DE3334976C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der DE-PS 8 54 587 bekannten Vor­ richtung zur Feststellung der Schlagfreiheit und der Dicken­ toleranz von Rotationskörpern wird von einem Sender tangen­ tial zum Rotationskörper ein paralleles Strahlenbündel als Abtaststrahl ausgesendet, und von einem Empfänger mit einer angeschlossenen Auswerteschaltung werden Schwankungen der Abschattung des parallelen Strahlenbündels ermittelt, die einen Rückschluß auf die Schlagfreiheit und Dickentoleranz des im Strahlenbündel befindlichen Rotors ermöglichen. Bei der bekannten Vorrichtung bleibt jedoch unberücksichtigt, daß durch temperatur- und/oder alterungsbedingte Driften der Bauteile, insbesondere Halbleiterbauteile, im Sender, Empfän­ ger und der Auswerteelektronik Meßfehler auftreten können. Vor allem bei der Messung an Kraftfahrzeugreifen ergeben sich aus Verschmutzung der Optiken weitere Meßfehler. Diese Verschmutzungen der Optik sind vor allem auf Wasserpartikel zurückzuführen, die von der Seifung beim Reifenaufziehen herrühren. Auch von der Vulkanisierung herrührende Gummi­ partikel können die Durchlässigkeit der Optiken beeinträch­ tigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch Driften an den ver­ wendeten elektronischen Bauteilen und durch Verschmutzung der Optiken hervorgerufene Meßungenauigkeiten vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der eingangs genann­ ten Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst.

Hierdurch wird eine berührungslose Messung von Rundlauf­ abweichungen eines Kraftfahrzeugreifens ermöglicht, wobei der durch die Profilierung entstehende Störanteil im Nutz­ signal gering gehalten werden kann. Bei der Auswertung der auf den Empfänger auffallenden abgeschatteten Strahlung spielt der Einfluß der Temperatur auf die verwendeten Bau­ teile, insbesondere Halbleiterschaufeln, sowie die Alterung der Strahlungsquelle im Sender bei der Auswertung keine Rol­ le mehr. Temperatur- oder alterungsbedingte Driften von Bauteilen, insbesondere Halbleiterbauteilen, im Empfänger und in der Auswerteelektronik sowie Verschmutzung der Opti­ ken von Sender und Empfänger führen zu keinem Meßfehler.

Derartige Einflüsse können bei der aus der DE 28 54 057 A1 bekannten Ebenheits-Meßeinrichtung, bei welcher eine Reflexionsmethode zur Anwendung kommt, nicht vermieden werden. Hierbei lassen sich allenfalls Verschmutzungen auf der zu überprüfenden Oberfläche kompensieren, jedoch beein­ flussen Verschmutzungen der Optik und Veränderungen der Bau­ teile in der Optik und der Auswerteelektronik die Meßergeb­ nisse. Zudem verbietet sich von Haus aus bei der Überprüfung von Kraftfahrzeugreifen die Anwendung der Reflexionsmethode, da die Umfangsfläche eines Kraftfahrzeugreifens mit einer Profilierung versehen ist, die eine Profiltiefe von etwa 8 mm und damit eine relativ hohe Rauhigkeit aufweist, die einen möglichen Höhenschlag, der in der Größenordnung von 0,2 mm liegt, überdecken würde. Das durch die Profilierung hervorgerufene Störsignal überdeckt daher bei Anwendung der Reflexionsmethode das Nutzsignal.

Um bei relativ geringen Strahlungsleistungen von Fremdlicht unbeeinflußt messen zu können, kann die Lichtquelle des Senders bevorzugt mit Stromimpulsen oder mit einem mit einer bestimmten Frequenz modulierten Wechselstrom angesteuert werden. Die empfangene abgeschattete Strahlung wird dann selektiv hinsichtlich der Frequenz der ausgesendeten Strah­ lung ausgewertet, wie das aus der DE-PS 8 54 587 bekannt ist.

Um Fremdkörperpartikel, die bei der Drehung des Kraftfahr­ zeugreifens in den ausgesendeten Strahlengang gelangen kön­ nen, zu entfernen, ist es von Vorteil, quer zum ausgesen­ deten Strahlengang noch einen Luftstrom vorzusehen, durch den diese Fremdkörperteilchen, insbesondere Schmutz und Feuchtigkeits­ teilchen beseitigt werden. Bei der Messung an Kraftfahrzeugreifen können Wasserpartikel von der Seifung beim Reifenaufziehen auf die Felgen und Gummipartikel von der Vulkanisierung vom sich drehenden Reifen wegfliegen. Durch diese Fremdkörperteile kann die Messung nachteilig beeinflußt werden.

Es ist auch möglich, zum Schutz der Optik gegenüber derarti­ gen Fremdkörpern eine strahlungsdurchlässige Schutzscheibe vor der Optik des Senders vorzusehen. Es ist dann von Vorteil den Luftstrahl in einem Winkel von <0°, insbeson­ dere etwa 20° gegen diese Schutzscheibe zu richten.

Der Luftstrahl läßt sich so anordnen und dosieren, daß der zu untersuchende Rotationskörper nicht zu Schwingungen angeregt wird. Durch den Luftstrahl kann die Schutzscheibe gleich­ zeitig gereinigt werden.

Anhand der Figuren wird die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungs­ beispiels unter Verwendung einer Lichtquelle für den Sender, die ein stark divergierendes Strahlen­ bündel aussendet, welches dann durch die Optik des Senders parallel gerichtet wird;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lichtquelle als Laser ausgebildet wird, deren Laserstrahl zu­ nächst divergiert und dann parallel gerichtet wird;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Lichtquelle ein Laser ist, dessen Laserstrahl durch eine Pa­ rallelablenkeinrichtung in der Meßebene des Empfängers parallel abgelenkt wird;

Fig. 4 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Luftstrom quer zu dem vom Sender ausgesendeten Strahlenbündel in dieses Strahlenbündel gerichtet ist;

Fig. 5 eine Seitenansicht der in der Fig. 4 dargestellten Anordnung;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Luftstrom in das vom Sender ausgesendete Strah­ lenbündel gerichtet ist in Draufsicht und

Fig. 7 eine Seitenansicht der in der Fig. 6 dargestell­ ten Anordnung.

Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Sender 1 vorgesehen mit einer Strahlungsquelle 1 a, die eine kleine Abstrahlfläche aufweist. Die Strahlungsquelle, welche beispielsweise als Infrarotlumineszenzdiode ausge­ bildet sein kann, sendet eine stark divergierende Strahlung aus. Die Strahlungsquelle 1 a ist im Brennpunkt einer Linse 1 b angeordnet, deren Brennweite etwa 100 bis 500mal größer ist als der Durchmesser der Abstrahlfläche der Strahlungsquelle 1 a. Die aus der Linse 1 b austretende Strahlungsleistung ist hinreichend für die Messung. Das die Linse 1 b verlassende Strahlenbündel 3 besitzt gute Parallelität. In den Strahlen­ gang des parallelen Strahlenbündels 3 ist ein hinsichtlich Rundlaufabweichungen zu untersuchender Kraftfahrzeugreifen 4 an­ geordnet. Die Achse dieses Kraftfahrzeugreifens 4 verläuft senk­ recht zu der Strahlungsrichtung des parallelen Strahlenbün­ dels 3. Das parallele Strahlenbündel 3 ist tangential auf die hinsichtlich des Rundlaufverhaltens zu untersuchende Ober­ fläche des Kraftfahrzeugreifens 4 gerichtet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Umfangsfläche des Kraftfahrzeugreifens 4, der auf seiner Lauffläche ein Profil aufweist.

In einem Abstand, beispielsweise von etwa 1 m vom Sender 1 befindet sich ein Empfänger 2, auf den das durch den Kraft­ fahrzeugreifen 4 teilweise abgeschattete Strahlenbündel auf­ trifft. Der Empfänger besitzt eine Blende 2 c zur Begrenzung des eintretenden Strahlenbündels 3, wobei die Breite der rechteckigen Blende 2 c auf die gewünschte Abtastspurbreite eingestellt werden kann. Ferner besitzt der Empfänger 2 eine Linse bzw. Optik 2 b, durch die das durch die Blende 2 c ein­ tretende parallele Strahlenbündel auf einen Detektor, insbe­ sondere Fotodetektor 2 a konvergiert wird.

Der Fotodetektor 2 a gibt einen von der auf ihn auf­ treffenden Lichtmenge abhängigen elektrischen Strom ab.

An den Detektor 2 a ist eine Auswerteschaltung 5 angeschlos­ sen. In dieser Auswerteschaltung werden die Änderungen der Abschattung, welche durch Rundlaufabweichungen bei der Drehung des Kraftfahrzeugreifens 4 auftreten aus den vom Detek­ tor 2 a abgegebenen Stromsignalen ermittelt und in geeigne­ ter Weise angezeigt.

Um Fremdlichteinflüsse auszuschalten, kann die Strahlungs­ quelle 1 a mit Stromimpulsen angesteuert werden, wodurch sie entsprechende Strahlungsimpulse, insbesondere Lichtimpulse abgibt. Die dem Detektor 2 a nachgeschaltete Auswerteschal­ tung 5 enthält ein Bandfilter, das auf die Frequenz der Lichtimpulse abgestimmt ist und somit eine selektive Aus­ wertung bewirkt. Fremdlichteinflüsse sind daher unterdrückt.

Auf diese Weise lassen sich aus dem vom Detektor 2 a abgege­ benen Strom Änderungen der durch den Kraftfahrzeugreifen 4 her­ vorgerufenen Abschattung in der Auswerteschaltung 5 einwand­ frei ermitteln. Aus den Schwankungen der Abschattung während der Drehung des Kraftfahrzeugreifens 4 läßt sich der Höhenschlag bzw. Rundlaufabweichungen des Kraftfahrzeugreifens 4 bestimmen.

Der vom Detektor 2 a abgegebene Strom ist von der auftreffen­ den Strahlungsleistung, von der Temperatur, von dem Tempera­ turverhalten der verwendeten Bauteile, insbesondere Halblei­ terbauteile sowie von der Alterung, insbesondere der Strah­ lungsquelle 1 a abhängig. Um diese Einflüsse auszuschalten, wird der vom Detektor 2 a abgegebene Strom in der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Messungen, d. h., wenn kein Kraftfahrzeugreifen 4 im Strahlenbündel 3 ange­ ordnet ist, mit Hilfe des der Strahlungsquelle 1 a zugeführ­ ten Stroms durch die Auswerteschaltung 5 auf einen konstan­ ten vorgegebenen Wert geregelt. Während der Messung wird die­ se Regelung abgeschaltet. Auf diese Weise verhindert man, daß temperatur- und alterungsbedingte Driften der Bauteile, ins­ besondere der Halbleiterbauteile, oder auch eine Verschmutzung der Linsen und Optiken im Sender und Empfänger, die Meßgenauigkeit beeinträchtigen.

Anstelle einer Infrarotlumineszenzdiode als Strahlungsquelle 1 a kann als Strahlungsquelle auch ein Laser 6 verwendet werden, wie das in den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird ein vom Laser 6 abgegebener Laserstrahl 8 durch eine Teleskop­ optik 7 zunächst divergiert und dann in einen Strahl mit einem gewünschten Durchmesser umgewandelt. Die Auswertung erfolgt in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 mit Hilfe des Empfängers 2 und der Auswerte­ schaltung 5, die an den Detektor, insbesondere Fotodetektor 2 a angeschlossen ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird der Laserstrahl 8 des Lasers 6 mittels eines Drehspiegels 9, dessen Rotations­ achse durch den Brennpunkt einer Zylinderlinse 10 gelegt ist, abgelenkt. Die Ablenkung erfolgt so, daß der Laserstrahl pa­ rallel in der Meßebene, d. h. in einer Ebene senkrecht zur Rotorachse verschoben wird. Diese Parallelverschiebung er­ folgt zumindest während der Dauer der Auswertung bzw. Er­ mittlung der Abschattungsänderungen.

In den Fig. 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem in das vom Sender 1 ausgesendete Strahlenbündel ein Luftstrahl 11 gerichtet ist. Der Luftstrahl 11 ist im wesent­ lichen senkrecht zur Strahlungsrichtung des vom Sender ausge­ sendeten Strahlenbündels gerichtet und wird mit Hilfe einer Düse 14 eingeblasen. In einem Auffangbehälter 13 werden Fremdkörperteile, beispielsweise Schmutz- und Feuchtigkeits­ teile oder Wasserparti­ kel von der Seifung beim Reifenaufziehen und Gummipartikel von der Vulkanisierung aus dem Strahlengang des Strahlen­ bündels 3 ausgeblasen und vom Auffangbehälter 13 aufgefangen. Zusätzlich kann eine strahlungsdurchlässige Schutzscheibe 12 vor der Optik des Senders 1 angeordnet sein, um den Sender bzw. dessen Optik vor den vom Kraftfahrzeugreifen wegfliegenden Teilchen zu schützen. Die Drehrichtung des Kraftfahrzeugreifens 4 ist, wie insbesondere aus der Fig. 5 zu ersehen ist, an der Fläche des Kraftfahrzeugreifens auf den das parallele Strahlen­ bündel 3 gerichtet ist, auf den Sender 1 zu gerichtet.

Wie aus dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 zu ersehen ist, kann der Luftstrahl der Düse 14 in einem bestimmten Winkel in den Strahlengang des Strahlenbündels 3 eingeleitet werden. Der Winkel ist so bemessen, daß der Luftstrahl in einem Winkel von 20° auf die Schutzscheibe 12 auftrifft. Auf diese Weise wird die Schutzscheibe 12 vor Verschmutzung geschützt. Wie aus der Fig. 6 zu ersehen ist, wird die Schutzscheibe 12 in einem Rahmen 15 gehalten. Ferner ist der Auffangbehälter 13 vorhanden, um die aus dem Strahlenbündel 3 entfernten Partikel aufzufangen. Sollte die Verschmutzung der Schutzscheibe 13 trotz der Reinigung durch den Luftstrahl einen bestimmten Wert überschreiten, kann ein Warnsignal abgegeben werden und die Schutzscheibe, welche insbesondere aus Glas besteht, kann ausgetauscht werden oder entsprechend gereinigt werden.

Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist die Ermittlung des Höhenschlags eines Kraftfahrzeugreifens im einzelnen er­ läutert worden, jedoch kann das Prinzip der Abschattungsmes­ sung auch bei der Messung des Seitenschlags eines Kraftfahrzeug­ reifens eingesetzt werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur berührungslosen Ermittlung von Rundlauf­ abweichungen eines Kraftfahrzeugreifens, mit einer Einrich­ tung zum Drehen des Kraftfahrzeugreifens und einer Abtast­ einrichtung mit einem Sender zum Aussenden eines auf den Kraftfahrzeugreifen gerichteten parallelen Strahlenbündels, das tangential zur Fläche des Kraftfahrzeugreifens verläuft, einem Empfänger, der das durch den Kraftfahrzeugreifen abge­ schattete parallele Strahlenbündel empfängt, und einer an den Empfänger angeschlossenen Auswerteschaltung, die Schwan­ kungen der Abschattung ermittelt und ein entsprechendes Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung der im Sender (1) vorgesehenen Strahlungsquelle (1 a) in den Pausen zwischen aufeinanderfolgenden Messungen mittels eines vom Empfänger (2) abgegebenen Stroms so geregelt ist, daß dieser Strom bei aus dem Strahlenbündel (3) entferntem Kraft­ fahrzeugreifen (4) konstant ist, und daß die Regelung der Sendeleistung der Strahlungsquelle (1 a) abgeschaltet ist, wenn der Kraftfahrzeugreifen (4) sich im Strahlengang des Strahlenbündels (3) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (1 a) des Senders (1) ein Infrarot­ strahler ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler eine Infrarotlumineszenzdiode ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (1 a) als Laser (6) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl auf eine Parallel-Verschiebeeinrichtung (9, 10) gerichtet ist, durch die der Laserstrahl in der Meß­ ebene parallel verschoben wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang des auf den Kraft­ fahrzeugreifen (4) gerichteten Strahlenbündels (3) quer zu diesem Strahlengang ein Luftstrahl (11) gerichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl (11) in einem Winkel von α < 0° auf eine senk­ recht zum Strahlengang des abgeschatteten Strahlenbündels (3) angeordnete strahlungsdurchlässige Schutzscheibe (12) für die Optik (2 b, 2 c) des Senders (1) gerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α zwischen Schutzscheibe (12) und Luftstrahl (11) etwa 20° beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auffangbehälter (13) auf die aus dem abgeschatteten Strahlenbündel (3) durch den Luftstrahl (11) entfernten Fremdkörperteile vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Fläche des Kraft­ fahrzeugreifens (4), auf den das parallele Strahlenbündel (3) gerichtet ist, auf den Sender (1) gerichtet ist.