用於表徵輪胎勻度機的系統和使用該表徵的方法

2023-10-10 11:22:29 4

用於表徵輪胎勻度機的系統和使用該表徵的方法
【專利摘要】一種輪胎勻度機包括用於接納和旋轉輪胎的裝置。該裝置包括相對的主軸以及負載輪，所述相對的主軸用於接納、充氣和旋轉所述輪胎，所述負載輪被應用於旋轉的輪胎以獲得輪胎測試結果。主軸對齊組件與所述相對的主軸相關聯以使每當輪胎被接納時所述主軸相互對齊。至少一個表徵設備與所述裝置的部件相關聯以表徵所述相對的主軸的力，並且表徵的力用於調整所述輪胎測試結果。
【專利說明】用於表徵輪胎勻度機的系統和使用該表徵的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請是於2012年2月10日提交的第13/370,541號美國專利申請的部分繼續申請，該申請的全部內容通過弓I用被併入本文。

【技術領域】
[0003]本發明一般涉及輪胎測試設備。具體地，本發明涉及輪胎勻度機的表徵部件。特別地，本發明涉及使用輪胎勻度機的表徵在正常測試程序中對輪胎進行評估。

【背景技術】
[0004]理想地，希望輪胎是正圓，並且其內部硬度、尺寸和重量分布以及其它特徵繞輪胎的圓周應該是均勻的。然而，常見的輪胎結構和製造工藝難以大量生產這種理想輪胎。也就是說，在所生產的輪胎中，硬度、尺寸、重量分布和其它特徵出現一定量的不均勻性。結果，當車輛行駛時在輪胎中產生不期望的激振力。該激振力所產生的振蕩被傳輸至車輛底盤並導致各種車輛振蕩和噪聲，包括在車裡內部傳輸的搖動、抖動和輪胎振動的聲音。
[0005]工業標準可用於評估輪胎的不均勻性。在一種方法中，用於替代公路表面的轉筒以預定壓力(幾百千克)壓在可保持旋轉的輪胎上，或者該輪胎以預定壓力壓在轉筒上。輪胎和轉筒能夠繞它們各自的旋轉軸旋轉，使得當輪胎和轉筒之一旋轉時導致另一個也旋轉。
[0006]在這種條件下，輪胎或轉筒被可旋轉地驅動使得輪胎每分鐘旋轉60轉。隨著輪胎的旋轉，出現由輪胎的不均勻性產生的激振力。該激振力由一個或多個力測量設備(諸如負載單元)測量，力測量設備安裝在可旋轉地支撐輪胎或轉筒的軸承上、或安裝在附接至該軸承的構件上。從測量值計算用於評估輪胎的不均勻性的指標。該測量被稱為不均勻性測量。
[0007]被測量的輪胎被分類為從指標獲取的不均勻性在容限內的輪胎和不均勻性在容限外的輪胎。不均勻性在容限外的輪胎儘可能被處理以減少不均勻性。已經被處理的輪胎隨後再次經歷均勻性測量；將不均勻性在容限內的輪胎從不均勻性在容限外的輪胎分離。
[0008]通過上述程序，僅被判斷為「不均勻性在容限內」的輪胎被選擇和運送至消費者(或送至輪胎評估程序中的下個步驟)。
[0009]雖然相信當前的輪胎勻度機是有效的，但是相信可獲得進一步的改進。當前的輪胎勻度機提供的測試結果有時不一致。在確定勻度機是否可靠時，同一個輪胎將被測試五次以確保該機器一致地檢測和測量輪胎中的任意不均勻性。隨後輪胎的額外採樣也經歷相同的均勻性測試。根據測試結果的收集，可生成各種過濾器並將濾波器應用至成品輪胎以過濾實際結果。本領域技術人員應理解，對測試結果的過濾不期望地增加了測試程序的時間。過濾也令人擔憂，即過濾器可能被設為排除可接受的輪胎，更麻煩的是，不可接受的輪胎可能通過許可。
[0010]一種方法是生成輪胎勻度機的部件的表徵曲線，該表徵曲線不利地影響被測試的輪胎的真實均勻性。已經確定由勻度機的部件施加的力均具有它們自身獨特的隨機器改變的特性。例如，勻度機上的轉筒與不同機器上的另一轉筒具有不同的特性。相信與輪胎表面接觸的每個轉筒以及與輪胎的胎圈接合的每個上和下主軸及卡盤組件具有導致由機器檢測的不均勻性測量錯誤的獨特的力特性。還相信充分表徵負載輪和主軸表徵的傳統嘗試是有缺陷的。具體地，傳統方法未充分地考慮上和下主軸及夾盤組件的角度對齊或旋轉位置之間的差別。結果，主軸及夾盤組件的不同角度對齊導致對輪胎均勻性測量的力貢獻，該力貢獻未被充分過濾或使過濾的測量失真以未精確表現輪胎均勻性測量。因此，在本領域中需要生成主軸及夾盤組件的精確表徵,並且在本領域中需要一致地對齊上和下夾盤組件使得表徵可被一致地應用於被測試的輪胎。


【發明內容】

[0011]根據前述，本發明的第一方面提供了用於表徵輪胎勻度機的系統和使用該表徵的方法。
[0012]本發明的另一方面提供了一種輪胎勻度機，其包括:用於接納和旋轉輪胎的裝置，該裝置包括相對的主軸以及負載輪，所述相對的主軸用於接納、充氣和旋轉所述輪胎，所述負載輪被應用於旋轉的輪胎以獲得輪胎測試結果；主軸對齊組件與所述相對的主軸相關聯以使每當輪胎被接納時所述主軸相互對齊；以及至少一個表徵設備，與所述裝置的部件相關聯以表徵所述相對的主軸的力，並且表徵的力用於調整所述輪胎測試結果。
[0013]本發明的另一方面提供了一種用於測試輪胎的方法，其包括:每次在裝置中接納至少一個控制輪胎，每個所述控制輪胎具有已知特性；將用於接納的每個所述至少一個控制輪胎的主軸角對齊至相同的角位置；將負載輪應用至所述至少一個控制輪胎並且生成負載輪力；檢測所述負載輪的角位置；使所述負載輪的角位置與所述負載輪力關聯；以及根據角對齊的主軸、所述負載輪的角位置和所述負載輪力生成所述主軸的特徵波形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]參照下面的描述、權利要求和附圖，本發明的這些和其他特徵和優點將變得更好理解，在附圖中:
[0015]圖1是根據本發明的構思的輪胎勻度機的示意圖；
[0016]圖2是輪胎勻度機中所使用的負載輪的立體圖；
[0017]圖3是示出了根據本發明的構思的負載輪表徵過程的流程圖；
[0018]圖4是負載輪表徵波形，該波形利用已知的回彈率輪胎獲得在由輪胎勻度機測試的輪胎的分析中使用的預測波形；
[0019]圖5A是示出了根據本發明的構思的主軸表徵的流程圖；
[0020]圖5B是示出了根據本發明的構思的可選主軸表徵過程的流程圖；
[0021]圖6是在由輪胎勻度機測試的輪胎的分析中使用的示例性主軸表徵波形；
[0022]圖7是示出使用機器表徵波形的輪胎的測試的流程圖；
[0023]圖8是根據本發明的構思的主軸對齊組件的正視圖，其中該組件與圖1所示的輪胎勻度機一起使用；
[0024]圖8A是與作為輪胎勻度機一部分的凸緣的下側接合的主軸對齊組件的可選實施方式輥組件的放大視圖；
[0025]圖9是主軸對齊組件的側視圖；
[0026]圖10是主軸對齊組件的立體視圖；以及
[0027]圖11是示出了根據本發明的構思的可選主軸表徵過程和相關的輪胎測試過程的流程圖。

【具體實施方式】
[0028]參照附圖並具體參照圖1，可看到輪胎勻度機一般由標號10指定。該機器包括側框架構件12，側框架構件12在兩端處連接水平底框架構件14和水平頂框架構件16。側框架構件12和框架構件14和16形成盒狀結構，在盒狀結構中，一般由大寫字母T指定的輪胎被接納、測試和排出。
[0029]輸送器18配置有輥，輥之間具有開口，輪胎T在輥上被輸送至機器10。每個輪胎T包括胎面24，胎面24與基本平行的側壁26相鄰，側壁26具有形成輪胎內徑的胎圈28。
[0030]機器10包括用於接納並旋轉輪胎的裝置，具體地下主軸及卡盤組件32和上主軸及卡盤組件34。下和上主軸及卡盤組件配備有可移除凸緣30和48，可移除凸緣30和48根據需要具有各種尺寸以適於輪胎的胎圈直徑。下主軸及卡盤組件32由框架構件12和14承載和支撐，並被定位為當其被輸送器18支撐時與輪胎接合。具體地，下主軸及卡盤組件32包括液壓單元38，液壓單元38提供軸40，軸40維持包含在汽缸44內的活塞42。在適當的時間，液壓單元通過輸送器18中的開口與輪胎接合，具體地與下胎圈28接合，以將輪胎移動至測試位置。
[0031]當下主軸及卡盤組件在附接至下主軸及卡盤組件的凸緣30上與輪胎的胎圈28處的相對側壁26接合時，上主軸及卡盤組件34在凸緣48上接納輪胎T的另一側。主軸及卡盤組件34包括凸緣48，凸緣48由主軸50旋轉，並且組件34還可包括主軸軸承、凸緣適配器和其它相關部件。主軸50由電機52和將主軸50連接至電機的互連帶驅動器54驅動。
[0032]簡要地，在操作中，輪胎沿著輸送器18被輸送並且停在合適的位置，使得下主軸及卡盤組件能夠與輪胎T的下相對側接合。下凸緣組件隨後使輪胎移動以與上凸緣組件接合，由此該輪胎被充氣並隨後被旋轉以發起測試過程。
[0033]輪胎編碼器56由上主軸50承載以在旋轉過程中監視輪胎T的旋轉位置。編碼器56生成信號A和信號B，信號A將輪胎的圓周劃分為相等的段，信號B指示在給定時間點圓周上的單個固定位置。如此，電機的操作可由編碼器56監視。
[0034]輪胎充氣系統64包括監視輪胎氣壓的氣壓傳感器65，還包括氣壓調節器66以將輪胎壓力調節至期望壓力。如前面所指出的，在卡盤組件與輪胎接合之後，在測試輪胎之前，輪胎由充氣系統充氣至期望的壓力。氣壓傳感器65生成壓力信號C。
[0035]負載輪70水平地移動至與輪胎T接觸和脫離，以向輪胎施加載荷並測試輪胎的均勻性。如圖2最佳地示出，負載輪包括軸72，軸72具有從中穿過的孔74。負載輪構造有至少兩個基本平行的間隔的板78，但應理解，也可以使用單個板或多個板。每個板78可設置有多個開口 80以減小負載輪的重量。板78的外徑支撐與如圖1所示的輪胎胎面接合的徑向表面82。本領域技術人員應理解，負載輪的總構造，(包括材料、焊接、機械加工等)影響負載輪70的特性和操作，進而影響機器10。相同的構造問題還適用於機器10的與輪胎接觸和接合的其它部件一上主軸及卡盤組件34、上凸緣48、下主軸及卡盤組件32、下凸緣30和輪胎充氣系統64。所有這些部件，無論多微不足道，都影響在輪胎測試過程中從輪胎收集的測試數據。
[0036]回到圖1，可看到負載輪安裝在滑動架88上，滑動架88由框架構件保持，並通過同樣由框架構件12承載的電機及齒輪傳動組件76移動到與輪胎接合的位置和移出與輪胎接合的位置。至少一個負載單元84與負載輪70相關聯並檢測輪胎在旋轉運動期間施加在負載輪上的力。各個負載單元生成負載單元信號D和D』。應理解,可使用單個負載單元,但是可提供附加的負載單元84以確認第一負載單元信號的讀取、或共享負載的力、或檢測輪胎構造中的細微變化。
[0037]負載輪編碼器86由滑動架88承載以監視負載輪的旋轉位置和角位置。編碼器86生成編碼器信號E。
[0038]計算機92通過控制器90接收信號A-E以對輪胎勻度機的具體部件進行表徵和/或獲取其它檢測到的在輪胎測試過程中生成的測量結果。同樣地，這些信號執行它們的監視由測試下的輪胎施加的可變力的已知功能，並且還分析在測試期間向輪胎施加力的輪胎勻度機的部件。控制器90還用於生成信號，這些信號用於對需要將輪胎T移動到機器內並準備測試輪胎T的電機、閥、伺服器以及輸送器進行操作。控制器90連接至計算機92，計算機92能夠顯示和收集數據並且還操縱和分析所收集的數據，這些數據由信號A-F和所收集的任何其它數據信號表示。本領域技術人員應理解，控制器90和計算機92可協力地或單獨地工作以控制機器10的部件並將所收集的數據處理和呈現為製造人員可用的格式。此夕卜，計算機和控制器均包括實施和執行機器10的操作和待描述的表徵過程所必需的硬體、軟體和存儲器。
[0039]通常，監視輪胎勻度機的具體部件以表徵該機器的機械行為，由此計算機移除在成品輪胎測試期間由機器的機械條件導致的不必要的影響。利用機器表徵確定檢測到的測量結果是否適於用作有效的測試結果，隨後，通過基於機器的機械錶徵的分析，能夠移除該機器的機械零件、其測量裝置等所帶來的不必要的波形性質。現在，這些不必要的波形性質可通過計算機和軟體處理被具體地識別。同樣地，可以調整波形的對測量結果的精度和與之前測量結果的一致性(重複性)有損的不必要的部分。
[0040]為了實現表徵過程，現參照圖3，其中負載輪表徵過程一般由標號100指定。在該過程中，將具有已知回彈率值的低回彈率輪胎裝載到機器內。例如，在步驟102中，將800磅/英寸回彈率輪胎裝載到機器10內。接下來，在步驟104中，維持緩衝存儲器並提供所需硬體、軟體和其它存儲器部件以實施表徵過程的計算機92準備用於接收由輪胎勻度機的部件中的任何一個收集的數據(尤其信號A-E並且特別是負載單元信號D、D』和編碼器信號E)的緩衝。如文中所使用的，「回彈率」是對於負載輪向承載旋轉的輪胎的主軸前進單位距離，在裝載和充氣的輪胎上測量到的徑向力的增加。
[0041]由於負載輪永不可能是正圓，因此由負載輪施加至旋轉的輪胎的任何徑向振擺(run out)的量施加與輪胎的回彈率直接相關的可測量的徑向力。對於繞負載輪劃分N個均勻間隔的角度，該力被測量並被編輯為具有N個點的波形，該波形表徵負載輪在具體回彈率處的力效應。可使用任意數量的N點，但在大多數情況下，需要至少一百個N點。因此，在步驟104中所準備的緩衝就緒之後，在步驟106中，機器使輪胎旋轉，記錄負載輪的各個角位置處的角波形力。
[0042]在本實施方式的裝載過程中，應理解，輪胎被允許旋轉至少一百轉，以允許輪胎變暖並進入負載輪上的靜止位置。在緩衝被建立之後，輪胎被允許旋轉至少六百轉以上，於是，為每一轉，記錄根據繞輪胎的M個均勻間隔角度的M點徑向力波形(通常100點)、以及根據繞負載輪的N個均勻間隔的角度的在各波形收集開始時負載輪的旋轉位置。接下來，在步驟108中，計算機計算N-波形「平均波形(Average Waveforms) 」緩衝。對於所記錄的每個波形，這通過檢查所保存的負載輪的旋轉位置來完成。該旋轉位置被四捨五入為最接近的整數模N，並且該旋轉位置被指定為位置P。對於每個位置P，計算機92計算在負載輪的初始旋轉位置為P的情況下所收集的所有波形的平均值。所產生的平均波形隨後被存儲為「平均波形」緩衝的Pth波形。
[0043]接下來，在步驟109中，計算機92計算「基礎波形」。這通過計算儲存在N-波形「平均波形」緩衝的所有索引下的全部波形的平均值並將該結果儲存為「基礎波形」來完成。
[0044]接下來，在步驟110中，計算機92計算N-點「總和波形」並將該波形保存在計算機92中的合適的內存文件中以供後續對比。具體地，對於「平均波形」緩衝中的N個波形中的每一個，存在M點數據(在負載輪位置P處開始)，憑藉波形如何被記錄，所述數據包含徑向力加負載輪徑向振擺。為了提取該負載輪徑向振擺，計算機執行以下步驟。對於「平均波形」緩衝中的N個波形中的每一個中的各索引Q (從O到M-1)，由被四捨五入為最接近的整數模N的等式(P+QXN+(由輪胎的一轉佔據的負載輪角度，根據N))確定該點的負載輪位置，並且這是指定的索引S。N個波形中的每一個中的Qth索引處的點減去「基礎波形」的Qth索引處的點並隨後加至「總和波形」中的Sth索引，同時也使該Sth索引的值的計數增加。在循環完成之後，「總和波形」的各索引處的點除以增加至該索引的值的總計數，從而計算增加至「總和波形」中的各個單獨索引的點的平均值。最後，計算機將所產生的「總和波形」和來自步驟102的回彈率值保存至計算機的存儲器，作為所選回彈率輪胎的最終負載輪表徵。
[0045]在步驟114中，從機器10卸載低回彈率輪胎。接下來，在步驟116中，將高回彈率輪胎裝載到機器內。例如，高回彈率輪胎可具有1450磅/英寸2的回彈率。
[0046]隨後，在步驟118中，對於高回彈率輪胎，重複步驟104-110，以收集高回彈率輪胎的相應的平均波形和總和波形。接下來，在步驟120中，卸載高回彈率輪胎。
[0047]在步驟122中，根據總和波形生成負載輪表徵波形以供後續比較。所產生的負載輪表徵波形隨後可被應用於當前正在測試的輪胎。這通過從被記錄的輪胎測試波形減去負載輪表徵波形來完成。
[0048]現在參照圖4，可看到示出了用於低回彈率輪胎的表徵波形(一般由標號130指定)和用於高回彈率輪胎的表徵波形(一般由標號132指定)。這些表徵示出了機器10的負載輪的具體不圓度。同樣地，本領域技術人員應理解，當用低回彈率輪胎和高回彈率輪胎測試時，各負載輪具有不同的表徵波形。無論如何，這兩個高和低回彈率波形能夠被推測以預測與中回彈率輪胎關聯的表徵波形。通過輪胎勻度機測試中間回彈率輪胎，並且該預測值可用於調整由負載單元在正常測試下檢測到的均勻性測量值。
[0049]如文中所使用，術語「主軸表徵」涉及整個上主軸、主軸軸承、凸緣適配器(在文中稱為上卡盤)和凸緣的表徵。主軸表徵的基本概念是主軸如同負載輪一樣徑向振擺，並且就像負載輪一樣，在產生的徑向力測試波形中觀察到的徑向振擺的量直接與輪胎的回彈率相關。然而，主軸表徵不同於負載輪的表徵，因為輪胎被安裝「至」主軸。因此，輪胎位置與主軸位置的比率總是為1:1。這種比率不同是負載輪表徵可通過將輪胎旋轉600次且在它停在負載輪上的不同位置時進行測量獲得。結果，測量主軸表徵有不同的方法。
[0050]對於本文公開的兩種方法，考慮到輪胎具有回彈率，該回彈率是對於負載輪向主軸在輪胎中移動每英寸由負載輪看到的徑向力Ibs限定。在測試期間，當負載輪位置被固定時，不圓的主軸和/或凸緣以重複的方式以與輪胎的一轉相等的頻率朝向或遠離負載輪推動輪胎。可直接假設/推斷與保持輪胎的上和下凸緣的徑向振擺結合的主軸的不恆定轉圈產生徑向力波形，該徑向力波形在測試期間被加到輪胎的每個測試波形，這導致不精確的測試結果。下面的程序描述了如何計算(表徵)主軸波形。一旦被表徵，可在算術上從測試數據減去該波形，從而增加測試數據的精確度。
[0051]參考圖5A,主軸表徵過程的一個實施方式一般由標號150指定。在該過程中，大量(L個)輪胎被測試以生成能夠基於輪胎的回彈率被規範化的波形的表格。雖然L可代表任意數量，但相信，L的值應至少為750以提供精確的主軸表徵。無論如何，通過使用來自波形表格的平均值，控制器或計算機可計算主軸表徵波形，該主軸表徵波形能夠直接用於從被記錄的測試波形減去並產生輪胎性質的精確圖片。
[0052]處理方法150始於步驟152，在步驟152中，用負載輪70測試大量輪胎，並將被測試的各個輪胎的波形保存在緩衝中。該緩衝可稱為「輪胎波形」緩衝。如同負載輪表徵過程，各波形可與如輪胎編碼器56檢測到的輪胎周圍的M位置相關。應理解，在本實施方式中，各測試波形具有負載輪表徵程序，該程序已經對其波形抽取因子。雖然，在某些實施方式中，僅主軸表徵波形可用於調整正在測試的輪胎的波形。無論如何，此時沒有主軸表徵被抽取因子。在步驟154中，測試波形中的各M點除以被測試的輪胎的回彈率。在某些實施方式中，當前測試下的輪胎又可稱為用於填充「輪胎波形」緩衝的控制輪胎。在步驟154中，輪胎波形緩衝中的所有輪胎波形均針對相同的回彈率被規範化。換句話說，在每個輪胎被測試時，該輪胎的回彈率被用於除以新插入的波形的各個數據點。本領域技術人員將理解，被測試的輪胎的回彈率由負載單元84、84』所生成的信號D、D』確定。在步驟156中，將所產生的波形儲存在「輪胎波形」緩衝中的下一個可用索引中。如果「輪胎波形」緩衝中的全部條目均被填充，則從緩衝中刪除最老的波形測試結果，並且保持最新的波形即正被添加的波形，使得「輪胎波形」緩衝中永遠存在L個條目。
[0053]在步驟158中，一旦「輪胎波形」緩衝具有L個條目，則可使用該緩衝計算主軸表徵。這通過取「輪胎波形」緩衝中的所有L個波形的平均值並調用該「平均波形」來完成。在步驟160中，「平均波形」中的每個M點隨後乘以當前測試下的輪胎的回彈率。換句話說，平均波形的規範化平均值乘以當前輪胎的回彈率。這導致基於當前輪胎的回彈率生成主軸表徵波形。
[0054]通過所產生的主軸表徵波形，該波形能夠被應用於當前測試下的輪胎。這通過從記錄的輪胎測試波形減去主軸表徵波形來完成。
[0055]現在參考圖5B，主軸表徵過程的另一實施方式一般由170指定。在此過程中，數量比之前實施方式少的輪胎可被測試以生成主軸表徵波形。
[0056]過程170從測試任一輪胎(優選地，具有與負載輪表徵期間所希望的RPP類似的低RPP的輪胎)開始。測試參數被設置為工作在所選的輪胎模型的正常的測試充氣壓力和負載下。應該執行N(任意數量)的單獨測試，其中輪胎以N個不同的位置(角度)繞主軸旋轉。N個測試中的每個被平均，並且所產生的平均波形被指定為用於特定回彈率輪胎的主軸表徵。在步驟172中，技術人員用粉筆或其它類似的標記材料繞控制輪胎標記N個平均間隔的角度。輪胎被定向為以第一角度位於主軸上。接下來，在步驟174中，技術人員卡住輪胎並對其充氣，並且將負載輪推至適當的測試位置以與控制輪胎接觸。在預定數量(例如，10)的轉動之後，輪胎以類似於負載輪表徵的方式進入負載輪的位置。而且，在步驟174中，在控制輪胎旋轉時，控制器逐個記錄控制輪胎的任意數量(例如15)個輪胎波形(轉的力數據)。每個轉測量在相同的精確主軸位置開始和結束。每個記錄的波形必須已減去所有的負載輪影響。換句話說，負載輪必須在開始此程序之前被表徵。由於15個波形中的每個被記錄，在步驟176中通過將波形中的所有值減去波形的平均值規範化每個波形。然後將所有15個規範化的波形一起求平均計算所產生的角位置「N」處的波形。接下來在步驟178中，卸載負載輪，除下排氣的輪胎和輪胎卡盤。在步驟180中，控制器和/或技術人員確定所有角位置「N」是否已經被評估。如果未被評估，則在步驟182中，在保持主軸組件的上和下凸緣(B卩，主軸的上和下凸緣未被移除)固定就位的同時，技術人員將輪胎旋轉1/N轉(即至下一個標記角度)並且為輪胎的剩餘的(N-1)個角度重複步驟174-180。
[0057]接下來，在步驟184中，控制器將所有N個波形一起求平均以為給定的回彈率輪胎計算主軸表徵波形。最終，在步驟186中，控制器將主軸表徵波形中的每個值除以輪胎的回彈率，然後將所產生的波形存儲在由控制器維持的計算機存儲器中。
[0058]對於所有隨後被測試的成品輪胎，所存儲的波形中的所有值乘以每個輪胎的回彈率，其中輪胎的回彈率在之前得到。這建立了新的單獨的波形，該波形可用於減去該特定輪胎的主軸效應。然後當輪胎被測試時，輪胎的測試波形中的每個值減去單個主軸表徵波形中的相應值。假設當原始的主軸表徵如下面所述被計算時隨後測試輪胎波形被定向以在相同的主軸編碼器位置開始和結束。
[0059]在當前的主軸表徵實施方式中，獲得的主軸表徵波形的「解析度」對繞主軸測量的附加的N個不同的角度而言都增加。應該知道，為N選擇的值應該不等於輪胎組成或構成中的任意重複特徵或其倍數。例如，如果使用9段模具生產輪胎，則使用用於N的值9生產主軸表徵波形，該波形朝向模具中的每個段的缺陷或圖案偏置而不是主軸上的凸緣的徑向振擺。例如，在9段輪胎上，以N = 7或11個不同角度獲得良好的結果。應該知道，在N至少為7和至多為31的情況下素數都是好選擇。
[0060]如圖6所示，示出了示例性主軸表徵波形。同樣地，每個輪胎的波形基於被測試的輪胎的已知回彈率值由主軸表徵波形補償以提供最終結果，該最終結果隨後與用於輪胎均勻性的已知期望參數對比。本領域技術人員應理解，如果輪胎勻度機經歷任何機械改變或應變(諸如改變凸緣或上卡盤組件的其它部件)或發生某些物理衝擊事件，則「輪胎波形」緩衝應被重置並且在重新計算主軸表徵之前再次測試控制輪胎。
[0061]現在參照圖7，利用機器表徵波形的輪胎測試一般由標號200指定。在該過程中，在步驟202中，將測試的輪胎裝載到機器內，並且通過使負載輪在其旋轉時與輪胎接觸來測量負載力。在步驟204中，測量這些負載力，隨後，在步驟206中，計算機通過在負載輪表徵過程100和/或主軸表徵過程150中確定的推測的表徵波形來調整所測量的負載力。隨後，在這些負載力被調整之後，在步驟208中，對照測試標準檢查被調整的波形，其中測試標準定義測試的輪胎的某些值是否在可接受的範圍內。隨後，在步驟210中，測試的輪胎以合格/不合格標示標記為可接受或不可接受。那些合格的輪胎被允許繼續投入輪胎生產過程，同時，不可接收輪胎從製造過程收回並接受進一步的評估。
[0062]現在參考圖8-10，主軸對齊組件一般由標號300指定。主軸對齊組件300與之前在圖1-7中描述和示出的輪胎勻度機10結合使用。隨著描述的進行將變得清楚的是，主軸對齊組件300用於將下主軸與上主軸對齊以提供更精確的主軸表徵，更精確的主軸表徵又導致更精確的輪胎測試。組件300可被安裝至框架構件12、14或16，在所示的實施方式中，組件300附接至框架構件14。主軸對齊組件發揮作用以與下主軸及卡盤組件32 (具體地凸緣30)接合。組件300然後將凸緣30旋轉至預定的旋轉或角位置。如所描述的，完成此旋轉對齊以將下主軸及卡盤組件與上主軸及卡盤組件34的旋轉位置對齊。換句話說，每當輪胎被接納在機器10中且被測試時上主軸和下主軸彼此角對齊。換句話說，每當新的輪胎被接納時，上和下主軸及卡盤組件處於相同的相對位置。
[0063]主軸對齊組件300包括安裝託架302，安裝託架302可被焊接或以其它方式被固定至框架構件14或輪胎勻度機10的其它結構部件。靜止框架304從安裝託架302基本垂直地延伸。至少一個垂直導軌306可被固定至靜止框架。在所示的實施方式中，在靜止框架304的與安裝託架302相反的一側上存在兩個垂直導軌。將理解，如果提供多個導軌306，則它們將平行地對齊。還將理解，其它實施方式可利用其它引導機構，例如槽或其它特徵。基板308被固定至靜止框架304的端部並且提供支承表面。在一些實施方式中，基板可在結構上由地板支撐，地板還支撐機器10。
[0064]線性軌組件310被滑動地安裝至靜止框架304。組件310包括承載板312，承載板312具有與部件側320相反的引導側318。承載板312還設置有輥端322，輥端322與最接近基板308的端部相反。至少一個承載軌326被設置在引導側318上並且與由靜止框架304提供的垂直導軌306滑動地接合。將理解，承載軌306允許承載板312垂直移動。換句話說，承載板312可相對於靜止框架304向上和向下移動。
[0065]汽缸330可被安裝在部件側320，活塞332從汽缸330軸向地延伸。活塞332的一端連接至對齊耦接件334，對齊耦接件334被安裝至基板308。對齊耦接件334從控制器90接收輸入F以控制汽缸的操作，結果控制線性軌組件310相對於框架的垂直位置。技術人員將理解，汽缸330可被配置為液壓或電力地操作。
[0066]輥組件340也被安裝至部件側320，具體地被安裝至輥側322。輥組件340包括滑輪電機342，滑輪電機342被安裝至部件側320。驅動軸344從滑輪電機342軸向延伸。電機342從控制器90接收輸入G以控制電機的操作。驅動滑輪348連接至驅動軸344並且可以任意方式被配置以控制同步帶350的旋轉運動。
[0067]可移動框架352與輥組件340相關聯，可移動框架352被安裝至輥端322。可移動框架352可被安裝在引導側318、部件側320和輥端322中的至少一個上，或安裝在所有三個表面上。無論如何，可移動框架352包括一對相對的翼緣354，其中每個翼緣維持軸頸356。橡膠輥360被接納在相對的翼緣354之間，並且軸362從可旋轉地接納在相應軸頸356中的兩端軸向地延伸。軸362延伸通過翼緣354並且包括從動滑輪364，從動滑輪364通過同步帶350耦接至驅動滑輪348。
[0068]在圖8A所示的替換實施方式中，輥360可設置有多個輪齒365。齒365被配置為與匹配的槽366嚙合，槽366由凸緣30的下側提供。齒365和匹配的槽366可被配置為彼此容易地接合。而且將理解，齒可由凸緣提供並且槽可由輥提供。
[0069]標誌368或其它類似的標記可被安裝至凸緣30的下側。接近開關366可被安裝至下卡盤及主軸組件32以能夠在凸緣旋轉至具體定向時檢測標誌368。接近開關366生成輸入H，輸入H由控制器90接收。由此，當輸入H指示標誌368被接近開關366檢測到時，下凸緣的精確角定向、由此連接的下主軸及開盤組件是已知的。換句話說，主軸的角定向可通過知道標誌的位置並且使凸緣和相關的主軸旋轉至期望的位置(如果需要)被確定。
[0070]在操作中，控制器90被操作以將下主軸與上主軸對齊。如之前所描述的，控制器從編碼器56接收輸入以知道上主軸50的角定向。通過已知的上主軸的角位置，控制器控制主軸對齊組件300的操作使得下凸緣30可移動至與上主軸的角定向對齊的角定向。特別地，從編碼器56知道上主軸的角定向的控制器90生成信號以將線性軌組件310移動到一個位置使得輥組件340與凸緣30接合。換句話說，控制器90生成輸入信號F，輸入信號F由對齊耦接件334接收，並且利用液壓或氣壓向上移動汽缸活塞332，所以橡膠輥360與凸緣30接合。一旦此接合完成，控制器90生成由滑輪電機342接收的信號，滑輪電機342開始旋轉驅動滑輪348，驅動滑輪348又通過帶350使從動滑輪364旋轉以旋轉橡膠輥360。此旋轉被傳輸至凸緣使得凸緣被角定向以與上主軸的角位置匹配。如果需要額外的力，輥360和凸緣30可設置有輪齒365和匹配的槽366以提供大於摩擦力的力來移動凸緣。在變型中，旋轉繼續直到接近開關366檢測到標誌368或直到在檢測到標誌之後凸緣旋轉預定量。此時，控制器停止驅動滑輪348的旋轉，然後向活塞發信號以降低輥組件使其遠離凸緣。通過對齊的主軸，控制器發起由卡盤組件32和34將輪胎固定就位所需的操作並且完成期望的測試操作。
[0071]通過所述的將上主軸與下主軸對齊的機械操作和程序，將理解，在輪胎負載輪被測試時由上和下主軸向輪胎施加的力的表徵可被確定。
[0072]由此，現在參考圖11，與輪胎勻度機10結合的主軸對齊組件的操作的方法一般由標號400指定。在步驟402中，確定上主軸的角位置。如所描述的，這由編碼器56提供，編碼器56生成由控制器90接收的輸入。接下來，在步驟404中，確定下主軸的角位置，如果未與上主軸對齊，則在步驟406中，如之前所描述的，對齊組件300旋轉下主軸以與上主軸的角位置匹配。當完成對齊時，對齊組件與凸緣30脫離。此時，通過將卡盤組件移動到它們的合適方向然後重啟和旋轉輪胎，將被測試的輪胎固定在凸緣之間。接下來，負載輪70與測試的輪胎接合，並且用在步驟412中應用的表徵波形測試輪胎。如上所述，此表徵過程完整地在圖5A和圖5B中示出。
[0073]技術人員將理解，通過對齊上主軸和下主軸，可在表徵波形中考慮或補償凸緣的任何不圓或上和下主軸的其它結構特徵以及它們如何向測試輪胎施加力。由此，在主軸力被適當地表徵之後，在步驟406中為每個經歷測試的輪胎對齊主軸。換句話說，在獲得表徵波形之後，波形可以關於圖7描述的方式用於測試的輪胎。
[0074]基於前面的描述，本發明的優點變得顯而易見。通過對機器的部件進行表徵，那些表徵可用於精確識別負載輪上的凸部(high spot)和凹部(low spot)和/或調整主軸變化，以精確確定測試輪胎的機器的特性。而且，通過對齊上主軸和下主軸，它們的力可被精確地表徵。換句話說，如果上主軸和下主軸在表徵和/或測試過程中未對齊，可能實現任意數量的角度和力組合，這將錯誤地表徵主軸力並且導致不太理想的輪胎均勻度測試。無論如何，通過這些改進的程序，這些特徵可在負載輪、主軸部件或其它機器的使用壽命改變期間更新以確保被檢測的測量結果是精確的。這允許基於負載輪和機器的其它部件中的缺陷調整測試參數，以消除任何不圓度或機器的其它問題。通過利用機器表徵波形精確確定輪胎的不均勻性，輪胎測試結果的可靠性得到增加。
[0075]因此，可見，通過上面所使用的結構和方法，本發明的目的已經達到。雖然根據專利法令，僅詳細呈現和描述了最佳模式和優選實施方式，但應理解，本發明不限於此。相應地，為了理解本發明的真實範圍和寬度，應參照所附權利要求。
【權利要求】
1.一種輪胎勻度機，包括: 用於接納和旋轉輪胎的裝置，包括相對的主軸以及負載輪，所述相對的主軸用於接納、充氣和旋轉所述輪胎，所述負載輪被應用於旋轉的輪胎以獲得輪胎測試結果； 主軸對齊組件，與所述相對的主軸相關聯以在每當輪胎被接納時使所述主軸相互對齊；以及 至少一個表徵設備，與所述裝置的部件相關聯以表徵所述相對的主軸的力，其中被表徵的力用於調整所述輪胎測試結果。
2.根據權利要求1所述的輪胎勻度機，還包括: 計算機，接收所述至少一個表徵設備生成的表徵信號，並使用所述表徵信號調整所述輪胎測試結果。
3.根據權利要求2所述的輪胎勻度機，還包括: 標誌，與所述相對的主軸中的一個相關聯； 接近開關，觀察所述標誌並且生成由所述計算機接收的接近信號； 所述計算機基於所述接近信號控制所述主軸對齊組件使得第一主軸和第二主軸彼此對齊。
4.根據權利要求3所述的輪胎勻度機，其中所述裝置包括凸緣，所述凸緣與每個所述主軸相關聯； 所述主軸對齊組件包括: 線性軌組件，能夠滑動地移動並且由所述計算機控制；以及 輥組件，被安裝至所述線性軌組件，所述輥組件具有由所述計算機控制且通過所述線性軌組件的移動與所述凸緣接合的從動輥，所述從動輥將所述凸緣和相關聯的主軸移動至與另一主軸對齊。
5.根據權利要求4所述的輪胎勻度機，其中所述從動輥具有多個齒，所述凸緣具有多個槽，所述多個槽與所述多個齒接合以幫助移動所述凸緣。
6.根據權利要求3所述的輪胎勻度機，還包括: 至少一個負載元件，與所述負載輪相關聯並生成由所述計算機接收的負載單元信號；以及 編碼器，與從所述卡盤組件之一延伸的所述第一主軸相關聯，並且生成由所述計算機接收的位置信號； 所述計算機在對齊之後處理所述位置信號和所述負載單元信號以生成參考輪胎的主軸表徵波形。
7.根據權利要求6所述的機器，其中所述計算機接收每個參考輪胎的所述位置信號和所述負載單元信號並且生成輪胎波形緩衝。
8.根據權利要求7所述的機器，其中所述計算機對所述輪胎波形緩衝中的值求平均以生成平均波形，所述平均波形被應用於與對齊的主軸一起旋轉的成品輪胎。
9.一種用於測試輪胎的方法，包括: 每次在裝置中接納至少一個控制輪胎，每個所述控制輪胎具有已知特性； 將用於被接納的每個所述至少一個控制輪胎的主軸角對齊至相同的角位置； 將負載輪應用至所述至少一個控制輪胎並且生成負載輪力； 檢測所述負載輪的角位置； 使所述負載輪的角位置與所述負載輪力關聯；以及 根據角對齊的主軸、所述負載輪的角位置和所述負載輪力生成所述主軸的特徵波形。
10.根據權利要求9所述的方法，還包括: 在所述裝置中接納測試輪胎； 角對齊所述主軸並隨後固定所述測試輪胎； 將所述負載輪應用至所述測試輪胎並生成測試輪胎負載力； 檢測所述負載輪的角位置； 使所述負載輪的角位置和對齊的主軸的角位置與所述測試輪胎負載力關聯； 根據所述負載輪的角位置、所述對齊的主軸的角位置和所述測試輪胎負載力生成測試輪胎波形；以及 通過所述特徵波形調整所述測試輪胎波形。
11.根據權利要求9所述的方法，還包括: 確定上主軸的角位置； 將下主軸旋轉至與所述上主軸的角位置匹配的角位置；以及 固定並隨後旋轉所述控制輪胎。
12.根據權利要求11所述的方法，還包括: 線性地移動軌組件以接近與下主軸耦接的下凸緣； 旋轉由與所述軌組件耦接的輥組件維持的輥以重新角定位所述下凸緣和所述下主軸以與上主軸的角位置匹配；以及 在所述下主軸和所述上主軸對齊之後線性地移動所述軌組件以遠離所述下凸緣。
13.根據權利要求12所述的方法，還包括: 將標誌與所述下凸緣匹配； 用接近開關檢測所述標誌以確定所述下主軸的角位置；以及 當所述下主軸的角位置與所述上主軸的角位置匹配時停止所述輥的旋轉。
14.根據權利要求12所述的方法，還包括: 將所述輥設置有多個齒或多個槽； 將所述凸緣設置有多個槽或多個齒；以及 將所述多個齒與所述多個槽匹配以在旋轉步驟中幫助重新角定位所述下凸緣和所述下主軸。
【文檔編號】G01M1/16GK104296925SQ201410341584
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2013年7月17日
【發明者】羅納德·E·西蒙斯, 拜倫·R·斯塔諾塞克, 特洛伊·L·安恩桑, 丹尼爾·P·弗爾斯特, 詹森·A·麥金太爾 申請人:阿克隆特種機械公司