Koordinaten Messvorrichtung

Ich stelle hier eine vielseitig nutzbare Messvorrichtung vor, die man sich für kleines Geld aus handelsüblichen Komponenten selbst anfertigen kann.

Wenn man sich ernsthafter mit dem Fahrwerk seines Bikes beschäftigt, kommt man eher früher als später in die Verlegenheit, bestimmte Werte (z.B. Achsabstände, Distanzen, Winkel) ausmessen zu wollen. Und das ist ohne eine geeignete Messvorrichtung nicht ganz einfach. Dafür gibt es im wesentlichen drei Gründe:

• Achsen sind zwar immer konstruktiv, jedoch häufig nicht materiell vorhanden. Bestes Beispiel hierfür: die Hohlachsen der Ducatis. Am leeren Luftraum kann man schlecht einen Zollstock abstützen.
• Die Punkte, an denen Achsen materiell an eine Oberfläche stoßen (z.B. Bohrungen oder Verschraubungen), befinden sich von der Seite aus gesehen in unterschiedlicher «Tiefe». Die Messung der kürzesten Distanz zwischen zwei derartigen Punkten entlang einer Raumdiagonale würde die projizierte Distanz verfälschen.
• Und schliesslich: eine Distanzmessung durch Peilung «von Hand», möglichst senkrecht zur Fahrzeuglängsachse, birgt das Risiko von Parallaxenfehlern.

Andererseits wird das Problem im Zusammenhang mit der Vermessung der Hinterradaufhängung erheblich dadurch erleichtert, daß alle Achsen (Radachse, Schwingenachse, Federbeinaufhängung oben und unten, die Drehachsen evtl. «Hebeleien») parallel zueinander verlaufen.

Man müsste im Grunde «nur» dafür sorgen, daß jede Achse einen (zu allen anderen Achsen parallelen) Lichtstrahl aussendet, und wir den auf einer Leinwand auffangen oder aufzeichnen könnten. Diese Aufzeichnung liesse sich dann problemlos ausmessen. Leider aber ist so ein Lichtstrahl eher schwierig zu befestigen.

Aber zum Glück lässt sich in der Optik der Strahlengang umkehren. 😎

Man kann auch von aussen relevante Punkte anpeilen, wenn man eine Vorrichtung schafft, die einen Lichtstrahl zu jeder Zeit parallel zu einer Referenzachse aussendet. Und das Prinzip habe ich mir zunutze gemacht:

Die Idee:

Mittels zweier Kegel lässt sich die Vorrichtung zuverlässig auf der hohlen Radachse zentrieren.

Am rechten Kegel ist ein Ausleger befestigt (gegeneinander gekontert). Dieser Ausleger (oben rechts, aus Aluminium Rundmaterial) muss an beiden Enden plan gedreht sein. Freihand absägen und glatt feilen wird nur in den aller-seltensten Fällen die gewünschte Präzision erbringen, auch wenn es grundsätzlich nicht unmöglich ist. Material ist theoretisch egal. Je weicher, desto größer sollte der Durchmesser sein, für die nötige Stabilität. Ich habe Aluminium gewählt, und unter ø25 mm würde ich nicht gehen. Muss aber jeder selber wissen.

Auf die äussere Stirnfläche des Auslegers habe ich ein Stück Winkelprofil geschraubt:

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Weil die Stirnflächen des Auslegers schön plan gedreht waren, steht die Winkelschiene nun perfekt senkrecht zur Hinterachse. Zur Beachtung: die zentrale Schraube wurde ohne Unterlegscheibe angezogen, die vier äußeren Schrauben hingegen mit Unterlegscheibe. Das ist kein Zufall:

Die vier Schrauben dienen als definierte und reibungsmindernde Anlagepunkte für einen verschiebbaren Arm, hier als Alu-Vierkantprofil ausgeführt, welcher durch die beiden Kabelbinder «radial» geführt, aber axial verschiebbar ist:

Auf den Arm ist ein Abschnitt eines Stahlmaßbands aufgenietet, mit dessen Nullpunkt am «fernen» Ende, wo in eine ebenfalls senkrecht(!) zum Vierkantprofil mit einer Ständerbohrmaschine(!!!) eingebrachte Querbohrung ein Laserpointer eingespannt ist:

Schließlich trägt der Arm noch Huckepack einen Digitalen Neigungsmesser – der braucht nicht verschiebbar zu sein:

Am Hinterachs-Ende kann man den Abstand des Laserpointers von der Hinterachse mittels eines feinen, gespannten Drahtes ablesen:

Zugegeben: das mit dem Draht ist ein Schwachpunkt der Konstruktion, aber es sollte eine _preiswerte_. Vorrichtung werden …

Alles zusammengebaut sieht dann so aus:

Was bringt das nun???!

Ich kann mit dieser Vorrichtung Polarkoordinaten verschiedener Punkte ausmessen, Länge und Winkellage, bezogen auf die Hinterradachse als Nullpunkt. Der Doppelkonus zentriert zuverlässig auf der Hohlachse, und durch die zweifache rechtwinklige Umlenkung (Plan-gedrehter Ausleger und senkrecht durchbohrter Arm) verläuft der Strahl des Laserpointers immer parallel zur Hinterradachse als Referenzachse.

Polarkoordinaten (Länge, Winkel) lassen sich einfach (z.B. Excel) in kartesische X,Y Koordinaten umrechnen.

Diese können dann ebenso leicht auf einen beliebigen anderen fixen Punkt umgerechnet werden, z.B. mit der Schwingenachse als Nullpunkt.

Auch Abstände zwischen zwei Punkten lassen sich nun leicht bestimmen, Herrn Pythagoras sei Dank!

Wer bei der Umrechnung Hilfe benötigt kann mich gerne anschreiben.

Hier noch ein paar weitere Beispiele möglicher Anwendungsfälle:

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