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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Profiltiefe von
Reifen mit Hilfe eines an einer parallel zur Reifenachse im Abstand
zur Reifenfläche angeordneten
Messschiene geführten
kontaktlosen Messkopfes.
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Stand der
Technik
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Zur
Messung der Profiltiefe von Reifen sind Anordnungen sehr unterschiedlicher
Komplexität
bekannt, z.B. einfache mechanische Vorrichtungen mit verschiebbaren
Elementen, die in die Profile einschiebbar sind und eine Skala zur
Anzeige der Profiltiefe in Millimetern aufweisen.
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Anstelle
von in die Profile einschiebbaren Elementen ist es auch bekannt
(US 2005/0057758 A1), einen lasergestützten Messkopf quer zur Reifenoberfläche zu bewegen
und diese durch Messung der von der Lauffläche reflektierten Lasersignale
abzutasten. Es ist dabei eine manuelle Handhabung der diesbezüglichen
Vorrichtung ohne Verwendung einer Fixiermechanik vorgesehen. Es
sind keine Angaben darüber
gemacht, wie eine definierte Orientierung der Messvorrichtung relativ
zur Lauffläche
des Reifens erreicht werden soll, die Voraussetzung für ein reproduzierbares
Messergebnis ist, wenn nicht auf komplexe Algorithmen bei der Auswertung
der reflektierten Lasersignale zurückgegriffen werden soll. Der Erhöhung der
Messgenauigkeit durch opto-elektronisches Scannen gegenüber den
rein mechanischen Lösungen
steht zumindest ein erhöhter
Aufwand an Auswerteelektronik bei solchen nicht-stationär verwendbaren
Vorrichtungen gegenüber.
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Am
anderen Ende des Spektrums sind Reifenprüfstände, wie sie beispielsweise
aus der gattungsbildenden
EP
0 825 415 bekannt sind, wo mit aufwändigen mechanischen und elektronischen
Einrichtungen über
die gesamte Lauf- und Seitenfläche eines
Reifens eine Art Profilcharakteristik erstellt werden kann, oder
für die Messung
ein speziell konzipierter Bremsenprüfstand verwendet wird, wie
beim Gegenstand der
DE
102 39 765 A1 .
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Für den nicht-stationären Einsatz,
also z.B. die Kontrolle von Reifenlaufflächen von LKW durch die Polizei
zur Feststellung der Fahrsicherheit eines Fahrzeugs, sind beide
Vorrichtungsgattungen ungeeignet: Rein mechanische oder manuell
zu positionierende Vorrichtungen sind zu unpräzise und erlauben keine einwandfreie
Dokumentation, Reifenprüfstände oder
Bremsprüfstände sind
stationär
und setzen voraus, dass ein gegebenenfalls demontiertes Rad auf
eine Antriebswelle gebracht wird, wo es dann in Drehungen versetzt
wird und die Messungen durchgeführt
werden.
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Darstellung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Messvorrichtung
zu konzipieren, die auch bei nicht-stationärem Einsatz eine präzise und
protokollierbare, d.h., reproduzierbare Messung des Reifenprofils
an einer bestimmten Umfangsstelle der Lauffläche des Reifens ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gemäß den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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dh.,
reproduzierbare Messung des Reifenprofils an einer bestimmten Umfangsstelle
der Lauffläche
des Reifens ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gemäß den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der
Grundgedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass zum Zwecke der
nichtstationären
Messung die Messschiene zunächst über einen
bestimmten Punkt der Reifenlauffläche positioniert wird. Da bei
nur einer Messbahn quer zur Reifenebene über die Lauffläche des
Reifens singuläre
Abweichungen von der mittleren Profiltiefe im Messbereich des Messkopfes
sein können
(z.B. Verunreinigungen, Steine im Profil), wird dieser "Nachteil" dadurch kompensiert,
dass die Rückbewegung
des Messkopfes auf einer seitlich versetzten Bahn erfolgt, auf der ebenfalls
eine Messung erfolgt, so dass durch Überlagerung und gegebenenfalls
Durchschnittsbildung der beiden Profiltiefeverläufe ein zuverlässiger Profilverlauf
gewonnen werden kann, bei dem die besagten lokalen Unregelmäßigkeiten
weitgehend eliminiert sind.
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Eine
bevorzugte Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht
vor, dass die Messschiene auf der Radvorderseite zur Anpassung an den
zu messenden Radtyp an einer Einstellvorrichtung für Rad-spezifische
Parameter (Felgengröße, Radtyp)
gehalten ist, die ihrerseits mittels Greifer an der Felge des Rades
festsetzbar ist.
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Die
Greifer ermöglichen
eine stationäre
Fixierung der Einstellvorrichtung relativ zum Rad, die mit wenigen
Handgriffen zu bewerkstelligen ist, die relativ zur Einstellvorrichtung
verschiebbare Messschiene gestattet die optimale Höhenpositionierung des
Messkopfes über
der Radlauffläche
zur Gewinnung des Messsignals, wozu vorzugsweise eine an sich bekannte
Abtastung mittels Lasersender und Lasersensor benutzt wird.
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Weitere
Ausgestaltungen sind weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:
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1:
Eine perspektivische Gesamtansicht der Vorrichtung,
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1A bis
D: Aufsicht, Seitenansicht und zwei Frontansichten mit den wesentlichen
Komponenten,
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2: drei Ansichten der Einstellvorrichtung in
einer ersten Messposition der Messschiene bei minimaler Reifengrösse,
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3: drei Ansichten der Einstellvorrichtung in
einer zweiten Messposition der Messschiene bei mittlerer Reifengrösse,
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4: drei Ansichten der Einstellvorrichtung in
einer dritten Messposition der Messschiene bei maximaler Reifengröße,
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5:
eine Seitenansicht der Einstelleinrichtung ohne montierte Messschiene,
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6:
eine Aufsicht auf den unteren Abschnitt der Einstelleinrichtung
zur Montage an der Felge des Rades,
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7:
eine perspektivische Aufsicht der Messvorrichtung, und
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8:
eine perspektivische Aufsicht auf den Messkopf in einer Endposition
auf der Messschiene.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
besteht im wesentlichen aus drei Funktionsbauteilen, nämlich einer über der
Lauffläche
des Rades positionierten Messvorrichtung 10 bestehend aus
einer Messschiene 11 mit Messkopf 12, einer Einstel leinrichtung 20,
an der über
einen Führungsblock 22 die
Messschiene 11 befestigt ist, und einer Haltevorrichtung 30.
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Der
Führungsblock 22 ist
in ersten Führungsschlitzen 21A, 21B einer
Einstellplatte 21 verschiebbar, die in je einem ersten
schwenkbaren Arm 21C, 21D verlaufen, dessen Winkelstellung
dadurch einstellbar ist, dass das eine Ende jedes ersten Arms 21C, 21D in
zweiten, kreisbogenförmigen
Führungsschlitzen 21E, 21F verlaufen.
Der Führungsblock 22 ist
seinerseits in einer Langlochschiene 21G geführt, deren
Enden mit den Enden von jeweils einem zweiten schwenkbaren Arm 21H, 21K verbunden
sind, die ihrerseits in dritten kreisbogenförmigen Führungsschlitzen 21L, 21M geführt sind.
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Durch
Bewegung des Führungsblockes 22 in den
zugeordneten Führungsschlitzen
lässt sich
die Messschiene 11 mit dem Messkopf 12 vertikal
und horizontal verschieben (Pfeile in 7) und so
auf den Radtyp und den Reifentyp einstellen, dass der Messkopf 12 in
optimaler Entfernung von der Lauffläche des Rades diese über deren
gesamte Breite abtastet.
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Zur
Einstellung der jeweils geeigneten Position dienen erste Einstellräder 21N, 21O (5).
Die Funktion der Einstelleinrichtung 20 ist aus den 2 bis 4 ersichtlich,
in denen drei verschiedene Positionen (maximale Reifengröße, mittlere
Reifengröße, minimale
Reifengröße) dargestellt
sind.
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Die
Messschiene 11 (7) trägt einen senkrecht zu ihr verlaufenden
Schlitten 13, der auf der Messschiene 11 mittels
einer Führung 11B um
einen Seitenversatz M von beispielsweise 12 mm senkrecht
zur Messschiene 11 verschiebbar ist.
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Innerhalb
des Messkopfes 12 ist ein Lasersender mit Lasersensor angeordnet,
der Laserstrahl verläuft über einen
Umlenkspiegel 15, trifft auf die darunter liegende Lauffläche des
Rades und tastet die Profilstruktur in einer ersten Spur ab, wenn
der Schlitten 13 auf der Messschiene 11 gleitet.
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Der
Antrieb des Schlittens 13 erfolgt mittels eines Seilzuges 11A,
der über
eine Umlenkrolle im Schlitten 13 geführt ist, und dessen Enden mit
Rollen verbunden sind, die von einem Motor 22A im Führungsblock 22 in
unterschiedlicher Wickelrichtung gedreht werden.
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Am
Ende der Messschiene 11 dienen Umlenkmittel 14 in
Form von Stiften und Führungsnuten dazu,
den Seitenversatz M des Schlittens 13 mit dem Messkopf 12 zu
bewirken, so dass dementsprechend der Umlenkspiegel 15 in
Richtung des Reifenumfangs um das Maß dieses Seitenversatzes weiterbewegt
wird und der Messkopf 12 bei der Rückbewegung des Schlittens 13 auf
der Messschiene 11 eine zweite Spur auf der Lauffläche des
Rades abtastet, die parallel zur ersten Spur verläuft. Die
Umlenkeinrichtungen 14 bewirken auch an dem der Einstelleinrichtung 20 zugewandten
Ende der Messschiene 11 einen gegengerichteten Seitenversatz –M, so dass der
Schlitten 13 innerhalb eines Messzyklus von einer Startposition
aus eine langgestreckte, rechteckige Bahn durchläuft, bestehend aus den beiden
Spuren und zwei gegengerichteten Seitenversätzen M. Die Detailgestaltung
von geeigneten Umlenkeinrichtungen kann unterschiedlich gewählt sein
und liegt im Ermessen des Fachmanns.
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Die
vom Lasersensor während
der beiden Spuren aufgezeichneten reflektierten Laserlichtsignale
werden in bekannter Weise gespeichert, den beiden Spuren zugeordnet
und je nach Algorithmus miteinander verglichen, addiert oder einen
Mittelwert aus ihnen gebildet, so dass dieser Messwert eine verlässliche
Aussage darüber
vermittelt, wie in dem gemessenen Umfangsbereich der Lauffläche der Profilverlauf
beschaffen ist.
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Die
Einstelleinrichtung 20 mit der Messschiene 11 ist
fest mit der Halteeinrichtung 30 verbunden, die mittels
eines Greifers 33 und einer Feststellplatte 32 eines
Haltearms 31 an der Felge des Rades festsetzbar ist, beispielsweise
in der in 1 dargestellten vertikalen Ausrichtung
des Haltearms 31. Es sind aber auch Messpositionen wählbar, bei
denen der Haltearm 31 verschwenkt ist, dies hängt in der
Praxis von der Zugänglichkeit
der Radoberfläche
beispielsweise durch die Gegebenheiten von Radkästen zusammen.
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Die
Feststellplatte 32 hat Einstellmöglichkeiten für verschiedene
Felgendurchmesser, die mittels eines zweiten Einstellrades ausgewählt werden
können.