oberfläche des Reifens eine diffuse Streuung ausgeht, wenn der Reifen mittels einer Beleuchtungseinheit beleuchtet wird. Eine solche Massnahme kommt vor allem dann zum Tragen, wenn der Reifen mittels eines interferometrischen Messverfahrens geprüft wird. In diesem Zusammenhang hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, auf die Lauffläche und/oder die Seitenwand des Reifens vor dem Anordnen des Reifens in der Druckkammer ein Mittel aufzutragen, dass eine diffuse Streuung der Oberfläche des Reifens verstärkt.

Eine praxisgerechte Prüfung eines Reifens ergibt sich dann, wenn der Messkopf eine sich auf Grund einer Änderung des Drucks in der Druckkammer ergebende Verformung des Reifens interferometrisch erfasst, wobei auf der Speckle-Interferometrie beruhende Messverfahren, wie zum Beispiel die digitale Shearographie, eine vergleichsweise kostengünstige und schnelle Echtzeitprüfung gewährleisten.

Einzelheiten und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung dreier bevorzugter Ausführungsbeispiele. In den die Ausführungsbeispiele lediglich schematisch darstellenden Zeichnungen veranschaulichen im einzelnen:
1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens in einer ersten Ausführungsform;
2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss 1;
3 eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens in einer zweiten Ausführungsform;
4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss 3;
5 eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens in einer dritten Ausführungsform und
6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss 5.
Die in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens weist eine als Haube ausgestaltete Druckkammer 1 auf, die auf einem Untergestell 6 angeordnet ist. Die ein erstes Volumen einschliessende Druckkammer 1 ist in vertikaler Richtung bewegbar gelagert, so dass ein in der Druckkammer 1 zu prüfender Reifen 10 durch Anheben der Druckkammer 1 beladen oder entladen werden kann. In der in 1 gezeigten geschlossenen Stellung liegt die Druckkammer 1 auf dem Untergestellt 6 auf und ist gegenüber der Umgebung abgedichtet, so dass mittels einer nicht dargestellten Pumpe ein vorgegebener Druck in der Druckkammer 1 eingestellt werden kann. Der in der Druckkammer 1 herrschende Druck kann ein Überdruck oder Unterdruck sein. In der industriellen Praxis hat es sich als zweckmässig erwiesen, als Referenzzustand den Atmosphärendruck zu wählen und als Messzustand einen Unterdruck vorzusehen, auf den die Druckkammer 1 mittels der Pumpe evakuiert wird.
Die Druckkammer 1 ist mit einer Zusatzkammer 2 verbunden, die ein zweites Volumen einschliesst, das geringer als das erste Volumen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt das zweite Volumen weniger als 1/8 des ersten Volumens. Die Zusatzkammer 2 bildet mit der Druckkammer 1 eine Einheit, so dass in der Zusatzkammer 2 stets der gleiche Druck herrscht wie in der Druckkammer 1. In der Zusatzkammer 2 ist ein Positionierungsmittel angeordnet, durch das ein den Reifen 10 abtastender Messkopf 3 in einem vorgegebenen Abstand von dem in einer liegenden Position in der Druckkammer 1 angeordneten Reifen 10 positionierbar ist. Das Positionierungsmittel umfasst eine axiale Linearführung 4, durch die der Messkopf 3 in einer axialen Richtung z des Reifens 10 verschiebbar ist, um in einem vorgegebenen Abstand von einer Seitenwand 12 des Reifes 10 positioniert zu werden. Das Positionierungsmittel weist ferner eine in den 1 und 2 nicht näher dargestellte radiale Linearführung auf, durch die der Messkopf 3 in einer ra dialen Richtung x des Reifens 10 verschiebbar ist, um in einem vorgegebenen Abstand von einer Lauffläche 11 des Reifens 10 positioniert zu werden. Aufgrund der liegenden Anordnung des Reifens 10 in der Druckkammer 1 verläuft die axiale Richtung z vertikal und die radiale Richtung x horizontal. Das Positionierungsmittel umfasst ausserdem eine nicht näher dargestellte Schwenkvorrichtung, durch die der Messkopf 3 in einer Schwenkrichtung f um eine sich in einer tangentialen Richtung erstreckenden Achse schwenkbar ist. Die tangentiale Richtung verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel horizontal und orthogonal zur radialen Richtung x und zur axialen Richtung z. Ein Schwenken des Messkopfs 3 in der Schwenkrichtung f ermöglicht es, den Messkopf 3 von einer auf die Lauffläche 11 ausgerichteten Position, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist, in eine auf die obere oder untere Seitenwand 12 ausgerichtete Position zu bewegen und vice versa.
Um die Lauffläche 11 oder die Seitenwand 12 in Umfangsrichtung des Reifens 10 vollständig zu prüfen, weist das Untergestell 6 eine nicht dargestellte Drehvorrichtung auf, auf welcher der Reifen 10 gelagert ist und die eine Drehung des Reifens 10 um eine sich in axialer Richtung z erstreckende Rotationsachse R ermöglicht.
Die in den 3 und 4 dargestellten Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss den 1 und 2 vornehmlich darin, dass die Druckkammer 1 nicht als bewegbare Haube, sondern als fest mit dem Untergestell 6 verbundenes Gehäuse ausgestaltet ist. Zum Beladen und Entladen des Reifens 10 weist die Druckkammer 1 wenigstens eine nicht dargestellte Schwenk- oder Schiebetür auf. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass sich die radiale Linearführung 5 oberhalb des Reifens 10 in der Druckkammer 1 erstreckt und auf diese Weise ermöglicht, den Messkopf 3 im Inneren des Reifens 10 zu positionieren.
Die in den 5 und 6 gezeigte Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss den 1 und 2 hauptsächlich darin, dass einer ersten Zusatzkammer 2 diametral gegenüberliegend eine zweite Zusatzkammer 2a angeordnet ist. In der zweiten Zusatzkammer 2a befindet sich ein zweiter Messkopf 3a, eine zweite axiale Linearführung 4a, eine nicht dargestellte zweite radiale Linearführung und eine nicht dargestellte zweite Schwenkvorrichtung. Der zweite Messkopf 3a ist demzufolge unabhängig von dem ersten Messkopf 3 an dem Reifen 10 positionierbar. Die Messköpfe 3, 3a bieten die Möglichkeit, unterschiedliche Abschnitte des Reifens 10 zeitgleich zu prüfen, so dass sich eine Verkürzung der Prüfdauer ergibt. Die Messköpfe 3, 3a können, wie in den 5 und 6 dargestellt, zeitgleich die Lauffläche 11 abtasten. Je nach Anwendungsfall wäre es allerdings auch möglich, einen der Messköpfe 3, 3a auf die Lauffläche 11 und den anderen auf die obere oder untere Seitenwand 12 zu richten. Um eine vergleichsweise kurze Prüfdauer zu erreichen, können auch drei oder mehr Zusatzabschnitte 2, 2a vorgesehen werden, in denen sich jeweils ein oder auch mehrere Messköpfe 3, 3a befinden.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens eignen sich in besonderem Masse dazu, den Reifen 10 mittels eines interferometrischen Messverfahrens, insbesondere der digitalen Shearographie, zu prüfen. In diesem Fall weist der Kopf 3, 3a eine Beleuchtungseinheit auf, durch welche die Lauffläche 11 und/oder die Seitenwand 12 beleuchtet werden. Bei der Beleuchtungseinheit kann es sich um Laserdioden handeln, wie sie in der EP 1 014 036 B1 beschrieben sind. Der Messkopf 3, 3a weist ferner ein Shearingelement, beispielsweise ein Michelson-Interferometer, auf, durch das die von der Lauffläche 11 und/oder der Seitenwand 12 rückgestreuten Lichtbündel zur Interferenz gebracht werden. Ausserdem ist der Messkopf 3, 3a mit einem elektronischen Bildsensor, beispielsweise einer CCD-Kamera, versehen, der im Strahlengang des Shearingelements angeordnet ist und die interferierenden Lichtbündel aufnimmt, um ein Interferogramm zu erzeugen. Der Messkopf 3, 3a ist mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden, welche die von dem Bildsensor erfassten Interferogramme verarbeitet, um beispielsweise aus unterschiedlichen Zuständen des Reifens 10, die sich aufgrund einer Änderung des Drucks in der Druckkammer 1 ergeben, ein die Verformung an der Oberfläche des Reifens 10 anzeigendes Shearogramm zu erstellen.
Wenngleich vor allem die in den 3 und 4 gezeigte Ausführungsform ein Bewegen des Messkopfes 3 in das Innere des Reifens 10 und damit ein Prüfen der Lauffläche 11 oder der Seitenwand 12 von innen ermöglicht und damit eine universelle Prüfung sicherstellt, zeichnen sich die zuvor beschriebenen Ausführungsformen vor allem dadurch aus, dass die Lauffläche 11 durch den Messkopf 3, 3a von aussen abgetastet werden kann. Dies ist vornehmlich darauf zurückzuführen, dass das den Messkopf 3, 3a in Bezug auf den Reifen 10 positionierende Positionierungsmittel, das heisst die Linearführungen 4, 4a und 5 und die Schwenkvorrichtung, im wesentlichen in der Zusatzkammer 2, 2a angeordnet sind. Aufgrund des vergleichsweise geringen Volumens der Zusatzkammer 2, 2a wird die Zeitdauer, die benötigt wird, um eine Druckänderung in der Druckkammer 1 und damit auch in der Zusatzkammer 2, 2a durchzuführen, nur unbedeutend beeinflusst, so dass eine vergleichsweise schnelle Prüfung sichergestellt ist. Um das Messergebnis bei einem Abtasten der Lauffläche 11 von aussen nicht zu verfälschen, wird das Reifenprofil des Reifens 10 vor dem Anordnen des Reifens 10 in der Druckkammer 1 abgetragen. Zusätzlich kann die Lauffläche 11 und/oder die Seitenwand 12 gerauht oder in einer anderen Weise bearbeitet werden, um die vor allem für eine digitale Shearographie erforderliche diffuse Streuung der Oberfläche des Reifens 10 sicherzustellen.
Für die Prüfung des in der Druckkammer 1 angeordneten Reifens 10 wird zunächst der Messkopf 3, 3a in einem vorgegebenen Abstand von der Lauffläche 11 positioniert, um bei in der Druckkammer 1 herrschendem Atmo sphärendruck die Lauffläche 11 während einer Drehung des Reifens 10 um die Rotationsachse R von aussen abzutasten. Das berührungslose Abtasten kann in einer Weise erfolgen, wie sie in der EP 1 014 036 B1 beschrieben ist. Nachdem zunächst ein Sektor der Lauffläche 11 abgetastet worden ist, wird die Druckkammer 1 und die Zusatzkammer 2, 2a auf einen vorgegebenen Unterdruck evakuiert und die Messung für diesen Sektor wiederholt. Aus dem im Referenzzustand bei Atmosphärendruck und im Messzustand bei Unterdruck gewonnenen Interferogrammen ermittelt die mit dem Messkopf 3, 3a verbundene Auswerteeinheit ein Shearogramm, das Auskunft über fehlerhafte Stellen des Reifens 10 in diesem Sektor gibt. Die gesamte Lauffläche 11 wird durch sukzessives Messen einzelner Sektoren im Referenzzustand und im Messzustand geprüft. Wird die Lauffläche beispielsweise in acht Sektoren unterteilt, dann muss die Druckkammer 1 und die Zusatzkammer 2, 2a allein für die Prüfung der Lauffläche 11 jeweils acht Mal evakuiert und geflutet werden, um den Referenzzustand und den Messzustand für die einzelnen Sektoren zu erzeugen. Wird im Anschluss an die Lauffläche 11 noch die obere und untere Seitenwand 12 des Reifens 10 abgetastet, dann verdreifacht sich die Anzahl der Evakuierungs- und Flutvorgänge. Das vergleichsweise geringe Volumen der Zusatzkammer 2, 2a kommt bei einer solchen Vielzahl an Druckänderungen in besonderem Masse zum Tragen und stellt eine vergleichsweise kurze Prüfdauer sicher.

1: Druckkammer
2: erste Zusatzkammer
2a: zweite Zusatzkammer
3: erster Messkopf
3a: zweiter Messkopf
4: erste axiale Linearführung
4a: zweite axiale Linearführung
5: radiale Linearführung
6: Untergestell
10: Reifen
11: Lauffläche
12: Seitenwand
R: Rotationsachse
f: Schwenkrichtung
x: radiale Richtung
z: axiale Richtung

Claims

Vorrichtung zum Prüfen eines Reifens (10) mittels eines interferometrischen Messverfahrens, mit einer Druckkammer (1), die ein erstes Volumen aufweist und in der ein zu prüfender Reifen (10), der eine Lauffläche (11) aufweist, einem vorgegebenen Druck aussetzbar ist; wenigstens einem Messkopf (3, 3a), durch den zumindest die Lauffläche (11) des Reifens (10) abtastbar ist, und einem Positionierungsmittel (4, 4a, 5), durch das der Messkopf (3, 3a) in einem vorgegebenen Abstand von dem Reifen (10) positionierbar ist, gekennzeichnet durch wenigstens eine Zusatzkammer (2, 2a), die mit der Druckkammer (1) verbunden ist und ein zweites Volumen, das geringer als das erste Volumen ist, aufweist, wobei das Positionierungsmittel (4, 4a, 5) derart in der Zusatzkammer (2, 2a) angeordnet ist, dass durch den Messkopf (3, 3a) die Lauffläche (11) des Reifens (10) von aussen abtastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von zweitem Volumen zu erstem Volumen weniger als 1:5, vorzugsweise weniger als 1:10, beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsmittel eine Linearführung (4, 4a) umfasst, durch die der Messkopf (3, 3a) in einer axialen Richtung (z) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsmittel eine Linearführung (5) um fasst, durch die der Messkopf (3, 3a) in einer radialen Richtung (x) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungsmittel eine Schwenkvorrichtung umfasst, durch die der Messkopf (3, 3a) in einer Schwenkrichtung (f) um eine sich in axialer Richtung (z) oder in radialer Richtung (x) oder in einer tangentialen Richtung erstreckenden Achse schwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Untergestell (6), auf dem die Druckkammer (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen (10) um eine sich in axialer Richtung (z) erstreckende Rotationsachse (R) drehbar auf dem Untergestell (6) lagerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Richtung (z) vertikal verläuft und die radiale Richtung (x) horizontal verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (1) und die Zusatzkammer (2, 2a) fest miteinander verbunden oder einteilig ausgestaltet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (3, 3a) eine Beleuchtungseinheit, durch welche die Lauffläche (11) oder eine Seitenwand (12) des Reifens (10) beleuchtet werden, ein Shearingelement, durch das die von der Lauffläche (11) oder der Seitenwand (12) des Reifens (10) rückgestreuten Lichtbündel zur Interferenz gebracht werden, und einen elekt ronischen Bildsensor, der im Strahlengang des Shearingelements angeordnet ist und die interferierenden Lichtbündel aufnimmt, umfasst.
Verfahren zum Prüfen eines Reifens (10) mittels eines interferometrischen Messverfahrens, mit folgenden Verfahrensschritten: a) ein zu prüfender Reifen (10), der eine Lauffläche (11) aufweist, wird in einer Druckkammer (1) angeordnet; b) der Reifen (10) wird in der Druckkammer (1) einem vorgegebenen Druck ausgesetzt; c) ein Messkopf (3, 3a) wird durch ein Positionierungsmittel (4, 4a, 5), das in einer mit der Druckkammer (1) verbundenen Zusatzkammer (2, 2a) angeordnet ist, in einem vorgegebenen Abstand von dem Reifen (10) positioniert und d) zumindest die Lauffläche (11) des Reifens (10) wird durch den Messkopf (3, 3a) von aussen abgetastet.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifen (10) um eine sich in axialer Richtung (z) erstreckende Rotationsachse (R) gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (3, 3a) durch das Positionierungsmittel (4, 4a) in einem vorgegebenen Abstand von einer Seitenwand (12) des Reifens (10) in axialer Richtung (z) positioniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (3, 3a) durch das Positionierungsmittel (5) in einem vorgegebenen Abstand von einer Lauffläche (11) des Reifens (10) in radialer Richtung (x) positioniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (3, 3a) durch das Positionierungsmittel in einer Schwenkrichtung (f) um eine sich in axialer Richtung (z) oder in radialer Richtung (x) oder in tangentialer Richtung erstreckenden Achse geschwenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Lauffläche (11) des Reifens (10) vorhandenes Reifenprofil vor dem Anordnen des Reifens (10) in der Druckkammer (1) abgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (11) oder die Seitenwand (12) des Reifens (10) vor dem Anordnen des Reifens (10) in der Druckkammer (1) gerauht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Lauffläche (11) oder die Seitenwand (12) des Reifens (10) vor dem Anordnen des Reifens (10) in der Druckkammer (1) ein Mittel aufgetragen wird, das eine diffuse Streuung der Oberfläche des Reifens (10) verstärkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (3, 3a) eine sich aufgrund einer Änderung des Drucks in der Druckkammer (1) ergebende Verformung des Reifens (10) interferometrisch erfasst.