輪胎平衡設備的製作方法

2023-12-08 07:35:46

專利名稱：輪胎平衡設備的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及輪胎/車輪組件的平衡，並且更加具體地，涉及一種測定需安裝 在輪胎/車輪組件上的車輪配重位置和校正量的方法和設備，其用來校正不平衡狀態。
背景技術：
輪胎/車輪組件通常由車輛製造商在輪胎組件安裝在車輛上之前做平衡。當前已 有用來測試輪胎/車輪組件平衡的設備。這些測試機器通常包括旋轉輪胎/車輪組件的主 軸。主軸連接於力傳感器，例如測力傳感器，其提供信號用來測定校正輪胎組件中的不平衡 狀態的位置和所需要的車輪配重量。通常地，車輪配重的安裝位置標記在輪胎/車輪上。帶 有標記的車輪接著傳送到安裝校正車輪配重的配重施加臺。當前已有的平衡機器和系統用來在輪胎/車輪組件上測定不平衡狀態，並且標記 出需要安裝的校正車輪配重位置。當前可獲得的此類機器的例子如美國專利4191055和 4262536，兩者特此通過引用併入本文。對於至少一些當前已有的機器，能夠被測試的輪胎/ 車輪組件的尺寸有限。在另一些機器中，當機器需要調節來適用不同尺寸的輪胎/車輪時， 需要相當長的停機時間。還有另外的機器需要無法接受的長周期，因此產量低。現在使用 該類型設備的車輛製造商要求平衡機器具有高產量和低設置時間。製造商也要求機器能夠 適合較寬範圍的輪胎/車輪尺寸、操作可靠性高地和具有低維護成本。

發明內容
本發明提供了一種用來在輪胎、車輪或輪胎/車輪組件中測定平衡狀態的新的改 進方法和設備。在所示實施例中，公開的設備提供了一種高度自動化的機器，其包括測試 臺，在測試臺中輪胎/車輪組件由主軸組件旋轉。主軸組件連接於傳感器，例如測力傳感 器，其用來測定在輪胎/車輪組件上需要安裝校正配重的位置，和這些配重的量。這些車輪 配重的位置可通過形成該設備的一部分的標記裝置作標記。本發明還包括用來相對於主軸 組件將輪胎定中心和隨後將定中心的輪胎/車輪組件輸送到測試臺的往復輸送裝置。根據本發明的優選實施例，公開了一種在輪胎、車輪或輪胎/車輪組件上進行平 衡測量的機器。該機器包括限定輪胎定中心和測試位置的框架結構，在所示實施例中，定中 心位置和測試位置間隔開。輸送機將被測試的輪胎輸送到定中心位置，並且在其定中心的 同時支撐輪胎。往復輸送裝置可操作來使被測試輪胎定中心，並且在定中心步驟過程中進 一步操作來接合輪胎，而且在同輪胎保持接合的同時，從定中心位置將輪胎輸送到測試位 置。第二輸送機，優選組成位於測試臺的升降機機構的一部分。在測試循環後，當第二輸送 機操作卸下輪胎時，升降機機構相對於主軸組件升起或降下輪胎。在此應注意，在大多數情 況中術語輪胎竺指單個輪胎、可在其上安裝輪胎的單個車輪和輪胎/車輪組件。
根據本發明的特徵，在定中心操作過程中，當輪胎前進到測試臺時，第一輸送機允 許輪胎以側向移動，而基本上阻止在輪胎和輸送機之間縱向的相對移動，所述縱向即輸送 機的移動方向。在更優選的實施例中，該特徵通過數個輥子實現，數個輥子形成第一輸送機 的一部分，使其旋轉軸縱向定向。由於該結構，輪胎由輥子支撐，並且在側向相對容易移動， 但阻止縱向移動，因為其要求輪胎相對於輥子以平行於輥子的旋轉軸的方向移動。在所示的實施例中，往復輸送裝置包括一對夾鉗，其以側向同時相互相向和遠離 移動。操作中，夾鉗相互相向移動來接合位於定中心臺的輪胎。根據本實施例的特徵，往復 輸送裝置組件安裝來以縱向移動，並且包括用來實現移動的驅動機構。根據優選實施例，在 定中心操作過程中，驅動機構允許往復輸送裝置組件在縱向移動，當夾鉗接合輪胎時，使往 復輸送裝置移動到相對於輪胎縱向對準的位置。根據本發明的另一個特徵，機器的框架結構包括三個間隔開的地面接合支撐部 件，其一起形成機器的三點支撐裝置。該支撐裝置增加機器的穩定性。在所示的實施例中， 每個支撐部件包括螺柱，其下端終止於錐形表面。錐形表面容納於在地面接合接收器單元 中形成的互補表面凹處中。根據本發明的進一步特徵，框架結構包括至少四條腿，其從框架結構向下延伸。腿 在由三個間隔開的地面接合支撐部件限定的地面接合平面上方間隔開。這些腿部分阻止機 器傾斜超出預定界限。如果機器傾斜，至少一條腿將與地板或底座接合，其由支撐部件接合 來阻止進一步傾斜。在示例實施例中，用來使輪胎下降到主軸上和用來將輪胎從主軸升起離開的升降 機包括一對用來支撐升降機框架的滑杆。傳感器感測升降機框架的位置，並且流體壓力操 作的致動器實現在框架中的往復運動，優選為垂直運動。致動器包括制動機構，其在優選實 施例中為間，其與形成致動器一部分的可延伸的杆相關聯。當框架在由傳感器感測的預定 位置中時，該閘阻礙在杆中的移動。在所示的實施例中，致動器為氣動致動器。根據優選實施例的特徵，升降機還包括用來在由主軸組件保持的輪胎或車輪上的 預定位置放置標記的標記機構。在測試循環過程中，當輪胎由主軸組件旋轉時，放置標記的 位置被測定，並且傳感器，例如測力傳感器在輪胎上測定不平衡點。在測定不平衡點後，控 制器旋轉輪胎，以在輪胎或車輪上使測定的不平衡狀態的位置同標記機構對準。接著開動 標記機構，以將標記放置在輪胎或車輪下側(通常非邊緣竺側邊)的該位置。當機器用來 檢查輪胎/車輪組件的不平衡狀態時，標記機構在車輪上需要安裝校正配重處標記位置。在優選和所示實施例中，機器還包括上部標記機構，其在輪胎或輪胎/車輪組件 的上部(通常邊緣竺側邊)上的預定位置可操作放置標記。根據本發明的另一個特徵，公開的主軸組件包括軸組件，其由位於軸承殼體內的 軸承裝置可旋轉地支撐。用來接合將要旋轉的輪胎或輪胎/車輪組件的夾緊機構位於軸組 件的上端；而軸承殼體位於夾緊機構的下方。驅動電動機包括驅動電動機殼體和電樞，驅動 電動機可運轉來驅動軸組件旋轉。電樞連接於軸組件，以使電樞通過可旋轉地支撐軸組件 的軸承裝置保持在其電動機殼體中的運轉位置中。使用本發明，可不需要通常位於電動機 殼體和電樞之間的單獨的驅動電動機軸承。這減少了主軸組件的維護，並且提高了其可靠 性。根據本發明的優選方法，被測量的輪胎(或輪胎/車輪組件)被推進到定中心位置。具體地，往復輸送裝置組件和夾鉗操作來相對於主軸組件使輪胎定中心。定中心的輪 胎接著由往復輸送裝置組件接合，並且從定中心位置輸送到測試位置。接著將輪胎從往復 輸送裝置組件釋放，並且由主軸組件接合，於是主軸組件開動來旋轉輪胎。優選地，輪胎通 過位於測試臺的升降機下降到主軸組件上，並且從主軸組件升起。在優選的操作中，升降機 僅下降足夠的量，以在輪胎下側和升降機之間提供間隙。在輪胎(或輪胎/車輪組件)被 測試後，形成升降機的一部分的輸送機在輪胎由升降機升起離開主軸組件後，從測試臺將 輪胎卸下。在優選方法的更詳細的實施例中，升降機設置有標記機構，並且在測試循環完成 後，輪胎由主軸旋轉到一個位置，在該位置，輪胎上的預定位置與標記機構對準。接著標記 機構開動來將標記放置在預定位置。當機器用來測試輪胎/車輪組件時，標記機構在車輪 上將標記放置在需要安裝校正配重的位置。在優選實施例中，標記機構沿軌跡移動，以使放置在車輪上的標記為線段形式。本發明的其它特徵和較完整的理解將通過閱讀下列結合參考附圖的詳細描述來獲得。


圖1是根據本發明優選實施例構成的平衡測試機的立體圖；圖2是圖1中所示機器的俯視圖；圖3是圖1中所示機器的端視圖；圖4A是從圖2中線4A-4A表示的平面觀察的側視圖；圖4B是從圖2中線4B-4B表示的平面觀察的側視圖；圖4C是從圖2中線4C-4C觀察的機器的剖視圖；圖5是圖1中所示機器的停止機構的形成部分的立體圖；圖6是平衡測試機的進口輸送機形成部分的立體圖；圖7和8分別顯示了機器的帶驅動組件和惰輪組件的形成部分；圖9是機器的出口輸送機形成部分的立體圖；圖10是圖1中所示機器的主軸組件形成部分的剖視圖；圖IOA是圖10中所示的主軸組件的立體圖；圖11是從圖2中線11-11表示的平面觀察的剖視圖；圖12是顯示根據本發明優選實施例構成的下部標記組件結構的立體圖；圖13是圖1中所示機器的安裝單元構成部分的局部剖視圖；圖14是從圖11中線14-14表示的平面觀察的局部平面圖；圖15是同圖14相比，處於交替位置的某零件的另一局部平面圖；圖16是從圖2中線16-16表示的平面觀察的機器的另一剖視圖；及圖17是用來控制圖1中所示機器的各種功能的控制系統的示意圖。
具體實施例方式圖1顯示了在輪胎/車輪組件中用來測定平衡(或不平衡)狀態的動態平衡機器 10的整體結構。同時參考圖2和3，機器10包括由附圖標記12總體表示的底座，其由支撐部件16形成的三點或三角形支撐系統(圖3最佳示出)支撐在車間地板上。機器包括進口輸送機20和輪胎往復輸送裝置24，其通過同進口輸送機20協同移 動，輸送輪胎/車輪組件22(圖4C所示)到由附圖標記26總體表示的平衡測試臺；平衡 測試臺26包括形成主軸組件28的一部分的可旋轉主軸28a。機器還包括分別由附圖標記 32a，32b(見圖2)總體表示的上部、下部輪胎標記機構。平衡測試循環完成時，在圖2中由 附圖標記34總體表示的出口輸送機將輪胎/車輪組件從平衡測試臺26輸出，並且將其傳 送到車間中的其它處理設備，例如配重施加臺，在其上將用來校正機器10檢測到的不平衡 的適合的車輪配重安裝在由平衡機測定的位置。配重施加臺的一個例子公開在同時提交的 序列號為60/561974的名稱為「A Tire Weight Applying Apparatus」的臨時專利申請中， 於2004年4月14日提交，特此通過引用將其併入本文。通常，公開的動態平衡機器10的操作順序如下。輪胎/車輪組件22由另外的輪胎 處理設備傳送到進口輸送機20。其它的設備，例如，可包括用來從將輪胎安裝到車輪的機器 輸送到輪胎/車輪組件的輸送機(未顯示)。進口輸送機20移動輪胎/車輪組件22到定 中心位置，在那裡進口輸送機20同往復輸送裝置24 —起，側向地關於主軸組件28將輪胎 定中心。定中心步驟完成後，輪胎組件22由往復輸送裝置機構抓緊，並且通過與進口輸送 機20和出口輸送機34協同移動，輸送輪胎到由主軸組件28限定的同可旋轉的主軸29 (圖 2)軸向對準的位置。輪胎組件22接著下降到形成主軸28 (通過將要描述的機制)的一部 分的工具27 (圖2)上，並且一旦到達工具上，工具運轉剛性地將輪胎裝配組件22夾到主軸 28a,以使主軸和輪胎裝配組件22能夠作為一個整體旋轉。主軸28a接著通電來旋轉輪胎組件22。當旋轉時，數據採集裝置，例如測力傳感 器，可操作地連接到主軸組件28，測定輪胎組件22上的不平衡量和位置。數據採集步驟完 成時，輪胎優選旋轉到第一位置，在那裡輪胎/車輪組件的外側(邊側)上的不平衡點同上 部標記機構32a對準，並且在那個位置時，標記機構32a通電在輪胎組件22 (見圖16)上標 記配重位置。輪胎組件22接著優選旋轉，以使輪胎組件的下側上的不平衡點同下部標記機 構32b對準，並且在那個位置時，下部標記機構32b通電在輪胎組件22 (圖16所示)上標 記不平衡點。標記步驟完成時，輪胎接著由出口輸送機34從機器卸下。返回圖1，現在將詳細說明該機器。機器的進口包括停止機構50，其用來阻止輪胎 裝配組件移動到進口傳送機20上，直到機器準備接納輪胎裝配組件，即，當機器準備開始 平衡測試循環時。同時參考圖5，停止組件50包括一對止動銷52，54，其可相互相向和遠離 移動。止動銷包括相關聯的輥子52a，54a。停止組件50還包括一對中心定位和側向定向的 支撐輥子56 (圖1和2最佳示出)，其當輪胎組件移動到進口輸送機20上時，為輪胎組件提 供滾動支撐。當止動銷52，54在圖1和5所示的位置時，輪胎組件被允許進入到進口輸送 機20上。當止動銷52，54相互相向移動到間隔小於將被平衡的輪胎組件的直徑時，止動銷 52,54阻隔通道，並且阻止輪胎組件移動到進口輸送機20上。如圖5中所示，止動銷52，54由各自的支撐部件52b，54b可滑動地安裝在公共滑 動杆58上。流體壓力操縱的致動器60連接於止動銷支撐部件52a，以使相關聯的致動杆 60a的伸展和收縮移動使止動銷52朝向和遠離由附圖標記66總體表示的中心位置。鏈或 帶68將止動銷安裝單元52b和止動銷安裝單元54b互相連接，以使在止動銷單元52中的 移動在另一個止動銷單元54中產生同時移動，所以當致動杆60a伸展時，兩個止動銷單元52，54相互遠離移動；當致動杆60a收縮時，兩個止動銷單元52，54朝向中心位置66移動。由上所示，當止動銷52，54向外移動時，如圖1中所示，當輪胎組件22從上遊傳送 機或其它設備移動到進口傳送機20上時，其被允許進入到進口輸送機20上，並且由中心定 位的側向輥子56支撐。同樣參考圖6，進口輸送機20由驅動電動機70驅動，並且包括連續的輸送帶72 ； 輸送帶自身包括數個輥子72a，其圍繞平行於輸送帶72的移動方向的軸旋轉。該類型的輸 送帶可使用Intralox Inc.的OOTRT系列。公開的輸送帶結構施加摩擦驅動力於輪胎組件 22上(當輸送帶72移動時)，從而縱向，即輸送帶移動的方向，移動輪胎組件22。然而，上 面支撐有輪胎/裝配體的輥子72a允許輪胎/車輪組件22側向移動，以易於定中心操作， 如下面說明。在優選實施例中，進口輸送機20包括組件，其包括由附圖標記80總體表示的驅動 軸，驅動軸連接於驅動電動機70和由附圖標記82總體表示的惰輪軸，輸送帶圍繞其繞過。 軸由附圖標記86總體表示的框架狀結構可旋轉地支撐，其包括數個適於固定於機器底座 12的支撐腿88。參考圖1，2，4A，4B，14和15，往復輸送裝置機構24用作定中心裝置，用於相對於主 軸裝配組件28將輪胎/車輪裝配組件22定中心，也用作傳送裝置，用來將定中心的輪胎組 件輸送到主軸28a。往復輸送裝置24包括矩形框架24a，其被支撐用來沿安裝於底座12的 間隔開的軌道90a，90b移動。成對的軌道接合支撐腿92a，92b從框架24a向下延伸。每對 支撐腿的下端部由橫梁94互相連接。一對支撐腿92a可滑動地接合導軌或軌道90a，反之 支撐腿92b可滑動地接合導軌或軌道90b。還參考圖4C，軌道90a，90b通常為正方形或矩 形，並且合適地連接到間隔開的形成底座12的一部分的支撐梁91a，91b。承重塊93a，93b 可滑動地接合各自的軌道90a，90b，並且固定到底座板95a，95b，其分別形成往復輸送裝置 支撐腿92a，92b的一部分。承重塊由數個緊固件97 (在圖2中最佳示出)固定到各自的底 座板。如圖1中所示，軌道可由摺疊狀或褶皺狀防塵罩99罩住。在所示的實施例中，軌 道90a，90b由常規的Hiwan軌道形成，可從Hiwan Technologycorporation購得。往復輸 送裝置24因此支撐在定中心位置和輪胎組件22同主軸28a旋轉軸對準的位置之間往復滑動。矩形框架24a支撐定中心/抓緊機構。特別參考圖1和2，機構包括一對可側向移 動的夾鉗100a，100b,每個夾鉗包括一對向下伸展的輥子102。夾鉗100a，IOOb滑動地安裝 到間隔開的滑杆104，其允許夾鉗100a，IOOb相互相向和遠離移動。滾珠絲槓110同時延伸 貫穿並串接夾鉗100a，100b，並且包括螺紋裝置，以根據旋轉方向，使該滾珠絲槓110的旋 轉同時相互相向或遠離移動夾鉗。相連的雙向驅動電動機112用來旋轉滾珠絲槓來相互相 向和遠離移動夾鉗100a，100b。特別參考圖2，4a，7和8，往復輸送裝置24在定中心位置和測試位置(輪胎組件同 主軸組件對準的位置)之間的移動由傳動帶116實現，其由連接單元94a(圖4A)可操作地 連接到往復輸送裝置24的一側。傳動帶116圍繞形成驅動電動機裝配組件122 (圖4A和 7)的一部分的傳動輪118(圖7)和惰輪組件120(圖4A和8)。在優選實施例中，驅動電動 機組件122還包括用來監測往復輸送裝置24位置的編碼器(未明確顯示)。傳動帶116優選為齒形帶或正時帶，以使傳動輪118和傳動帶116之間的滑移被阻止，從而保證了往復輸 送裝置的精確位置監測。當往復輸送裝置24從定中心位置移動到測試位置時，驅動電動機 122通電來使傳動帶116前進，並且因此往復輸送裝置24移動到期望位置。形成驅動電動 機組件122的一部分的編碼器為形成機器的一部分的控制器提供連續的位置信息，以使往 復輸送裝置24能夠相對於輪胎的測試位置精確移動或調整。根據本發明的特徵，當驅動電動機122未通電時，其允許在往復輸送裝置24中縱 向移動，同時監測往復輸送裝置的位置。該特徵易於使輪胎/車輪組件22定中心，如將詳 細解釋。在優選實施例中為了完成定中心，將進行下列步驟。特別參考圖14和15，輪胎組 件22由進口輸送機20向前推進到定中心位置。在到達定中心位置時，滾珠絲槓驅動電動 機112通電，來使夾鉗100a，IOOb相互相向移動，由圖14中的箭頭124指示。隨著其相互 相向移動，一個或多個輥子102與輪胎組件接合併且側面限制輪胎(相對於進口輸送機20 的移動方向)。如果輪胎未側向定中心，形成輸送機20的部分的輥子72a允許輪胎裝配組 件22側向移動，因此，使主軸組件的中心與軸主軸組件中心軸29(圖2所示)對準。隨著 夾鉗100a，IOOb相互相向移動，如果輪胎組件22未相對於夾鉗縱向定中心，往復輸送裝置 24能夠在任一方向中縱向移動，以使輪胎相對於夾鉗100a，IOOb縱向定中心。該往復輸送 裝置的移動由圖15中的箭頭126指示。應注意，由箭頭124，126指示的移動可同時出現， 而不是順序出現。如無該特徵，則需在定中心臺中縱向移動輪胎本身來完成定中心。由於 輪胎需相對於輸送機傳送帶72以縱向移動，或輸送機傳送帶72需適應輪胎組件的要求移 動，因此推動輪胎縱向移動困難或產生位置錯誤。如上所示，滾珠絲槓電動機112通電來相互相向驅動夾鉗100a，IOOb來實現定中 心。一旦定中心完成，驅動電動機112繼續相互相向驅動夾鉗100a，100b，來在輪胎組件上 產生夾緊力，以當往復輸送裝置驅動電動機122通電來推進往復輸送裝置24時，輪胎組件 22由往復輸送裝置運送，並且在主軸28上方同其旋轉軸29基本對準。參考圖2和9，測試臺26包括出口或卸出輸送機34，其連接到由圖4B，4C和11中 的附圖標記130總體指示的升降機構，通過其輸送機34被升起或下降。如圖9最佳示出， 卸出輸送機34包括一對間隔開的輸送機傳送帶132，其由驅動電動機134驅動穿過公共驅 動軸136。卸出輸送機還包括公共惰輪軸138，輸送機傳送帶132圍繞其繞過。通電驅動電 動機134同時驅動兩個輸送機傳送帶132，來從測試臺26移出輪胎組件。卸出輸送機34安裝於升降機構130，其以垂直方向可操作地往復移動出口輸送機 34。在優選的操作方法中，當輪胎組件從定中心臺傳送到測試臺26(由圖4C和11最佳示 出)時，出口輸送機34在其最上位置。當往復輸送裝置24到達輪胎組件22同主軸28的 旋轉軸29對準的位置時，滾珠絲槓驅動電動機112被反向操作來移開夾鉗100a，100b。該 夾鉗移動釋放輪胎組件22，以使它完全由升起的出口輸送機34支撐。往復輸送裝置24可 接著返回定中心臺來接納下一個將要測試的輪胎組件並定中心。測試步驟開始時，在主軸 組件28上，出口輸送機34被降低來放置將測試的輪胎組件。在優選實施例中，升降機快速 下降，並且當接近預定的下部位置時減速。預定的下部位置為輪胎尺寸的函數。優選地，將 輸送機34下降到僅能夠通過輪胎。該操作方法減少機器的整個循環時間。在所示的實施例中，出口輸送機34升起和下降到預定位置通過如下步驟實現。出 口輸送機34適合連接到升降機框架136，其沿一對軌道138 (由圖4B最佳示出)垂直移動。由附圖標記138總體表示的適合的承重塊固定於框架136，並且成對布置，每對承重塊可滑 動地與一個軌道138 (見圖2，4B和4C)接合。軌道138和承重塊139與軌道90a，90b和相 關聯的承重塊93a，93b基本相似，承重塊93a，93b可滑動地支撐往復輸送裝置24來水平移 動。在所示實施例中，軌道和承重塊來自於Hiwan Technology Corporation,並且分別標記 為LGR軌道和LGW 30塊。如圖4B中最佳示出，軌道138可由摺疊狀或褶皺狀防塵罩138a 罩住。參考圖4C，框架136由致動器135升起或下降，因而卸出輸送機34也由致動器135 升起或下降。在優選和所示的實施例中，致動器135為氣動致動器，並且鉸軸安裝到安裝盤 137，其允許在致動器中樞轉運動來適應出現在致動器和升降機框架136的安裝之間的輕 微安裝誤差。特別地，致動器135包括致動杆135a，其具有通過倒L形安裝突出部133固定 於框架136的上端或末端(如圖4C中所示)。如果用於致動杆135a的末端的安裝點稍微 錯位，致動器135可在杆伸展和收縮期間樞轉來適應錯位。根據本發明該方面的特徵，致動器包括制動單元141，用來在致動杆135a中阻止 運動，並且用來阻止致動杆的伸展或收縮。根據本發明的該特徵，升降機的位置由位置傳感 器監測。在所示的實施例中，位置傳感器包括相對於框架136以探測關係安裝的垂直定向 的管狀傳感器143 (由圖1，2和4B所示)。特別參考圖2，傳感器143靠得很近地安裝到安 裝於框架136的磁鐵143a的移動軌跡。當升降機由致動器135升起和下降時，傳感器143 探測磁鐵143a的位置，並且因此測定升降機的位置。所示類型的適合距離的傳感器來自於 Balluff Inc.，並且標記為 MicroPulse AT 傳感器。通過監測框架136的位置，機器控制系統連續地得知升降機位置。當升降機到達 控制系統測定的它應該停止的位置時，制動141 (圖4C)通電接合致動杆135a來阻止在升 降機中的進一步移動，即使致動器保持加壓。本發明試圖移動升降機到預定的停止位置並 標記位置(將被解釋)。例如，輸送機34可只下降到輪胎/車輪組件22與主軸工具27接 合的位置，並且在出口輸送機34和輪胎組件的底部之間，即圖16中所示的位置，僅限定微 小的間隙。一旦出口輸送機34離開輪胎組件，輪胎組件由可能是常規的工具27夾緊到主軸 28。例如，現有技術中已知的夾頭類裝置，其安裝在主軸28a上，並且其包括向外張開的部 分來接合車輪主軸孔的內部。用來將輪胎組件夾緊到主軸組件28的裝置不構成本發明的 部分，因此不必要進一步解釋。一旦輪胎組件夾緊或固定於主軸組件28，主軸28a以預定速度旋轉。當輪胎組件 旋轉時，可獲得與輪胎/車輪組件的不平衡有關的數據，並且，特別是，可測定配重量和需 要安裝校正車輪配重來平衡輪胎組件的位置。圖10顯示了主軸組件28的結構。主軸組件由底座12運送，但包括安裝裝置，其 允許至少部分組件28響應輪胎不平衡來移動。由圖10最佳示出，軸組件140在其上端安 裝輪胎接納/夾緊工具29。軸組件140的下端由保持在固定殼體組件144中的一對間隔 開的軸承可旋轉地支撐。根據本發明，驅動電動機146固定於殼體144或形成殼體144的 部分，並且包括可操作地連接到軸組件140的電樞(未顯示細節)。電動機146通電旋轉 軸組件140，並且因此旋轉保持輪胎組件的工具。在優選實施例中，驅動電動機146為夾頭 式電動機，其可使用Danaher Motion的C092型。優選和示出的電動機146不包括直接支撐相關聯電樞(未特別顯示)的內部軸承。相反，電樞由安裝在主軸殼體144內的主軸軸 承142a，142b保持在相對於電動機殼體的操作位置中。由於該結構，保持零件的主軸軸承 142a、142b能夠容易地替換而不需要拆卸驅動電動機。該結構還不需要用於驅動電動機 146的附加軸承，並且通過排除軸承噪聲源可獲得較少的維護和更清晰的測量/收集數據。由上所述，當輪胎組件旋轉時，主軸殼體144響應於由輪胎不平衡生成的力可在 底座12中移動。在所示的實施例中，有關不平衡的數據經由傳感器被聚集，傳感器包括一 對垂直隔開的測力傳感器150，152。特別地，參考圖10，測力傳感器150，152的右端機械連接於主軸殼體144。其左端 連接於各自的安裝組件150a，152a。測力傳感器150，152和相關聯的安裝組件150a，152a 為常規的。已知，安裝組件150a，152a固定測力傳感器的左端，並且可包括用來調節傳感器 位置的部件，來確保其同主軸殼體完全對準。常規地，由於不平衡輪胎產生的力導致的在主 軸殼體144中的移動，在測力傳感器150，152和殼體144之間的接觸面產生反作用力。測力 傳感器150，152產生與移動程度和反作用力成比例的電信號。因此，該信號與由輪胎中的 不平衡產生的力成比例。這些信號接著用來生成關於輪胎組件22的不平衡的數據。最後， 該數據用來測定在輪胎/車輪組件上施加適當大小的校正配重來校正不平衡的位置。主軸 組件28包括編碼器(未特別顯示)，用來監測主軸位置，並且由此監測輪胎組件22的旋轉 位置。結果，施加於測力傳感器150，152上的力能夠同到達校正配重需要施加的位置的輪 胎位置數據和這些配重的大小一起配合。在獲取輪胎不平衡數據，並且測定配重的量和位置後，輪胎組件由主軸組件28旋 轉，直到在組件22上側施加配重的位置同上部輪胎標記機構32a對準。參考圖1，2和11， 上部輪胎標記機構32a包括可調節地安裝到支座162的標記裝置160。支座162形成滑動 機構的一部分，其包括一對垂直滑動單元166a，166b，其中每一個在其上端包括停止單元 168。中間的滑動單元166a，166b安裝了流體壓力操縱致動器170，如氣動致動器，其可操作 地連接於標記裝置160的支座162。致動器170的加壓使致動杆170a(圖3)連接到支座 162來向下驅動，直到標記裝置160接觸輪胎車輪組件22，並且放置適合的標記指示出需要 施加配重的位置(圖16中所示為標記器32a的標記位置)。停止單元168測定標記裝置 160下降的距離。在輪胎組件的上側作出標記後，主軸28a接著旋轉或調整，直到輪胎組件22的下 側同下部標記機構32b對準(見圖11，12和16)。圖12顯示了下部標記機構的細節。不 同於上部標記機構，下部標記機構32b使用了旋轉運動來標記輪胎裝配組件的下側(該運 動在圖16中由箭頭178指示)。如圖11和16所示，垂直支撐杆180由安裝盤180a(如圖 12所示)合適地連接於升降機框架單元136a。特別地，參考圖12，調節滑杆184在支撐杆 180頂上，適於可調節地接納下部標記機構32b。標記機構32b包括側面安裝盤186，其位於 調節滑動杆184的頂上。一對圓柱內六角螺栓(Socket bolt) 187適合延伸穿過安裝盤中 的孔，並且接納於夾鉗盤188中的相關聯螺紋孔中。夾鉗盤188的尺寸製成可與一對向內 彎曲的凸緣184a接合，以當螺栓187擰緊時，彎曲的凸緣184a在安裝盤186和夾緊盤188 之間夾緊，因此固定下部標記機構32b的位置。機構32b包括致動器或電動機190，其適於旋轉標記器裝置安裝臂194經過基本為 90E的弧。旋轉臂194適於可移動地接納標記裝置或筆196。如圖11中所示，筆196的主體容納在臂194中形成的孔198中。槽198a從臂的外側延伸進入到孔198中來形成夾緊 部分200a，200b。螺栓202延伸穿過在一個部分200a中的孔與在相對部分200b中的螺紋 孔接合，以使螺栓202的擰緊將部分200a，200b擠壓到一起，因此夾緊在孔198中的標記裝 置 196。公開的機構對於下部標記具有幾個優點。在其停止位置中，標記裝置196旋轉到 虛線所示的水平位置196』。當不使用時，通過將標記裝置196保持在水平位置，標記器中的 標記流體持續溼潤標記尖端。另外，因為標記筆旋轉標記尖端經過弧線，標記器旋轉與輪胎 裝配體接觸留下的標記為線而不是點。可認為提供線作為標記有助於校正配重的安裝，特 別是如果其為膠著固定的配重，其放置在車輪的內部，與由車輪輪緣限定的胎圈隔開距離。下部標記機構32b開動以在放置校正配重的車輪組件22b的下部標記位置後，輪 胎通過升起出口輸送機34升起離開主軸工具。輪胎組件因此升起離開主軸組件28，於是出 口輸送機驅動電動機194通電來旋轉或使輸送帶132前進，因此驅動輪胎組件離開機器，並 且將其運送到配重施加設備或可選地，到其它輸送機上。特別地，參考圖16，通過升起或下降升降機130來標記輪胎內部，直到下部標記器 32b被放置在距離輪胎壁的適當距離，以根據標記裝置196的旋轉，將標記放置在輪胎(或 車輪)上。該關係在圖16中最佳示出。在此應注意，對於一些操作，當升降機130在測試循 環的開始時將輪胎降下到主軸上時，其可直接向下移動到其標記位置。換句話說，當輸送機 34向下移動將輪胎組件22放置到主軸28a上時，其在標記位置停止，以使下部標記器32b 可用於在測試循環完成時作標記，而不需要升降機進一步移動。另外，在測試循環開始時， 升降機130可被下降到中間或最低位置，並且在測試循環完成時，升降機130被升起到標記 位置來實現標記輪胎。根據本發明的特徵，如圖2最佳示出，一對間隔開的標記組件可被固定到升降機 (在圖2中其它標記組件由附圖標記32b =示出)。兩個標記機構32b，32b =操作基本相 同。然而，標記器可調節，以使標記筆在輪胎/車輪組件22上的不同半徑位置放置標記。使 用兩個標記器能夠在輪胎/車輪的來校正不平衡狀態的兩個半徑的不同位置上作標記。可 使用雙下部標記裝置，例如，在校正配重被放置在中間平面竺位置及輪緣位置的情況下。放 置在該裝置中的校正配重通常用於在車輪外部或邊側竺安裝校正配重不理想的輪胎/車 輪組件。本發明提供了用來在輪胎/車輪組件的下部放置輪緣標記和中間平面標記的自動
直ο使用致動器制動141，沿升降機移動軌跡在任何位置停止升降機的能力，非常有利 於輪胎標記功能。另外，該特性改善了循環時間，因為時間沒有延長來等待輸送機34從其 最低位置升起到其再次接觸輪胎/車輪組件22的點，已從主軸28升起離開輪胎/車輪組 件。在此應注意，在公開的操作中，輪胎組件22假設在輪胎組件的上部(邊側)和下 部都需要校正配重。然而，給定的輪胎/車輪組件可能僅在輪胎組件的一側需要校正配重。 在該情況中，在主軸組件將輪胎組件22旋轉到適合的位置後，僅開動適合的標記機構。由上所示，主軸組件28安裝在底座12中，以示其可響應於輪胎中產生的不平衡力 朝向和遠離測力傳感器150，152移動。這些移動通常非常小，但足夠使測力傳感器150，152 生成適合的與力相關的信號，其中主軸傳感器28連接到測力傳感器150，152。
在所示實施例中，安裝主軸組件28以使其被約束僅在側向朝向和遠離測力傳感 器移動。參考圖IOA和16，使用一對懸架彈簧220 (—個顯示在圖IOA中)來實現，其通過 保持杆222固定於殼體144。雖然在圖IOA中僅顯示了一個彈簧220，但是懸架彈簧220安 裝在主軸殼體144的每一側。同樣參考圖16，每個懸架彈簧220包括周邊部分220a，其通 過保持杆222剛性固定於殼體。周邊部分220a用作中心懸掛安裝盤220b的支座。安裝盤 220b通過垂直延伸的懸架節段220c連接到周邊部分220a。懸架彈簧節段220c同彈簧220 的其它部分相比相對較細，並且能夠彎曲來允許在安裝盤220b中側向移動。然而，安裝盤 220b的垂直移動基本上被阻止。一對安裝凸出物226以垂直間隔開的關係固定於安裝盤 220b。如圖4C最佳示出，安裝凸出物226剛性固定到形成底座12的部分的相關聯框架單 元228。由於安裝凸出物226直接連接到懸掛安裝盤220b (其能夠側向移動)，如果向殼體 側向施加力，則凸出物226能夠相對於殼體144移動。以該方式，使用懸架彈簧裝置將主軸 組件安裝到底座，旋架彈簧裝置能使主軸殼體28相對於測力傳感器側向移動，同時在其它 方向基本阻礙移動。圖13顯示了機器支撐部件16的結構。支撐部件包括具有螺紋部分230a的螺柱 230，通過螺紋容納在框架單元234中，形成底座12的一部分。螺紋部分230a包括鎖緊螺 母236和墊圈238，通過其螺柱230的位置能夠鎖緊到框架單元234。螺柱的下端終止於錐 形表面240，其容納在形成於容納器244中的相似形狀的錐形表面244a中，容納器244通過 螺紋緊固件246合適地固定到車間地板。在優選和所示的實施例中，錐形或有錐度的表面 240由支撐螺柱230的下端形成，其具有小於凹座244a角度的錐度，以使錐形表面240的側 部不與容納器244的錐形表面244a接合。結果，機器的重量通過在錐形尖端和凹座244a 之間的點接觸傳遞。由於所公開的裝置，由機器產生的重量矢量僅在支架16上施加垂直的 力。如果底座的腿以稍微偏斜的狀態直接緊固到車間地板，產生的側向力將被避免。此外， 通過使用三個支撐部件(而不是四個)，在連接框架單元234中通過調節螺紋螺柱230的相 對位置，易於實現機器的水平測量。根據本發明的特徵，四個腿部分250a從形成底座12的 一部分的角柱250向下延伸，並且進一步增加機器的穩定性，如果機器需要傾斜移動。如果 機器傾斜，一個或多個部分250將接觸車間地板來穩定機器底座12。圖17示意地顯示了用來控制機器10的各種功能的控制系統。在所示的實施例中， 基於Pentium IV的PC用來傳遞控制信號，並且從主軸組件和測力傳感器接收數據。常規 控制電路同PLC協同用於控制往復輸送裝置電動機120、滾珠絲槓電動機112、出口輸送機 電動機和進口輸送機電動機。如該市意圖所示，往復輸送裝置編碼器、夾鉗編碼器和進口輸 送機編碼器連續監測這些裝置的位置。升降機位置傳感器143監測升降機的位置，並且因 此卸載輸送機。常規的鍵盤經由USB接線連接到CPU，並且常規的視頻監視器來給操作者顯 示信息。本領域技術人員認為必須編寫同PLC兼容的合適的軟體用來實現控制各種驅動電 動機。該軟體本身易於本領於技術人員編寫，並且取決於選擇的部件的類型和這些部件的 製造商。本發明作為將用於輪胎/車輪組件平衡機器的部分進行了描述，輪胎/車輪組件 平衡機器包括間隔開的輪胎定中心和平衡測量位置。然而，應理解為，本發明的原理能夠用 於其它類型的機器中，例如在單個位置對輪胎/車輪組件進行定中心和測量。此外，本發明 的原理能夠應用於在一個位置定中心和測量輪胎組件，並且接著輸送到與標記輪胎組件間隔開的位置的機器。最後，本發明作為將用於安裝輪胎的車輪(輪胎組件)上進行了描述。本發明的 原理能夠應用於用來單獨測量輪胎平衡的機器，也用於在單獨的車輪上用來測量平衡的機 器。本發明和附帶的權利要求不應僅限於輪胎/車輪組件。特別地，用於權利要求中的術 語輪胎旨在包括單獨的輪胎、安裝於車輪的輪胎和單獨的車輪(沒有安裝輪胎的車輪)。雖然本發明已經以特定的某一角度進行了描述，應理解為本領域技術人員可做出 各種變化而不偏離本發明下文中權利要求的精神或範圍。
權利要求
一種用來在測試臺從旋轉的輪胎獲取數據的主軸組件，包括a)軸組件；b)夾緊機構，用來接合將旋轉的輪胎，所述夾緊機構位於所述軸組件的上端；c)主軸軸承，位於軸承殼體內部，用來可旋轉地支撐所述軸組件，所述軸承殼體位於所述夾緊機構的下面；及d)驅動電動機，包括驅動電動機殼體和電樞，用來可旋轉地驅動所述軸組件，所述電樞連接於所述軸組件，以使所述電樞相對於所述電動機殼體通過所述主軸軸承保持在其運轉位置，由此在所述電動機殼體和所述電樞之間不需要驅動電動機軸承。
2.根據權利要求1所述的主軸組件，其中所述電樞和電動機殼體形成筒型電動機的部分。
3.根據權利要求1所述的主軸組件，其中所述輪胎組成輪胎/車輪組件的一部分，並且 所述夾緊機構驅動地接合形成所述輪胎/車輪組件的一部分的車輪。
全文摘要
本發明涉及輪胎平衡設備，特別是涉及一種用來在測試臺從旋轉的輪胎獲取數據的主軸組件，包括軸組件；夾緊機構，用來接合將旋轉的輪胎，所述夾緊機構位於所述軸組件的上端；主軸軸承，位於軸承殼體內部，用來可旋轉地支撐所述軸組件，所述軸承殼體位於所述夾緊機構的下面；及驅動電動機，包括驅動電動機殼體和電樞，用來可旋轉地驅動所述軸組件，所述電樞連接於所述軸組件，以使所述電樞相對於所述電動機殼體通過所述主軸軸承保持在其運轉位置，由此在所述電動機殼體和所述電樞之間不需要驅動電動機軸承。
文檔編號G01M1/02GK101881683SQ20101016321
公開日2010年11月10日 申請日期2005年4月13日 優先權日2004年4月14日
發明者史蒂夫·沃森, 史蒂夫·海杜, 尼爾·內倫茲, 託馬斯·D··威廉士, 比爾·謝弗, 羅納德·簡·霍爾, 詹姆斯·C··畢比 申請人:伊利諾斯器械工程公司