JP2004132975A - 回転本体、特に自動車のホイール用の釣合い試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】個々の釣り合わせ質量を付けるための位置を自動的に支持する。
【解決手段】装置は、第一測定センサー手段３０によって、少なくとも一つの釣合い平面Ｐ１、Ｐ２の軸線方向位置と、前記釣合い平面Ｐ１、Ｐ２に対応した適用表面１１ａ上における複数のポイントの放射方向位置を測定し、装置が本体１０の角位置をモニターし；本体１０を回転させて、適切な手段によって、不釣合い手段を測定し、ポイントの位置が測定される。本発明によると、本体１０における適用表面１１ａから発する複数のイメージが、イメージ獲得手段によって得られ、前記複数のイメージは、スクリーン上に映し出され、釣り合わせ質量の付ける位置も示され、釣り合わせ質量を付けるため、本体１０は、複数の質量の付けるポイントが、スクリーン上における視野のいずれかの範囲内に含まれるような、角位置に持っていかれる。
【選択図】図１

Description

　本発明は、軸の周囲に回転表面を有する回転本体において、不釣合いな要素を修正する釣合い試験機に関連するもので、前記要素が一つまたはそれ以上のバランス質量を付けることによって修正される。

　典型的に、本発明の装置は、自動車ホイールを釣り合わせるもので、釣り合わせ質量がホイールリムに付けられるが、それはフライホイールのような、別の回転本体にも付けることができる。

　特に自動車用の釣合い試験機は、支持回転シャフト（すなわちメインシャフト）を有するものとして、長い間知られており、そこにホイールは、その回転軸がシャフトの軸と同軸に固定され、それによってホイールを回転させる。

　それらの装置に、例えば先ず可動センサーアームを有する第一センサー手段が、少なくとも一つの横釣合い平面（通常は二つの平面）の軸線方向の位置、すなわち個々の釣り合わせ質量を付けるため、オペレーターによって選択された領域を通過する、回転の軸に対して垂直な平面の軸線方向の位置を測定しており、前記の選択は、例えば釣り合わせ質量を外部からまたは本体の表面から見えなくすること、またはその平面における本体の表面が釣り合わせ質量を付けるのに特に適していること、のように様々な種類の要件から得る。平面の軸線位置に加えて、ホイールリム表面に対応するホイールリムの放射方向の調整も、測定される。

　同時に、例えばメインシャフトの角位置を監視できるエンコーダーを備えた、第二センサー手段を使用して、基準位置に対する本体の角位置を決定でき、本体の角位置が、基準位置に対して測定できる。

　 そして装置のメインシャフトが回転させられ、適切な感知手段を使用した長く知られている方法によって、不釣合い要素が測定される。

　第一及び第二センサーから発するデータと、不釣合いに関するデータは、そしてプロセッサ手段によって処理され、選択された釣合い平面におけるホイールリムに適用するそのポイントの位置と、釣り合わせ質量の値とが測定される。

　算出された値の釣り合わせ質量は、そして算出された位置に適用される。この動作は、使用される重量及び平衡プログラムのタイプに依存して、様々な方法で行われる。アルミニウム合金ホイールリムの使用が増すことで、本体リムの内部に接着剤によって、釣り合わせ質量を付ける必要が増している。

　最高の釣合い精度を確実にするため、釣り合わせ質量を個々の釣合い平面と、その算出された角位置に、最高の正確性で配置しなければならない。

　この目的のため、様々なシステムが発展してきており、それは釣り合わせ質量の補助的に付けるのを条件としている。

　それらシステムの最も発展したものは、米国特許明細書US 6244108に示されており、プロセッサ手段に接続された揺動インジケータ手段の使用を含み、プロセッサによって算出された釣り合わせ質量の付ける位置のホイールリムの適用表面上に、光ポイントを投影している。このインジケータ手段は、算出された角位置でシャフトの回転を停止する手段によって、付けるポイントの位置を測定している。

　このシステムは、釣り合わせ質量を付けるのを容易にし、且つそれを更に正確にする。

　しかし、釣り合わせ質量の適用ポイントのための自動探索が、光発射インジケータ手段の振動を制御するためと、正確な角位置に保持するためにブレーキ及びモーターの作動の精密な制御のために、複雑且つ高価な手段を必要としており、従って装置のコスト及び複雑性が増す。

　本発明の目的は、本発明の目的は、最初に記載したタイプの装置、特に前記タイプの装置を、記載した欠陥を無くすようにして、改良することである。

　これと更なる目的は、請求項において特徴付けしたような、本発明によって達成される。

　本発明は、本体の表面からのイメージを得るために配置された手段を備え、その表面上（すなわち自動車ホイールの場合、その端縁部を含むホイールリムの内表面）に釣り合わせ質量が付けられること、更に（釣合い平面に対応した本体の適用表面上における、その付けるポイントの位置と、釣り合わせ質量の値を算出するために配置される）プロセッサ手段に接続されたディスプレイ手段を備え、ディスプレイはオペレータにとって利用可能なスクリーン上に前記イメージを映し、プロセッサ手段が、適用表面から生じ、その上に現れる、それらのイメージに関連して、釣り合わせ質量の付けるポイントの位置を、スクリーン上に表示すること、を基本にしている。釣り合わせ質量の付けるポイントを表示するため、プロセッサ手段が、スクリーン上に現れる光学ポインターを、適用表面（ホイールリムの内表面）の獲得イメージ上に重ね合わさる、前記付けるポイントに映し出す。

　好ましくは、ホイール支持回転手段の回転を自動的に停止するため、その手段が、第二センサーに接続され且つ、角位置にホイールを停止させるために配置され、釣り合わせ質量の付けるポイントが、スクリーン上の視野のいずれかの領域内に含まれるようになっている。

　使用の際に、従来技術によると、第一測定センサー手段が先ず少なくとも一つの横釣合い平面の軸線方向位置を決定し、そこでオペレーターが個々の釣り合わせ質量を付けることを選択し、前記釣合い平面に対応する本体の付け平面上におけるポイントの放射方向位置を測定し、そして第二センサー手段によって、装置がホイールの角位置をモニターし；ホイールが回転され、適切な手段によって、装置がそこの不釣合い要素を測定し、それらが第一及び第二手段から発したデータと共に、プロセッサ手段によって処理され、各釣り合わせ質量の値と適用表面（ホイールリムの内表面）上での付けるポイントの位置が測定される。

　本発明によると、本体から生じた複数のイメージがイメージ獲得手段によって得られ、前記複数のイメージがオペレーターによって利用可能なスクリーン上に映し出され、釣り合わせ質量を付けるために本体は、質量の付けるポイントが、スクリーン上の視野のいずれかの領域内に含まれるような、角位置へ持って行かれ、スクリーン上で、そこに現れるイメージ関連して、釣り合わせ質量の付けるポイントを指示する。

　本発明によって、質量の付けが迅速且つ正確になり、加えて従来技術に利用される光ポイント用の複雑且つ高価な制御システムが、除外される。

　光学位置ポインターが、本体を停止させる角位置を基に、スクリーン上を移動するので、本体の制動の際に精密な制御は、必要としない。

　最後に、本発明はバネ重量を本体の縁部に付けるために使用することもできる。

　本発明を制限しない一例として、本発明の一実施例を図示した添付図面により、以下で詳細に記載する。

　図１及び図２の両方において、幾つかの部品は断面で示しておらず、その他は図面を明確に理解するために図解的に示している。

　図面に示されている装置は、自動車ホイール１０を釣り合わせるためのもので、この場合、釣り合わせ質量が本体に対して適用されるべき、表面がホイールリム表面１１ａによって画定され、ホイールリム表面はホイールリムの二つの縁部１１ｂ及び１１ｃも備えているが；しかし別の適用表面も選択され得る。

　またホイール１０は、ホイールリム１１の外表面上に適合するタイヤ１２と、ホイール１０の回転の軸を通る中心を介した横プレート（“ウエブ”）１３も備えている。

　既知の釣合い試験機の場合のように、本発明の装置は、ホイール１０を支持し且つロックするため、ホイールをその回転軸の周囲で回転させるため、構成された支持回転手段（全体的に符号２０で示されている）を備えている。図面に示されている実施例において、前記手段２０は、装置の固定フレーム９によって支えられたブッシュ２２によって支持される、シャフト２１を備えており、その一方の端部に適切な手段２３を有して、ホイール１０を、その軸がシャフト２１の軸Ａと同軸になるように、ロックし、それを前記シャフトと共に回転させる。前記手段２３は、横接触平面２３ａを有しており、それに対してホイールウエブ１３が当接され、それにより装置動作に関する横基準面を有利に画定する。また、別の横基準面を選択することができる。

　シャフト２１は、モーター２４によって駆動され、図面に示された特定の実施例において、モーターのシャフトの動作を、シャフト２１に固定し且つそれに対して同軸なキャップに設けられた、円形回転トラック２５へ伝達することによって駆動させる。

　シャフト２１には、ホイール上で不釣合いな要素を測定するための手段（図面に示されていない良く知られているタイプ）にも接続されており、その手段は、何らかの適切な既知の技術によって、それらの要素を測定するものである。

　装置は、少なくとも一つの選択された横釣合い平面の軸線方向の位置を測定し、そこで適用表面１１ａと、この釣合い平面に配置するホイールリム１１の表面１１ａ上にあるポイントの放射方向位置に、釣り合わせ質量を付けるため、既知のタイプの（全体を符号３０で示された）第一センサー手段も備えている。

　図面に示されている実施例において、前記第一センサー手段３０は、その自由端部に、ホイールリムの適用表面１１ａと接触するように配置された感触要素３２を有し、感触要素３２の幾何学的位置を測定する手段（図示せず）に接続された、可動アーム３１を備え；アームが、シャフト２１の軸線Ａに対して平行な軸を有したピン３３の周囲を回転すること、及びこの軸の方向に移行することによって、動かすことが可能で；アーム３１の前記の動きによって、手段３０がホイールリムの適用表面１１ａを介するどの横平面の軸線方向位置も、前記横平面に対応した表面１１ａ上のポイントの半径（すなわち軸線Ａから放射方向の距離）も、測定することができる。

　また装置は、ホイールの角位置を測定するため、（符号４０によって全体を示した）第二センサー手段を備えている。図面に示されている実施例において、前記手段４０が、シャフト２１に作用するシャンク４３の端部に取付られた回転部分４１と、回転部分４１に作用する固定センサー４２とを有するエンコーダーによって、画定されている。

　前記センサー３０及び４０は、重要なデータを、（ホイールリム縁部を含む）適用表面１１ａ上にある全てのポイントの幾何学的位置に関して、獲得することができる。

　また装置は、（図面に示されていない）プロセッサ手段、典型的には第一センサー手段３０と、第二センサー手段４０と、不釣合いセンサー手段から発するデータを処理するためのコンピュータを有し、一個または複数の釣り合わせ質量の値と、ホイールリムの表面１１ａに対して付けるそのポイントの位置を測定する。

　本発明によると装置は、ホイールリムの適用表面１１ａから発するイメージを得るため、手段５０、典型的にデジタルビデオカメラを固定位置に備えている。

　好ましくは、ビデオカメラは、そのレンズの軸線Ｂがホイールリム１１の縁部１１ｂと１１ｃとの間の中間横平面に、可能な限り近い位置にあって、できるだけ放射方向を向けて、可能な限り最も対称的且つ中心的に、適用表面１１ａをフレーミングするように、適所に配置され；これはビデオカメラの全体の寸法を考慮し、且つホイールリムの範囲内に位置した装置のそれら移動部材を考慮して、達成される。ビデオカメラの視野も、（横平面におけるかなり広い角度で共に）ホイールリム１１の適用表面１１ａの全軸線方向寸法をフレーミングするようにしなければならず；もしそうでない場合、ビデオカメラを、表面１１ａの軸線方向の寸法の全てのポイントで、（例えばカメラを軸線平面において旋回させることによって）選択的にフレーミングすることができるように、しなければならない。

　ホイール１０の回転と組み合わせると、ビデオカメラ５０は表面１１ａの全てのポイントから、複数のイメージを得ることができる。

　好ましくは、光源（図面には示されていない）が、ビデオカメラ５０によってフレーミングされた領域の中に、光ビームを発射することができる。

　可視光用のビデオカメラに代わって、赤外線ビデオカメラを使用でき、それに赤外線レンジで放射線を発する光源を連結しなければならない。

　本発明によると、装置は、前記イメージをそのスクリーン６１上に映し出すため、オペレーターによって利用可能な、プロセッサ手段に接続された、ディスプレイ手段６０、特にモニターを備え；またプロセッサー手段は、スクリーン６１上で、そこに現れる適用表面１１ｂのイメージに関連して、釣り合わせ質量の付けるポイントの位置も示すことができる。

　特に、釣り合わせ質量Ｍの適用の位置を示すため、プロセッサ手段が、スクリーン６１上に映し出される、光学ポインター６２（図３参照）を、前記適用位置に形成し、光学ポインターは、ビデオカメラによって得されて、スクリーン上に現れた表面１１ａのイメージに重ね合わさる。

　使用時に、装置の最初の動作段階は、ホイール１０が第一にシャフト２１上に配置され、そのウエブ１３が接触表面２３ａと接触して、手段２３によって、シャフト２１に固く固定される、慣例的なものである。

　そしてオペレーターが、一つまたはそれ以上の横釣合い平面すなわち間隔をあけた平面（典型的に二つの平面が動的釣合いの場合に選択される）の（ほぼ釣り合いの取れた）位置を設定し、その平面の各々に、個々の釣り合わせ質量Ｍが表面１１ａ上に配置され；オペレーターは通常、例えばホイールが車両に装着されると、釣り合わせ質量Ｍが見えなくなるように、または釣り合わせ質量を受容するのに特に適切な、ホイールリム上の領域を使用するように、実用的な基準を基に、それらの平面を選択する。二つの選択された釣合い平面は、図面においてＰ１及びＰ２によって示されている。

　オペレーターが、釣合い平面Ｐ１及びＰ２を、第一センサー手段３０を使用して、選択することにより、その軸線位置と、前記平面Ｐ１及びＰ２に位置する表面１１ａ上のポイントの半径を測定する。この段階中に、ホイールの角位置が不適切であるが、それはセンサー手段４０によってモニターされている。

　モーター２４によるホイール１０の回転の際、ホイール不釣合い要素が、既知の方法及び手段によって測定され、得られたデータは、第一センサー手段３０から及び第二センサー手段４０から生じたデータと共に、機械プロセッサ手段によって処理され、各釣り合わせ質量Ｍの値と、個々の平面Ｐ１、Ｐ２に対応して算出された表面１１ａ上における付けるポイントの位置を測定し；実用的な理由で、プロセッサーによって測定される付ける位置は、二つの平面Ｐ１またはＰ２から少し偏倚させることもでき、例えば質量の値は、オペレーターにとって利用可能な、商業的に利用可能な釣り合わせ質量の値の別個の範囲内にある一つの値、または多数の値に、正確に対応する。

　このポイントで、釣り合わせ質量Ｍをホイールリムに付けるため、装置を使用する方法が、既知の装置のそれとは異なっている。ホイールリム表面１１ａから発した複数のイメージは、装置によってスクリーン６１上で利用可能であり、それらはスクリーン上に形成され、それらのイメージ上に重ねあわすように、各釣り合わせ質量Ｍ関して一つ備えられた、ポインター６２が、質量Ｍを付けるために算出された、表面１１ａ上にある実際のポイントのイメージを指す。

　更に詳細には、ビデオカメラによって得られたイメージは、一連の数学的な計算を実行するプロセッサ手段に供給される。

　特に、プロセッサ手段が以下の計算手順を実行する。
レンズの曲率による光学的な歪みを補正するためのイメージの線形化。線形化の計算には、装置に関するビデオカメラの位置を正確に知る必要がある：
ポインター６２を映すため、スクリーン６１上で座標の計算。次のデータは、座標を計算するために必要である：
ａ．装置における固定基準ポイントに関する、回転軸Ａに沿った、第一釣合い平面Ｐ１（例えば接触表面２３ａによって画定される平面）の距離。
ｂ．（第一釣り合わせ質量を付ける）第一釣合い平面Ｐ１における表面１１ａの半径。
ｃ．装置における固定基準ポイントに関する、回転の軸Ａに沿った第二釣合い平面Ｐ２の距離。
ｄ．（第二釣り合わせ質量を付ける）第二釣合い平面Ｐ２における表面１１ａの半径。
ｅ．ホイールを支持するシャフト２１の角位置。

　データの第一の四個の項目が、感触要素３２を使用した第一センサー手段３０によって決定され、それは関連するポイントに手動で配置される。

　釣合い平面に関するスクリーン６１上のＸ座標を計算するため、プロセッサ手段のソフトウェアが、インプットデータとして、値ａ及びｃ（基準平面から平面Ｐ１及びＰ２の距離）と値ｂ及びｄを使用する。

　スクリーン上のＹ座標を計算するため、ソフトウェアがインプットデータとして、角位置の値を使用する。

　座標を画定すると、ソフトウェアはポインター６２をスクリーン６１上に映し出し、ビデオカメラによってもたらされるイメージ上に重ねあわせる。

　ポインター６２のイメージが、ホイール１０の角位置に依存して映し出され；もし、釣り合わせ質量Ｍのうち一つの付けるポイントが、ビデオカメラの視野内に位置するように、ホイールの位置があると、ポインターのイメージがスクリーン６１上に現れて、表面１１ａ上にある付けるポイントのイメージに重ね合わさるが、そうでなければポインターのイメージは現れない。結果、計算ソフトウェアは、ホイールの角位置を基に、スクリーン上にポインターの位置を即時に更新することができる。

　有利には、装置が支持回転手段２０の回転を自動的に停止させる手段７０を備え、その手段は例えばアクチュエータ７２によって動作されて、円形トラック２５上の摩擦によって作用するブレーキ７１を備えている。

　ブレーキ７１は、プロセッサ手段を介して第二センサー手段４０に接続されており、表面１１ａ上における釣り合わせ質量Ｍの付ける位置が、スクリーン６１上の視野のいずれの範囲内にも含まれるような角位置で、ホイール１０の回転を停止させるために配置されている。

　また、支持回転手段２０は任意の位置で停止することができ、そしてホイール１０は、例えば手によって、ポインター６２がスクリーン６１に現れるような位置にホイールが達するまで、ゆっくり回転させられる。

　そしてオペレーターは各釣り合わせ質量を、スクリーン６１上に現れた複数のイメージによって、付ける個々のポイントに付けて；スクリーン６１上における釣り合わせ質量のイメージに追従して、本質的にオペレーターは釣り合わせ質量Ｍを、（図３に示したように）手によって、または機械的な手段によって、装置により測定された付ける位置へ運び、そしてこのイメージがポインター６２に関して適切に中心に合わさると、オペレーターは釣り合わせ質量を表面１１ａに付ける。

　図３は、ビデオカメラ５０によって得られたイメージの一例を示しており、それらは複数の項目に対応する英数字基準によって示されており、それからイメージが発生する。釣り合わせ質量Ｍを動かすオペレーターの手は、符号６３によって示されており、釣合い平面は（スクリーン上には現れ得ない）線Ｐ１及びＰ２によって示されている。

　スクリーン６１上に映し出されたイメージは、釣り合わせ質量Ｍを付けるのを容易にするため、拡大することができる。

　既に示した利点に加えて、本発明によって、ホイールのブレーキングを正確に制御する必要がないことは明らかであり、それはスクリーン上の位置インジケーターが、ホイールを停止させる角位置を基に、動かすことができるからである。これによって質量Ｍを付ける際に、高い正確度を達成するだけでなく、相当に構造的な簡略化をもたらし、結果として製造を経済的にする。

　本発明は、バネ重量をホイールリム縁部に付けるためにも使用できる。

　実用的な適用の特徴の新たな変形例は、本発明に関して提供できるが、それは請求項のような本発明の概念の範囲内である。

支持及び回転手段の軸線を通る水平面上の装置を介した断面図。 図１の垂直平面II-II上の断面図。 ディスプレイ上で見えるイメージの一例。

符号の説明

９　　　固定フレーム
１０　　本体／ホイール
１１ａ　適用表面
１１ｂ　縁部
１１ｃ　縁部
１２　　タイヤ／ウエブ
１３　　横プレート／ホイールウエブ
２０　　支持回転手段
２１　　シャフト
２２　　ブッシュ
２３　　手段
２３ａ　横接触平面
２４　　モーター
２５　　円形回転トラック
３０　　第一センサー手段
３１　　可動アーム
３２　　感触要素
３３　　ピン
４０　　第二センサー手段
４１　　回転部
４２　　回転センサー
４３　　シャンク
５０　　イメージ獲得手段／ビデオカメラ
６０　　ディスプレイ手段
６１　　スクリーン
６２　　光学ポインター
６３　　手
７０　　停止手段
７１　　ブレーキ
７２　　アクチュエータ
Ｍ　　　質量
Ｐ１　　釣合い平面
Ｐ２　　釣合い平面

Claims (4)

1. 　回転本体、特に自動車ホイールを、本体に適した回転適用表面（１１ａ）に釣り合わせ質量を付加することによって、釣り合わせる装置であり：
   本体（１０）を支持し且つ本体をその回転軸の周囲で回転させる支持回転手段（２０）と、
   釣り合わせ質量を付けるため、少なくとも一つの選択された横釣合い平面（Ｐ１、Ｐ２）の軸線方向位置と、前記釣合い平面（Ｐ１、Ｐ２）に位置した、本体（１０）における適用表面（１１ａ）上にある複数のポイントの放射方向位置と、を測定する第一センサー手段（３０）と、
   本体（１０）の各位置を決定する第二センサー手段（４０）と、
   本体（１０）における不釣合い要素を測定する手段と、
   第一及び第二センサー手段からと、不釣合い測定手段から発するデータを処理し、且つ釣り合わせ質量の値及び適用表面（１１ａ）における付けるポイントの位置を、測定するため配置されたプロセッサ手段と、
   を備えた装置において、
   適用表面（１１ａ）から生じるイメージを得るために配置される手段（５０）をを備え、ディスプレイ手段（６０）が、オペレーターにとって利用可能なスクリーン（６１）上に前記イメージを映すため、プロセッサ手段に接続されており、プロセッサ手段が、釣り合わせ質量の付けるポイントの位置を示し、そこに現れる適用表面（１１ａ）のイメージに関して、スクリーン（６１）上に示すこと、を特徴とする釣合い試験機。
2. 　釣り合わせ質量の付けるポイントを示すため、プロセッサ手段が、スクリーン（６１）上で見えるように現れる光学ポインター（６２）を、適用表面（１１ａ）の獲得イメージ上に重なり合う前記付けるポイントに、画定することを特徴とする請求項１に記載の釣合い試験機。
3. 　支持回転手段の回転を停止させる手段を備え、それは第二センサー手段に接続され、且つ本体（１０）における釣り合わせ質量の付けるポイントが、スクリーン上の視野のいずれの範囲内にも含まれるような、角ポイントで本体（１０）を停止させるために配置されることを特徴とする請求項１に記載の釣合い試験機。
4. 　特定の自動車ホイールにおいて、釣り合わせ質量を本体（１０）に適した回転適用表面（１１ａ）に付けることによって、回転本体を平衡にする装置を使用するため、
   以下の段階：
   第一に第一測定センサー手段（３０）によって、個々の釣り合わせ質量を付けるため、少なくとも一つの選択された横釣合い平面（Ｐ１、Ｐ２）の軸線方向の位置と、前記釣合い平面（Ｐ１、Ｐ２）に対応する適用表面（１１ａ）上における複数のポイントの放射方向位置とを測定し、装置が本体（１０）の角位置をモニターすること；
   本体（１０）を回転させ、適切な手段によって、装置が本体（１０）上における複数の不釣合い要素を測定し、それらを第一及び第二センサー手段から発せられるデータと共に、処理され、各釣り合わせ質量の値と適用表面（１１ａ）上のおける適用のそのポイントの位置が、測定されること、
   を含んだ方法において、
   本体（１０）における適用表面（１１ａ）から発した複数のイメージが、イメージ獲得手段（５０）によって得られ、前記複数のイメージが、オペレーターにとって利用可能なスクリーン（６１）上に映し出され、スクリーン（６１）上に、釣り合わせ質量の適用の位置も、そこに現れる適用表面（１１ａ）のイメージに関連して、示され、釣り合わせ質量の適用のため、本体（１０）は、質量の付けるポイントが、スクリーン（６１）上の視野のいずれの範囲内にも含まれるような、角位置に持っていかれること、
   を特徴とする方法。

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