DE2518459A1

DE2518459A1 - Vorrichtung zum auswuchten von raedern

Info

Publication number: DE2518459A1
Application number: DE19752518459
Authority: DE
Inventors: Robert Leonard Dressler; Kenneth Henry Higgens
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1974-04-25
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1975-11-13
Also published as: FR2280067A1; DK179075A; ZA752575B; IT1037614B; JPS50150481A; LU72353A1; NL7504850A; GB1511141A; BE828276A; FR2280067B1

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - DIpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

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6/Li

Case No.DE 5463

Dunlop Limited, London S.W. 1, England

Vorrichtung zum Auswuchten von Rädern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswuchten von Rädern.

Unter dem Begriff "Rad"sind bei der vorliegenden Erfindung sowohl die Räder bzw. die Felgen selbst als auch das Rad mit dem entsprechenden Reifen zu verstehen.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Rades dadurch aus, daß eine Kraftmeßeinrichtung zum Messen der Kraft, die auf ein drehbares Teil ausgeübt wird, welches das auszuwuchtende Rad trägt, eine Verarbeitungseinrichtung zum Ermitteln des auf das Rad aufzubringenden Gegen- bzw. Ausgleichsgewichts, das der Unwucht entgegenwirkt, daß eine Anzeigeeinrichtung, die mit der Verarbeitungs-

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einrichtung verbunden ist, zum Anzeigen des für die Unwucht erforderlichen Gegengewichts, und eine Positionsabtasteinrichtung zum Ermitteln der Winkelposition vorgesehen ist, an der das Gegengewicht an dem Rad relativ zu einer Bezugsposition anzubringen ist.

Die Anzeigeeinrichtung zeigt das zum Ausgleichen der Unwucht erforderliche Gegengewicht an, während das Rad verzögert wird» nachdem es sich zum Messen der Unwucht gedreht hat. Infolge ό,&ν Yerzögerung des drehbaren Teils wird das zum Ausgleichen der Unwucht erforderliche Gegengewicht vorzugsweise nur dann angezeigt, wenn die Position des drehbaren Teils relativ zu -einer Bezugsposition der erforderlichen Position für ein Gegengewicht in bezug auf die Bezugsposition entspricht. Auf diese Weise wird die Winkelposition, an der das Gegengewicht anzubringen ist, mit Hilfe der Anzeigeeinrichtung angezeigt, da diese das erforderliche Gegengewicht nur anzeigt, wenn sich das Rad in der erforderlichen Winkelposition relativ zu der Bezugsposition befindet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise zum Auswuchten von Rädern bestimmt, bei denen Gegengewichte an zwei axial zueinander im Abstand liegender Positionen angebracht werden, beispielsweise bei Fahrzeugrädfern, welche zwei axial in einem Abstand zueinander liegende Felgenkränz© aufweisen, und Fahrzeugräder mit Reifen»

einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung · "zum Auswuchten eines Rades, on dem Gegengewichte an zwei axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen des Rades angebracht werden, ist eine Drehwslle vorgesehen, an der ein auszuwuchtendes Rad angebracht ist, wenigstens zwsi Kraftmeßeinrichtungen zum Messen der Kraft „ die an axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen infolge der Unwucht des Rads auf die Welle während der Drehbewegung ausgeübt wird^

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eine Verarbeitungseinrichtung zum Bestimmen der axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen des Rades zum Ausgleichen der Unwucht mit erforderlichen Gegengewichten, eine Anzeigeeinrichtung, die mit der Verarbeitungseinrichtung verbunden ist, zum Anzeigen der zum Ausgleichen der Unwucht erforderlichen Gegengewichte und eine Positionsabtasteinrichtung zum Bestimmen der Winkelposition, an der ein Gegengewicht auf das Rad aufzubringen ist, die jeweils in einem axialen Abstand zueinander in bezug auf eine Bezugsposition angeordnet sind.

Die Anzeigeeinrichtung der oben aufgeführten Vorrichtungen zeigen die Gewichte gleichzeitig während der Verzögerung des Rades an, nachdem dieses zum Messen der Unwucht gedreht worden ist, und nach der Verzögerung wird das auf das Rad aufzubringende Gegengewicht an einer der axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen vorzugsweise nur dann angezeigt, wenn die Position des Rades relativ zu einer Bezugsposition der erforderlichen Position des aufzubringenden Gegengewichts in der axialen Position relativ zu der Bezugsposition entspricht.

Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der Verarbeitungseinrichtung vorgesehen, so daß hintereinander das aufzubringende Gewicht an jeder der axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen zum Ausgleichen einer Unwucht ermittelt. Andererseits können auch zwei Verarbeitungseinrichtungen vorgesehen sein, die gleichzeitig zum Bestimmen des an zwei axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen aufzubringenden Gegengewichts betreibbar sind.

Die Kraftmeßeinrichtung * ^t vorzugsweise so ausgelegt, daß sie die sich ändernden Kräftt zyklisch abtastet, die von einer dynamischen Unwucht eines Rades herrühren und die auf die statischen Belastungen, z.B. jene infolge des Gewichts des Rades oder des drehbaren Teiles, wie beispielsweise einer Welle, an dem das Rad angebracht ist, nicht anspricht.

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Andererseits kann die Kraftmeßeinrichtung auch auf die dynamischen und statischen Kräfte ansprechen,und eine Einrichtung zur Null-Einstellung für die Kraftmeßeinrichtungen ist vorgesehen, um den Meßwert des Ausgangs signals um den Wert zu verschieben, der von der statischen Belastung herrührt, oder zum Ausfiltern der statischen Kraftkomponente für das Ausgangssignal der Kraftmeßeinrichtung, so daß sich das Ausgangssignal der Kraftmeßeinrichtung nur auf die dynamischen Kräfte bezieht.

Die Vorrichtung ist zum Ausgleichen entweder eines Rades mit offener Mitte, d.h. eines Rades, das eine Mittelbohrung aufweist, in die eine Drehwelle einsetzbar ist, oder für ein Rad mit geschlossener Mitte, d.h. ein Rad, das an einer Achse mit einem Flansch, beispielsweise mit Schrauben, befestigt ist, bestimmt.

Bei einem Rad mit offener Mitte ist vorzugsweise ein innerer Nabenkranz des Rades in derselben Ebene angeordnet, wie ein erster Meßgrößenumformer, ein zweiter Meßgrößenumformer ist in einem vorgegebenen Abstand axial zu der Welle des ersten Meß-.größenumformers angeordnet.

Bei einem Rad mit geschlossener Mitte ist ein Adaptor zum Festlegen des Rades auf der Antriebswelle vorgesehen, wobei ein erster Nabenkranz des Rades in einem festen Abstand zu dem Meßgrößenumformer angeordnet ist. Die Positionierung des Rades auf der Welle kann auch bei Rädern mit offener Mitte mit einem unzulänglichen Spiel in dem Rad angewandt werden, um das Rad so anzubringen, daß der innere Nabenkranz in der Ebene des ersten Meßgrößenumformers liegt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

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Fig. 2 ist ein Kraftdiagramm der Vorrichtung, wenn ein Rad mit offener Mitte vorgesehen ist,

Fig. 3 ist ein Kraftdiagramm der Vorrichtung, wenn ein Rad mit geschlossener Mitte vorgesehen ist,

Fig. 4 ist ein Blockdiagrarom der elektrischen Schaltung der Vorri chtung, und

Fig. 5 zeigt die Analogverarbeitungseinrichtung der elektrischen Schaltung.

Unter Bezugnahme auf Fig, 1 weist eine Vorrichtung zum Auswuchten eines Rades mit Reifen, wobei das Rad zwei axial in einem Abstand zueinander liegende Naben,kränze enthält, eine Welle 11 auf, die drehbar an zwei Lagern 12 und 13 gelagert ist, die entlang der Länge der Welle axial in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Ein Elektromotor 14 treibt über eine Transmissionseinrichtung 15 die Welle 11 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit an und hält diese während der Unwuchtbestimmung auf dieser Geschwindigkeit, Zwei Meßgrößenumformer T^ und Tp -sind zwischen dem Stützrahmen 16 und den Lagern 12 und 13 zum Messen der Kräfte angeordnet, die von der Unwucht eines Rades mit Reifen 17 erzeugt werden, das an der Welle 11 angebracht ist. In der gezeigten Anordnung liegt der Umfang des Rades mit dem Reifen 17 in einer vertikalen Ebene, und die Meßgrößenumformer T^ und Tp sind zur Bestimmung der Kraft in der vertikalen Ebene angeordnet. Eine Winkelabtasteinrichtung 18 zum Bestimmen der Winkelposition für das aufzubringende Gewicht an jedem Nabenkranz relativ zu der Winkelposition der Welle 11 ist teils am Ende der Welle 11 und teils an dem Stützrahmen 16 an der Seite angebracht, die dem Ende gegenüberliegt, an dem das Rad 17 angebracht ist. Die Winkelbestimmungseinrichtung wird später ausführlich erläutert.

Fig. 2 zeigt ein Kraftdiagramm bei einer Vorrichtung mit einem Rad 21 mit offener Mitte, das einen inneren Nabenkranz 21a und einen äußeren Nabenkranz 21b aufweist, das an der Welle 11 an-

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gebracht ist. Eine entsprechend© Dimensionierung wurde vorgegeben,, Der innere Nabenkranz 21a liegt in derselben Ebene wie der Meßgrößenumformer T₂. In Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Anordnung für ein Rad 22 mit geschlossener Mitte gezeigt j, 'das einen inneren Nabenkranz 22a und einen äußeren Na-'sranz 22b aufweist, wobei das Rad an der Welle 11 angelst . Der imiere Nabenkranz 22a ist in einem Abstand χ von ä@m Meßgrößenumformer- Tp angeordnete

DI® Beziehungen zwischen den Ein£inQgrößen_s die in den Pig* and, 5 gezeigt sind, insbesondere für die Gegengewichte, die

Unwuchtkräfte und die Kraft auf die Meßgrößenumir in Abhängigkeit von der- Auslegung und der Geometrie der

können anhand von. mathematischen Gleichungen werden, in die folgende Größen eingehen:

¥«. β erforderliches Gegengewicht am äußeren Nabenkranz ι
^T#Lj = erforderliches Gegengewicht am inneren Maben-

kranzi

-~£L = Komponente-der Zentrifugalkraft infolge der Unwucht am äußeren Nabenkranz in Richtung der Achse des Meßgrößemamf©m@rs $

Sg *= Komponente der Zentrifugalkraft infolge der Un-. ■■ wucht am inneren labenlcranz in Richtung der Achse

des Meßgrößenumförmers;

W* β Kraft, welche auf den Meßgrößenumformer T^ wirkt; W2 = Kraft, welche auf dee. Meßgrößenumformer T₂ wirkt? 2" = Nabenkranzradius;
s = Nabenkranzbreite;
d β Abstand zwischen T«, und T«? iflt = Winkelgeschwindigkeit^

Q*- = momentane Winkelposition der Unwuchtmasse am äußeren Nabenkranz, relativ su der iiefes© des Meßgrößenumformers ι
- momentane Winis@lpositl©m der Unwuchtmasse des

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inneren Nabenkranzes, relativ zu der
Achse des Meßgrößenumformers; und
g = Gravitationsgeschwindigkeit.

Für ein Rad mit geschlossener Mitte und für ein Rad mit offener Mitte gilt folgende Beziehung zwischen dem erforderlichen Gegengewicht, der Nabenkranzlage und der Komponente der Zentrifugalkraft infolge der Unwucht:

Rad mit offener Mitte (Fig. 2) Momentengleichgewicht um T₂:

«ί-ί!

Lösung in vertikaler

Richtung : C₂ = F₂ - F₁ - C₁ (4)

Rad mit geschlossener Mitte (Fig. 3)
Momentengleichgewicht um Punkt A:

C₁S = (d + x) F^ - F₂X .... (5)

Lösung in vertikaler

Richtung : C₂ ■ F₂ - F₁ - C₁ (6)

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der elektrischen Schaltung,
'welche eine logische Verarbeitungseinheit 30 zur sequentiellen Betriebssteuerung der Vorrichtung, eine Bestimmungseinrichtung 33, eine Signalverarbeitungseinrichtung 37 und eine Speicher- und Anzeigeeinrichtung enthält.

Die logische Verarbeitungseinrichtung 30 besteht aus folgernden Bestandteilen und dient zur sequentiellen Steuerung der fol-

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genden Vorgänge:

a) Beschleunigung des Motors 14 auf eine vorgegebene Geschwindigkeit und Einhalten dieser Geschwindigkeit während der Unwuchtmessungj (Ausgang

b)' Anfangsmessung der Unwuchtkraft_g Bestimmung des Gegengewichts zur Korrektur und Ermittlung der Winkelposition der Unwucht an dem äußeren Nabenkranz; (Ausgang (2) ).

c) Wiederholung der unter to) !beschriebenen Vorgänge für den inneren Nabenkranz; (Ausgang (3) ) ^Ba

d) Verzögerung' oder Drosselung des Motors 14, nachdeii die Vorgänge b) und c) durchgeführt und beendet worden sind und kontinuierliche Anzeige der erforderlichen Gegengewichte, bis der Motor 14 stillsteht; (Ausgang (4) )_e

Bie logische Verarbeitungseinrichtung 30 weist Stopp- und Startschalter 31 und 32 zum Starten und Beenden dee Betriebs auf.

Die Schaltung enthält eine Bestimmungseinrichtung 33, der Signale von den Meßgrößenumformern T^ und T^ zugeleitet werden. Die Bestimmungseinrichtung 33 weist eine Analogschaltung auf, die detailliert unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben ist, und enthält variable Widerstände 34 und 35, die manuell mit einer vorgeeichten Skala einstellbar sind, mit denen der Schaltung Informationen über den Abstand der Naben kränze und die Durchmesser der Naben kränze vorgegeben werden können. Zur Umschaltung der Schaltung 33 für ein Rad mit offener Mitte ' oder für ein Rad mit geschlossener Mitte ist ein Schalter 36 vorgesehen.

.Signale, die proportional zu der effektiven Unwucht sind, gelangen von der Bestimmungsschaltung über ein elektronisches Gatter G1 oder G2 in Abhängigkeit davon, für welchen Nabenkranz das Gegengewicht ermittelt werden soll, zu einer Signal-

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Verarbeitungseinrichtung 37. Die Signalverarbeitungseinrichtung 37 erzeugt eine Gleichspannung, die proportional zu der Amplitude des Eingangssignals ist, und die Gleichspannung wird einem bekannten Analog-Digitalwandler 38 zugeführt und gelangt von. dort über ein Gatter G5 oder G6 zu Speichereinrichtungen 39 oder 30 für die Gewichtsinformation in Abhängigkeit von dem zu bestimmenden Nabenkranz. Die Gatter G7 und G8 werden entsprechend mit der logischen Verarbeitungssinrichtung gesteuert, um die Einrichtungen 39 oder 40 mit den entsprechenden Digitalanzeigeeinrichtungen 41 und 42 zu verbinden. Andererseits kann das Signal, das proportional zu der Unwucht ist, auch auf analoge Art und Weise gespeichert und angezeigt werden·

Die Signalverarbeitungseinrichtung 37 liefert einen kurzen Impuls zu jedem Zeitpunkt, wenn ein Scheitelwert an dem Eingabesignal auftritt, zu der Verarbeitungseinrichtung 37· Dies wird dadurch erzielt, daß eine Phasenverschiebung des sinusförmigen Eingabesignals um 90° erfolgt, wobei der Zeitpunkt des Polaritätswechsels des Eingangssignals bestimmt wird, und daraufhin ein kurzes Impulssignal zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird. Das kurze Impulssignal gelangt zu dem Gatter G3 oder G4 in Abhängigkeit von dem entsprechenden Nabenkranz, und das kurze Impulssignal gelangt entweder über das Gatter G3 oder über das Gatter G4 in die entsprechende Winkelinformationsspeichereinrichtung 44 und 43.

Die Winkelabtasteinrichtung 18 enthält eine Scheibe 19, die am Ende der Welle 11 befestigt ist. Die Scheibe 19 weist 64 Öffnungen auf, die an der Scheibe angeordnet sind, um das Licht von einer Lichtquelle zu einer photoelektrischen Zelle 20 durchzulassen oder zu unterbrechen. Bei einer Unterbrechung des Lichtstrahls zwischen der Lichtquelle und der Photozelle erzeugt die Photozelle Impulse, die über die Gatter G3 und G4 zu den Winkelinformationsspeichereinrichtungen 43,44 geleitet wer-

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den, wo sie mit Hilfe eines Zählwerks gezählt werden. Das Zählwerk steht zu Beginn auf Null und beginnt beim Auftreten des ersten kurzen Impulssignals von der Verarbeitungseinrichtung 37 zu zählen und stellt sich von selbst auf Null zu jedem Zeitpunkt zurück, wenn das Zählwerk anzeigt, daß die Welle sich um eine volle Umdrehung gedreht hat, wobei der Moment für jedes Zurücksetzen dem Zeitpunkt entspricht, zu dem am Eingabesignal ein Scheitelwert auftritt, der zu der Signalverarbeitungseinrichtung übertragen wird. Das Zählwerk zählt in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Welle 11 entweder aufwärts oder abwärts. Das das Zählwerk für jede Einrichtung 43, 44 selbst zurückgesetzt wird, werden mit einem Impuls jeder Einrichtung 43 die entsprechenden Gatter 67 oder G8 geöffnet, so daß das Gewicht für die Unwucht an den digitalen Anzeigeeinrichtungen 41 oder 42 angezeigt v/ird.

Die Impulse von den Einrichtungen 43»44 bewirken, daß die entsprechenden Gatter G7, G8 geöffnet werden, wenn die Winkel-—position der Welle relativ-zu-einer Bezugsposition mit der Winkelposition relativ zu der Bezugsposition übereinstimmt, an dem ein Gegengewicht an einem der Nabenkränze anzubringen ist. Das an jedem Nabenkranz zur Korrektur der Unwucht anzubringende Gegengewicht wird unter der Steuerung der Winkelinformationsspeichereinrichtungen nur dann angezeigt, wenn der Nabenkranz, an dem das Gegengewicht anzubringen ist, in der erforderlichen Winkelposition liegt.

Die Gatter G7 und G8 können jedoch auch beide gleichzeitig • zusätzlich unter der Steuerung des Ausgangs(4)der logischen Verarbeitungseinrichtung 30 offengehalten werden. Mit Hilfe der logischen Verarbeitungseinrichtung 30 können beide Gatter G7 und G8 während des Zeitraums der Verzögerung der Welle offengehalten werden, die nach der Bestimmung der erforderlichen Gegengewichte vorgenommen wird, so daß die Bedienungsperson eine Information über die erforderlichen Gegengewichte erhält

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und diese beschaffen kann, währenddem die Welle und das Rad mit dem Reifen an der Welle schließlich zum Stillstand kommt.

Anhand der Fig. 5 wird die analoge Verarbeitungseinrichtung 33 beschrieben. Die analoge Verarbeitungseinrichtung 33 ist entsprechend dem Summenstromprinzip aufgebaut und sind entsprechend vier Differentialverstärker A₁ bis Αλ vorgesehen, wobei jeder Differentialverstärker einen invertierenden Eingang (I) und einen nicht invertierenden Eingang (NI) und einen einzigen Summations aus gang (0) aufweist.

Der Verstärker A₁ ist mit den beiden Meßgrößenumformern T₁ und Tp über Leitungen 51 und 52 verbunden. Die Kraftmessung für Fp von Tp liegt an dem I-Eingang an A₁ über einen Widerstand 53 an. Die Kraftmessung für P₁ von T₁ liegt am NI-Eingang von A₁ über einen Widerstand 54 an. Der Widerstand 53 kann als dR/x dargestellt werden und kompensiert den Abstand x. Der Widerstand 54 kann mit dR/(x f d) ausgedrückt werden und kompensiert den Abstand (x + d). Die Verstärkung von dem nicht invertierten Signal F₁ beträgt folglich F₁ (x + d)/d. -Die Rückkopplung 55 verbindet die Ausgangsleitung 56 über einen Widerstand 57 (R) mit dem Eingang I über eine Leitung 51 zwischen dem Verstärker und dem Widerstand 53. Der Ausgang V₁ ist folglich proportional zu C₁S. d#h. der Verstärker löst die Gleichung (5) für ein "~j"~ Rad mit offener Mitte. Es gelten nämlich folgende Beziehungen:

-F₂X -fr F₁ (x + d) = V₁ Rd Rd "!ι

V₁ = 1

Diese entspricht der Gleichung (5).

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Bei einem Rad mit-geschlossener Mitte liegt, wenn der Schalter 36 in die entsprechende Position umgelegt worden ist, V^ über einen variablen Widerstand 58 (gleich dem Widerstand 34 in Fig. 4) und einen Widerstand 59 am !-Eingang des Verstärkers Ap an. Eine Rückkopplung 60 verbindet die Ausgangsleitung 61 mit dem Eingang über den Widerstand 59 und den Verstärker A₂ über den Widerstand 62. Die Widerstände 58 und 59 geben die Nabenkranzbreite s vor, die bei einem bevorzugten Bereich von 7,6-22,8 cm(3" Ms 9") einen Widerstand 59 von 3R¹ und einen Widerstand 58 ergibt, der in einem Bereich von 0 bis 6R¹ variabel ist. Der Widerstand 62 bestimmt den Abstand d und kann als d»R^! ausgedrückt werden. (Dieser Widerstand wird für die Vorrichtung vorgegeben). Der Ausgang Vp an der Leitung 61 ist folglich proportional zu -C* 1

^2 = -C-j ^für Gleichung (5) und (6).

Bei einem Rad mit offener Mitte ist der Schalter 36 in der entsprechenden Position, und der Verstärker A^ wird umgangen. Der Verstärker Ap verarbeitet F^ auf dieselbe Art und Weise, wie im vorhergehenden Abschnitt beschrieben, und die entsprechenden Ausdrücke lauten wie folgt:

sR' dR¹

. V₂ = -F₁I = -C_{1 wie in} Gleichung (3) und zum Lösen von Gleichung (4).

Zum Messen der Unwucht für den äußeren Nabenkranz ist der Schalter 63 in der entsprechenden Position am Ausgang (3) der

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logischen Verarbeitungseinrichtung 30 angeordnet, so daß mit Vp der Verstärker A^ umgangen und über Leitungen 64 und 65 zum Verstärker A^ übertragen wird.

Bei der Unwucht für den inneren Nabenkranz ist der Schalter in die zweite Position umgelegt, so daß die logische Verarbeitungseinrichtung 30 Vp dem Verstärker A, über die Leitung

66 zuführt, so daß V₂ ^3m I-Eingang von A, über den Widerstand

67 (R") anliegt. Der Ausgang von A, ist über die Leitung 68 und den Widerstand 69 (R") mit dem I-Eingang von A, rückgekoppelt, und das Signal von F₂ liegt über die Leitung 70 und den Widerstand 71 (R") am I-Eingang von A, an. F₁ liegt am NI-Eingang von A^ über die Leitung 72 und den Widerstand 73 (R") an. Diese Auslegung ermöglicht die Lösung der Gleichungen (4) und (6) in Abhängigkeit von dem auszuwuchtenden Radtyp. Die Gleichung lautet:

iR" R" j R" R"

V₃ = F₁ '+ C₁ - F₂ χ= -C₂ für Gleichung (4) und (6).

Das Potential V₂ oder V, liegt am I-Eingang des Verstärkers A^ über die Leitung 65 in Abhängigkeit von der Schalterstellung des Schalters 63 an. Der Verstärker A^ löst die Gleichungen (1) und (2) in folgender Form:

C₁ - K₁

^C2 = ^K2 .

^WObei O 2 /Q

K₁ = -j£ cos C7

^₂ ■ -a. ² _COS e ₂

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Der variable Widerstand 72 (gleich dem Widerstand 35 in Fig, 4) und der feste Widerstand 73 in der Leitung 65 sind proportional zum Radius. Die spezifischen Werte für die Raddurchmesser liegen in dem Bereich 20_?3-45»7cm'(8 bis" 18"j_. (bzw. Radien 10,1-22^cm(4" bis 9")« Ber Widerstand 73 beträgt demzufolge 4R"·, und der Widerstand 72 ist in dem Bereich von 0 bis 5R"¹ variabel. Die Rückkopplung 74 verbindet den Ausgang mit dem Eingang über den Widerstand 75 (R"⁸ )· Daraus folgt:

Zl 04er Zj " 'fl oder "fä " "Z

rR"' rR" ■ rR"' rR" ' R

-"^V4 OC W₁ oder W₂

Ueim Verstärker A₁ kann, statt d beim Widerstand 53 zu berück-

R sichtigen, dem Widerstand 57 ein Wert -j vorgegeben werden.

Um eine Gleichstromabweichung in den Verstärkern A^ - A^ zu vermeiden, sind die I- und NI-Eingänge der Verstärker symmetrisch mit Widerständen 54,77,78 und 79, wie gezeigt, ausgelegt. Der Widerstand 54 wird so vorgegeben, daß der effektive Widerstand zwischen der Leitung 52 und der Erde gleich jenem zwischen der Leitung 51 und der Erde ist. Bei den Widerständen 77 und 79 können diese Werte nur näherungsweise vorgegeben

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werden, da die Widerstände 58 und 72 variabel sind. Der Widerstand 78 kann gleich R"/2 betragen.

Die in Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebene Verarbeitungsschaltung bietet folgende Vorteile:

a) die variablen Widerstände 58 und 72 sind in einer linearen Beziehung mit den vorhandenen Längenparametern justierbar und einstellbar. Folglich sind eine einfachere Herstellung, eine einfachere Justierung und eine exaktere Auswuchtung des Rades im Vergleich zu bekannten Schaltungen möglich, bei denen die Widerstandsabgleichung nicht linear ist.

b) Mit Hilfe eines Schalters ist die Vorrichtung für ein Rad mit offener Mitte und für ein Rad mit geschlossener Mitte umschaltbar. Ein Rad mit geschlossener Mitte wird dann mit zwei Korrektur- bzw* Gegengewichten ausgewuchtet, wobei dieselbe Vorgehensweise, wie diejenige vorgesehen ist, die für ein Rad mit offener Mitte benötigt wird.

Dadurch sind die folgenden Nachteile beseitigt, die beim Auswuchten von Rädern mit geschlossener Mitte bei den bekannten Anordnungen auftreten:

(i) Es werden nicht 3 oder mehr Ausgleichs- bzw. Korrekturgewichte benötigt;

(ii) eine mehrmalige Wiederholung des Auswuchtvorgangs zur allmählichen Verbesserung des Gleichgewichts am Rad ist nicht erforderlich; und

(iii) es braucht keine Teleskopwelle zur axialen Einstellung der Lage des inneren Nabenkranzes vorgesehen zu sein.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung montiert die Bedienungsperson ein Rad auf die Welle 11 und nimmt die entsprechenden Einstellungen der Schalter 34,35 und 36 der Verarbeitungs-

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schaltung 33 vor. Der Startschalter 32 ist eingeschaltet, und die logische Verarbeitungseinrichtung 30 erzeugt ein Signal am Ausgang 1, so daß der Motor anläuft und die Welle 11 bis zu einer konstanten Geschwindigkeit antreibt. Nach einer Zeitverzögerung, die größer im Vergleich der Zeit zum Beschleunigen des Rades von entsprechender Größe und entsprechendem Gewicht auf eine vorgegebene Geschwindigkeit ist, erzeugt die Einrichtung 30 ein Signal vom Ausgang 2, so daß die Gatter G1, G4 und G5 geöffnet werden, wobei die Signale für die Gewichtsbestimmung, die Winkelposition der Unwucht des äußeren Nabenkranzes schließlich in den Speichereinrichtungen 39 und 43 vorliegen Nach einer gewissen Verzögerungsseit unterbricht die Einrichtung 30 das Signal 2 und schließt hierbei die Gatter G1 und G5# Das Gatter 4 bleibt mit Hilfe einer selbsthaltenden Verriegelungsschaltung geöffnet. Die Einrichtung 30 liefert daraufhin ein Signal vom Ausgang 3 zum Öffnen der Gatter G2, G3 und G6 für die entsprechenden Informationen bezüglich des inneren Nabenkranzes. Nach einer gewissen Verzögerungszeit unterbricht die Einrichtung 30 das Signal von den Ausgängen (3) und (1), um die Gatter G2 und G6 zu schließen, so daß der Motor verzögert wird. Das Gatter 3 bleibt im offenen Zustand auf ähnliche Art und Weise, wie das Gatter G4 verriegelt. Während der Verzögerung liefert die Einrichtung 30 ein Signal am Ausgang (4), so daß die Gatter G7 und G8 offenbleiben, um eine kontinuierliche Anzeige an den Einrichtungen 41 und 42 für die erforderlichen Korrekturgewichte für jeden Nabenkranz anzuzeigen. Somit kann die Bedienungsperson die entsprechenden Gewichte während dieser Zwischenzeit aussuchen.

Wenn der Motor 14 zum Stillstand gekommen ist, wird das Signal vom Ausgang 4 unterbrochen. Die Anzeigeeinrichtungen 41 und 42 zeigen nun nur die erforderlichen Ausgleichsgewichte an, wenn ein Rücksetzimpuls von dem Zählwerk einer der Speichereinrichtungen 43 und 44 vorgibt, daß der entsprechende Nabenkranz des Rades in der erforderlichen Winkelposition relativ

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zu einer Bezugsposition an der Vorrichtung steht. Die Bedienungsperson dreht das Rad von Hand, bis eine der Einrichtungen 41 oder 42 aufleuchtet, und dann befestigt die Bedienungsperson das entsprechende Gegengewicht am inneren oder äußeren Nabenkranz an der entsprechenden Position in bezug auf die Bezugsposition, die in Zusammenhang mit dem Aufleuchten der Anzeigeeinrichtung 41 oder 42 steht. Wenn die Gegengewichte angebracht sind, wird der Stoppschalter betätigt, um die Speicher zu löschen und die Gatter G3 und G4 zu entriegeln,oder die Speicher können gelöscht werden,und die Gatter G3 und G4 werden durch Betätigung des Startknopfs für einen weiteren Auswuchtvorgang entriegelt oder durch eine Leistungsabnahme entriegelt.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird die Abtasteinrichtung 18 für die Winkelposition dazu -verwendet, um die Wartezeit zu verkürzen, die benötigt wird, bis die Signale vom Ausgang 2 an der logischen Verarbeitungseinrichtung 30 anliegen. Dies wird dadurch erzielt, daß Impulse von der photoelektrischen Zelle 20 zu der logischen Verarbeitungseinrichtung 30 geliefert werden, in der die Impulse zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit der Welle dienen. Wenn sich eine konstante Geschwindigkeit eingestellt hat, tritt eine kurze Zeitverzögerung vor der Ausgabe des Signals 2 auf. Die dafür benötigte Zeit ist beträchtlich kürzer als die Zeitverzögerung, mit der die entsprechenden Bauteile behaftet sind, so daß ein beträchtlicher Zeitgewinn erzielbar ist.

Vorzugsweise ist der Analog-Digitalwandler 38 so ausgelegt, daß wer das nächstliegende Normgewichtsmaß für das Ausgleichsgewicht auswählt, z.B. das nächstliegende zu 5 mg oder 10 mg, entsprechend den Normgewichtsmaßen für Ausgleichsgewichte. Dadurch werden mögliche Fehlkalkulationen der Bedienungsperson ausgeschlossen, da diese nicht auf- bzw. abrunden muß.

Im Vergleich zu einer bekannten Vorrichtung treten bei der Vor-

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richtung gemäß der Erfindung die Vorteile auf, daß die Handhabung der Vorrichtung durch die Bedienungsperson vereinfacht ist, und daß die Abhängigkeit der Genauigkeit der angezeigten Ausgleichsgewichte und Positionen-von der Sorgfalt der Bedienungsperson und deren Ablesung oder Einstellung oder Bestimmung der Werte beseitigt ist·

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Claims

·■■**.

19 -

Patentansprüche

1·j Vorrichtung zum Auswuchten eines Rades, g e k e η η - -^ zeichnet durch Kraftmeßeinrichtungen (12,13) zum Messen der auf ein drehbares Teil (11) ausgeübten Kraft, die das auszuwuchtende Rad (17) trägt, durch eine ■Verarbeitungseinrichtung (33) zum Ermitteln des an dem Rad (17) anzubringenden Ausgleichsgewichts zum Ausgleichen der Unwucht, durch Anzeigeeinrichtungen (41,42), die mit der Verarbeitungseinrichtung (33) verbunden sind, zum Anzeigen des zum Ausgleich der Unwucht erforderlichen Gegengewichts, und eine Positionsabtasteinrichtung (20) zum Bestimmen der Winkelposition, an der das Gegengewicht an dem Rad (17) relativ zu einer Bezugsposition anzubringen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gewichtsinformationsspeicher (41,44) zum Speichern des zum

- Ausgleich der Unwucht erforderlichen Gegengewichts, wobei das erforderliche Gegengewicht nach der Drehbewegung des drehbaren Teils (11) zur Ermittlung dieses Gewichts anzeigbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtungen (41,42) so steuerbar sind, daß das Gegengewicht während der Verzögerung des drehbaren Teils (11) nach der Drehbewegung zum Messen einer Unwucht anzeigbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verzögerung des drehbaren Teils (11) zum Messen einer Unwucht eines Rades (17), das an dem drehbaren Teil (11) angebracht ist, die Anzeigeeinrichtungen (41,42)

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über die Positionsabtasteinrichtung (20) steuerbar ist, wobei das zum Ausgleich der Unwucht erforderliche Gegengewicht nur dann angezeigt wird, wenn die Position des drehbaren Teils (11) relativ zu der Bezugsposition der erforderlichen Winkelposition für ein Gegengewicht dieser Bezugsposition entspricht.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Auswuchten eines Rades, an dem Gegengewichte an zwei axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen anzubringen sind, gekennzeichnet durch eine drehbare Welle (11), an dem ein auszuwuchtendes Rad (17) angebracht ist, wenigstens zwei Kraftmeßeinrichtungen (12,13) zum Messen der Kraft, die auf die Welle (11) an axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen an der Welle infolge einer Unwucht des Rades (17) während seiner Drehbewegung ausge- · übt wird, durch eine Verarbeitungseinrichtung (33) sum Ermitteln der an den zwei axial in einem Abstand zueinander liegenden Positionen des Rades (17) anzubringenden Gegengewichte zum Ausgleichen der Unwucht, durch Anzeigeeinrichtungen (41,42), die mit der Verarbeitimgseinrichtung verbunden sind, zum Anzeigen der zum Ausgleich der Unwucht erforderlichen Gegengewichte, und eine Positionsabtasteinrichtung (20) zum Bestimmen der Winkelposition, an der ein an dem Rad (17) anzubringendes Gegengewicht an jeder axial in einem Abstand zueinander liegenden Position, relativ zu einer Ausgangsposition anzuordnen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (41,42) gleichzeitig das an jeder der in einem Abstand zueinander liegendeil Winkelposition anzuordnende Gegengewicht,, währenddem sich das drehbare Teil (11) verzögert,anzeigt, nachdem dieses zum Messen einer Unwucht in Drehung versetzt worden ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) sequentiell betreibbar ist, wobei mit Hilfe der Verarbeitungseinrichtung sequentiell das in der entsprechenden, im axialen Abscand zueinander angeordneten Winkelposition des Rades zur- -ausgleichen der ■ Unwucht erforderliche Gegengewicht bestimmt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) mit der Positionsabtasteinrichtung (20) zum Bestimmen der Drehgeschwindigkeit des drehbaren Teils (11) verbindbar ist und die Verarbeitungseinrichtung einschaltet, wenn das drehbare Teil (11) auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigt worden ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung (12,13).-die sich ändernden Kräfte zyklisch mißt.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Vergleichen des ermittelten Gewichts mit Normgewichten für Ausgleichsgewichte und zum Steuern der Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, welche das Normgewichtsmaß für das Ausgleichsgewicht angibt, das dem ermittelten Gegengewicht am nächsten liegt.

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