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Verfahren zum berührungslosen Markieren eines Rades
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und zugehörige Markierungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum berührungslosen Markieren einer vorgegebenen Stelle eines eine
Felge und einen darauf montierten Reifen aufweisenden, rotierenden Rades mittels
einer Markierungsvorrichtung, deren Abstand vom Rad unterschiedliche Weite haben
kann, wobei die Auslösung des Markierungsvorganges in Abhängigkeit von einem Unwuchtsignal
erfolgt sowie auf eine Markierungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
mit einem relativ zum Rad weitgehend frei beweglichen Gestell, das einen berührungsfrei
arbeitenden Markierungskopf mit einer Auslösevorrichtung aufweist, die in Abhängigkeit
von einer Unwucht-Meßvorrichtung und einer ein Auslösesignal abgebenden Auswertevorrichtung
steuerbar ist.
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In den älteren deutschen Patentanmeldungen P 32 32 089.2 und P 32
36 189.0 werden Vorrichtungen zum berUhrungslosen Markieren der Unwuchtlage an einem
Rad angegeben, bei denen die Markierung durch kurzzeitig abgegebene Strahlung oder
durch ein schlagartig ausge-
triebene Farbtröpfchen erfolgt. Man
kann sie daher auch zum Markieren von am Fahrzeug montierten Rädern verwenden. Dies
war bisher nicht möglich, vielmehr mußte sich die Bedienungsperson beim Anbringen
des Ausgleichsgewichts nach der Lage eines zuvor angebrachten Kennzeichens bei stroboskopischer
Betrachtung richten.Diese Markierungsvorrichtungen brauchen nicht in einer festen
Zuordnung zum Rad gehalten zu werden, sondern können unterschiedliche Abstände hierzu
einnehmen, sei es daß Räder unterschiedlicher Breite markiert werden, daß die Fahrzeuge
nicht immer an derselben Stelle plaziert werden oder daß die Markierungsvorrichtung
selbst verfahrbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
beschriebenen Art anzugeben, mit dem die Markierungsgenauigkeit noch verbessert
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auslösung
des Markierungsvorganges nicht nur in Abhängigkeit von einem Unwuchtsignal erfolgt,
sondern daß außerdem der Abstand zwischen Rad und Markierungsvorrichtung gemessen
wird und die Auslösung des Markierungsvorganges zusätzlich in Abhängigkeit von einem
Abstandssignal erfolgt.
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Durch die abstandsabhängige Festlegung der Markierungsauslösung ergibt
sich die gewünschte hohe Markierungsgenauigkeit. Wie nachstehend noch erläutert
wird, kann der Abstand beispielsweise dadurch berücksichtigt werden, daß in den
Markierungsvorgang ein vom Abstand abhängiger Parameter eingeht. Oder es ist möglich,
den Abstand bis zu einem Wert zu verändern, bei dem ein fest vorgegebener Markierungsvorgang
die optimalen Ergebnisse zeitigt.
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Besonders günstig ist es, wenn die Abstandsmessung mittels Ultraschall
erfolgt. Dies ergibt eine berührungslose Abstandsmessung von hoher Genauigkeit,
weil der Zeitpunkt des Eintreffens des reflektierten Ultraschallsignals sehr genau
bestimmt werden kann. Die Messungen können auch mit großer Häufigkeit wiederholt
werden, so daß der Abstand praktisch kontinuierlich überwacht wird. Es kommen aber
auch optische Meßverfahren, z.B. mit Infrarot-Strahlung, kapazitive Meßverfahren
u. dgl. in Betracht.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Markierungsvorrichtung relativ zum
Rad bewegt wird und die Auslösung erfolgt, wenn ein vorgegebener Abstand vorhanden
ist.
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Auf diese Weise kann jeweils die optimale Markierung vorgenommen werden.
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Insbesondere eignet sich dieses Vorgehen dann, wenn die Markierung
mittels fokussierter Strahlung erfolgt und der Markierungsvorgang bei einem Abstand
ausgelöst wird, bei dem die Strahlungsdichte auf der Radoberfläche annähernd das
Maximum hat. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß lediglich eine kleine Stelle
der Radoberfläche durch die auftreffende Strahlung verändert wird und daß hierbei
die Strahlungsleistung pro Flächeneinheit sehr groß ist.
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Bei einer anderen Alternative ist vorgesehen, daß die Markierung mittels
eines Farbtröpfchens erfolgt, das unter Berücksichtigung einer Vorhaltezeit schlagartig
aus einer Fördervorrichtung ausgetrieben wird, und daß die Vorhaltezeit in Abhängigkeit
vom Abstandssignal verändert wird. Trotz der endlichen Fluggeschwindigkeit des Farbtröpfchens
ändert sich die Markierungsstelle auf dem Rad nicht mit dem Abstand zwischen Markierungsvorrichtung
und Rad.
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Besonders günstig ist es, wenn der Markierungsvorgang ausgelöst wird,
während die Markierungsvorrichtung kontinuierlich vom Rad wegbewegt wird. Es ist
daher nicht notwendig, die Markierungsvorrichtung in einem bestimmten Abstand zu
blockieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Markierungsvorrichtung an das montierte
Rad heranzufahren, gegebenenfalls das Rad durch eine Antriebsrolle an der Markierungsvorrichtung
in Drehung zu versetzen und beim Rückfahren den Markierungsvorgang optimal auszulösen.
Für den Markierungsvorgang bzw. das Einrichten der Markierungsvorrichtung wird daher
keine zusätzliche Zeit benötigt.
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Eine Markierungsvorichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem
relativ zum Rad weitgehend frei beweglichen Gestell, das einen berührungsfrei arbeitenden
Markierungskopf mit einer Auslösevorrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von einer
Unwucht-Meßvorrichtung und einer ein Auslösesignal abgebenden Ausweitevorrichtung
steuerbar ist, ist erfindunsggemäß dadurch gekennzeichnet, daß am Gestell außerdem
eine berührungsfrei arbeitende Abstands-Meßvorrichtung vorgesehen und der Markierungskopf
zusätzlich von dieser Abstands-Meßvorrichtung steuerbar ist.
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Insbesondere kann die Abstands-Meßvorrichtung eine Ultraschall-Sender-
und -Empfängereinrichtung sowie ein Laufzeitmeßwerk zur Erzeugung des Abstandssignals
besitzen. Die vom Laufzeitmeßwerk gemessene Zeit ist proportional zum Abstand zwischen
Markierungsvorrichtung und Rad.
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Ein sehr einfacher Aufbau ergibt sich, wenn das Laufzeitmeßwerk ein
Zähler is-t, der mit dem vom Sender abgegebenen Impuls in Lauf gesetzt und mit dem
vom Empfänger aufgenomrnenen Impuls angehalten wird. Am
Zählerausgang
kann das Abstandssignal oder ein hierzu proportionales Signal unmittelbar abgenommen
werden.
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Bei einer bevorzugten Konstruktion ist das Gestell kontinierlich verfahrbar,
ist ein Vergleicher vorgesehen, der ein Freigabesignal abgibt, wenn das Abstandssignal
einen vorgegebenen Wert erreicht, und spricht die Auslösevorrichtung nur beim gleichzeitigen
Auftreten des Auslösesignals und des Freigabesignals an.
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Hierdurch ist sichergestellt, daß der Markierungsvorgang nur ausgelöst
wird, wenn der vorgegebene Abstand erreicht ist.
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Dieser Aufbau ist vor allem dann von Interesse, wenn das Gestell auch
eine Rolle zum Antrieb des Rades aufweist. Hierbei sollte das Freigabesignal nur
bei zunehmendem Abstand erzeugbar sein. Dies bedeutet, daß der Markierungsvorgang
ausgelöst wird, wenn das Gestell zurückfährt, nachdem das Rad von der Rolle auf
die gewünschte Drehzahl gebracht worden ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der Markierungskopf
eine impulsartig ansteuerbare Strahlungsquelle mit Fokussierungsmitteln aufweist
und der vorgegebene Wert des Abstandssignals demJenigen Abstand entspricht, bei
dem der Brennpunkt annähernd auf der Radoberfläche liegt. Dies führt zu einem kleinen
Brennfleck hoher Leistungsdichte auf der Markierungsstelle.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführunsform ist dafür gesorgt, daß
der Markierungskopf eine Fördervorrichtung zum schlagartigen Austreiben eines Farbtröpfchens
aufweist, daß die Auswertevorrichtung einen Zeitgeber zum Festlegen einer Vorhaltezeit
besitzt und daß der Zeitgeber von der Abstands-Meßvorrichtung steuerbar
ist.
Hierdurch wird die Flugzeit des Farbtröpfchens berücksichtigt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter,
bevorzugter Ausführunsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform
der Erfindung während des Drehantriebs des Rades, Fig. 2 die Vorrichtung der Fig.
1 während der RUckwärtsbewegung, Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 1 während des Markierungsvorganges
-und Fig. 4 eine zweite Ausführungsform während des Markierungsvorganges.
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In Fig. 1 ist ein am Fahrzeug 1 montiertes Rad 2 veranschaulicht,
das einen Gummireifen 3 auf einer Felge 4 umfaßt. Die Radachse 5 ist in einem Lager
gehalten.
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Ein mit einem Lager für die Radachse 5 verbundenes Gestängeteil 6
ist auf einer Unwucht-Meßvorrichtung 7 abgestüzt, die einen piezoelektrischen Meßgeber
8 aufweist. Wenn das Rad 2 gedreht wird, ergibt sich auf der Ausgangsleitung 9 ein
Unwuchtsignal u, das einer Auswertevorrichtung 10 zugeführt wird.
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Eine Markierungsvorrichtung 11 weist ein Gestell 12 auf, das auf Rädern
13 verfahrbar ist. An einer Stirnseite 14 befindet sich ein Markierungskopf 15,
der eine Strahlungsquelle 16 zur Abgabe von Strahlungsimpulsen und einen diese umgebenden
Reflektor 17 mit fokussierender oder strahlungsbiindelnder Eigenschaft aufweist,
wie es durch den Strahlenverlauf angedeutet ist. Darunter ist eine Rolle 18 angebracht,
die in
Richtung des Pfeiles 19 antreibbar ist, um ein nichtangetriebenes,
montiertes Rad 2 auf die Arbeitsdrehzahl zu bringen.
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Über dem Markierungskopf 15 ist eine Abstands-Meßvorrichtung 20 vorgesehen,
die einen Ultraschallwandler 21, eine Ultraschall-Sender- und -Empfängereinrichtung
22 und ein Laufzeitmeßwerk 23 in der Form eines elektronischen Zählers aufweist.
An dessen Ausgang ist daher ein Abstandssignal a abnehmbar. Dieses wird einem Vergleicher
24 zugeführt und mit einem Sollwert s verglichen. Bei Ubereinstimmung ergibt sich
am Vergleicherausgang ein Freigabesignal f.
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Der Strahlungserzeuger 16 gibt einen Strahlungsimpuis ab, wenn seiner
Auslösevorrichtung 25 ein Auslösesignal e zugeführt wird. Dies ist des Fall, wenn
einem Gatter 26 sowohl ein Betätigungssignal b von der Auswerteeinheit 10 als auch
ein Freigabesignal f vom Vergleicher 24 zugeführt wird.
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Der Sollwert s ist so gewählt, daß das Freigabesignal f auftritt,
wenn der Abstand des Markierungskopfes 15 von dem Rad 2 so groß ist, daß der Brennfleck
27 des Markierungskopfes 15 sich annähernd auf der Oberfläche des Reifens 3 befindet,
wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist.
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Im Betrieb wird die Markierungsvorrichtung 11 zunächst dicht an das
Rad 2 herangefahren. Ist dieses nicht vom Fahrzeug-Motor her antreibbar, kann es
durch die Rolle 18 auf eine Drehzahl gebracht werden, die etwa 100 km/h entspricht
(Fig. 1). Alsdann wird das Gestell 11 zurückgefahren (Fig. 2). Hierbei werden bereits
Unwucht-Signale u abgegeben. Es erfolgt die Abstandsmessung, so daß Abstandssignale
a erzeugt
werden. Da diese jedoch nicht mit dem Sollwert s übereinstimmen,
ist kein Freigabesignal f vorhanden, so daß trotz Auftretens eines Betätigungssignals
b kein Auslösesignal e entsteht. Erst wenn der in Fig. 3 veranschaulichte Abstand
erreicht ist, tritt das Freigabesignal f auf, so daß im zeitrichtigen Moment der
Strahlungsimpuls des Markierungskopfes 15 abgegeben werden kann.
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Die Ausführungsform der Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen der
Fig. 1 bis 3 im wesentlichen dadurch, daß der Markierungskopf 115 eine Fördervorrichtung
116 aufweist, mit der durch schlagartiges Austreiben einer Farbmenge ein Farbtröpfchen
117 auf das Rad 2 geschleudert werden kann. In diesem Fall besitzt die Auswertevorrichtung
110 ein Zeitglied 124, das die Vorhaltezeit festlegt, also diejenige Zeitspanne,
um die die Fördervorrichtung 116 früher betätigt werden muß, bevor sich die zu markierende
Stelle des Rades 2 vor der Fördervorrichtung befindet. Diesem Zeitglied 124 wird
das Abstandssignal a zugeführt. In Abhängigkeit hiervon wird die Vorhaltezeit verändert.
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Das der Auslösevorrichtung 125 zugeführte Auslösesignal e tritt daher
um so früher mit Bezug auf den Markierungszeitpunkt auf, je größer der Abstand zwischen
Markierungsvorrichtung 111 und Rad 2 ist.
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Die hier verwendeten Ultraschall-Abstands-Meßvorrichtungen sind handelsüblich
und werden lediglich dem Bereich der in Betracht kommenden Abstände angepaßt.
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Hierbei lassen sich auch Vereinfachungen treffen, beispielsweise kann
das Laufzeitmeßwerk 23 und der Vergleicher 24 in einem Zähler zusammengefaßt werden,
der an einem vorgegebenen Ausgang mit dem Gatter 26 verbunden ist. Die Markierungsköpfe
15 und 115 können die in den älteren Anmeldungen P 32 32 089 und P 32 36 189 beschriebenen
Formen haben.