CN101140193A - 改进的车轮平衡机器 - Google Patents
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Abstract
改进的车轮平衡机器包括：支撑机架，用于支撑夹紧和旋转待绕着旋转轴平衡的车轮夹紧旋转装置；第一检测装置，检测车轮相对于旋转轴的不平衡度并适于产生第一模拟信号；第二检测装置，检测车轮轮廓的至少一部分并适于产生第二模拟信号；至少一个转换装置，与第一和第二检测装置中至少一个相联并适于将第一和第二模拟信号中至少一个转换成相应数字信号；处理控制单元，与转换装置相联并适于处理该数字信号；以及调整装置，适于调整第一和第二模拟信号中至少一个的取样频率并且与转换装置相联。
Description
技术领域
本发明涉及改进的车轮平衡机器。
背景技术
已知，车轮通常由圆柱形金属轮缘构成，该轮缘在轴末端具有环形凸缘，凸缘之间设有锁紧弹性轮胎的沟槽，弹性轮胎的称为“胎圈”的侧面部分牢固地定位于环形凸缘上。
还已知进行频繁的平衡操作，其中沿着轮缘在车轮的预定点处施加由铅或其它材料制成的配重。
在车轮转动期间，配重的安装抵消了所有轮胎和/或轮缘的不规则性。
为执行该操作，通常使用包括用于车轮夹紧和转动装置的支撑结构的平衡机器，车轮夹紧和转动装置的类型为可借助于电动机装置轴向转动的水平轴，轮缘用键固定在该水平轴上。
车轮旋转期间的不平衡度测量通过适当的电子或机电装置检测，例如沿着水平轴安装的力传感器。
除了不平衡度的测量，通常还借助于适当的测量传感器以接触或不接触(例如，触针或光学传感器)的方式执行一些其它特征的测量，例如测量车轮圆度、车轮偏心率、胎面磨损量等。
每个检测的测定量通常都与车轮在旋转轴上的相应角度位置相关，该角度位置由与水平轴相关联的角度位置传感器(编码器)检测。
具体地，通过取样当前来自相应测量传感器的信号和由编码器技术特性确定的恒定角度间隔，在车轮上进行不平衡度和其它特性的测量。
但是，这些已知平衡机器易受升级的影响，尤其是为提高所用测量的质量和精度而升级的影响。
实际上，车轮上测量装置的取样频率紧密地依赖于预定角度位置，并受编码器技术特性的限制。特别地，例如在测量车轮的圆度或偏心率的情形下，一般适于测量不平衡度的编码器的角分辨率可能并不足够且无法允许足够精确的测量。实际上，所进行测量的低分辨率与胎圈表面上不规则延伸的众多枝状槽一起易使轮胎特性的测试产生错误。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种在无需提高编码器角分辨率的情况下，就允许提高所进行测量的质量和精度的改进的车轮平衡机器。
在该技术目标的范围内，本发明的另一目的是给上述目的提供一种实现较有实效、使用安全、操作有效、并且成本较低的简单结构。
上述目的通过本改进的车轮平衡机器实现，该机器包括：支撑机架，用于支撑夹紧旋转装置，所述夹紧旋转装置用于夹紧和旋转待绕着旋转轴平衡的车轮；第一检测装置，用于检测所述车轮相对于所述旋转轴的不平衡度，并适于产生第一模拟信号；第二检测装置，用于检测所述车轮的轮廓的至少一部分，并适于产生第二模拟信号；至少一个转换装置，该转换装置与所述第一和第二检测装置中至少一个相联，并适于将所述第一和第二模拟信号中的至少一个转换成相应的数字信号；处理控制单元，所述处理控制单元与所述转换装置相联，并适于处理所述数字信号，其中所述机器包括调整装置，所述调整装置适于调整所述第一和第二模拟信号中至少一个的取样频率并且与所述转换装置相联。
附图说明
根据借助于非限制实例所示的改进车轮平衡机器的优选但非限制性实施例的详细描述，会更加清楚本发明的其它特征和优点，其中在附图中：
图1是根据本发明的机器的透视图；
图2是根据本发明的机器的运行框图。
具体实施方式
具体参考这些图，改进的车轮平衡机器总地由附图标记1表示。
机器1包括支撑夹紧旋转装置3的机架2，夹紧旋转装置3用于夹紧和旋转车轮R，以使其绕着基本水平的旋转轴A平衡。
特别地，机架2由基块2a和安装在基块2a一侧的垂直壁2b组成，其中基块2a包括夹紧旋转装置3的支撑和电动系统。
夹紧旋转装置3包括限定水平延伸旋转轴A并从基块2a悬伸的轴4。轴4的自由端具有适于将车轮R的轮缘固定和定心的套管。
机器1包括用于车轮R相对于旋转轴A的不平衡度的第一检测装置5。
特别地，第一检测装置5可包括测压元件或其它形式的一对力传感器，其沿着轴4的一段间隔开地联在一起，并适于检测旋转期间车轮R沿着轴4所发生的力的变化。
机器1还包括用于车轮R的至少一部分轮廓的第二检测装置6。
具体在图1所示本发明的实施例中，第二检测装置6包括装配成在直线导向装置8上滑动的非接触式第一传感器7，例如光学传感器或远距激光传感器。
直线导向装置8沿平行于旋转轴A的方向延伸，并由例如固定到垂直壁2b上部的两个支撑杆组成。第一传感器7沿着支撑杆的滑动借助于移动装置实现，其中移动装置由带式或其它形式的柔性体有效地组成，柔性体像环一样自身封闭，该柔性体与第一传感器7相联，并且缠绕在两个旋转盘上，旋转盘之一为驱动盘，另一个为从动盘。
有利地，第二检测装置6可包括用于检测车轮R的侧表面一部分的第二检测传感器。
特别地，机器1可具有一对接触式或非接触式的第二传感器(例如触针、光学传感器或远距激光传感器)，这对传感器可移动地或者固定地安装于机架2上，并布置成面向与车轮R相对的两个侧表面。
但是，并不排除不同的第一检测装置5和第二检测装置6，其具有不同数量和布置的力传感器即第一传感器7和第二传感器。
有利地，在车轮R旋转期间，第一检测装置5的力传感器产生根据沿着轴4检测的力变化而调制的第一模拟输出信号SA1。
同样，在车轮R旋转期间，第二检测装置6的第一传感器7(可能还有第二传感器)产生根据在胎圈沿轮胎圆周的表面的特定形状和位置而调制的第二模拟输出信号SA2。
如图2的框图所示，第一检测装置5和第二检测装置6与模数转换器形式的转换装置9相联，该转换装置9接收第一模拟信号SA1和/或第二模拟信号SA2，并将其转换为相应的数字信号SD。
有利地，机器1包括与转换装置9相联的调整装置10，其适于控制第一模拟信号SA1和/或第二模拟信号SA2的取样频率。
特别地，调整装置10由确定装置组成，该确定装置确定以可编程定时器13产生的频率起动的上述取样频率，如果有必要，那么该频率可与参考信号SR同步。
通常，参考信号SR可为在车轮R的旋转期间只在预定角度位置由第一发生装置11产生的脉冲电子信号的形式。
第一发生装置11由例如光学传感器形式的第一检测装置组成，该第一检测装置适于在轮胎或车轮R的轮缘的表面上检测确定的参考区域。
或者，第一检测装置11可由与轴4相联的编码器组成，该编码器测量其绕着自身轴的旋转，以确定车轮R的一个或多个角度位置并产生相应的参考信号SR。
然后将这样确定的参考信号SR发送至确定装置10，该确定装置借助于可编程定时器13产生转换装置9的控制信号SP，该信号的取样频率为参考信号SR的频率的倍数，或者，无论怎样，其取样频率都比参考信号SR的频率大或与其同步。
通常，确定装置10联有管理控制单元12，以选择输入参考信号SR的放大系数，因而改变输出控制信号SP的频率。
有利地，在特定的测量状态和车轮R以预定角速度转动的情况下，可根据车轮R的角速度，对定时器13适当地编程。因此，在这种情形下，无需使控制信号SP与参考信号SR同步，从而只对车轮R的一个或多个角度位置的测量就是多余的。
方便地，管理控制单元12适于控制确定装置10，以在相同的测量循环期间动态调整取样频率。特别地，如果第一模拟信号SA1和/或第二模拟信号SA2的变化速度变快，则提高控制信号SP的频率，相反，如果第一模拟信号SA1和/或第二模拟信号SA2的变化速度变慢，则降低控制信号SP的频率。
机器1还可包括第二发生装置，以在第一传感器7自身的预定轴向位置产生关于第一传感器7沿着直线导向装置8的移动的参考信号SR。
特别地，第二发生装置可包括编码器形式的第二传感器装置，该第二传感器装置适于对第一传感器7的运动检测旋转盘中至少一个的一个或多个角度位置。
将对第一模拟信号SA1和/或第二模拟信号SA2取样所生成的数字信号SD传送至形式为微处理器系统的管理控制单元12，并进行处理以测试车轮R上的不平衡度、圆度、偏心率、胎面磨损等。
这样处理的数据可传送至监视器等形式的显示装置14，以由操作员分析结果。
已在实践中发现所述发明如何实现上述目的，尤其是注意到取样频率的调整装置的存在允许提高所采取的测量的质量和精度。
实际上，输入模拟信号的取样频率高于通常所用的频率的可能性允许实现更高的数字信号分辨率，确保了即使在不规则表面(例如胎圈表面)的情况下的精确测量。
另外，除了测量车轮的一个或多个角度位置之外，可编程定时器的存在允许在轮胎上进行特殊测量，例如锥度或圆度。
为此，如果取样频率与参考信号的频率同步，那么必须在任何情况下都确保采取的测量与相应的车轮角度位置之间的正确联系。
因此，在本发明概念的范围内，可对本发明做出多种修改和变化。
另外，所有的零件都可由技术上等效的其它元件替代。
实际上，根据需求，其可能的形状和尺寸可为任意的，而不会因此脱离所附权利要求的保护范围。
Claims (24)
1.一种改进的车轮平衡机器，包括：
支撑机架，用于支撑夹紧旋转装置，所述夹紧旋转装置用于夹紧和旋转待绕着旋转轴平衡的车轮；
第一检测装置，用于检测所述车轮相对于所述旋转轴的不平衡度，并适于产生第一模拟信号；
第二检测装置，用于检测所述车轮的轮廓的至少一部分，并适于产生第二模拟信号；
至少一个转换装置，该转换装置与所述第一和第二检测装置中至少一个相联，并适于将所述第一和第二模拟信号中的至少一个转换成相应的数字信号；
处理控制单元，所述处理控制单元与所述转换装置相联，并适于处理所述数字信号，其中
所述机器包括调整装置，所述调整装置适于调整所述第一和第二模拟信号中至少一个的取样频率并且与所述转换装置相联。
2.根据权利要求1所述的机器，其中所述调整装置包括至少一个确定装置，用于确定以由可编程定时器产生的频率开始的所述取样频率。
3.根据权利要求2所述的机器，其中所述确定装置适于将所述取样频率相对于至少一个参考信号的频率同步。
4.根据权利要求2所述的机器，其中所述确定装置适于将所述取样频率相对于所述第一模拟信号与所述第二模拟信号中至少一个的变化速度来进行调整。
5.根据权利要求2所述的机器，其中所述确定装置与所述处理控制单元相联。
6.根据权利要求3所述的机器，其中所述机器包括第一发生装置，在所述车轮的旋转期间，所述第一发生装置通过所述车轮相对于所述旋转轴的至少一个角度位置产生所述参考信号。
7.根据权利要求6所述的机器，其中所述第一发生装置包括检测所述角度位置的至少一个第一检测装置。
8.根据权利要求7所述的机器，其中所述第一检测装置的形式为光学传感器。
9.根据权利要求7所述的机器，其中所述第一检测装置的形式为编码器。
10.根据权利要求3所述的机器，其中所述参考信号的形式为脉冲电子信号。
11.根据权利要求1所述的机器，其中所述第一检测装置包括至少一个力传感器，所述力传感器与所述夹紧旋转装置可操作地相联。
12.根据权利要求1所述的机器，其中所述第二检测装置包括用于检测所述车轮的胎圈轮廓的至少一部分的至少一个第一检测传感器。
13.根据权利要求12所述的机器，其中所述第二检测装置包括直线导向装置，所述直线导向装置沿着基本上平行于所述旋转轴的方向导向所述第一传感器。
14.根据权利要求13所述的机器，其中所述直线导向装置包括至少两个滑动支撑杆，以支撑所述第一传感器，所述滑动支撑杆与所述机架相联并布置成与所述旋转轴平行。
15.根据权利要求12所述的机器，其中所述第二检测装置包括沿着所述导向装置移动所述第一传感器的移动装置。
16.根据权利要求15所述的机器，其中所述移动装置包括像环一样自身封闭的至少一个柔性体，所述柔性体与所述第一传感器相联并且缠绕在至少一对旋转盘上，所述旋转盘之一为驱动盘。
17.根据权利要求1所述的机器，其中：
所述调整装置包括至少一个确定装置，用于确定以由可编程定时器产生的频率开始的所述取样频率，所述确定装置适于将所述取样频率相对于至少一个参考信号的频率同步；
所述第二检测装置包括至少一个第一检测传感器和直线导向装置，所述第一检测传感器用于检测所述车轮的胎圈轮廓的至少一部分，所述直线导向装置沿着基本上平行于所述旋转轴的方向导向所述第一传感器；并且其中
所述机器包括第二发生装置，所述第二发生装置在所述第一传感器沿着所述直线导向装置移动期间在所述第一传感器的预定轴向位置产生所述参考信号。
18.根据权利要求17所述的机器，其中：
所述第二检测装置包括沿着所述导向装置移动所述第一传感器的移动装置，所述移动装置包括像环一样自身封闭的至少一个柔性体，所述柔性体与所述第一传感器相联，并且缠绕在至少一对旋转盘上，所述旋转盘之一为驱动盘；并且其中
所述第二发生装置包括用于检测所述旋转盘中至少一个的角度位置的第二检测装置。
19.根据权利要求18所述的机器，其中所述第二检测装置的形式为编码器。
20.根据权利要求1所述的机器，其中所述第二检测装置包括至少一个第二检测传感器，用于检测所述车轮的侧表面的一部分。
21.根据权利要求1所述的机器，其中所述第二检测装置包括至少一个第一检测传感器和至少一个第二检测传感器，其中所述第一检测传感器检测所述车轮的胎面轮廓的至少一部分，所述第二检测传感器检测所述车轮的侧表面的一部分，所述第一传感器与所述第二传感器之中的至少一个的形式为光学传感器。
22.根据权利要求1所述的机器，其中所述第二检测装置包括至少一个第一检测传感器和至少一个第二检测传感器，其中所述第一检测传感器检测所述车轮的胎面轮廓的至少一部分，所述第二检测传感器检测所述车轮的侧表面的一部分，所述第一传感器与所述第二传感器之中的至少一个的形式为远距传感器。
23.根据权利要求1所述的机器，其中所述第二检测装置包括至少一个第一检测传感器和至少一个第二检测传感器，其中所述第一检测传感器检测所述车轮的胎面轮廓的至少一部分，所述第二检测传感器检测所述车轮的侧表面的一部分，所述第一传感器与所述第二传感器之中的至少一个的形式为激光传感器。
24.根据权利要求1所述的机器，其中所述处理控制单元的形式为微处理器系统。
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