DE19636268C2

DE19636268C2 - Verfahren zum Eindrehen eines in einer Auswuchtmaschine drehgelagerten und mittels eines Antriebs antreibbaren Rotors, insbesondere Kraftfahrzeugrades, in Ausgleichspositionen zweier Ausgleichsebenen für einen dynamischen Unwuchtmassenausgleich

Info

Publication number: DE19636268C2
Application number: DE19636268A
Authority: DE
Inventors: Karl Rothamel; Wolfgang Roewe
Original assignee: Hofmann Werkstatt-Technik 64319 Pfungstadt De GmbH; Hofmann Werkstatt Technik GmbH
Current assignee: Snap On Equipment GmbH
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: US5847277A; JP3593442B2; JPH10213511A; EP0828148A3; DE19636268A1; ES2167649T3; EP0828148B1; EP0828148A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindrehen eines in einer Auswuchtmaschine drehgelagerten und mittels eines Antriebs antreibbaren Rotors, insbesondere Kraftfahr zeugrades, in Ausgleichspositionen zweier Ausgleichsebenen für einen dynamischen Unwuchtmassenausgleich.

Beim Anhalten einer Hauptwelle, auf welche zur Messung der Unwucht ein Rotor, insbe sondere ein Kraftfahrzeugrad, aufgespannt ist, befindet sich die Hauptwelle bzw. der darauf aufgespannte anzuwuchtende Rotor in aller Regel nicht in der Ausgleichspositi on, in welcher der Unwuchtausgleich, beispielsweise durch Einsetzen eines Ausgleichs gewichtes, durchgeführt wird. Beim Auswuchten beispielsweise eines Kraftfahrzeugra des ist es erwünscht, das auf die Hauptwelle aufgespannte Rad in eine solche Aus gleichsposition (Ausgleichswinkellage) zu bringen, daß die "leichte" Stelle, an welcher das Ausgleichsgewicht angebracht werden soll, senkrecht über der Hauptwelle (12-Uhr- Position) sich befindet. Beim Auswuchten des Rotors ist es daher erforderlich, den Rotor aus der angehaltenen Position in die für den Unwuchtausgleich gewünschte Drehwinkel- Stillstandsposition, welche der Ausgleichsposition entspricht, einzudrehen. Dies ge schieht in der Praxis von Hand. Ferner muß beim Wechsel von der Ausgleichswinkella ge, in welcher in einer ersten Ausgleichsebene ein Unwuchtausgleich am Rotor vorge nommen wurde, der Rotor in eine zweite Ausgleichsposition (zweite Ausgleichswinkella ge) für einen Unwuchtausgleich in einer zweiten Ausgleichsebene gebracht werden, wenn am Rotor ein dynamischer Unwuchtausgleich vorgenommen werden soll. Auch hier wird in der Praxis der Rotor häufig von Hand in diese zweite Ausgleichswinkellage gedreht. Dabei ist es erforderlich, daß die Bedienungsperson eine Anzeige beobachtet, welche anzeigt, daß die Hauptwelle bzw. der darauf aufgespannte Rotor sich in der Ausgleichswinkellage befindet.

Aus der US 5,209,116 A ist es bekannt, einen in einer Auswuchtmaschine drehgelager ten Rotor aus dem Stillstand auf eine bestimmte Drehzahl (1500 U/min), welche die Meßdrehzahl ist, zu beschleunigen und die Unwuchtmessung zur Bestimmung eines Massenausgleichs am Rotor durchzuführen. Um den Rotor in die Ausgleichsposition (Ausgleichswinkellage) einzudrehen, wird der Rotor abgebremst, wobei die Verzögerung des Rotors beim Abbremsen überwacht wird und in Abhängigkeit davon der Bremsvor gang so gesteuert wird, daß der Rotor in der Ausgleichsposition für den Unwucht massenausgleich angehalten wird.

Aus der DE 35 41 459 C2 ist es bekannt, den Rotor nach dem Unwuchtausgleich in ei ner ersten Ausgleichsebene in eine zweite Ausgleichsposition für einen Unwuchtaus gleich in einer zweiten Ausgleichsebene einzudrehen. Ferner ist es aus der EP 0 383 038 A2 bekannt, mit Hilfe der Zählung von Impulsen, die Winkelinkremente darstellen, eine Drehzahlüberwachung beim Eindrehen des Rotors in die Ausgleichsposition durch zuführen und dabei ebenfalls in Abhängigkeit von der überwachten Rotorverzögerung eine Steuerung des Bremsvorgangs unter Auswertung der Inkrementalgeberimpulse bis zum Rotorstillstand durchzuführen. Auch die US 4,419,894 zeigt eine Überwachung und Steuerung des Hochlaufs und des Bremsvorgangs beim Eindrehen in die Ausgleichs position unter Auswertung von Impulsen, welche Winkelinkremente darstellen. Aus der EP 0 168 514 A1 ist es zum Stillsetzen eines auszuwuchtenden Rotors bekannt, Takt impulse eines Inkrementalgebers zum Stillsetzen des Rotors in der Ausgleichsposition zu verwenden und für den Start der Bremsphase das Beschleunigungsprofil eines Teils der Beschleunigungsphase (Hochlauf) auszuwerten. Aus der EP 0 550 816 A2 ist eine Positionsbremse als Eindrehhilfe, welche auch als Haltebremse zum Halten des in die Ausgleichsposition eingedrehten Rotors dient, bekannt. Aus der EP 0 524 465 B1 ist ein Einphasenmotor (Kondensatormotor) bekannt, welcher zum Antrieb und Abbremsen eines Rotors in einer Auswuchtmaschine verwendet wird. Dabei wird zum Abbremsen eine Phasenverschiebung der an den Elektromotor angelegten Wechselspannungen durchgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, das Dre hen des Rotors, insbesondere des Kraftfahrzeugrades, aus der ersten Ausgleichspositi on in die zweite Ausgleichsposition zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß nach Eingabe eines Startbefehlsignals, beispielsweise durch Tastendruck, die Hauptwelle mit dem darauf befindlichen Rotor aus dem Stillstand in der ersten Ausgleichsposition automatisch bis in die zweite Ausgleichsposition ge dreht wird, ohne daß die Bedienungsperson eine sich mit der Drehwinkellage ändernde Positionsanzeige, beispielsweise an einem Monitor, an der Auswuchtmaschine für das Eindrehen beobachten muß. Die Hauptwelle mit dem darauf aufgespannten Rotor wird automatisch in der zweiten Ausgleichsposition angehalten und kann beispielsweise durch eine Bremse, welche zum Abbremsen der Hauptwelle verwendet wurde, insbe sondere eine Elektromagnetbremse, wie sie beispielsweise aus der EP 550 816 A2 be kannt ist, festgehalten werden.

In bevorzugter Weise wird jedoch der Bremsvorgang ohne zusätzliche Bremse mit Hilfe des Elektromotors, der den Antrieb der Hauptwelle beim Unwuchtmeßvorgang liefert, durchgeführt. Hierzu kommt in bevorzugter Weise ein Ein-Phasen-Wechselstrommotor, wie er beispielsweise aus der EP 524 465 B1 bekannt ist, oder ein Drehstrommotor zum Einsatz. Dabei wird die Bremswirkung allein dadurch erzielt, daß das Drehmoment im Antriebsmotor umgekehrt wird (Gegenstrombremse). Dies kann dadurch geschehen, daß die Phasenfolge der an den Elektromotor (Ein-Phasen-Wechselstrommotor oder Drehstrommotor) angelegten Wechselspannungen getauscht wird (90° Phasenverschie bung beim Ein-Phasen-Wechselstrommotor, 120° Phasenverschiebung beim Dreh strommotor) (z. B. Betriebszustand der Fig. 4 in EP 0 524 465 B1). Sobald die Hauptwelle und der darauf aufgespannte Rotor, insbesondere das Kraftfahrzeugrad, die gewünschte Ausgleichswinkellage erreicht hat, wird der Motorstrom exakt an dieser Ausgleichsposition abgeschaltet und damit ein Weiterdrehen der Hauptwelle und des darauf aufgespannten Rotors in Gegenrichtung verhindert. Aus der gemessenen Verzö gerung der Hauptwelle beim Abbremsen ergibt sich ausgehend von der bestimmten Drehzahl der Hauptwelle ein bestimmter Bremsweg, der einem bestimmten Drehwinkel entspricht. Nach dem Abschalten des Hauptwellenantriebs wird bei der Erfindung der Bremsvorgang so gesteuert, daß das Ende dieses Bremsweges mit dem Differenzwin kel, welcher bis zur Ausgleichswinkelposition noch zurückzulegen ist, in Übereinstim mung kommt. Dies kann dadurch geschehen, daß der Bremsvorgang zu einem be stimmten Zeitpunkt beginnt, so daß nach Ablauf einer bestimmten Zeit, die dem noch zurückzulegenden Differenzwinkel bzw. Bremsweg bis zur Ausgleichswinkelposition ent spricht, der Bremsvorgang beendet wird. Hierbei kann ein bestimmter Differenzwinkel, beispielsweise 30° bis zum Erreichen der Ausgleichswinkelposition vorgegeben werden.

Der Bremsweg kann hierzu auch zweistufig durchgeführt werden, wobei zwischen den beiden Bremsstufen (Bremsphasen) eine Unterbrechung des Bremsvorganges durchge führt wird, um die Übereinstimmung des Endes des Bremsweges mit dem Differenzwin kel bis zur Ausgleichswinkelposition zu erzielen. Das Ende der Unterbrechung des Bremsvorganges kann dann bei einem bestimmten Differenzwinkel, beispielsweise bei 30°, liegen.

Wenn im Verlauf des Bremsvorganges, z. B. in der zweiten oben beschriebenen Brems phase die Übereinstimmung von Restbremsweg und Differenzwinkellage der Hauptwelle vorliegt, kann bevorzugt in einem kurzen Winkelabstand z. B. 3° vor Erreichen der Aus gleichswinkellage ein Zeitgeber zugeschaltet werden, der aus der zum Zeitpunkt der Zuschaltung vorliegenden Drehzahl und Drehwinkelposition der Hauptwelle bei der ge messenen Bremsverzögerung auf einer von der Drehung der Hauptwelle unabhängigen Zeitbasis ein Intervall bestimmt, an dessen Ende bei Stillsetzung der Hauptwelle der Motorstrom (Gegenstrom zum Abbremsen) abgeschaltet wird. Mit dem an die Drehung der Hauptwelle bzw. des Rotors in bekannter Weise (DE 31 24 248 A1 oder EP 0 074 416 B1) gekoppelten Inkrementalgeber, ist es nicht möglich bei der kurz vor Erreichen der Sollwinkelposition (Ausgleichswinkellage) herrschenden niedrigen Drehzahl exakt dann den als Gegenstrombremse wirkenden Motor abzuschalten, wenn die Hauptwelle und der Rotor die Ausgleichswinkellage erreicht haben. Durch das rechtzeitige Abschal ten des Motors wird ein Drehen in Gegenrichtung verhindert.

Die Beschleunigung der Hauptwelle aus dem Stillstand bzw. aus der ersten Ausgleichs position in einer ersten Ausgleichsebene erfolgt so, daß eine maximale Drehzahl von 80 U/min nicht überschritten wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei geöffnetem Rad schutz die Drehzahl so niedrig bleibt, daß die Bedienungsperson nicht durch vom Rad abfliegende Schmutzteilchen gefährdet wird. Die Begrenzung der Drehzahl läßt sich aus der Messung der Beschleunigung a₁ im Hochlauf, der Verzögerung a₂ beim Bremsen und der Differenz ϕ_g zwischen dem Ist-Drehwinkel und dem Soll-Drehwinkel (Ausgleichswinkellage, insbesondere in der zweiten Ausgleichsebene) nach folgender Beziehung bestimmen:

Beim Hochlauf wird die Drehzahl der Hauptwelle überwacht. Kurz vor Erreichen der be rechneten maximalen Drehzahl n_max wird das Drehmoment des Motors abgeschaltet und die Abbremsung der Hauptwelle mit dem darauf aufgespannten Rotor gemäß der Erfin dung durchgeführt. Hierbei kann im Motor ein umgekehrtes Drehmoment (Gegenstrombremse) erzeugt werden oder eine Elektromagnetbremse ( EP 0 550 816 A2 ) eingeschaltet werden.

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

Fig. 1 einen Drehzahlverlauf welcher bei einem Ausführungsbeispiel der Erfin dung sich ergibt, wobei auf der Ordinate die Drehzahl n der Hauptwelle und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen sind;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm für die Durchführung des Verfahrens beim Eindreh vorgang;

Fig. 3 ein Drehzahlverlauf, bei welchem der Rotor nach der Durchführung des Unwuchtmeßlaufs in einer bestimmten Drehwinkelposition, insbesondere Ausgleichsdrehwinkellage, zum Stillstand gebracht wird;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm für den in Fig. 3 dargestellten Drehzahlverlauf; und

Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches die wesentlichen Bestandteile zur Durchführung des Verfahrens enthält.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Drehzahlverlauf dargestellt, bei wel chem ein Kraftfahrzeugrad, welches auf die Hauptwelle der Auswuchtmaschine aufge spannt ist, aus einer ersten Ausgleichswinkellage in einer ersten Ausgleichsebene in eine zweiten Winkellage in einer zweiten Ausgleichsebene gedreht wird. Wie im einzel nen anhand der Fig. 3 und 4 noch erläutert wird, wurde die Hauptwelle der Aus wuchtmaschine in einer ersten Ausgleichswinkellage zum Stillstand gebracht. Nach Be festigen eines entsprechenden Ausgleichsgewichts in der Ausgleichswinkellage einer ersten Ausgleichsebene am Kraftfahrzeugrad wird das Kraftfahrzeugrad zur Erzielung eines dynamischen Umwuchtausgleichs in die zweite Ausgleichswinkellage für den Un wuchtausgleich in einer zweiten Ausgleichsebene gedreht. Um diesen Vorgang halbau tomatisch durchzuführen kann beispielsweise durch Drücken einer Taste ein Startbefehl zum Hochlauf der Hauptwelle mit dem darauf aufgespannten Kraftfahrzeugrad gestartet werden. Aus dem Stillstand wird das Kraftfahrzeugrad mit der in Fig. 1 angegebenen Beschleunigung a₁ angetrieben. Aus dieser Beschleunigung a₁, welche während des Hochlaufs beim Eindrehen oder während des Hochlaufs beim Unwuchtmeßvorgang ermittelt werden kann, läßt sich zusammen mit der Bremsverzögerung a₂, die beim Ab bremsen nach dem Meßlauf (wie noch erläutert wird) ermittelt wurde, und der Differenz ϕ_g zwischen der Ist-Drehwinkellage (erste Ausgleichswinkellage) und der Soll- Drehwinkellage (zweite Ausgleichswinkellage) eine maximale Drehzahl n_max berechnen, wie oben schon erläutert wurde. Beim Hochlauf wird die Hauptwelle bis kurz vor dieser maximalen Drehzahl beschleunigt und der Antrieb bei einer niedrigeren Drehzahl n_gr abgeschaltet. Der Hochlauf hat bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Zeitraum t_HL bis zur Drehzahl n_gr stattgefunden. Dadurch, daß die Drehzahl un terhalb einer maximalen Drehzahl, beispielsweise 80 U/min, abgeschaltet wird, besteht keine Gefährdung der Bedienungsperson durch vom Rad abfliegende Schmutzteilchen bei geöffnetem Radschutz.

Da die Bremsverzögerung a₂ der Hauptwelle beim Abbremsen, welche in bevorzugter Weise wie anhand der Fig. 3 und 4 noch erläutert wird, nach dem Unwuchtmeßlauf ge messen worden ist, bekannt ist, läßt sich nach dem Abschalten bzw. Umschalten auf Leerlauf des Hauptwellenantriebs, wie insbesondere aus der Fig. 1 hervorgeht, der Zeit punkt nach Ablauf des Zeitintervalls t_L festlegen, von welchem an die Hauptwelle abge bremst wird, damit sich ein Bremsweg ergibt, an dessen Ende die Hauptwelle in die zweite Ausgleichswinkellage zu liegen kommt. Während der Zeit t_B erfolgt das Abbrem sen der Hauptwelle (Fig. 1). Dieses Abbremsen kann auch in zwei Stufen (zwei Brems phasen) stattfinden wie es beim Abbremsen nach dem Meßlauf erfolgte. Dieser Brems vorgang wird anhand der Fig. 3 und 4 noch erläutert.

Dieser halbautomatische Eindrehvorgang ist im Ablaufdiagramm der Fig. 2 ebenfalls dargestellt.

Zum Abbremsen der Hauptwelle kann eine Elektromagnetbremse verwendet werden, wie sie aus der EP 0 550 816 A2 bekannt ist. Im Verlauf des Bremsvorganges kann zu einem bestimmten Zeitpunkt (Winkellage), insbesondere kurz (etwa 5° bis 15°) vor Er reichen der Ausgleichswinkellage die Differenz aus der zu diesem Zeitpunkt vorliegen den Ist-Drehzahl und einer aufgrund der gemessenen Bremsverzögerung zu diesem Zeitpunkt berechneten Soll-Drehzahl ermittelt und das Bremsmoment der Elektroma gnetbremse zur Anpassung des rechtlichen Bremsweges an den Restdrehwinkel bis zur Ausgleichswinkellage in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz eingestellt werden.

In bevorzugter Weise wird jedoch die Bremswirkung allein dadurch erzielt, daß das Drehmoment im Antriebsmotor (Ein-Phasen-Wechselstrommotor oder Drehstrommotor) umgekehrt wird (Gegenstrombremse). Eine derartige Bremswirkung wird in bevorzugter Weise auch beim ersten Stillsetzen der Hauptwelle in der ersten Ausgleichswinkellage zur Anwendung gebracht. Anhand der Fig. 3 und 4 wird dieser Vorgang erläutert. Der auf der Hauptwelle der Auswuchtmaschine aufgespannte Rotor, insbesondere das Kraftfahrzeugrad, wird in einem Hochlauf mit der Beschleunigung a₁ auf Meßdrehzahl gebracht (Fig. 3 und 4). Bei der Meßdrehzahl wird dann die Unwuchtmessung durchge führt. Der Motor wird dann auf Leerlauf geschaltet und die Gegenstrombremsung einge schaltet (Einschaltzeitpunkt t₀), so daß das Abbremsen der Hauptwelle beginnt. Wäh rend des Bremsvorganges wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel an zwei Meß punkten (Zeitpunkte t₁ und t₂) die jeweilige Drehzahl n₁, n₂ der Hauptwelle gemessen. Es kann auch bei zwei vorgegebenen Drehzahlen n₁ und n₂ die Zeit (Zeitpunkt t₁ und Zeit punkt t₂) gemessen werden. Hieraus berechnet sich die Bremsverzögerung a₂ gemäß folgender Gleichung

Im Bremsverlauf wird nun eine Restdrehzahl n_r ausgewählt, bei welcher mit der ermittel ten Bremsverzögerung a₂ innerhalb einer bestimmten Winkeldifferenz ϕ_r, welche bevor zugt 30° beträgt, die Hauptwelle mit dem darauf aufgespannten Rotor zum Stillstand gebracht werden kann. Gegebenenfalls wird zur Einstellung der Drehwinkeldifferenz (Restdrehwinkel ϕ_r = 30°) der Bremsvorgang (Gegenstrombremse) ausgeschaltet, so daß exakt die Bremsverzögerung a₂, der Restwinkel ϕ_r und die Restdrehzahl n_r zueinan der passend vorliegen. Die Restdrehzahl n_r ergibt sich nach folgender Formel

Während des erneuten Bremsvorgangs (Gegenstrombremse wird wieder eingeschaltet), d. h. der zweiten Bremsphase, fällt die Drehzahl auf n_ab ab. Diese Drehzahl wird bevor zugt kurz vor dem Drehwinkel-Sollwert (Ausgleichsdrehwinkellage) erreicht. Die entspre chende Drehwinkelposition ϕ_ab kann z. B. 3° vor dem Drehwinkelsollwert (erste Aus gleichsdrehwinkellage) liegen (ϕ_ab = 3°). Bei Erreichen dieser Drehzahl wird ein Zeitge ber geladen. Der Zeitgeber sieht ein Zeitintervall t_a vor, an dessen Ende die Hauptwelle und das darauf aufgespannte Kraftfahrzeugrad zum Stillstand kommt. Der Zeitgeber sorgt dafür, daß zu diesem Zeitpunkt die durch den elektrischen Antrieb bewirkte Ge genstrombremse abgeschaltet wird, so daß eine Drehung in Gegenrichtung verhindert wird. Das Zeitintervall t_a, welches bei der Drehzahl n_ab dem Restwinkel ϕ_ab, welcher bei spielsweise 3° beträgt, entspricht, ergibt sich nach folgender Formel

Die in dieser Formel erhaltene Drehzahl n_ab (z. B. ϕ_ab = 3°) vor dem Erreichen des Win kelsollwertes ist durch folgende Formel gegeben

Es ist erforderlich, das Erreichen des Winkelsollwertes (erste Ausgleichsdrehwinkellage) der Hauptwelle und des darauf aufgespannten Rotors (Kraftfahrzeugrades) sofort zu erkennen. In diesem Zeitpunkt wird die Stromzufuhr (Gegenstrom) zum elektrischen Antriebsmotor abgeschaltet. Diese Abschaltung erfolgt zeitabhängig. Mit dem an die Drehung der Hauptwelle bzw. des Rotors in bekannter Weise (DE 31 24 248 A1 oder EP 0 074 416 B1) gekoppelten Inkrementalgeber ist es bei der niedrigen Drehzahl kurz vor dem Stillstand nicht möglich, exakt dann den Motor (Gegenstrombremse) abzuschal ten, wenn die Hauptwelle und der Rotor den Winkelsollwert (Ausgleichsdrehwinkellage) erreicht haben. Wie zu ersehen ist, kann durch eine zeitliche Steuerung des Drehzahl verlaufs der auszuwuchtende Rotor in die gewünschte Stillstandsposition, z. B. Aus gleichswinkellage gebracht werden.

Der Bremsverlauf, bei dem in den Fig. 1 und 2 erläuterten Eindrehvorgang kann auch mit Hilfe des Elektromotors (Ein-Phasen-Wechselstrommotor oder Drehstrommotor) durchgeführt werden. Dabei wird dann ebenfalls insbesondere kurz vor Erreichen des Stillstandes (Ausgleichswinkellage) der Zeitgeber mit dem geladenen Zeitintervall t_a zu geschaltet, um den Motor rechtzeitig zur Vermeidung einer Drehung in Gegenrichtung auszuschalten. Der Eindrehvorgang kann jedoch auch in der Weise durchgeführt wer den, wie er anhand der Fig. 3 erläutert wurde, d. h. das Zeitintervall t_L während wel chem der Antrieb und die Bremse für den Leerlauf der Hauptwelle abgeschaltet sind, kann zwischen zwei Abschnitten des Bremsverlaufes vom Zeitpunkt t₃ bis zum Zeitpunkt t₄ in Fig. 3 vorgesehen werden. Ferner kann in bevorzugter Weise kurz vor Erreichen der zweiten Ausgleichswinkellage der Zeitgeber, welcher beim Abbremsen nach dem Meßlauf zum Einsatz kommt, geladen werden und für den Stillstand der Hauptwelle durch Abschalten des elektrischen Antriebs, in dem Zeitpunkt, in welchem die Hauptwelle die zweite Ausgleichswinkellage erreicht, sorgen.

In der Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels dargestellt, mit welchem die oben erläuterten Verfahren durchgeführt werden können.

Von einem Elektromotor 1, der als Ein-Phasen-Wechselstrommotor ausgebildet ist, wird eine schematisch dargestellte Hauptwelle 3 einer Auswuchtmaschine, auf welche ein nicht näher dargestellter auszuwuchtender Rotor, insbesondere Kraftfahrzeugrad aufge spannt ist, angetrieben. Mit der Hauptwelle ist ein Inkrementalgeber 4 verbunden, der Winkelinkremente liefert. Dieser Inkrementalgeber kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie es in der DE 31 24 248 A1 dargestellt ist. An den Inkrementalgeber 4 ist ein Drehzahlgeber 5 angeschlossen, welcher aus der zeitlichen Folge der vom Inkremental geber 4 gelieferten Winkelinkremente ein drehzahlproportionales Signal bildet. An den Drehzahlgeber 5 ist ein Bremsverzögerungsgeber 6 angeschlossen, der nach Durchfüh rung des Unwuchtmeßlaufes zu verschiedenen Zeitpunkten t₁ und t₂ (Fig. 1) die vom Drehzahlgeber 5 gelieferten drehzahlproportionalen Signale ermittelt und unter Berück sichtigung der Zeitdifferenz t₂-t₁ ein während des Bremsvorganges proportionales Bremsverzögerungssignal bildet.

Die Steuerung der verschiedenen Betriebszustände des Elektromotors 1 erfolgt mit Hilfe einer Betriebssteuereinrichtung 2, welche verschiedene Relais für den Vorwärts- und Rückwärtslauf des Motors sowie zum Schalten eines Drehmomentkondensators auf weist. Diese Betriebssteuereinrichtung 2 kann so ausgebildet sein, wie es aus der EP 0 524 465 B1 für einen Ein-Phasen-Wechselstrommotor bekannt ist. Es kann eine Vorrich tung zum Kleinhalten der Schaltfunken (Lichtbogenbildung) an den Motorrelais vorgese hen sein. Hierzu kann eine Verstärkerschaltung zur Erfassung der Relais-Schaltzeiten durch programmgesteuertes Auswerten des Stromverlaufs in den Relaisspulen beim Ein- und Ausschalten, eine Verstärkerschaltung zum Umsetzen der Netzspannung in ein netzfrequentes Rechtecksignal zum programmgesteuerten netzsynchronen Schalten der Relais sowie ein Widerstand zum Entladen des Drehmomentkondensators für den Ein- Phasen-Wechselstrommotor über den Ruhekontakt des zum Schalten des Drehmo mentkondensators dienenden Relais, so daß dessen Ladungszustand beim Einschalten bekannt ist, vorgesehen sein. Kleine Schaltfunken werden durch Öffnen der Relaiskon takte kurz vor dem Nulldurchgang der Netzspannung erreicht.

Die vom Inkrementalgeber 4, dem Drehzahlgeber 5 und dem Bremsverzögerungsgeber 6 gebildeten Signale werden in einem Rechner 7, der als Microcontroller ausgebildet sein kann, ausgewertet. Der Rechner 7 bestimmt aus der Bremsverzögerung, welche vom Bremsverzögerungsgeber 6 geliefert wird, den resultierenden Bremsweg, welchen die Hauptwelle 3 und der darauf aufgespannte Rotor beim Bremsvorgang zurücklegen. Dieser Bremsweg entspricht einem bestimmten Drehwinkel. Da durch den Inkremental geber 4 der jeweilige Drehwinkel der Hauptwelle 3 ermittelt wird, führt der Rechner 7 eine Steuerung, insbesondere durch entsprechende Änderung der Drehzahl der Hauptwelle so durch, daß das Ende des ermittelten Bremsweges mit der gewünschten Drehwinkel-Stillstandsposition, welche der Ausgleichswinkellage, in welcher der Un wuchtausgleich durchgeführt wird, entspricht, zusammenfällt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Eindrehvorgang, bei welchem die Hauptwelle 3 mit dem darauf befindlichen Rotor aus der Stillstandsposition in eine Ausgleichswinkellage ge bracht wird, wird eine Starttaste betätigt mit welcher der Motorstrom beispielsweise durch Schließen des Schalters 9 eingeschaltet wird. In bevorzugter Weise handelt es sich hier um die gleiche Schalttaste, welche zum Starten des Unwuchtmeßlaufs bei ge schlossener Radschutzhaube betätigt wird. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Eindrehvor gang, bei welchem der Rotor aus der ersten Ausgleichswinkellage in eine zweite Aus gleichswinkellage eingedreht wird, befindet sich die Radschutzhaube in geöffneter Posi tion. Dem Rechner 7 wird ein entsprechendes Signal zugeleitet. Aufgrund dieses Signals wird bei einer bestimmten Drehzahl n_gr der Hochlauf abgeschaltet. Diese Drehzahl schwelle, welche maximal bei 80 U/min liegt, wird in einem Vergleicher 10 überwacht. Der Vergleicher 10 vergleicht die von dem Rechner 7 gelieferte maximale Drehzahl n_gr mit dem vom Drehzahlgeber 5 ständig gelieferten Ist-Wert der Drehzahl und schaltet bei Erreichen der Drehzahl n_gr den Motorantrieb, beispielsweise durch Öffnen des Schalters 9, ab oder die Betriebssteuereinrichtung 2 auf Leerlauf.

Der Inkrementalgeber 4 liefert ständig die aktuelle Ist-Drehwinkelposition, welche die Hauptwelle 3 und der darauf ausgespannte Rotor einnehmen. Aus der beim Abschalten des Motors 1 vorhandenen Drehwinkelposition der Hauptwelle 3 und der vorher schon während des Abbremsens nach dem Unwuchtmeßlauf ermittelten Bremsverzögerung a₂ der Hauptwelle, bestimmt der Rechner 7 das Zeitintervall t_L, während welchem der Elek tromotor 1 ausgeschaltet bleibt und die Hauptwelle 3 mit dem darauf befindlichen Rotor im wesentlichen mit der Drehzahl n_gr sich weiterdreht. Nach Ablauf des Zeitintervalls t_L wird der Motorstrom durch Schließen des Schalters 9 wieder eingeschaltet. Die Betriebs steuereinrichtung 2 wird auf Bremsbetrieb (Gegenstrombremse) eingestellt. Dies ent spricht dem in Fig. 4 der EP 0 524 465 B1 dargestellten Schaltzustand. Der sich aus der Bremsverzögerung a₂ ergebende Bremsweg während der Abbremszeit t_B entspricht dem Drehwinkel, welchen die Hauptwelle 3 bis zum Erreichen der Ausgleichswinkellage zu rücklegt. In einer Drehwinkellage kurz (z. B. 3°) vor Erreichen der Ausgleichswinkellage wird ein Zeitgeber 8 zugeschaltet, der mit dem oben definierten Zeitintervall t_a geladen ist. Dieses Zeitintervall bestimmt sich aus der gemessenen Bremsverzögerung a₂ der Drehwinkellage und Drehzahl der Hauptwelle 3 zum Zeitpunkt der Zuschaltung des Zeit gebers 8. Nach Ablauf des Zeitintervalls t_a wird der Motorstrom beispielsweise durch Öffnen des Schalters 9 zum Zeitpunkt des Stillstandes der Hauptwelle 3, d. h. am Ende des Bremsweges abgeschaltet, so daß ein Drehen in Gegenrichtung verhindert wird.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Anpassung des Bremsweges an den bis in die Ausgleichswinkellage zurückzulegenden Drehwinkel dadurch, daß der Einschaltzeitpunkt für den Bremsvorgang durch entsprechende Be messung des Zeitintervalls t_L so gelegt ist, daß Übereinstimmung zwischen Bremsweg und Drehwinkel besteht. Es ist jedoch auch möglich, den Bremsvorgang in zwei Ab schnitten so durchzuführen, wie er beim Abbremsen der Hauptwelle 3 und des Rotors nach dem Unwuchtmeßlauf erfolgte. Dieser Bremsvorgang ist in den Fig. 3 und 4 erläu tert. Mit Hilfe der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung wird dieser Bremsverlauf in zwei Abschnitten wie folgt durchgeführt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 wird der Bremsvorgang während eines Zeitraumes zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ (Fig. 3) unterbrochen.

Während des Abbremsens der Hauptwelle 3 und des darauf aufgespannten Rotors nach dem Meßlauf wird die Betriebssteuereinrichtung 2 vom Rechner 7 oder einer anderen zentralen nicht näher dargestellten Recheneinheit so angesteuert, daß beispielsweise der in Fig. 4 der EP 0 524 465 B1 dargestellte Schaltzustand der Relais und Kondensa toren vorliegt. Dieser Betriebszustand, welcher eine erste Bremsphase darstellt, ist wäh rend eines Zeitraumes vorhanden, der in der Fig. 3 vom Einschaltzeitpunkt t₀ des Bremsvorganges (Gegenstrombremse wird eingeschaltet) bis zum Zeitpunkt t₃ (Gegen strombremse wird ausgeschaltet) vorhanden ist. Beim Ausschalten der Gegenstrom bremse während eines Zeitraumes von t₃ bis t₄ kann beispielsweise in der Betriebssteu ereinrichtung 2 der in Fig. 3 der EP 0 524 465 B1 dargestellte Betriebszustand (Leerlauf) eingestellt werden. Während dieser Zeit dreht die Hauptwelle 3 für einen kurzen Zeit raum vom Zeitpunkt t₃ bis zum Zeitpunkt t₄ mit fast konstanter Drehzahl n_r weiter. Durch diese Unterbrechung des Bremsvorganges wird erreicht, daß der tatsächliche Bremsweg so eingestellt wird, daß beim Wiedereinschalten des Bremsvorganges zum Zeitpunkt t₄ am Ende der zweiten Bremsphase der Winkel-Sollwert (Ausgleichsdrehwinkellage) der Hauptwelle 3 und des darauf aufgespannten Rotors erreicht wird.

Bei der Durchführung des Bremsvorganges mit Hilfe des für den Antrieb der Hauptwelle 3 verwendeten Elektromotors 1 ist es erforderlich, daß bei Erreichen des Endes des Bremsvorganges, d. h. bei Stillstand (Drehzahl 0) der Hauptwelle 3, der Motor abgeschal tet wird, um ein Drehen des Motors und der Hauptwelle in der Gegenrichtung zu vermei den. Das Abschalten des Motors läßt sich jedoch nicht exakt durchführen, wenn bei niedriger Drehzahl in der Nähe des Stillstandes nur die vom Inkrementalgeber 4 vermit telten Winkelinformationen ausgewertet werden. Bei niedrigen Drehzahlen sind nämlich die Zeitintervalle zwischen den einzelnen vom Inkrementalgeber abgegebenen Impulse so groß, daß die momentane Drehzahl nur mit Zeitverzögerung ermittelt werden kann, so daß das Ausschalten des Motors zur Verhinderung eines Weiterdrehens in Gegen richtung nach Erreichen des Stillstands allein aus den Informationen des Inkrementalge bers nicht verhindert werden kann. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist mit dem Rechner 7 der Zeitgeber 8 verbunden, der mit einer Zeit (oben definiertes Zeitintervall t_a) bei Erreichen einer bestimmten Drehzahlschwelle geladen wird. Diese Drehzahlschwelle liegt bei der oben definierten Drehzahl n_ab und kann beispielsweise dann vorliegen, wenn bis zum Erreichen der Ausgleichsposition noch ein Restwinkel ϕ_ab von beispiels weise 3° vorhanden ist. Wie oben erläutert, wird das Zeitintervall t_a bestimmt aus der bei Zuschaltung des Zeitgebers 8 vorhandenen Drehzahl n_ab, dem Restwinkel ϕ_ab der Bremsverzögerung a₂ und, falls eine Schaltverzögerung t_RV, für das bzw. die zuschal tenden Relais in der Betriebssteuereinrichtung 2 zu berücksichtigen sind, dieser Schalt verzögerung, wie oben erläutert. Nach Ablauf des Zeitintervalls t_a wird durch den Zeitge ber 8 veranlaßt, daß ein Schalter 9 geöffnet wird, so daß die Stromzufuhr zum Elektro motor 1 unterbrochen wird. Es kann sich hierbei beispielsweise um den Netzschalter handeln, mit welchem der Antriebsmotor an das Versorgungsnetz angeschlossen ist. Dieser Ausschaltvorgang fällt mit dem Erreichen der Ausgleichsdrehwinkellage zusam men, so daß gewährleistet ist, daß die Hauptwelle 3 in dieser Drehwinkellage stillsteht. Die Zuschaltung des Zeitgebers 8 kann zu jedem Zeitpunkt innerhalb der zweiten Bremsphase ab dem Zeitpunkt t₄ erfolgen. Innerhalb dieser Bremsphase (zweite Brems phase beim Ausführungsbeispiel) ist gewährleistet, daß das Ende des restlichen Bremsweges mit der gewünschten Drehwinkel-Stillstandsposition (Ausgleichswinkellage) der Hauptwelle und des darauf aufgespannten Rotors zusammenfällt.

Claims

1. Verfahren zum Eindrehen eines in einer Auswuchtmaschine drehgelagerten und mittels eines Antriebs antreibbaren auf einer Hauptwelle aufgespannten Rotors, insbesondere Kraftfahrzeugrades, in Ausgleichspositionen zweier Ausgleichs ebenen für einen dynamischen Unwuchtmassenausgleich, bei dem

- nach einem Unwuchtmeßlauf, in welchem die Ausgleichspositionen und Ausgleichsmassen in den beiden Ausgleichsebenen bestimmt werden, der Rotor zum Eindrehen in die Ausgleichsposition der ersten Ausgleichs ebene abgebremst und die dabei auftretende Verzögerung des Rotors gemessen wird;
- der Rotor für das Eindrehen aus der Ausgleichsposition der ersten Aus gleichsebene in die Ausgleichsposition der zweiten Ausgleichsebene auf eine maximale Drehzahl n_max, die höchstens 80 U/min beträgt, durch den Antrieb beschleunigt wird; und
- nach dem Abschalten des Antriebs der Rotor so abgebremst wird, daß der aus der gemessenen Verzögerung des Rotors resultierende Brems weg dem noch verbleibenden Differenzwinkel bis zur Ausgleichsposition in der zweiten Ausgleichsebene entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung des Rotors im Hochlauf während des Hochlaufs auf die Meßdrehzahl beim Un wuchtmeßlauf oder beim Eindrehen in die Ausgleichsposition der zweiten Aus gleichsebene gemessen wird und daß die maximale Drehzahl n_max beim Eindre hen in die Ausgleichsposition der zweiten Ausgleichsebene durch die Gleichung
bestimmt wird, wobei a₁ die Beschleunigung beim Hochlauf des Rotors, a₂ die Bremsverzögerung beim Abbremsen des Rotors und ϕ_g die Differenz zwischen der Ist-Drehwinkellage und der Soll-Drehwinkellage bedeuten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor mit einer Elektromagnetbremse abgebremst wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor durch Umkehrung des Drehmoments eines elektrischer Antriebsmo tors für die Hauptwelle abgebremst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ein-Phasen- Wechselstrommotor oder Drehstrommotor für den Antrieb und das Abbremsen des Rotors verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Bremsvorganges bei der gemessenen Bremsverzögerung vor Erreichen der je weiligen Ausgleichsposition ein Zeitgeber zugeschaltet wird, der ein aus der zum Zeitpunkt der Zuschaltung vorliegenden Drehzahl und Drehwinkelposition des Rotors bestimmtes Zeitintervall vorgibt, an dessen Ende auf einer von der Dre hung des Rotors unabhängigen Zeitbasis bei Stillstand des Rotors der Motor strom abgeschaltet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Brems vorganges die Bremsverzögerung des Rotors ermittelt wird und bei einer auf ei nen bestimmten Wert verzögerten Drehzahl der Zeitgeber zugeschaltet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zu schaltung des Zeitgebers das Abbremsen des Rotors solange unterbrochen wird, daß bei der gemessenen Bremsverzögerung innerhalb eines bestimmten Dreh winkelbereiches, der größer ist als der bei Zuschaltung des Zeitgebers von dem Rotor bis zum Stillstand zurückzulegende Drehwinkel, die Ausgleichsposition vom Rotor erreicht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor nach dem Meßlauf in der Ausgleichsposition der ersten Ausgleichsebene dadurch angehal ten wird, daß aus der gemessenen Verzögerung ein resultierender Bremsweg, der einem bestimmten Drehwinkel entspricht, ermittelt wird, und daß der Brems vorgang so gesteuert wird, daß das Ende des ermittelten Bremsweges mit der Ausgleichswinkellage der ersten Ausgleichsebene zusammenfällt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber kurz, insbesondere etwa 3° vor Erreichen des Stillstandes des Rotors zugeschaltet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eindrehvorgang aus der Ausgleichsposition der ersten Ausgleichsebene in die Ausgleichsposition der zweiten Ausgleichsebene bei geöffnetem und dadurch eine Begrenzung der Drehzahl bewirkenden Radschutz durch Betätigen eines Schalters oder einer Taste gestartet wird, womit bei beschlossenem Radschutz der Unwuchtmeßlauf gestar tet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf des Bremsvorganges zu einem bestimmten Zeitpunkt oder Winkelabstand vor Errei chen der Ausgleichswinkellage die Differenz aus der zu diesem Zeitpunkt vorlie genden Ist-Drehzahl und einer aufgrund der gemessenen Bremsverzögerung zu diesem Zeitpunkt berechneten Soll-Drehzahl ermittelt und das Bremsmoment der Elektromagnetbremse zur Anpassung des restlichen Bremsweges an den Rest drehwinkel bis zur Ausgleichswinkellage in Abhängigkeit von der ermittelten Diffe renz eingestellt wird.