DE4325533A1 - Auswuchtmaschine zum Unwuchtausgleich an Rotationskörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auswuchtmaschine zum Unwuchtausgleich an auf eine Hauptwelle der Maschine aufspannbaren Rotationskörpern insbesondere Kraftfahrzeugrädern unterschiedlicher Größen und Typen, bei der für eine auf eine oder mehrere Ausgleichsebenen bezogene Unwuchtmessung eine Abtasteinrichtung zur maschinenbezogenen Abstandserfassung der Ausgleichsebene bzw. -ebenen und zur Erfassung eines jeweiligen Ausgleichsradius und nach Unwuchtbestimmung zur Anzeige der jeweiligen Anordnungsposition von Ausgleichsgewichten vorgesehen ist.

Aus der DE 41 22 844 A1 ist eine derartige Auswuchtmaschine bekannt, bei der eine Abtasteinrichtung ein ausziehbares Abtastorgan aufweist, dessen Tastspitze in Berührungskontakt mit einem Meßpunkt an der Felge eines auszuwuchtenden Rades gebracht wird. Die je nach Felgenart und -typ unterschiedlichen Ausgleichspositionen (Ausgleichsradien und -ebenen) von Ausgleichsgewichten werden durch mechanische Abtastung erfaßt und können in Berührungskontakt durch Markierung mittels Farbe dargestellt werden.

In der älteren deutschen Patentanmeldung P 42 29 865.2 ist ein Verfahren zum Unwuchtausgleich an einem Kraftfahrzeugrad beschrieben, bei dem eine als Tasthebel oder Taststange ausgebildete Tasteinrichtung verwendet wird, um Felgenabmessung mechanisch abzutasten, und um ein Ausgleichsgewicht in seine Anordnungs- bzw. Ausgleichsposition zu bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Auswuchtmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden und zu verbessern, daß die Abtastung der Ausgleichspositionen für Ausgleichgewichte sowie die Anzeige der Ausgleichspositionen berührungslos erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Abtastung mittels einer optischen Vorrichtung wird die Abtastung vereinfacht, da kein mechanischer Taster benötigt wird, der mit einem auszuwuchtenden Rotationskörper oder einer Felge eines Rades in Kontakt zu bringen ist und beschädigt werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung umfaßt die optische Vorrichtung zwei jeweils einen Lichtstrahl aussendende Lichtquellen, wobei die beiden Lichtstrahlen derart in ihrer jeweiligen Ausrichtung auf einen Meßpunkt an dem Rotationskörper einstellbar sind, daß sie in dem Meßpunkt einen gemeinsamen Lichtpunkt erzeugen, dessen Koordinaten durch Auswertung der Ausrichtung der Lichtstrahlen mittels der Meßmittel bestimmbar sind. Dabei kann jede Lichtquelle selbst zusammen mit einer einen Lichtstrahl aussendenden Optik oder einer Blende räumlich verschwenkbar sein, oder die Lichtquelle ist fest angeordnet und die den Lichtstrahl aussendende Optik oder die Blende wird gegenüber der Lichtquelle verschwenkt, um einen Lichtstrahl unterschiedlichen Richtungs- und Neigungswinkels zu erzeugen. So kann durch eine Halogenlampe erzeugtes Licht durch Linsen oder Spiegel fokussiert werden und beispielsweise durch einen Glasfaser- oder anderen optischen Leiter bis an eine Lichtaustrittsstelle geführt werden, wo der Richtungs- und Neigungswinkel des austretenden Lichtstrahls eingestellt wird.

Somit sind entweder direkt an der schwenkbaren Lichtquelle oder an dem schwenkbaren Lichtaustritt Meßmittel angeordnet, die eine Bestimmung des Winkels des Lichtstrahls ermöglichen. Zur Bestimmung einer Ausgleichsposition wird zuerst ein Lichtstrahl auf einen Meßpunkt einer Ausgleichsebene der Felge gerichtet, wobei das Verschwenken der Lichtquelle bzw. des Lichtaustritts beispielsweise manuell durch eine Bedienperson erfolgt. Durch Verschwenken der zweiten Lichtquelle bzw. des zweiten Lichtaustritts werden beide Lichtstrahlen in dem Meßpunkt (d. h. der Ausgleichsposition) als heller Lichtfleck zur Deckung gebracht. Durch die Meßmittel werden die Raumwinkel der Lichtstrahlen erfaßt und die Koordinaten des Meßpunktes sind bestimmbar.

Vorzugsweise sind die Lichtstrahlen in einer Ebene verschwenkbar. Dazu sind entweder die verschwenkbaren Lichtquellen selbst oder die Lichtaustritte in einer durch die Achse der Hauptwelle führenden Ebene angeordnet und die Verschwenkbarkeit ist lediglich in dieser Leuchtebene möglich. Dies erleichtert der Bedienperson die Einstellung der Lichtstrahlen in einem gemeinsamen Lichtpunkt auf der Felge, da beide Lichtstrahlen nicht räumlich, sondern lediglich in der gemeinsamen Leuchtebene bewegt werden müssen, um auf der Felge zur Deckung zu kommen. Die Leuchtebene kann auch außerhalb der Achse der Hauptwelle liegen und senkrecht oder in einem Winkel geneigt sein, um die Sichtbarkeit des Lichtpunktes an der Felge für die Bedienperson zu verbessern.

Die beiden Lichtstrahlen können verschiedene Lichtfarben aufweisen, so daß der gemeinsame Lichtpunkt eine gegenüber den Lichtstrahlen abweichende Mischfarbe besitzt. Dadurch wird die Bedienung wesentlich erleichtert, da bei Erreichen der Überdeckung beider Lichtstrahlen ein optisch deutlich erkennbarer Farbwechsel im Lichtpunkt auftritt.

Jeder verschwenkbare Lichtstrahl ist vorzugsweise mit einer Winkelmeßeinrichtung zur Bestimmung seiner Ausrichtung gekoppelt. Durch die Winkelmeßeinrichtung, vorzugsweise ein mit einer Auswerteschaltung verbundenes Drehpotentiometer, ist die Ausrichtung des Lichtstrahls, entweder zusammen mit der Lichtquelle oder von der Lichtquelle getrennt am Lichtaustritt, direkt bestimmbar.

Die optische Vorrichtung ist zweckmäßigerweise an der Auswuchtmaschine nahe der Hauptwelle und eines aufgespannten Rotationskörpers oder Rades angeordnet. Somit ergeben sich in den Ausgleichspositionen günstige Lichteinfallswinkel der Lichtstrahlen auf die Felge, wodurch eine exakte Einstellung der Überdeckung beider Lichtstrahlen ermöglicht wird. Zu flache Einfallswinkel könnten an zur Hauptwelle parallelen Abschnitten der Felge eine exakte Positionierung oder -anzeige erschweren oder unmöglich machen, da der Lichtpunkt zu einem langgestreckten Oval "verschwimmen" würde oder die Ausgleichspositionen durch hervorstehende Felgenteile optisch verdeckt sein könnten.

In vorteilhafter Weiterbildung können die optischen Mittel auf einem verschiebbaren, in Richtung auf die Felge des aufgespannten Rades bewegbaren Auszug der Auswuchtmaschine angeordnet sein. Damit ergibt sich eine für das Abtasten der Felge mit Lichtstrahlen bezüglich deren Einfallswinkel günstige Position der Lichtquellen bzw. Lichtaustritte. Je nach Felgenart und -typ kann die beste Position des Auszugs eingestellt und arretiert werden.

Der verschiebbare Auszug kann mit einem Drehpotentiometer oder einem Linearpotentiometer für seine Lagebestimmung gekoppelt sein.

Vorzugsweise sind Antriebsmittel für die Verschwenkung der Lichtstrahlen vorgesehen, so daß die Lichtstrahlen mittels der durch eine Steuerung betriebenen Antriebsmittel auf einen Meßpunkt einstellbar sind. Die Voreinstellung mittels der Antriebsmittel, beispielsweise Elektromotoren, die auf die Lichtquellen oder Lichtaustritte für deren Verschwenkung einwirken, kann angewandt werden, wenn bekannte Ausgleichspositionen für gängige Felgentypen aus einem Speicher abrufbar sind. Dem Maschinenbediener verbleibt dann nur eine gegebenenfalls nötige Korrektur, wenn die Einstellung mit den Felgenmaßen nicht übereinstimmen sollte.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung und teilweise geschnitten eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Auswuchtmaschine mit einer optischen Abtast- und Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 eine Auswuchtmaschine gemäß Fig. 1, wobei die optische Abtast- und Anzeigeeinrichtung auf einem Auszug angeordnet ist.

In Fig. 1 ist eine Auswuchtmaschine dargestellt, die einen Standkörper 1 und eine sich von dem Standkörper 1 aus erstreckende horizontale Hauptwelle 2 mit einer Aufspannvorrichtung 3 aufweist. An der Aufspannvorrichtung 3 ist ein auszuwuchtendes Rad 4 mit seiner Felge 5 aufgespannt.

In einem Oberteil 6 des Standkörpers 1 ist auf einer dem aufgespannten Rad benachbarten und diesem zugewandten Seite eine Vorrichtung 7 angeordnet, die zwei Lichtquellen 8, 9 aufweist. Jede Lichtquelle 8, 9 sendet einen gebündelten Lichtstrahl 10 bzw. 11 in Richtung auf die Felge 5 des aufgespannten Rades 4. Zur Erzeugung des jeweiligen Lichtstrahls 10, 11 kann jede Lichtquelle 8, 9 beispielsweise eine Halogenlampe enthalten, deren Licht über einen Reflektor gespiegelt als gebündelter Lichtstrahl 10, 11 austritt. Jede Lichtquelle 8, 9 ist für ein Verschwenken in einer Ebene drehbar gelagert, so daß die Lichtstrahlen 10, 11 in einem Lichtpunkt 12 auf der Felge 5 ausrichtbar ist. Im Strahlengang des Lichtstrahls 10, 11 jeder Lichtquelle 8, 9 ist eine farbige lichtdurchlässige Scheibe, Linse oder Fokussieroptik angeordnet, mittels derer die Farbe des Lichtstrahls 10, 11 beliebig eingestellt werden kann.

Die beiden Lichtquellen 8, 9 sind in einer vertikalen, die Drehachse der Hauptwelle 2 enthaltenden Ebene derart gegeneinander versetzt angeordnet, daß die beiden Lichtstrahlen 10, 11 durch Verschwenken der Lichtquellen 8, 9 (bzw. der Optik) in einem Punkt 12 einer Ausgleichsposition auf dem Felgenhorn oder der Innenseite der Felge 5 zur Deckung gebracht werden können. Durch unterschiedliche Farbwahl der Lichtstrahlen 10, 11 wird in dem gemeinsamen Lichtpunkt 12 eine Mischfarbe erzeugt, die für den Maschinenbediener gegenüber den jeweiligen Einzelfarben optisch deutlich unterscheidbar ist. So ergibt ein blauer und ein gelber Lichtstrahl 10 bzw. 11 einen gemeinsamen grünen Lichtpunkt 12.

Jede schwenkbare Lichtquelle 8, 9 ist mit einem Drehpotentiometer 13 gekoppelt, das ein der Winkelstellung des Lichtstrahls z. B. gegenüber der Horizontalen entsprechendes Signal an eine Auswerteschaltung sendet. Über einfache geometrische Beziehungen (Schnittpunkt zweier Geraden in einer Ebene, wird hier nicht näher ausgeführt) können über die Auswerteschaltung die Koordinaten des Meß- bzw. Ausgleichsgewichtspunktes bestimmt werden. Diesem Punkt wird bei einem Unwuchtmeßlauf ein bestimmtes Ausgleichsgewicht zugeordnet. Die in bekannter Weise bestimmte Ausgleichswinkellage des Rades wird dann eingestellt und das Ausgleichsgewicht kann von dem Maschinenbediener an dem Ort des Lichtpunktes an der Felge befestigt werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 2) ist die Lichtquelle 9 auf einem parallel zur Hauptwelle 2 in Richtung auf die Felge 5 ausziehbaren Auszug 14, der mittels einer Stellschraube 16 arretierbar ist, angeordnet. Die Lichtquelle 9 ist derart ausgerichtet, daß ihr Lichtstrahl 11 in einem rechten oder annähernd rechten Winkel von dem Auszug 14 ausgeht und in einem Meßpunkt 12 auf die Felge 5 trifft. Der verschiebbare Auszug 14 ist mit einem Drehpotentiometer 13 oder einem Linearpotentiometer 15 gekoppelt, über das die horizontale Koordinate des Meßpunktes (d. h. die Ausgleichsebene) ermittelt wird. Die zweite Lichtquelle 8 ist auf dem Auszug 14 in einer zur Hauptwelle 2 parallelen Ebene von der Lichtquelle 9 beabstandet angeordnet und mit einer Meßeinrichtung in Form eines Drehpotentiometers 13 zur Bestimmung der Winkellage ihres Lichtstrahls 10 gekoppelt. Die zweite Lichtquelle 8 ist mit ihrem Lichtstrahl 10 in dieser Ebene verschwenkbar, so daß der Lichtstrahl 11 der Lichtquelle 9 mit dem Lichtstrahl 10 der Lichtquelle 8 in dem Meßpunkt an der Felge 5 als Lichtpunkt 12 mit der oben beschriebenen Mischfarbe zur Deckung zu bringen ist. Die vertikale Koordinate (d. h. der Ausgleichsradius) des Meßpunktes ist dann ähnlich wie oben beschrieben als Schnittpunkt zweier Geraden mittels der Auswerteschaltung bestimmbar.

Die durch die Lichtquellen 8, 9 und die Lichtstrahlen 10, 11 gebildete Leuchtebene kann in beiden Ausführungsbeispielen senkrecht durch die Achse der Hauptwelle 2 führen,. so daß der Lichtpunkt 12 immer an dem höchsten Punkt einer Ausgleichsebene gebildet wird ("12- Uhr-Stellung"). Jedoch können die Lichtstrahlen 10, 11 auch in einer Leuchtebene verschwenkbar sein, die um die Achse der Hauptwelle 2 geneigt ist, beispielsweise vom Maschinenbediener weg nach hinten geneigt, so daß der Lichtpunkt 12 an einer für den Maschinenbediener besser einsehbaren Stelle der Felge zum Liegen kommt (z. B. "10- Uhr-Stellung").

Die Lichtquellen 8, 9 können auch außerhalb der senkrechten Hauptwellenebene angeordnet sein und mit den Lichtstrahlen eine die Hauptwellenachse nicht enthaltende Leuchtebene bilden, um eine optimale Anordnung der optischen Mittel zur Abtastung und Anzeige zu erreichen.

Die Lichtquellen 8, 9 können selbst verschwenkbar sein und demgemäß jeweils einen Lichtstrahl 10, 11 mit unterschiedlicher Winkelstellung aussenden. Jedoch kann der Lichtstrahl von der Lichtquelle auch unter festem Winkel ausgehen und durch eine einstellbare oder verschwenkbare Optik in seiner Richtung abgelenkt werden. Dann ist die Meßeinrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung des Lichtstrahls am Austritt des im weiteren in seiner Richtung nicht mehr beeinflußten Lichtstrahles angeordnet. So kann beispielsweise Licht von einer Lichtquelle über eine Glasfaserleitung an einen Lichtaustritt geführt werden, wo die Neigung des verschwenkbaren Lichtstrahls über ein gekoppeltes Meßmittel bestimmbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Lichtquelle 9 ein verschwenkbarer Laser sein, der einen gebündelten Lichtstrahl 11 auf einen Meßpunkt auf der Felge aussendet. Aufgrund bekannter Eigenschaften des Laserlichtes kann mit einer handelsüblichen Einrichtung die Entfernung des auf der Felge 5 erzeugten Lichtpunktes 12 von der Lichtquelle 9 exakt und einfach bestimmt werden. Zusammen mit dem Neigungswinkel und der Entfernung lassen sich über eine Auswerteeinrichtung die exakten Koordinaten des Licht- bzw. Ausgleichsgewichtspunktes ermitteln und dieser Punkt für das Anordnen des Ausgleichsgewichtes deutlich anzeigen.

Wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ein Laser als Lichtquelle 9 verwendet, so sind mit dem Maß der Verschiebung des Auszuges 14 und der - wie oben angegeben - bestimmbaren Entfernung die Koordinaten der Ausgleichsposition in gleicher Weise bestimmbar.

Somit kann bei Verwendung eines Lasers mit gekoppelter Entfernungsmeßeinrichtung eine zweite Lichtquelle zur Bestimmung der Koordinaten des Meßpunktes entfallen.

Dies kann ebenso der Fall sein, wenn in einer vereinfachten Ausführungsform entsprechend Fig. 2 die Ausgleichsebenen und -positionen mittels des Lichtstrahls 11 der Lichtquelle 9 abgetastet und angezeigt werden, der Radius der Ausgleichsebene jedoch durch übliche Längenmessung (z. B. Maßband, Taster) erfaßt wird.

Claims (9)

1. Auswuchtmaschine zum Unwuchtausgleich an auf eine Hauptwelle der Maschine aufspannbaren Rotationskörpern, insbesondere Kraftfahrzeugrädern unterschiedlicher Größen und Typen, bei der für eine auf eine oder mehrere Ausgleichsebenen bezogene Unwuchtmessung eine Abtasteinrichtung zur maschinenbezogenen Abstandserfassung der Ausgleichsebene bzw. -ebenen und zur Erfassung eines jeweiligen Ausgleichsradius und nach Unwuchtbestimmung zur Anzeige der jeweiligen Anordnungsposition von Ausgleichsgewichten vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet daß die Abtasteinrichtung eine optische Vorrichtung (7) zum berührungslosen Abtasten des maschinenbezogenen Abstands der Ausgleichsebene bzw. -ebenen und des jeweiligen Ausgleichsradius sowie zum berührungslosen Anzeigen der jeweiligen Anordnungsposition der Ausgleichsgewichte und Meßmittel zum Bestimmen der Koordinaten der abgetasteten Meßpunkte enthält.

2. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung (7) zwei jeweils einen Lichtstrahl (10, 11) aussendende Lichtquellen (8, 9) umfaßt, wobei die beiden Lichtstrahlen (10, 11) derart in ihrer jeweiligen Ausrichtung auf einen Meßpunkt an dem Rotationskörper (5) einstellbar sind, daß sie in dem Meßpunkt einen gemeinsamen Lichtpunkt (12) erzeugen, dessen Koordinaten durch Auswertung der Ausrichtung der Lichtstrahlen (10, 11) mittels der Meßmittel bestimmbar sind.

3. Auswuchtmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen (10, 11) in einer Ebene geführt verschwenkbar sind.

4. Auswuchtmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtstrahlen (10, 11) verschiedene Lichtfarben aufweisen, so daß der gemeinsame Lichtpunkt (12) eine gegenüber den Lichtstrahlen (10, 11) abweichende Mischfarbe besitzt.

5. Auswuchtmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder verschwenkbare Lichtstrahl (10, 11) mit einer mit einer Auswerteschaltung verbundenen Winkelmeßeinrichtung, insbesondere einem Drehpotentiometer, zur Bestimmung seiner Ausrichtung gekoppelt ist.

6. Auswuchtmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung (7) an der Auswuchtmaschine nahe der Hauptwelle (2) und eines aufgespannten Rotationskörpers (4) angeordnet ist.

7. Auswuchtmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung (7) auf einem verschiebbaren, in Richtung auf den aufgespannten Rotationskörper (4) bewegbaren Auszug (14) der Auswuchtmaschine angeordnet ist.

8. Auswuchtmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Auszug (14) mit einem Potentiometer für seine Lagebestimmung gekoppelt ist.

9. Auswuchtmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Steuerung betriebene Antriebsmittel für eine Verschwenkung der Lichtstrahlen (10, 11) auf einen Meßpunkt vorgesehen sind.