DE3501557A1

DE3501557A1 - Verfahren und vorrichtung zum auswuchten relativ grosser gegenstaende, insbesondere lastwagenreifen

Info

Publication number: DE3501557A1
Application number: DE19853501557
Authority: DE
Inventors: Willy Cupertino Calif. Borner; Bernie F. Los Gatos Calif. Jackson
Original assignee: Individual
Current assignee: Snap On Inc
Priority date: 1984-01-19
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1985-08-01
Anticipated expiration: 2005-01-19
Also published as: GB2153095B; IT8547559A1; JPH0715423B2; AU575371B2; GB2153095A; CA1230758A; FR2558591A1; JPS60216237A; AU3790985A; IT1182123B; DE3501557C3; IT8547559A0; DE3501557C2; FR2558591B1; GB8501182D0

Description

WUESTHOFF -ν. PECHMANN -BEHRENS- GOETZ * " ^D*·™^*"™ ™«™«'

35015 57 D-8000 MÜNCHEN 90

lA-59 009 SCHWEIGERSTRASSE 2

Willy Borner telefon: M₉) 6620 ji

Bernie F. JaCkSOn Telegramm: protectpatent

TELEX: 524070

18. Januar 1985 telefax: via (089) 2716063(111)

Verfahren und Vorrichtung zum Auswuchten relativ großer Gegenstände, insbesondere Lastwagenreifen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht eines Rotationsteils, insbesondere eines Rades, mit dem die Unwucht des Rotationsteils dynamisch festgestellt werden kann. Die im folgenden mit besonderem Bezug auf das Auswuchten von Rädern dargelegte Erfindung ist auf andere Arten von Rotationsteilen, wie z.B. Rotoren oder ähnlichen Teilen übertragbar. Eine Bezugnahme auf das Auswuchten von Rädern schließt ein, daß normalerweise eine Felgen-Reifenkombination ausgewuchtet wird und daß der Ausdruck "Rad" diese Kombination beinhaltet.

Gegenwärtig sind zwei Grundtypen von Systemen zur Bestimmung der Unwucht eines Rades mit darauf montiertem Reifen verfügbar. Einer dieser Systemtypen ist statisch und Rad und Reifen bleiben während der Bestimmung der Unwucht unbewegt. Es kann z.B. das Rad in einer horizontalen Ausrichtung durch eine nivellierende Unterstützung mit einer Libellenblase oder einem ähnlichen Anzeiger, der von einem mittigen Bezugspunkt abhängig von der Unwucht des Rades versetzt wird, unterstützt werden. Durch Anordnen von Gewichten an geeigneten Punkten entlang der Radfelge kann eine Bedienungsperson die Lage der Libellenblase solange variieren, bis sie an den Bezugspunkt gebracht ist. Anschließend werden die Gewichte an diesen Punkten mit dem Rad fest verbunden.

Der zweite Grundtyp von Systemen zum Radauswuchten ist ein dynamisches Auswuchtsystem, das entwickelt wurde, um eine vollständigere Anzeige der Unwucht eines Rades und der Art, wie diese korrigiert werden kann, zu geben. Bei dynamischen Radauswuchtsystemen wird das auszuwuchtende Rad auf einer Welle befestigt, die auf eine vorgegebene Umlaufgeschwindigkeit hochgefahren wird. Nach Erreichen der erforderlichen Geschwindigkeit werden Messungen der Querbewegung der Welle oder von durch die Welle ausgeübten Kräften, die eine Folge der Unwucht des Rades sind, durchgeführt. Die Messungen geben Hinweise auf die Größe und die Lage der Radunwucht. Während mit einem statischen Auswuchtsystem die Lage einer Unwucht in einer einzigen Ebene feststellbar ist, können mit dieser Methode das Gegengewicht haltende zentrifugale Kräfte, die in zwei Ebenen, im allgemeinen der inneren und äußeren Ebene eines Rades festgestellt, unterschieden und korrigiert werden, so daß Unwuchten präziser korrigiert werden. Anschließend wird das Rad von der Auswuchtvorrichtung abgenommen.

Während einer dynamischen Messung der Unwucht sind konstant gehaltene Umlaufgeschwindigkeiten des Rades von 400 U/min oder mehr üblich. Die Verwendung derartiger Geschwindigkeiten hat mehrere Ursachen. Zum einen ist es einfacher, Unwuchtkräfte bei hohen Geschwindigkeiten zu messen, da die Größe der Unwuchtkräfte mit dem Quadrat der Umfangsgeschwindigkeit anwächst. Bei hohen Geschwindigkeiten werden so günstige Signal/Rauschabstände einfach erreicht. Zum anderen gab es eine übliche aber fehlerhafte Ansicht, daß Räder bei Umfangsgeschwindigkeiten ausgewuchtet werden müssen, die den Fahrgeschwindigkeiten angenähert sind.

Aus der US-A 4 435 982 ist eine Verbesserung dynamischer Auswuchtvorrichtungen bekannt, bei der die Umlaufgeschwindigkeit, bei der gemessen wird, auf weniger als 360 U/min reduziert ist und die Messung der Unwucht nach dem Trennen des Radantriebssystems durchgeführt wird, wobei sich das Rad im Freilauf befindet.

Aus der GB-A 83 30 356 ist eine weitere Verbesserung bekannt, bei der die benötigte Umlaufgeschwindigkeit weiter auf 100 U/min oder noch weniger reduziert ist und das Rad manuell angetrieben wird und frei laufen kann.

Diese Auswuchtvorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, daß die Messung der Unwucht dann durchgeführt wird, wenn die Umlaufgeschwindigkeit so weit ausgelaufen ist, daß sie mit einer von einer oder mehreren vorgegebenen Meßgeschwindigkeiten übereinstimmt. Die manuell angetriebene Vorrichtung arbeitet in dieser Beziehung besonders gut. Wenn diese Vorrichtung jedoch von unerfahrenem Personal bedient wird, kann es vorkommen, daß das Rad von Hand wesentlich über die benötigte vorgegebene Meßgeschwindigkeit angetrieben wird und unter Zeitverlust auf die Abnahme der Radgeschwindigkeit gewartet werden muß.

Bei diesen und anderen dynamischen Auswuchtvorrichtungen ist die Halterung der drehbaren Welle, auf der das Rad befestigt wird, fest mit einem Auflager oder einem Fußgestell verbunden. Das Rad wird von Hand auf die Welle gehoben und so an ihr befestigt, daß es sich oberhalb des Bodens befindet und drehen kann. Dies ist eine einfache Anordnung, die genügt, wenn die auszuwuchtenden Räder von Motorrädern oder leichten Kraftfahrzeugen stammen. Wenn jedoch die Räder groß und schwer sind, was der Fall ist, wenn sie von großen Kraftfahrzeugen oder Lastwagen stammen, dann sind sie schwierig und unter Gefahr in ihre Lage zu bringen und zu befestigen. Eine getrennte Hebevorrichtung, wie ein Hebebaum oder ein Gabelstapler, ist dann üblicherweise erforderlich, wobei oft zwei Personen notwendig sind, um das Rad in Stellung zu bringen und zu befestigen. Dadurch werden Zeit und Kosten für das Auswuchten dieser großen, schweren Räder stark erhöht.

Ein weiteres Problem beim Auswuchten großer und schwerer Räder besteht darin, daß diese Räder nicht einfach transportiert werden können, und die Möglichkeit, die Auswuchtvorrichtung zu dem

Rad anstatt umgekehrt zu bewegen, oft vorzuziehen wäre. Die erwähnte handgetriebene Vorrichtung ist tragbar, aber andere bereits eingesetzte Auswuchtvorrichtungen stellen große Geräte dar, die im allgemeinen eine dauerhafte Aufstellung in der Werkstatt erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht von Rädern oder ähnlichem zu schaffen, die, ohne die Beschränkungen bekannter Verfahren oder Vorrichtungen zum dynamischen Auswuchten von Rädern aufzuweisen, deren Genauigkeit aufweisen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Radauswuchtsystem ist es nicht notwendig, vorgegebene Meßgeschwindigkeiten zu verwenden und es ist deshalb möglich, die Unwucht eines Rades bei jeder innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs liegenden Geschwindigkeit zu bestimmen. Messungen können deshalb in im wesentlichen gleicher Zeit vorgenommen werden. Es wurde festgestellt, daß dies durch eine Auswuchtvorrichtung erreicht werden kann, in der elektronische Meßschaltungen mit einem multiplizierenden D/AWandler verbunden sind, der ein oder mehrere Ausgangssignale von einem oder mehreren Kraftaufnehmern der Auswuchtvorrichtung empfängt und diese an einen Mikroprozessor weiterleitet. In dem Mikroprozessor werden diese Signale mit Schwellenwerten verglichen und es wird ein Steuersignal zu dem Wandler gegeben, damit die Eingangssignale mit einem Betrag multipliziert werden, um sie vor der übergabe an den Mikroprozessor in einen annehmbaren Größenbereich zu bringen. Demzufolge können die Signale, nachdem sie nötigenfalls verstärkt sind, um innerhalb des Arbeitsbereichs für den Mikroprozessor zu liegen, von diesem verarbeitet werden, unabhängig davon, ob das auszuwuchtende Rad mit niedriger Geschwindigkeit umläuft (was zu relativ niedrigen Am-

plituden der Eingangssignale führt) oder ob es mit hoher Geschwindigkeit umläuft (was zu viel größeren Amplituden der Eingangssignale führt).

Infolge der Anpassung der bei niedrigen Geschwindigkeiten erhaltenen kleinen Signale nach oben kann erfindungsgemäß bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten ausgewuchtet werden. Dies kann beim Auswuchten von schwierig und unter Gefahr zu befestigenden großen Rädern, wie Lastwagenrädern, von Vorteil sein.

Die erfindungsgemäße Lösung für ein dynamisches Radauswuchtsystem macht weiterhin ein manuelles Anheben des Rades auf die drehbare Auswuchtwelle durch die Bedienungsperson unnötig. Die bei bekannten Verfahren mit dem Befestigen großer Räder verbundenen Anstrengungen und Gefahren entfallen somit. Dieses System enthält eine horizontale, drehbare Auswuchtwelle zum Unterstützen des auszuwuchtenden Rades. Die Welle ist relativ zu einem Gestell und zu dem Boden nach unten und nach oben bewegbar; vorzugsweise ist das Gestell selbst horizontal auf dem Boden auf Rädern, Rollen oder Gleitflächen bewegbar.

Vorteilhafterweise ist die Auswuchtvorrichtung eine mobile Einheit, die zu einem aufrecht stehenden Rad gebracht werden kann, worauf die Auswuchtwelle in ihrer Höhe so eingestellt wird, daß sie mit der Mitte des Rades passend tibereinstimmt. Nach dem Befestigen des Rades auf der Welle wird diese angehoben, bis das Rad vom Boden freikommt. Um seine Unwucht zu bestimmen, wird das Rad dann angetrieben. Im Anschluß daran kann das Rad aufhören zu drehen, wobei es lediglich durch den Einfluß des Luftwiderstandes und der Lagerreibung zum Stehen gebracht werden kann. Die Auswuchtvorrichtung kann aber auch mit einer Bremse versehen sein oder es kann vorzugsweise die Drehung des Rades dadurch angehalten werden, daß es solange abgesenkt wird, bis es den Boden leicht berührt, wobei die Berührung zum Halten des Rades führt.

Es werden dann die zur Korrektur der Unwucht benötigten Gewichte mit dem Rad verbunden. Wenn das Rad zum Abbremsen seiner
Drehung abgesenkt worden ist, wird es im allgemeinen wieder gehoben werden müssen, um die Korrekturgewichte richtig anbringen zu können. Danach wird die Welle mit dem befestigten Rad abgesenkt, bis dieses wiederum auf dem Boden ruht, worauf es von
der Auswuchtwelle getrennt wird; die Auswuchtvorrichtung kann
dann von dem Rad wegbewegt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Welle relativ zu dem Gestell etwas geneigt zu der vertikalen Ebene, die durch
die horizontale Auswuchtwelle verläuft, auf-abwärtsbewegt. Bei
dieser Geometrie bewirkt das Eigengewicht des Rades eine Vorspannung oder Selbsthemmung am Gestell der Auswuchtvorrichtung
mit Kräften, welche die größten während des Auswuchtens auftretenden Unwuchtkräfte übersteigen. Schwingungen, die durch die
Drehung des ungewuchteten Rades hervorgerufen werden, bleiben
somit unverfälscht, und Nebenbewegungen sowie Schwingungen, die nicht durch die Unwuchtkräfte des rotierenden Rades hervorgerufen sind, werden minimiert.

Diese Geometrie und die durch sie erreichte Vorspannung erhöhen die Bewegbarkeit der Vorrichtung. Die Auswuchtwelle und die zugehörige Lagerhalterung und die elektronische Einrichtung (z.B. ein Auswuchtkopf), die naturgemäß relativ genau und empfindlich sind, können von dem verhältnismäßig unempfindlichen und schweren Gestell abgebaut werden, so daß dieses transportiert werden kann, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung des Auswuchtkopfes besteht, der für sich selbst besser geschützt transportiert
werden kann. Durch die Vorspannung werden Zwischenräume ausgeglichen und das Spiel zwischen dem Auswuchtkopf und dem Gestell aufgenommen, wodurch die Zwischenräume zwischen diesen beiden
Einheiten großzügig bemessen werden können, was den Wiederzusammenbau vereinfacht.

Obwohl die Merkmale der Erfindung, die sich auf die Verwendung nicht vorbestimmter Auswuchtgeschwindigkeiten beziehen, sich beim Auswuchten schwerer und großer Lastwagenreifen gut bewähren und demzufolge besonders erfolgreich in Kombination mit den Merkmalen der Erfindung, die sich auf die einstellbare Lage der Welle beziehen, zusammenwirken, kann jede der beiden Merkmalsgruppen auch getrennt für sich eingesetzt werden. So kann z.B. die Verwendung nicht vorbestimmter Auswuchtgeschwindigkeiten bei einer Auswuchtvorrichtung nach der DE-OS 33 42 542 oder ähnlichen Auswuchtvorrichtungen eingesetzt werden. In gleicher Weise kann die lageeinstellbare Welle in Verbindung mit anderen Meßschaltungen eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Auswuchtwelle mit Radauswuchtkopf zum Erzeugen elektrischer Signale, die sich auf Unwuchtkräfte beziehen,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Auswuchtvorrichtung mit einer lageeinstellbaren Welle und einer Auswuchtkopfeinheit nach Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Auswuchtvorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Abschnitts eines elektrischen Schaltkreises für eine Radauswuchtvorrichtung, bei der keine vorbestimmten Meßgeschwindigkeiten verwendet werden.

Der in Fig. 1 gezeigte Radauswuchtkopf 8 weist einen Rahmen 10 auf, der eine Abstützung aller mechanischen und elektrischen Teile des Auswuchtkopfes 8 bildet. Der Rahmen 10 besteht im wesentlichen aus einem langgestreckten Rohr mit im wesentlichen quadratischem oder rechteckigem Querschnitt. An der oberen Wand des Rahmens 10 ist ein rohrförmiges Gehäuse 12 so aufgehängt, daß es Kräfte nur in einer Richtung übertragen kann. Die Auf-

hängung des Gehäuses 12 ist von zwei Metallbändern 14 und 15 gebildet, die ausreichend nachgiebig sind, um Bewegung in einer horizontalen Richtung, d.h. in der in Fig. 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet Richtung A-B, zu ermöglichen. Die Metallbänder 14,15 sind ausreichend starr, um nicht elastisch zusammengedrückt oder gestreckt zu werden, und verhindern demzufolge eine Bewegung des Gehäuses 12 in vertikaler Richtung. Zusätzlich sind die Metallbänder 14 und 15 starr mit dem Rahmen 10 und dem Gehäuse 12 verbunden, so daß sie in einer vertikalen Ebene nicht schwenkbar sind, wodurch Bewegung des Rahmens in einer Längsrichtung, d.h. lotrecht zur Richtung A-B, verhindert ist. Zusätzlich ist das Gehäuse 12 durch eine vertikale Stange 19 unterstützt, die mit dem Gehäuse 12 an der den Metallbändern 14,15 gegenüberliegenden Seite verbunden ist, und die die notwendige Bewegungsfreiheit des Gehäuses 12 zuläßt.

In dem Gehäuse 12 ist eine Auswuchtwelle 20 über Lager 22 drehbar gelagert. Mit einem Ende der Welle 20 ist eine Befestigungsplatte 24 verbunden, die eine Unterstützungsfläche bildet, gegen die ein auszuwuchtendes Rad 25 anschlägt, wenn es mit der Welle 20 verbunden ist. Mit der Welle 20 kann eine kegelstumpfförmige Buchse verschraubt werden, um das auszuwuchtende Rad 25 festzuhalten, oder es kann das Rad, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, an der Platte 24 mit herkömmlichen Radbolzen 26 und Radmuttern 28 gehalten sein.

An dem der Befestigungsplatte 24 gegenüberliegendem Ende der Welle 20 ist eine Zählscheibe 30 befestigt. Die Zählscheibe 30 hat eine Anzahl radialer Schlitze oder Markierungen, die über ihren Umfang angeordnet sind und in bekannter Weise mit einem elektro-optischen Codierer 32 zusammenwirken, um ein elektrisches Impulssignal, das mit der Drehstellung und der Geschwindigkeit der Scheibe 30 und somit der Welle 20 zusammenhängt, bereitzustellen.

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Durch die Welle 20 infolge der Unwucht eines zu messenden Rades hervorgerufene seitliche Kräfte werden durch piezoelektrische Kraftaufnehmer 34 und 36 aufgenommen, die durch eine der Seitenwände des Rahmens 10 ragen und mit dem Gehäuse 12 in Eingriff stehen. Das Unterteil des Gehäuses 12 kann mit seitlich wegragenden Vorsprüngen 40 versehen sein, damit sichergestellt ist, daß das Gehäuse 12 nur mit den Kraftaufnehmern 34, 36 in Verbindung steht und nicht gegen andere Teile des Rahmens 10 anliegt. Das Gehäuse 12 ist nach unten und nach der Seite zum Zusammenwirken mit den Kraftaufnehmern 34,36 durch ein Paar federbelastete Stifte 41, die mit dem Rahmen 10 verbunden sind und mit dem Gehäuse 12 zusammenwirken, gezwungen.

Wie beim dynamischen Auswuchten von Reifen bekannt, sollen Aufnehmer für die seitliche Bewegung der rotierenden Welle infolge der Unwucht des Rades an zwei getrennten Stellen über die Länge der Welle verteilt angeordnet sein, so daß im wesentlichen ein Verschwenken der Welle um eine durch ihre Mitte gehende vertikale Achse gemessen wird.

Der Takt-Codierer 32 und die Aufnehmer 34 und 36 sind auf einer einzigen gedruckten Schaltungsplatte 44 befestigt, die auch alle anderen elektronischen Bauteile der Radauswuchtvorrichtung aufnimmt und in entsprechender Weise verbindet. Diese elektronischen Bauteile beinhalten eine herkömmliche Schaltung, welche die Ausgangssignale der Aufnehmer 34,36 mit Information bezüglich ihrer Lageanordnung relativ zu dem inneren und äußeren Rand des auszuwuchtenden Rades 25 sowie der Drehstellung des Rades korreliert und eine Anzeige der gemessenen Unwucht des Rades 25 gibt. Diese Information kann an einer ebenfalls an der gedruckten Schaltungsplatte 44 befestigten Anzeigeeinrichtung 48 dargestellt werden. Die Schaltungsplatte 44 enthält die Schaltung, die die Unwuchtmessungen bei einer nicht vorbestimmten Geschwindigkeit durchführt und anhand der Fig. 4 genauer beschrieben wird. Die Schaltungsplatte 44 kann an dem Rahmen 10

oder einer nicht dargestellten äußeren Abdeckung des Auswuchtkopfes 8 befestigt werden.

Die Auswuchtwelle 20 trägt zusätzlich eine Kurbel 42 zum Antreiben der Welle 20 und des Rades 25, um dessen Unwucht zu bestimmen. Vorzugsweise ist die Kurbel 42 so ausgelegt, daß sie in einer Richtung antreibt und in der anderen Richtung frei läuft, so daß, wenn das Rad dreht, ein gefahrbringendes Drehen der Kurbel 42 vermieden ist. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß eine mit der Kurbel 42 verbundene Hülse 43 durch eine Druckfeder 44 mit der Auswuchtwelle 20 in Verbindung steht oder durch eine andere geeignete Einwegkupplung.

Der Auswuchtkopf 8 ist, wie in Fig.2 und 3 gezeigt, auf einem Gestell 50 befestigt. Das Gestell 50 ist so ausgelegt, daß der Auswuchtkopf 8 nach oben und nach unten bewegbar ist, um die Welle 20 mit der Mitte des Rades 25 in Übereinstimmung zu bringen, sowie Radbolzen 26 mit entsprechenden öffnungen des Rades 25 zu dessen Befestigung über Radmuttern 28.

Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Auswuchtkopf 8 mit einer Auflage 52 verbunden ist, die wiederum mit einem Schlitten 54, der entlang einer geneigten Säule 56 auf und ab bewegbar ist, verbunden ist. Die Lage des Schlittens 54 sollte über eine Steuerung, die eine relativ feine Einstellung erlaubt, wie z.B. plus oder minus 1 mm, einstellbar sein, so daß eine genaue Übereinstimmung des Auswuchtkopfes 8 mit öffnungen des Rades etc. erreichbar ist. Eine Möglichkeit, eine derartige Einstellung zu erreichen, besteht darin, eine Gewindespindel 76 durch eine Platte 78, die in der Säule 56 angeordnet ist und eine Gewindebohrung aufweist, über ein kurbelgetriebenes Paar Kegelräder anzutreiben. Die Kurbel 58 kann mit einem Handgriff 71 versehen sein. Die Kegelräder 72 und 74 sind in einem Getriebegehäuse 60 untergebracht. Die mit dem Kegelrad 72 verbundene Welle ist in dem Schlitten 54 in herkömmlicher Weise gelagert und befestigt, so daß nicht näher darauf eingegangen zu werden

braucht. Wenn das Antriebskegelrad 72 dreht, treibt es das Kegelrad 74 an sowie die Gewindespindel 76, die durch Zusammenwirken mit der Platte 78 nach oben oder unten bewegt wird. Eine Anschlagmutter 80 ist am Ende der Gewindespindel 76 vorgesehen.

Die Säule 56 ist mit einem Querträger 61 von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt, der aus dem Querstück 61 und Armen 62 und 64 besteht, verbunden. Die ü-förmige Struktur weist Räder oder Rollen 66,68 auf, die, um ein Bewegen der Auswuchtvorrichtung zu ermöglichen, in Eingriff kommen, nachdem die Auswuchtvorrichtung nach hinten gekippt ist. Eine Gleitschiene 70 gemäß Fig.2 oder ein starres Rad 70a gemäß Fig.3 sind an dem Querstück vorgesehen, um die endgültige Positionierung der Auswuchtvorrichtung nahe des Rades zu erleichtern und um eine feste Grundlage für die Auswuchtvorrichtung während des Auswuchtens zu schaffen.

Die eine Mutter aufweisende Platte 78 liegt lediglich an dem oberen Ende der Säule 56 auf, das eine öffnung hat, die groß genug ist, um die Mutter der Platte 78 hindurchzulassen. Es kann somit der gesamte Auswuchtkopf 8 mit der mit ihm verbundenen Auflage 52 und der vertikalen Einstelleinrichtung für den Transport oder eine Aufbewahrung von der Säule 56 abgehoben werden. Durch dieses Auseinandernehmen kann der genaue und empfindliche Auswuchtkopf 8 von dem schweren und unempflicheren Gestell abgenommen werden.

Vorzugsweise steht die Säule 56 auf dem Querträger 61 nicht senkrecht, sondern ist zu einer senkrechten Ebene durch die Welle 20 geneigt. Der mit A gekennzeichnete Winkel aus der Lotrechten ist mit 10° dargestellt; er könnte aber im Bereich von 3° bis 20°, insbesondere von 5° bis 15°, liegen. Durch diesen Winkel wird erreicht, daß, wenn ein Rad 25 auf der Welle 20 befestigt ist, dessen Gewicht eine Drehkraft hervorruft, durch das die Auflage 52 und der Schlitten 54 gegen die Säule 56 vorgespannt sind und die Säule 56 gegen den unteren Teil des Ge-

stells, bestehend aus dem Querstück 61 und den Armen 62 und 64, vorgespannt ist. Diese Vorspannung, die unter einer Kraft wirkt, die größer ist als die Unwuchtkräfte, die während des Auswuchtens auftreten, nimmt jegliches Spiel oder Zwischenräume in dem Gestell auf und minimiert die Wahrscheinlichkeit, daß störende Schwingungen oder harmonische Wellen innerhalb der Auswuchtvorrichtung auftreten.

Um ein Rad auszuwuchten, wird dieses aus dem Lastwagen ausgebaut und vertikal aufgestellt. Die Auswuchtvorrichtung wird nahe des Rades angeordnet. Die Bedienungsperson stellt die vertikale Lage des Auswuchtkopfes 8 durch Drehen der Kurbel 58 ein, bis die Radbefestigungsbolzen mit entsprechenden Öffnungen in dem Rad 25 übereinstimmen. Die Auswuchtvorrichtung wird dann nach vorne gedrückt, bis die Radbefestigungsbolzen 26 in die Radöffnungen eingreifen und Radmuttern 28 zum Halten des Rades aufgeschraubt sind. Die genaue Vorgehensweise zur Befestigung des Rades auf der Welle 20 ist für die vorliegende Erfindung unerheblich. Anstelle der Radbolzen 26 und Radmuttern 28 kann auch eine Anschraubplatte mit zugehörigen Bolzen verwendet werden. In ähnlicher Weise kann auch ein Rad mit einer genau definierten mittigen Öffnung durch eine bekannte, in diese Öffnung eingreifende, kegelstumpfförmige Einrichtung befestigt werden. Nach dem Befestigen des Rades 25 wird durch Drehen der Kurbel 58 das Rad so lange angehoben, bis der Reifen im Abstand von dem Boden und das Rad frei drehbar ist.

Die Bedienungsperson gibt Informationen bezüglich des Abstandes der Aufnehmer von dem inneren Rand des zu messenden Rades (d.h. die Aufnehmerversetzung) sowie den Abstand zwischen dem inneren und äußeren Rand des Rades und den Raddurchmesser ein. üblicherweise ist diese Information, ausgehend von Standardradgrößen, empirisch bestimmbar und die Einrichtung zur Eingabe dieser Information, z.B. Potentiometer 46, wie in Fig.l gezeigt, können in Übereinstimmung mit Standardradgrößen kalibriert werden. Nachdem die passende Information eingegeben ist, wird das

Rad 25 in Bewegung gesetzt durch Ergreifen des Rades 25 oder der Kurbel 42 und Ausüben einer Drehkraft von Hand.

Wenn das Rad auf eine Geschwindigkeit hochgefahren ist, die größer als eine erforderliche minimale Geschwindigkeit ist, wird ein Signal gegeben, um der Bedienungsperson anzuzeigen, daß keine weitere Drehkraft aufgebracht werden muß. Diese Geschwindigkeit muß nicht größer als 180 U/min sein und ist vorzugsweise erheblich geringer. Die Auswuchtvorrichtung mißt Unwuchtkräfte und zeigt der Bedienungsperson das Ende der Messung an. Das Rad wird dann z.B. durch Absenken, so daß es auf dem Boden schleift, abgebremst. Nachdem es angehalten ist, wird das Rad erneut hochgehoben und die zum Auswuchten benötigten Gewichte und deren Stellungen werden durch die Anzeige 48 angegeben, so daß, um das Rad auszuwuchten, die Gewichte an ihm angebracht werden können.

Die Meßschaltung erlaubt vorzugsweise die Durchführung der Unwuchtmessungen bei irgendeiner innerhalb eines relativ weiten Bereichs von Umfangsgeschwindigkeiten liegenden Umfangsgeschwindigkeit. Eine derartige Schaltung ist insbesondere zweckmäßig bei dynamischen Auswuchtvorrichtungen, bei denen das Rad von Hand angetrieben wird und deshalb abhängig von der von einer Bedienungsperson ausgeübten Kraft die Geschwindigkeit stark variieren kann. Diese Variation der Umfangsgeschwindigkeit von einer Messung zur nächsten ist insbesondere bei Auswuchtvorrichtungen gegeben, die zur Aufnahme eines weiten Bereichs von Reifengrößen geeignet sind, wie dies im Zusammenhang mit Fig.2 und 3 beschrieben ist.

In eine Schaltung, in der dieses Prinzip verwirklicht ist, werden, wie in Fig.4 dargestellt, die Ausgangssignale der piezoelektrischen Aufnehmer 34 und 36 durch Verstärker 102 und 104 verstärkt. Die verstärkten Ausgangssignale dieser Verstärker werden in ein Paar multiplizierender Digital-zu-Analog-Wandler

(multiplizierende D/A-Wandler) 106 und 108 gespeist. Während des Betriebs multiplizieren die D/A-Wandler jedes analoge Eingangssignal mit einem Faktor, der durch ein digitales Signal bestimmt ist; anschließend wird das multiplizierte Signal einem Mikroprozessor 110 zugeführt. In dem Mikroprozessor werden die analogen Eingangssignale durch einen internen Wandler auf digitales Format gebracht.

Die multiplizierenden D/A-Wandler werden anfänglich, (bevor Anfangsmessungen gemacht werden), eingestellt, um das Signal mit einem Faktor, der ausgehend von Werten für die Radausdehnung und den Raddurchmesser bestimmt wird, zu multiplizieren. Der Wert für den Raddurchmesser wird in den Mikroprozessor durch manuelle Einstellung des Potentiometers 112 eingegeben. Die Radgeschwindigkeit wird dann gemessen. Der Verstärkungsfaktor kann empirisch für verschiedene Radarten bestimmt werden, so daß sich eine Multiplikation des Signals ergibt, die mit großer Wahrscheinlichkeit zu einer Amplitude des angepaßten Eingangssignals führt, die in der Mitte des Betriebsbereiches des Mikroprozessors 110 liegt.

Ist das Eingangssignal so groß, daß es außerhalb des Arbeitsbereiches des Mikroprozessors 110 liegt, dann werden die D/AWandler angewiesen, es zu vermindern, d.h. es mit einem Faktor kleiner Eins zu multiplizieren. Falls erwünscht, können die multiplizierenden D/A-Wandler auch zum Vergrößern der Amplitude von Signalen mit kleinem Pegel eingesetzt werden, die z.B. bei geringen Umfangsgeschwindigkeiten auftreten können. Nachdem das Eingangssignal in geeigneter Weise angepaßt ist, wird es von dem Mikroprozessor 110 in herkömmlicher Weise verarbeitet, um den Zustand der Radunwucht festzustellen. Dadurch, daß der Arbeitsbereich, innerhalb dessen der Mikroprozessor arbeiten muß, begrenzt ist, werden genauere Ergebnisse zu geringeren Kosten erzielt. So kann z.B. ein kostengünstiger Mikroprozessor mit einem kleineren (z.B. 8-Bit) internen A/D- Wandler anstelle

eines größeren Wandlers, wie er zum Unterbringen größerer Bereiche genötigt wird, eingesetzt werden.

Der Vergleich des Eingangssignals mit Schwellenwerten und die geeignete Anpassung seines Pegels ist im allgemeinen während 3 bis 5 Umdrehungen des Rades durchführbar. Es ist deshalb möglich, diesen Vorgang während jeder Radmessung ohne wesentlichen Zeitverlust durchzuführen; insbesondere gilt dies im Vergleich mit der Zeit, die benötigt wird, ein großes Rad auf eine vorgegebene Meßgeschwindigkeit abzubremsen, wenn es anfänglich in eine zu hohe Drehung versetzt wurde. Entsprechend kann eine Radauswuchtvorrichtung mit dieser Schaltung in wirksamer Weise zum Auswuchten eines großen Bereiches von Reifen verschiedener Größe eingesetzt werden, von denen jeder mit unterschiedlicher Geschwindigkeit umlaufen kann.

Im einzelnen werden die Ausgangssignale von den Aufnehmern 34 und 36 nach dem Durchlaufen einer Verstärkerstufe 102 und 104 und geeigneter Filter 114 und 116 einem zweikanaligen, multiplizierenden D/A-Wandler 106/108 zugeführt. Der D/A-Wandler multipliziert jedes der beiden Eingangssignale getrennt in Abhängigkeit von dem 8-Bit-Steuersignal, das von dem Mikroprozessor 110 über einen Datenbus empfangen wird, so daß zwei angepaßte Ausgangssignale erhalten werden. Diese Ausgangssignale werden nach geeigneter Vorverstärkung und Behandlung in Bufferstufen dem Mikroprozessor 110 zugeführt.

Nachdem die Eingangssignale auf den richtigen Pegel innerhalb des Betriebsbereiches des Mikroprozessors angepaßt worden sind, verwendet sie der Mikroprozessor, um in Verbindung mit den Signalen von dem Codierer 32, die die Winkelstellung des Rades und seine Drehrichtung anzeigen, den Zustand der Unwucht des Rades über herkömmliche Algorithmen zu bestimmen. Diese Algorithmen sind mit geeigneten Konstanten und Kalibrierwerten in Speicherschaltungen gespeichert, die durch vom Mikroprozessor gesandte Steuersignale über den Datenbus adressierbar sind.

Nach dem Messen der Unwucht steuert der Mikroprozessor geeignete Treiber, um Anzeigeeinheiten zu aktivieren, damit der Betrag des Gewichtes, das dem Rad hinzugefügt werden muß, um es auszuwuchten, angegeben wird. Der Mikroprozessor 110 steuert weiter die Aktivierung verschiedener LED-Anzeigen, um die Bedienungsperson beim Drehen des Rades zu unterstützen, so daß das Gewicht an der richtigen Stelle angeordnet wird. Zusätzlich zu diesen LED-Anzeigen kann der Mikroprozessor 110 einen Summer oder andere geeignete hör- oder sichtbare Anzeigen aktivieren, um anzuzeigen, daß das Rad eine ausreichende Umfangsgeschwindigkeit erreicht hat, bei der die Messung ausgeführt werden
kann.

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3501557 D-8000 MÜNCHEN 90

lA-59 009 SCHWEIGERSTRASSE 2

Willy Borner telefon: (o8₉)6620 ji

Bernie F. Jackson telegram«: protectpatent

TELEX: J24070

18. Januar 1985 telefax: via(089) ζ ₇i«063("0

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Bestimmung der Unwucht eines Rades gekennzeichnet durch die folgenden Schritte

- Aufstellen eines Rades (25) auf einem Boden in einer im wesentlichen vertikalen Richtung,

- vertikales Einstellen einer horizontalen Welle (20) so, daß ihre Achse mit der Mitte des Rades (25) übereinstimmt und Ausrichten der Welle (20) für eine Verbindung mit dem Rad (25),

- Befestigen des Rades (25) auf der Welle (20),

- Anheben der Welle (20), bis das Rad (25) einen Abstand zu dem Boden aufweist,

- Antreiben des Rades (25) und der Welle (20) auf eine Umlaufgeschwindigkeit, die groß genug ist, damit meßbare, über die Welle (20) übertragene Unwuchtkräfte erzeugt werden,

- Messen der durch die Welle (20) übertragenen Unwuchtkräfte,

- Bestimmung von Werten bezüglich der Unwucht, die mit den gemessenen Unwuchtkräften in Beziehung stehen, und

- Anzeigen der die Unwucht betreffenden Daten.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß das Rad (25) von Hand angetrieben wird und die erreichte Geschwindigkeit nicht größer als 180 U/min ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet , daß man Rad (25) und Welle (20) frei auslaufen läßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

ein Absenken der Welle (20), bis das Rad (25) den Boden berührt und dadurch die Drehung des Rades (25) angehalten wird.

5. Vorrichtung zum Bestimmen der Unwucht eines Rades (25) mit einer horizontalen Welle (20) für die Aufnahme eines auszuwuchtenden Rades (25) , einer Einrichtung zum Messen der durch die Welle (20) bei drehendem Rad (25) übertragenen ünwuchtkräfte und einer Einrichtung zum Bestimmen und Anzeigen von Daten betreffend die Unwucht, die mit den gemessenen Unwuchtkräften in Verbindung stehen,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Einstellen der vertikalen Lage der Welle (20), um diese mit der Mitte des aufrechtstehenden Rades (25) in Übereinstimmung zu bringen, und eine Einrichtung zum Anheben der das Rad (25) unterstützenden Welle (20) auf eine Höhe, bei der das Rad (25) einen Abstand zu dem Boden aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet ,

daß sie Räder (66) oder Rollen (68) aufweist für eine Bewegung in horizontaler Richtung zu dem senkrecht stehenden Rad (25) .

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet ,

daß die Welle (20), die Einrichtung zum Messen von Unwuchtkräften und die Einrichtung zum Bestimmen und Anzeigen von Daten betreffend die Unwucht in einem Auswuchtkopf (8) angeordnet sind, der lösbar mit einem Gestell (50) verbunden ist, das eine horizontale Bewegung der Vorrichtung und somit ihren mobilen Einsatz ermöglicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Einstellen der Lage der Welle (20) einen auf einer Säule (56) auf- und abbewegbaren Schlitten (54) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet , daß die Säule (56) parallel zur Vorderfläche des mit der waagerechten Welle (20) verbundenen Rades (25) verläuft und von einer senkrechten Ebene durch die Welle (20) unter einem Winkel geneigt ist, wodurch sich eine Selbsthemmung und Vorspannung des Gestells (50) durch das Gewicht des Rades (25) ergibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet , daß der Winkel, um den die Säule (56) gegenüber einer durch die waagerechte Welle (20) verlaufenden vertikalen Ebene geneigt ist, 3° bis 20° beträgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Winkel um den die Säule (56) gegenüber einer durch die waagerechte Welle (20) verlaufenden vertikalen Ebene geneigt ist, 10° beträgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet ,

daß die Einrichtung zum Anheben des Rades (25) bei drehendem Rad (25) absenkbar ist, um das Rad durch Berührung mit dem Boden anzuhalten.

13. Vorrichtung zum Bestimmen der Unwucht eines Rades (25) mit einem Auswuchtkopf (8), der eine waagerechte Welle (20) für die Aufnahme eines auszuwuchtenden Rades (25) aufweist, einer Einrichtung zum Messen der durch die Welle (20) bei drehendem Rad

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(25) übertragenen Unwuchtkräfte und einer Einrichtung zum Bestimmen und Anzeigen von Daten betreffend die Unwucht, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Einstellen der vertikalen Lage des Auswuchtkopfes (8), um dessen Welle (20) mit der Mitte eines aufrechtstehenden Rades (25) in Übereinstimmung zu bringen, und eine Einrichtung zum Anheben des Auswuchtkopfes (8) mit dem durch die Welle (20) unterstützten Rad (25) auf eine Höhe, in der das Rad einen Abstand vom Boden aufweist.

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