JP2005049290A - ホイールバランサーの回転制御機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車タイヤのホイールバランスを取る際において、バランスウェイトを取り付けるべきアンバランス位置を速やかに演算して、かつ、段階的に回転速度を変換して正確かつ迅速にバランスウェイトの取り付け作業を行う所定の位置に回転移動および停止させることができるホイールバランサーの回転制御機構を提供すること。
【解決手段】 ホイールバランサー装置を用いて、
作業位置WPとアンバランス位置UPとの位相差に応じて、インバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２を高速回転する範囲と、作業位置WPに所定位置まで近づいたときインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２の回転速度を減速して低速回転する範囲と、更に接近したとき徐行回転する範囲とを備え、アンバランス位置UPが作業位置WPに対してオーバーランすることを防止し、迅速かつ確実にアンバランス位置UPと作業位置WPとを合致させるという技術的手段を採用した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホイールバランサーの改良、更に詳しくは、バランスウェイトを取り付けるべきホイールのアンバランス位置を正確かつ迅速に所定の位置に移動および停止させることができるホイールバランサーの回転制御機構に関するものである。

周知のとおり、自動車のタイヤをホイールに装着した場合、車軸を中心として重量に不均衡があると、早期摩耗や偏摩耗の原因となったり、高速走行時などに非常に危険であるため、ホイールバランサーと呼ばれる装置でホイールのアンバランス位置を計測し、其処にバランスウェイトを張り付けることによってバランスを取る必要がある。

本願出願人は、嘗て、かかるバランスウェイト張り付け作業の効率化を図るために、測定したアンバランス位置を所定の作業し易い位置にホイールを回転移動することができるホイールバランサー装置を開発した（特許文献１参照）。

しかしながら、このような従来のホイールバランサー装置においては、回転したホイールを所定の位置に停止させようとする際には、慣性力がかかっているために、所定の停止位置をオーバーランしてしまうという問題があった。そして、逆転させるなどして調節しようとしても、回転速度が早いために何度もオーバーランを繰り返してしまい、正確な位置になかなか停止させることができなかった。

特に、ホイール径の大きなタイヤにあっては、自重が大きくなるために慣性力も不可避的に大きくなってしまい、停止制御が更に困難になるという不満があった。
特開2003−207409号公報 （第２−３頁、第１−２図）

本発明は、従来のホイールバランサー装置に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、自動車タイヤのホイールバランスを取る際において、バランスウェイトを取り付けるべきアンバランス位置を速やかに演算して、かつ、段階的に回転速度を変換して正確かつ迅速にバランスウェイトの取り付け作業を行う所定の位置に回転移動および停止させることができるホイールバランサーの回転制御機構を提供することにある。

本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。

即ち、本発明は、自動車タイヤＴのホイールＷが固定可能なスピンドル１と；このスピンドル１を回転駆動可能な駆動モーター２と；前記スピンドル１に装着されたホイールＷのアンバランス量およびアンバランス位置を測定可能な偏差検知器３と；ホイールＷの移動角度位置を測定可能な位相センサー４と；前記駆動モーター２の回転数を変換制御するインバータ装置５を少なくとも具備して構成されるホイールバランサー装置を用いて、
タイヤＴを装着したホイールＷを前記スピンドル１の先端部に固定し、このスピンドル１を駆動モーター２によって高速回転させ、その遠心力偏差から当該ホイールＷ上のアンバランス量およびアンバランス位置を偏差検知器３で測定する一方、
装置上には、このアンバランス位置UPにバランスウェイトの張り付け作業を行うべく作業位置WPを予め設定し、
この作業位置WPにアンバランス位置UPを回転移動して一致させるにあたり、
この作業位置WPとアンバランス位置UPとの位相差を位相センサー４で測定するとともに、作業位置WPとアンバランス位置UPとの距離が短い円弧側を比較検出し、次いで、前記駆動モーター２を起動してスピンドル１を当該劣弧方向に回転せしめ、
両位置の位相差に応じて、インバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２を高速回転する範囲と、作業位置WPに所定位置まで近づいたときインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２の回転速度を減速して低速回転する範囲と、更に接近したとき徐行回転する範囲とを備え、アンバランス位置UPが作業位置WPに対してオーバーランすることを防止し、迅速かつ確実にアンバランス位置UPと作業位置WPとを合致させるという技術的手段を採用した。

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、作業位置WPとアンバランス位置UPとの位相差が９０度以上のときはインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２を高速回転せしめる一方、両位置の位相差が９０度以下になり、作業位置WPに所定位置まで近づいたときインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２の回転速度を減速し、更に、両位置の位相差が１５度以下になったときインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２の回転速度を減速し、スピンドル１を徐行回転にするという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、測定したホイールＷのアンバランス量およびアンバランス位置を数値化し、この数値を表示モニタ手段６に表示するという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、作業位置WPを鉛直上側に設定するという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、駆動モーター２にはブレーキモータを使用し、電流を遮断すると回転制御をかけることができるようにするという技術的手段を採用した。

本発明においては、インバータ装置により駆動モーターを制御し、アンバランス位置と作業位置とが離れているときは高速に、近づいてきたときは低速に、かつ、停止位置近辺では徐行速度に回転速度を調節できるようにしたことにより、自動車タイヤのホイールバランスを取る際において、バランスウェイトを取り付けるべきアンバランス位置を速やかに演算して、かつ、所定の作業位置に、正確かつ迅速に移動および停止させることができることから、作業効率を飛躍的に向上させることができ、実用的利用価値は頗る高いものがあると云える。

本発明を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基いて更に詳細に説明すると次のとおりである。

本発明の実施形態を図１から図３に基いて説明する。図１中、符号１で指示するものはスピンドルであり、このスピンドル１の先端部には自動車タイヤＴのホイールＷを固定することができる。また、符号２で指示するものは駆動モーターであり、この駆動モーター２は前記スピンドル１を回転駆動可能な回転原動力であって、本実施形態では、電流を停止すると制止力がかかるブレーキモータを採用する。

また、符号３で指示するものは偏差検知器であり、前記スピンドル１に装着されたホイールＷのアンバランス量およびアンバランス位置を測定することができる。そして、符号４で指示するものは位相センサーであり、この位相センサー４によりホイールＷの移動角度位置を測定することができる。

符号５で指示するものはインバータ装置であり、このインバータ装置５は周波数の変換が可能であって、前記駆動モーター２の回転数を変換制御することができる。

しかして、本実施形態における制御方法の具体的手順を図２（ａ）に示す装置の正面図および図３に示すフロー図に基いて説明する。

まず、スタートスイッチを押すと駆動モーター２が回転し、スピンドル１に装着されたホイールＷが回転する（ステップ〔１〕）。

ホイールＷの回転速度が安定したところで偏差検知器３により、ホイールＷの（アウト側）のアンバランス量およびアンバランス位置UPが測定される（ステップ〔２〕）。

駆動モーター２の電源がＯＦＦにされ、ブレーキが動作されるとともに、ホイールＷの回転が停止する。然る後、ブレーキが解除される。

ホイールＷの停止した現在の位置と、アウト側のアンバランス位置UPを比較する。アウト側のアンバランス位置UPから、時計回りを順方向として、作業すべき作業位置WPとの間になす角度をズレ角Ｒとする。このズレ角Ｒにより、アンバランス位置UPを作業位置WP（本実施形態では鉛直上側）に移動させていくには、距離が短い円弧側（劣弧側）に回転させるために駆動モーター２を正転（本実施形態では、反時計回り）するのか逆転（時計回り）するのかを判断する（ステップ〔３〕）。

ズレ角Ｒが１８０度以下ならば、インバータ装置４にホイールＷの正転命令を出し、ズレ角Ｒが１８０度以上ならば、インバータ装置４にホイールＷの逆転命令を出し、ズレ角Ｒが１８０度以下ならば、インバータ装置４にホイールＷの正転命令を出す。

そして、アンバランス位置UPを作業位置WPに移動する回転速度を、ズレ角Ｒに応じて、以下のようなインバータ装置４の周波数の振り分け設定により３段階の速度に制御する。なお、ズレ角Ｒが１８０度である位置を境界として、正転逆転とも対称であることから、ズレ角Ｒが１８０度以下（図２で示すところの右半分）における制御工程について説明する。

インバータ装置４の周波数をＹとすると、ズレ角Ｒが１８０度以下ならばＹ＝４．０〜５．０Hzに設定する。ズレ角Ｒが９０度未満ならばＹ＝２．５〜３．５Hzに設定する。ズレ角Ｒが１５度未満ならばＹ＝０．４〜０．８Hzに設定する。このように各々のズレ角Ｒに応じてインバータ周波数の設定作業を完了すると、インバータ装置４が起動し、ホイールＷが回転する。

ズレ角Ｒが９０度以上のときは、ズレ角Ｒが９０度以下になるまでＹ＝４．０〜５．０Hzで回転し続ける（ステップ〔４〕）。次に、ズレ角Ｒが９０度以下になったときＹ＝２．５〜３．５Hzの設定に切り替わり回転し続け（ステップ〔５〕）、ズレ角Ｒが１５度以下になるまで回転し続ける。

そして、ズレ角Ｒが１５度以下になったときＹ＝０．４〜０．８Hzの設定に切り替わり回転し続ける（ステップ〔６〕）。アンバランス位置UPが作業位置WPに来たとき、ズレ角Ｒ＝０となり、インバータ装置４のスイッチがＯＦＦされる。すると、駆動モーター２にブレーキがかかり、ホイールＷの回転が停止する。

ズレ角Ｒ＝０ならば、ホイールＷは完全に停止し、作業位置WPに該当した部分がアンバランス位置UPであり、ホイールＷはブレーキがかかりロックされた状態であるから、アウト側にアンバランスを修正するためのバランスウェイトを取り付けることができる。

しかし、ズレ角Ｒが少しあって、ホイールＷが停止していない場合は、慣性力によりオーバーランしたことになり、ブレーキを解除してインバータに逆転司令を出す。この際、インバータ周波数をＹ＝０．４〜０．８Hzに設定し、インバータ装置４を起動させる。

このようにして、再び、徐行回転によって作業位置近辺にて正逆転を繰り返し、アンバランス位置UPが作業位置WPに来たときにホイールＷを正確に停止させることができる。

また、同様にして、イン側のアンバランス位置も調節することができる。こうしてホイールＷのバランスを取ることができるのである。なお、ズレ角Ｒが１８０度以上であるときも、左右対称であることから、各々のズレ角Ｒを定義してインバータ周波数を設定することにより同様な動作を行うことができる（図２（ｂ）参照）。

本発明は、概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、高速回転、低速回転および徐行回転の範囲や、これら各範囲内での周波数は他に変更することが可能である。

また、測定したホイールＷのアンバランス量およびアンバランス位置を数値化し、この数値を表示モニタ手段６に表示することができ、また、作業状況を図形表示して逐次画面上で確認することもでき、何れのものも本発明の技術的範囲に属する。

本発明の実施形態において使用するホイールバランサー装置の全体正面図である。 本発明の実施形態における制御方法を表わす説明正面図である。 本発明の実施形態における制御方法を表わす説明正面図である。 本発明の実施形態における制御方法の工程を表わすフロー図である。

符号の説明

１ スピンドル
２ 駆動モーター
３ 偏差検知器
４ 位相センサー
５ インバータ装置
６ 表示モニタ手段
Ｗ ホイール
Ｔ タイヤ
UP アンバランス位置
WP 作業位置
Ｒ ズレ角
Ｙ 周波数

Claims (5)

1. 自動車タイヤＴのホイールＷが固定可能なスピンドル１と；このスピンドル１を回転駆動可能な駆動モーター２と；前記スピンドル１に装着されたホイールＷのアンバランス量およびアンバランス位置を測定可能な偏差検知器３と；ホイールＷの移動角度位置を測定可能な位相センサー４と；前記駆動モーター２の回転数を変換制御するインバータ装置５を少なくとも具備して構成されるホイールバランサー装置を用いて、
   タイヤＴを装着したホイールＷを前記スピンドル１の先端部に固定し、このスピンドル１を駆動モーター２によって高速回転させ、その遠心力偏差から当該ホイールＷ上のアンバランス量およびアンバランス位置を偏差検知器３で測定する一方、
   装置上には、このアンバランス位置UPにバランスウェイトの張り付け作業を行うべく作業位置WPを予め設定し、
   この作業位置WPにアンバランス位置UPを回転移動して一致させるにあたり、
   この作業位置WPとアンバランス位置UPとの位相差を位相センサー４で測定するとともに、作業位置WPとアンバランス位置UPとの距離が短い円弧側を比較検出し、次いで、前記駆動モーター２を起動してスピンドル１を当該劣弧方向に回転せしめ、
   両位置の位相差に応じて、インバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２を高速回転する範囲と、作業位置WPに所定位置まで近づいたときインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２の回転速度を減速して低速回転する範囲と、更に接近したとき徐行回転する範囲とを備え、アンバランス位置UPが作業位置WPに対してオーバーランすることを防止し、迅速かつ確実にアンバランス位置UPと作業位置WPとを合致させることを特徴とするホイールバランサーの回転制御方法。
2. 作業位置WPとアンバランス位置UPとの位相差が９０度以上のときはインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２を高速回転せしめる一方、両位置の位相差が９０度以下になり、作業位置WPに所定位置まで近づいたときインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２の回転速度を減速し、更に、両位置の位相差が１５度以下になったときインバータ装置５で周波数変換して駆動モーター２の回転速度を減速し、スピンドル１を徐行回転にすることを特徴とする請求項１記載のホイールバランサーの回転制御方法。
3. 測定したホイールＷのアンバランス量およびアンバランス位置を数値化し、この数値を表示モニタ手段６に表示することを特徴とする請求項１または２記載のホイールバランサーの回転制御方法。
4. 作業位置WPを鉛直上側に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のホイールバランサーの回転制御方法。
5. 駆動モーター２にはブレーキモータを使用し、電流を遮断すると回転制御をかけることができることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のホイールバランサーの回転制御方法。