DE2107790B2 - Vorrichtung zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades, mit einer sich drehenden und das Rad tragenden Antriebswelle, der ein mitumlaufendcs Teil mit einer Winkelstellungseinteilung und zwei axial versetzte piezoelcktrische Wandler zugeordnet sind, deren Signale einer Auswerteschaltung zugeführt werden, um die Ausgleichsgewichte, welche in zwei axial versetzten Korrekturebenen des Rades anzubringen sind, nach Winkelstellung und Größe abzuleiten.

Die deutsche Offenlcgungsschrift 1 947 090 zeigt bereits eine Vorrichtung zur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades mit einer sich drehenden, das Rad tragenden und antreibenden Welle, an der zwei axial versetzte elektrische Meßweriwundler angebracht sind, welche analoge Signale abgegeben, um die Größe und die Winkelstellung Tür die Ausgleichsgewichte abzuleiten, welche in zwei axial versetzten Korrekturebenen des Rades anzubringen sind.

Diese bekannte Vorrichtung erlaubt nur die analoge Bestimmung der einzelnen Größen der anzubringenden Ausgleichsgewichte und verwendet ein Stroboskop, um die Winkelstellung zu identifizieren, an der das ermittelte Gewicht am Rad angebracht werden muß. Dies erfordert zwangsweise eine geeignete Markierung am Rad. Die Ausgleichswerte lassen sich darüber hinaus nur in zwei Meßvorgängen ermitteln, und zwar getrennt nach den Korrekturebenen des Rades. Die Meßeinrichtung wird dabei über mehrere Schalter umgeschaltet, dami: die Messung Tür die jeweils betrachtete Korrekturebene ausgeführt werden kann.

Die Ausgleichswerte können nach der Ermittlung auch über Analog-Digital-Wandler zur Auslesung umgewandelt werden, wie das deutsche Gebrauchsmuster 7 001 429 zeigt.

Es sind auch sogenannte Wellcn-Kodierer bekannt, mit denen eine Welle auf eine ganz bestimmte Stellung eingestellt werden kann, wie aus der Zeitschrift »Elektronik«, 196S. Bd. 9, S. 285. bekannt ist. Die Welle kann dabei um einen ganz bestimmten Winkel, z. B. 4^r, versteiit und dann stillgesetzt werden, wenn das Steuersignal diese Stellung vorgibt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die für beide Felgenebenen des Rades ermittelten Ausglcichswerte nach Größe und Winkelstellung sofort digital erfaßt werden, wobei eine eindeutige Meßgenauigkeit ohne aufwendige Stabilisierung der Meß- und Zählfrequenzen erforderlich ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in vorgegebener Zcitbcziehung zur Antriebswelle ein Impuls erzeugendes Bauelement angetrieben wird, von dem sowohl ein Taktimpulsgenerator als auch ein Rückstellimpulsgenerator ihre Impulse ableiten, daß jeweils während einer Serie von Umdrehungen der Antriebswelle der Taktimpulsgenerator über Zähltorschaltungen mit digitalen Anzeigevorrichtungen für Winkel und Größe der Unwucht derart verbunden ist, daß die Anzahl der zur jeweiligen digitalen Anzeigevorrichtungen gelangenden Taktimpulse von Toröffnungssignalen gesteuert werden, die von der betreffenden Phasen- bzw. Größen-Auswerteschaltung zu den Zähltorschaltungcn gelangen, und daß der Rückstellimpulsgenerator den Abtastzyklus und den Beginn der Zählung bestimmt und die Anzeigevorrichtung über Rückslelltorschaltungen steuert.

Da bei dieser Vorrichtung der Beginn jeder Zählung von dem Rückstellimpulsgenerator festgelegt wird, welcher seine Impulse von dem sich mit der Welle drehenden Teil ableitet, und da das Ende einer Zählung durch eine Auswerteschaltung für die Größe und eine Auswerteschaltung für die Phase gesteuert wird, werden auch die sinusförmigen analogen Signale von den mit der Welle gekoppelten piezoelektrischen Wandlern echt mit der Frequenz der Welle abgeleitet, so daß eine Stabilisierung der Frequenzen nicht mehr erforderlich ist.

Einzelheiten der neuen Vorrichtung können den Unteransprüchen entnommen werden.

r-

Pie Erfindung wird an Hand eines in den Zcichiiingen dargestellten Auslührungsbeispiels näher rläutert. Es zeigt

F i g. 1 schemalisch die Kräfte, die an einem licht ausgewuchteten Rad angreifen.

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seienansicht des Radauswuchtgerätes.

F i g. 3 im Schnitt die Seitenansicht der Welle, luf der das auszuwuchtende Rad befestigt wird.

F i g. 4 die Befestigungsmittel an der Stelle 4-4 Jer F i g. 3,

F i g. 5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles 5 in der Fi g. 4,

Fig. 6 einen Rechner-Stromkreis, der in dem Radauswuchtgerät verwendet wird, und

F i g. 7 das Prinzipschaltbild des Radauswuchtgerätes.

Das Gerät weist eine Welle 10 auf, die in zwei im Abstand angeordneten Lagern A und B frei drehbar gelagert ist. Die Lager sind sclbstausrichtend und in den Gehäusen 11 und 12 untergebracht. Diese Lagergehäuse 11 und 12 sind an den senkrechten rcderplatten 13 und 14 befestigt, die eine waa^icchte Auslenkung der gesamten Anordnung zulassen, wenn ein nicht ausgewuchtetes Rad entsprechende Auslcnkkräfte erzeugt. Der Abstand der beiden Lager A und 5 beträgt etwa 20 cm, und die Welle 10 iagt etwa mit demselben Abstand über das vordere Lager A hinaus, so daß ein Rad aufgebracht und festgemacht werden kann. Das Rad wird mit eirer Nabe auf der Welle befestigt und so festgelegt, daß die innere Felge dci Rades senkrecht auf das vordere Lager A ausgerichtet ist. Die Welle 10 wird etwa mit einer Drehzahl von 700 Umdrehungen pro Minute angetrieben, und zwar mit einem Drehstrommotor 15 mit etwa 1 PS. Dieser Motor weist eine Antriebsriemenscheibe 16 auf, auf der ein Antriebsriemen 17 aufliegt, der eine Scheibe 18 auf der Welle 10 antreibt.

Die Schwingungen der Welle 10, die durch ein nicht ausgewuchtetes Rad erzeugt werden, werden mit Hilfe von Wandlern angefühlt, die ein Paar von piezoelektrischen Kristallen 19 enthalten. Diese Kristalle sind auf Fiberglasplatten befestigt und über f-inen kurzen Stahildraht 21 mit den Lagergehäusen 11 und 12 gekoppelt. Die Fiberglasplatten 20 sind 4s auf einem starren Träger 22 befestigt, so daß Bewegungen der Lagergehäuse in den Platten 20 Biegespannungen und daher in den Kristallen gekoppelte Spannungen hervorrufen. Die Kristalle geben dabei an ihren Anschlußklemmen Spannungen ab. die von den Schwingungen der beiden Lagergehäuse abhängig sind. Die von den Kristall-Wandlern abgegebenen Ausgangsspannungen werden zur Ausrechnung des erforderlichen Ausgleichsgewichtes verwendet. Die Wandler geben sinusförmige Ausgangsspannungen ab, deren Amplitude von der Größe der Unwucht und deren Phasenwinkel von der Lage dieser Unwucht innerhalb des Rades abhängen. Aus diesen sinusförmigen Ausganjjsspannungen werden die Größe und die Lage der Ausgleichsgewichte an der äußeren und inneren Felge des geprüften Rades errechnet.

Beim Betrieb führt die Bedienungsperson zwei nicht dargestellte Prüfungen aus, eine Prüfung der Radbreite und eine Prüfung des Radradius, und versetzt dann das Rad in eine Auswuchtgeschwindigkeit. Die Maschine arbeitet tiabei dauernd mit den elektronischen Stromkreisen der Fig. 6 und 7 zusammen, errechnet und zeigt J)) digitaler Form die Ausgleichsgewichte an, die an der äußeren und inneren Felge anzubringen sind, wobei gleichzeitig auch die Lage dieser Gewichte errechnet und angezeigt wird. Die Anzeigewerte für jede Felge werden währen. I der Drehbewegung des Rades abgeleitet und aufgezeichnet, wenn das Rad mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht wird. Das Rad wird dann stillgesetzt. Das Rad wird so befestigt, daß eine Radebene, in der die Ausgleichsgewichte angebracht werden, in der Ebene des Lagers A liegt. Wie später noch erläutert wird, wird die Größe und die Lage des Ausgleichsgewichtes für die dem Lager A abgekehrte Radebene durch die Amplitude und Phase der Spannung bestimmt, die im Lager B erhalten wird. Die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes für die im Lager .4 liegende Radebene wird durch die Differenz der Spannungen, die in beiden Lagern gewonnen werden.

bestimmt.

Um den richtigen Wert Tür die anzubringenden Ausgleichsgewichte zu bekommen, sind zwei Konstante des geprüften Rades in Betracht zu ziehen. Diese beiden Konstanten sind die Felgenwciten und der Felgenradius. Diese Werte werden durch eine nicht dargestellte Meßeinrichtung ermittelt, die einen bewegbaren Meßstab zur Bestimmung des Felgenradi'js aufweist, an dem der Felgenradius abgelesen werden kann, und eine Schublehre zur Bestimmung der Fclgenbreite enthält. Bevor das Rad in Drehbewegung versetzt wird, werden diese Werte über geeignete Steuermittel eines Steuerpultes in das elektrische System des Gerätes eingegeben.

Wie der F i g. 1 entnommen werden kann, läßt sich das Störgewicht, das die Unwucht des Rades erzeugt, in zwei Komponenten aufteilen, die in zwei im Abstand angeordneten Ebenen wirken. Diese Ebenen 1 und 2 fallen mit der inneren und äußeren Felgcnebene zusammen. Nimmt man an. daß die Gewichte Iy₁ und W₁ die Störgewichte in den Ebenen der Radfelgen darstellen und im Abstand r von der Bezugsachse χ angreifen, dann ist die rotierende Masse statisch und dynamisch ausgeglichen, wenn gleiche Gewichte W_A und W_B, die den Störgewichten W₁ und W₂ entsprechen, jeweils diametral an den Felgen angebracht werden. Die Wandler sind in den Lagern A und B angeordnet, wobei das Lager A in die Ebene der inneren Radfelge,.d. h. in die Ebene 2, gebracht ist.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Gerätes mathematisch erläutert.

W_A ist das in der Ebene 1 anzubringende Gewicht. W_n ist das in der Ebene 2 anzubringende Gewicht. W_x ist die Amplitude des in der Ebene 1 wirkenden Störgewichtes.

W₂ ist die Amplitude des in der Ebene 2 wirkenden Störgewichtes.
<-) ist die Winkelstellung des Störgewichtes in

der ebene 1.
Φ ist die Winkelstellung des Störgewichtes in

der Ebene 2.
F,, ist die Reaktionskraft am Lager A auf Grund

der Unwucht.
F„ ist dip Reaktionskraft am Lager B auf Grund

der Unwucht.
F| ist die Kraft in der Ebene I auf Grund der Unwucht.

F₂ ist die Kraft in der Ebene 2 auf Grund der Unwucht.

L ist der (konstante) Absland /wischen den Lagern A und B.

r ist der Felgcnradius der rotierenden Masse. d ist der Abstand zwischen dem vorderen und

hinteren Felgenband der rotierenden Masse. w ist die Winkelgeschwindigkeit der rotierenden

Masse.
V_A ist die Ausgangsspannung des Wandlers am

Lager A. V_n ist die Ausgangsspannung des Wandlers am to

Lager ti. V₁ ist die Spannung, die dem Störgewicht in der

Ebene 1 proportional ist.
V₂ ist die Spannung, die dem Störgewicht in der Ebene 2 proportional ist.

K_T ist die Wandlerkonstantc.

K ist eine Konstante - ^{r w} (Volt pro Kraft-

einheit).
K₁ ist eine Konstante = „'

K₂ ist eine Konstante =

g ist die Erdbeschlcunigungskonstanlc Für das Moment am Lager B ergibt sich A₁ ■{L + d)+P₁-L=P_A-L, Dann wird

"-"•■τ

_K *

P_x =~±

25 und

P₁= ²

P₂=W₂-,

Daraus ergibt sich

f. f, f. f, d
F₂ = F_A -F₁-F₁- j .

Für das Moment am Lager A gilt

F₁ d= F_n-L.
Daher wird

35

Kj- W₁ , , ,

V₂ = — τ· w*L<l· 8

K₁ = W₁ r-KU-l

V₇ = W.rKL'l·,

wobei

(I)

40

45 K = ±^T~

Daraus folgt

(2) r-KLe rdKLe r dL(->

r KL<1> iL1>

Wird die Gleichung (2) in die Gleichung (1) eingesetzt, dann erhält man

= F_A -

(3)

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Zieht man in Betracht, daß die Wandler eine Konstante K₇- in Volt pro Krafteinheit aufweisen, dann können die Gleichungen (2) und (3) wie folgt geschrieben werden:

K_T- P₁ == K₇- · F_B · — Da die Variablen als Vektoren betrachtet werdei müssen, sind die Beträge der Spannungen V₁ und V proportional zu den Gewichten, die an den Felgei angebracht werden müssen. Die Phasenwinkel gebei die Winkelstellungen an, in denen die Ausgleichs gewichte anzubringen sind.

Für die in der Ebene 1 anzubringende Masse gil

rd

K_T ■ P₂ — K_T - P₄- K₇- - Pb -^ — K₇- P_n- und für die in der Ebene 2 anzubringende Masse W₈=W₂ = ¹-- [k₂-V_a -K₂-V_n-~^\■ (D

Die Phasenwinkel der Gleichungen (6) und (7) geben die Winkelstellungen für die Gewichte an.

Die sinusförmigen Signale der Wandler A und ß, die mit den Lagern verbunden sind, werden zur Berechnung der Ausgleichsgewichte nach Wert und Lage zugrundegelegt.

Wir; F i g. 6 zeigt, wird die sinusförmige Ausgangsspannung des Wandlers A mit der sinusförmigen Ausgangsspannung des Wandlers B in dem Verstärker AM zusammengeführt. Die Wandler A <o ■nd B sind, wie F i g. 6 erkennen läßt, über die %idcrstandspaare Rl und Rl mit dem Verstärker SM verbunden. Die Werte dieser Widerstände R! §nd Rl sind so gewählt, daß

t)azu wird eine weitere Spannung, die über einen fcinstcllwiderstand abgreifbar ist, dem Eingang des Verstärkers AM zugeführt. Dieser Einstellwiderstand Ivird so verändert, daß die abgegriffene Spannung proportional zur ermittelten Radbreite ist. über feinen zweiten Einstellwidcrstand wird die Spannung »m Vcrsüirkcrausgang um einen Betrag geändert. der proportional zum Radradius ist. Die Ausgangs-•pannung des Verstärkers beinhaltet daher die Größe Und Lage des Ausgleichsgewichtes, das in der Ebene 2 angjbracht werden muß.

Die Größe und Lage des Ausgleichsgewichtes für die Ebene 1 ergibt sich aus der Spannung am Eingang der Radbrciten-Stcuerschaltung, die über einen (dritten Finstellwiderstand entsprechend dem ermittelten Radradius verändert wird. Da alle errechneten Spannungen sinusförmig sind, stellt der Betrag der Spannungen die Größe des Gewichtes und der Phasenwinkel die Lage des Gewichtes dar, das in der betreffenden Ebene anzubringen ist.

Der erstgenannte Einstellwidersland wird in Abhängigkeit von der gemessenen Radbreitc über die erwähnte Schublehre eingestellt, während der zweit- und drittgenannte Einstellwiderstand in Abhängigkeit von dem Radradius mit Hilfe des verstellbaren Meßstockes eingestellt werden.

Am Ende der Welle 10 ist eine ferromagnetische Scheibe 23 angebracht, und zwar unmittelbar neben der Antriebsscheibe 18. wie den F i g. 3 und 7 entnommen werden kann. Die Scheibe 23 ist in einer mit Gradeinteilung versehenen Trommel 24 untergebracht, wie F i g. 2 erkennen läßt. Die Scheibe 23 hat 36 Nuten über den Umfang verteilt und ein kleines Loch 25, das etwa auf zwei Drittel des Scheibenradius von der Achse der Welle 10 liegt. Diese Scheibe 23 wird zur Erzeugung von Zeittaktimpulsen verwendet, die für den digital arbeitenden Stromkreis des Gerätes benötigt werden. Die Impulse werden von zwei magnetischen Wandlern 26 und 27 abgeleitet, die aus einem Permanentmagneten in einer Spule bestehen. Diese Wandler 26 und 27 sind auf einem Träger so befestigt, da3 die Polspitzcn der Permanentmagnete in unmittelbarer Nähe der Scheibe 23 liegen und auf die Nuten und das Loch 25 ausgerichtet sind. Wenn sich die Scheibe 23 dreht, dann wird der Luftspalt zwischen den Polspitzen und der Scheibe verändert. Auf Grund der Nuten und des Loches erzeugen die Wandler 26 und 27 in den Spulen Spannungsimpulse. Der Wandler 26 erzeugt pro Umdrehung der Welle 10 insgesamt 36 Impulse und der Wandler 27 nur einen Impuls pro Umdrehung der Welle. Dieser einzige Impuls wrd als Bezugsimpuls bezeichnet und dem Verstärker 28 zugeführt. Der Lesestromkreis des Gerätes ist s;o ausgelegt, daß er die ankommenden berechneten Signale bei jeder zehnten Umdrehung abfragt. In dieser Periode wird die Phase und die Amplitude der beiden Signale gemessen und das Ergebnis bis zur nächsten Abtastperiode gespeichert und angezeigt. Um dieses Abtastverhältnis zu bekommen, wird dler Bezugsimpuls einem dekadischen Impulstcilcr 29 zugeführt, über die Dckodicr-Torschaltung 30 werden dann auf der Leitung 31 die Rückstellimpulsc erhalten. Die Impulse des Wandlers 26 werden über einen Verstärker 32 dem Frcqucnzvcrdoppler 33 zugeführt, der die Anzahl der Impulse pro Umdrehung der Welle 10 auf 72 erhöht. Dies ergibt bei einer Drehung der Welle um 5° einen Impuls. Die Impulse des Frequenzverdopplers 33 werden einem Impulsformer 34 zugeführt, der die Impulsform verbessert und Tnktimpulsc auf die Leitung 35 abgibt.

Der Bc/.ugsimpuls kann, wie gezeigt, von einer Scheibe erzeugt werden, mit der auch die Taktimpulse erzeugt werden. Zur Erzeugung des Takt impulses kann jedoch auch eine zweite Scheibe verwendet werden, die nur einen Zahn trägt. Der Bezugsimpuls ist einer bestimmten Stellung der mit Gradeinteilung versehenen Trommel 24 zugeordnet. Die Sknhi auf der Trommel ermöglicht in einfacher Weise, daß die Bedienungsperson das ermittelte Ausgleichsgewicht an der ermittelten Stelle ties Rades anbringen kann.

Um die Stellung fur das Ausgleichsgewicht zu finden, vird die Phase der ermittelter, Signale gemessen, und zwar zu einigen festen Bezugswerten auf der Welle. Das Gerät enthält vier Zähler und Anzeigevorrichtungen, die mit den Bezugs/eichen 36. 37. 38 und 39 gekennzeichnet sind. Der auf der Leitung 31 übertragene Rückstellimpuls pussier! die Tors-haltung 40. Jedem Digital-Ziihlcr ist eine Torschaltung zugeordnet. Bei der übertragung des Rückstellimpulses wird je eine Torschaltung 41 geöffnet, die die übertragung der Taktimpulse über die LeiUing 35 zum betreffenden Digital-Ziihlcr durchschalten

Mit Hilfe der Zähler 36 und 37 wird die Winkelstellung des anzubringenden Ausgleichsgewichtes bestimmt. Die Zuführung der Impulse zu den Zählern 36 und 37 wird dann unterbunden, wenn die zugeordnete Torschaltung 41 durch das Signal gesperrt wird, dessen Phase gerade gemessen wird. Eine Torschaltung 41 eines Zählers 36 oder 38 wird gesperrt wenn die von dem Rechner-Stromkreis übertragene Signalspannung beim übergang vom negativen zurr positiven Wert den Wert Null annimmt. Die Signals vom Rechner-Stromkreis nach F i g. 6. der in F i g." mit 42 bezeichnet ist, werden über die Leitungen 4^ und 44, die Rechteckumformer 45 und 46 und di< bistabilen Schaltkreise 47 und 48 den den Zählern 3< und 38 zugeordneten Torschaltungen 41 zugeführt.

jeder Zähler 36 und 38 ist ein Dezimalzähler um ist so ausgelegt, daß er die Anzahl der Taktimpuls« die er während der Öffnungszeit der zugeordnete! Torschaltung 41 empfängt, als Zahl anzeigt. Die aul addierte Zahl, die gleichzeitig an der Anzeigeröhr der Anzeigevorrichtung erscheint, stellt die Winkel drehung der Welle dar. ausgehend von einem Zeil punkt, bei dem der Bezugsimpuls im Signalzyklu einen bestimmten, bekannten Punkt erreicht ha

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Das Zählergebnis wird dann bis zur nächsten Abtastperiode festgehalten, d. h. bis der Zähler durch den Rückstellimpuls in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Der Rückstellimpuls gelangt auf die Torschaltung 40. Die Phasen-Torschaltung 41 wird geöffnet, und der Zähler nimmt ein neues Abtastergebnis auf. Da die Taktimpulse auf der Leitung 35 durch die Drehung der Welle 10 entstehen, stellt jeder Zählschritt eines Phasenzählers 36 oder 38 einen bestimmten Winkelbetrag der Drehbewegung der Welle dar, der von den Geschwindigkeitsschwankungen der Welle unabhängig ist. Die Winkeiste! lungen für beide Ausgleichsgewichte sind auf die Stellung der Welle bezogen, wenn das Gerät stillgesetzt ist, wobei die mit Gradeinteilung versehene Trommel 24 fest mit der Welle verbunden ist. Diese angezeigte Information umfaßt die Winkelstellungen der Gewichte, die in beiden Ebenen des Rades anzubringen sind.

Die Gewichtswerte, die in den einzelnen Ebenen des Rades anzubringen sind, werden ebenfalls über Anzeigeröhren von Zählern angezeigt. In diesem Fall wird der Spitzenwert des Rechner-Signais in eine Impulsfolge umgewandelt, die dann abgezählt wird. Dieser Gewichts-Meßkreis basiert auf dem Anstiegsprinzip eines Analog-Digital-Wandlcrs mit trcppenförmigem Anstieg. Der Treppenspannungsgenerator 49 ist über die Leitung 50 mit der Leitung 35 verbunden und empfängt die Taktimpulsc. Heim Empfang jedes Taktimpulses steigt die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 um 80 mV an. Der Ausgangspegcl des Generator·: liegt etwa bei 5(X) mV negativer Polarität und steigt in Schritten auf etwa 5 V positiver Polarität an.

Um den Anstieg einzuleiten, stellt ein Rikkstcllimpuls den Generator auf die Ausgangsspannung

- 500 mV. Die Taktimpulsc auf den Leitungen 35 und 50 schalten den Anstieg in Schritten bis auf + 5 V. Auf diesem Wert wird die Ausgangsspannung bis zum Eintreffen des nächsten Rückstellimpulses festgehalten. Die Ausgangsspannung des Generators 49 wird zwei Spannungsgeneratoren zugeiühri. die den Zählern 37 und 39 für die Gewichtswerte zugcordtiit sind. Diese Spannungsgencratorcn enthalten jeweils eine Signalvergleichsschallung 51 und eine Nullvergleichsschaltung 52. In jeder Nullverglcichsschaltung 52 wird die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 mit einem niedrigen Gleichstromwert verglichen, der von einem Wert

— 1 auf -+ i V mit Hilfe des Potentiometers 53 eingestellt werden kann. Das Signal vom Rechner-Stromkreis 42 wird über eine lineare Gleichrichterschaltung 54 gleichgerichtet und mit dem Spannungssignal der Signalvergleichsschaltung 51 verglichen.

Nach dem Auftreten des Rückstellimpulses beginnt der Treppenspannungsgenerator weiterzuschalten, und wenn die Ausgangsspannung des Treppenspannungsgenerators 49 den durch das Potentiometer 53 vorgegebenen Spannungswert übersteigt, dann ändert sich die Ausgangsspannung der Nullvergleichsschaltung 52 von 0 auf + 4 V. Diese Änderung der Ausgangsspannung veranlaßt die öffnung der logischen Torschaltung 55, so daß auch die dem Zähler 37 oder 39 zugeordnete Torschaltung 41 geöffnet wird und die Taktimpulse über die Leitung 35 zu -dem Zähler 37 oder 39 gelangen können. Die Ausgangsspannung des Generators 49 steigt weiter schrittweise an, bis die gleichgerichtete Signalspannung der Gleichrichlerschaltung 54 übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt ändert die f^gnalvergleichsschaltung 51 ihren Schaltzustand. Diese Änderung des Schaltzustandes der Signalvergleichsschaltung 51 führt zur Sperrung der Torschaltung 41 des Zählers 37 oder 39, so daß keine weiteren Taktimpulse mehr zugeführt werden.

Die ausgefallenen Zählschritte des Zählers 37 oder 39 stellen dann den Wert der Signalspannungsamplitude und damit den Gewichtswert des erforderlichen

ίο Ausgleichsgewichtes dar. Der volle Skalenbereich jedes Zählers 37 oder 39 umfaßt 200 gr. Dieser Bereich wird in 5-gr-F.inheiten gelesen, so daß jeder aufsummierte Zählschritt mit 5 gr bewertet ist. Der Zähler ist daher so ausgelegt, daß er eine Zählrate von 40 aufweist und über eine Dckodierschaltung ein dreistelliges Ausgangssignal abgibt. Die aufaddierten Zählschritte werden wieder festgehalten und angezeigt, bis der nächste Rückstellimpuls die nächste Abtastperiode einleitet und die Zähler und den Treppenspannungsgenerator 49 zurückstellt. Die Gewichtswerte werden gleichzeitig für beide, die innere und die äußere Radfelge gemessen.

Alle Zähler 36. 37. 38 und 39 enthalten eine Anzahl rückstcllbarer Zählstufen 56, einen oder mehrere Dekodierer und eine Vielzahl von digitalen Anzeigeröhren 58. deren Anzeige den Schaltzuständen der Zählstufen 56 entspricht.

Das Gerät ist so entwickelt, daß es so weit automatisch arbeitet, daß nach der Radbefestigung auf der Welle 10 und der Einstellung der Radbreite und des Radradius der Arbeitszyklus über einen einzigen Betätigungsknopf59 eingeleitet werden kann und nach der Durchführung der erforderlichen Messungen selbsttätig stillgesetzt wird.

Die Reihenfolge der Vorgänge während eines Arbeitszyklus ist wie folgt:

Das Gerät wird durch Betätigung des Druekknopfes 59 in Gang gesetzt, wobei der Anlaßschalter des Motors 15 eingeschaltet wird. Gleichzeitig werden durch den ersten Rückstellimpuls de^r sieh drehenden Welle 10 die digitalen Stromkreise eingeschaltet. Die Welle mit dem Rad beginnt zu schwingen, und die Abtastung erfolgt so lange, bis ein automatischer Abschaltvorgang eingeleitet wird. Wenn das Rad und die Welle 10 sich der Maximalgcschwindigkeii nähern, dann schaltet ein Geschwindigkcits-Feststellstromkreis 60 eine Zeitverzögerungsschaltung 61 ein. die etwa 10 Abtastungen bis zur selbsttätigen Abschaltung freigibt. Der Abschaltestromkreis" enthält einen einfachen Speicher 62. der am linde der Verzögerungszeit der Schaltung 61 angesteuert wird Dieser Speicher 62 stellt sicher, daß eine gerade ablaufende Abtastperiode noch vollständig ausgeführt wird, wenn der Abschaltbefehi der Schaltung 61 auf-

tritt, und daß am Ende der Abtastperiode ein Signa! über die Leitung 63 vom Speicher 62 zu den Tor schaltungen 40 und 41 übertragen wird, so daß die Torschaltungen gesperrt und das Zählergebnis festgehalten wird. Gleichzeitig wird über die Leitung W

von der Torschaltung 64 zur Zeit-Abschalteinrichtung 67 ein Signal übertragen.

Die Zeit-Abschalteinrichtung 67 enthält ein Relais das einen Ruhekontakt aufweist, der mit dem Anlaß schalter des Motors in Reihe geschaltet ist, so daß be der Ansteuerung der Zeit-Abschalteinrichtung dei Motor-Anlaßschalter ausgelöst und der Motorstrorr abgeschaltet wird. Der Motor-Anlaßschalter wire über einen zweiten Schalter gesperrt, der über einer

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l·

weiteren Kontakt der Zeit- Abschalteinrichtung erregt wird. Dieser zweite Schalter schaltet einen Gleichstrom auf die Motorwicklungen, der über einen Transformator und eine Gleichrichter-Brückenschaltung abgeleitet wird. Dieser Gleichstrom bringt cine Abbremsung des Motors und eine Stillsetzung des Rades und der Welle.

Das Gerät kann nicht erneut gestartet werden, bis die Zeit-Abschalteinrichtung die Zeitperiode beendet hat. so daß sicher auch das größte zu prüfende Rad zum Stillstand gebracht werden kann und der Gleichstrom-Brcmsstrom vom Motor abgeschaltet ist. Die digitale Information der Anzeigeriihren 58 wird im Anzeigezustand gehalten, bis ein weiterer Prüfvorgang gestartet wird; vorausgesetzt, daß die Versorgungsspannung des Gerätes nicht abgeschaltet wird.

Mit dem beschriebenen Gerät können die Gewichtswerte und die Winkclstcllungcn mit einer Genauigkeit von -t 2,5 gr und ι 2.5 angezeigt werden.

Das C-irät liefert in einer gemeinsamen Prüfung alle Informationen, die zum Auswuchten eines Fahrzeugrades erforderlich sind. Diese Information wird auf einer digitalen Anzeigevorrichtung festgehalten und kann von der Bedienungsperson gelöscht werden, wenn die Auswuchtwerte für ein anderes Rad ermittelt werden müssen. Nach der Befestigung des Rades im Gerät wird nur die Zeit benötigt, um das Rad auf eine konstante Drehgeschwindigkeit zu bringen imJ nach der Messung wieder abzubremsen.

Die Anwendung von gezahnten Scheiben 23 zur Urzeugung der Taktimpulsc vermeidet IEinrichtungen zur genauen Steuerung der Geschwindigkeit und lic qucnznormalien für die Analog-Digital-Wandler. Die Zahnteilung auf der Scheibe bestimmt die Genauigkeit mit der die Auswuchtwerte ermittelt werden können. Je größer die Anzahl der Zähne ist. desto größer ist die Genauigkeit mit der die Auswuchtwerte ermittelt werden können.

Die Wirkungsweise der neuen Digitalisierungsschaltung wird verstandlicher, wenn die Arbeitsweise der Torschaltungen 40 und 41 sowie des Zählers 56 näher erläutert werden. Dabei sind folgende Bedingungen gegeben:

1. Taktimpulse passieren die Torschaltung 41

a) wenn kein Stillsetzungssignal auf der Leitung 65 ansteht.

b) wenn die Ausgangssignalc der Schaltungen 47. 48 und 55 positiv sind und

c) Taktimpulsc auf der Leitung 35 anstehen (dies ist immer der Fall, wenn die Vorrichtung in Betrieb ist).

2. Taktimpulse, welche die Torschaltung 4t passieren, betätigen den Zähler 56 nur unter den Voraussetzungen,

a) daß auf der Leitung 65 kein Stilisetzungssignal ansteht, welches die Torschaltung 40 sperrt, und

b) daß der Torschaltung 40 über die Leitung 31 ein Rückstcllsignal zugeführt worden ist (der Zähler 56 ist dann zurückgestellt und in einen Zustand versetzt, in dem er Impulse von der Torschaltung 41 aufnehmen und zählen kann).

3. Der Zählvorgang des Zählers 56 wird beendet, sobald die Ausgänge der Schaltungen 47. 48 und 55 negatives Potential führen. Dies ist Hei jeder Umdrehung der Welle der Fall, in der die Abtastung erfolgt. Die Zähler beginnen bei der nächsten Umdrehung der Welle nicht wieder /u zählen, da sie durch das Schließen der Torschaltung 41 gesperrt sind. Sie können nur dann zurückgestellt und wieder freigegeben werden, wenn die Torschaltung 40 einen weiteren Kückstelliir.puls liefert. Dies ist bei den nächsten 10 Umdrehungen nicht der Fall.

4. Der Rückstellimpuls wird dadurch gewonnen, daß das Ausgangssignal des Frequenz.!*, ders 29 und ein verzögertes Signal der Torschaltung 30 zugeführt werden. Das verzögerte Signal bestellt aus den Bezugsimpulsen, welche über die Verzögcrungsschaltung 28<; mit 50 Sekunden Verzögerungszeit geleitet werden. Die Bezugsimpulse weisen eine kurze Dauer von ungefähr 50 Sekunden auf.

Bei der Auslegung der Schaltungen können die TorschaUungcn 40 und 41 als UND- oder als NAND-Schaltungcn aufgebaut werden. Dies hängt nur von den Ansteuerbedingungen und dem Aufbau des Zählers 56 ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung ^ur Ermittlung der Auswuchtwerte eines Fahrzeugrades, mit einer sich drehenden und das Rad tragenden Antriebswelle, der ein mitumlaufendes Teil mit einer Winkelstellungseinteilung und zwei axial versetzte piezoelektrische Wandler zugeordnet sind, deren Signale einer Auswerteschaltung zugeführt werden, um die Ausgleichsgewichte, welche in zwei axial versetzten Korrekturebenen des Rades anzubringen sind, nach Winkelstellung und Größe abzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgegebener Zeitbeziehung zur Antriebswelle (10) ein Impuls erzeugendes Bauelement (23) angetrieben wird, von dem sowohl ein Taktimpuisgencraior (26, 32, 33, 34) als auch ein Rückstellimpulsgenerator (27, 28, 28a, 29, 30) ihre Impulse ableiten, daß jeweils während einer Serie von Umdrchungen der Antriebswelle (10) der Taktimpulsgerierator über Zahltorschaltungen (41) mit digitalen Anzeigevorrichtungen (36, 38; 37, 39) für Winkel und Größe der Unwucht derart verbunden ist, daß die Anzahl der zur jeweiligen digitalen An-Zeigevorrichtung gelangenden Taktimpulse von Toröffnungssignalen gesteuert werden, die von der betreffenden Phasen- bzw. Größen-Auswerteschaltung (45, 46, 47, 48; 51, 52, 54, 55) zu den Zähltorschaltungen (41) gelangen, und daß der Rückstellimp'ilsgenerator den Abtastzyklus und den Beginn der Zählung bestimmt und die Anzeigevorrichtung über Rückstel'forschallungen (40) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellimpulsgeneratur (27. 28, 28«, 29, 30) Rückstellimpulse mit einer niedrigeren Frequenz und der Taktgenerator (26, 33, 35) Taktimpulse mit einer höheren Frequenz liefern, als durch die Drehzahl der WeIIe(IO) bestimmt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Geschwindigkeitsmeßschaltung (60) für die Welle in Verbindung mit einer Zeitverzögerungsschaltung (61) die Erzeugurig eines Stillsetzungssignals steuert, welclu·· am Ende eines Arbeitszyklus den Torschaltungcn (40., 41) zum Festhalten des Zählergebnisses in den Leseschaltungen (36, 37, 38. 39) zugeführt wird.

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