DE3232089C2 - Verfahren zum berührungslosen Markieren eines Rotationskörpers und zugehörige Markierungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum berührungslosen Markieren eines Rotationskörpers und zugehörige Markierungsvorrichtung

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Abstract

Bei einem Verfahren zum berührungslosen Markieren einer vorgegebenen Stelle eines rotierenden Rades erfolgt die Markierung mittels Strahlungsenergie. Die Strahlung wird so kurzzeitig zugeführt, daß sie im wesentlichen nur die vorgegebene Stelle beaufschlagt. Sie ist so energiereich, daß der beaufschlagte Teil der Oberfläche des Rades eine wahrnehmbare Veränderung erfährt. Eine Markierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Markierungskopf (113) mit einer Strahlungsquelle (114) und Leitmitteln (115) auf, welche die im Arbeitsabstand (a) wirksame Strahlungsfläche begrenzen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum berührungslosen Markieren einer vorgegebenen Stelle eines auszuwuchtenden Rotationskörpers mittels eines Strahlungsimpulsef -each dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine zugehörige Markierungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 16 48 779) erfolgt eine sichtbare und dauerhafte Markierung eines Punktes der Oberfläche des rotierenden Wuchtkörpers durch einen oder mehrere Hochspannungsfuiiken oder durch Laserimpulse. Welche Körper auf diese Weise markiert werden sollen, ist der Entgegenhaltung nicht zu entnehmen. Die Verwendung von Hochspannungsfunken setzt einen Metallkörper voraus. Aus der Darstellung kann man schließen, daß eine Welle ausgewuchtet werden soll.
Es ist ferner bekannt (DE-OS 28 39 819), eine Markierung durch einen kurzzeitigen Magnetimpuls vorzunehmen. Dieses Vorgehen setzt aber das Vorhandensein einer ferromagnetischen Umlaufspur, also einen ferromagnetischen Rotationskörper, voraus. Die markierte Stelle ist optisch nicht sichtbar, sondern kann nur mit zusätzlichen Hilfsmitteln erkennbar gemacht werden.
Für das Markieren eines auszuwuchtenden Rades, das eine Felge und einen darauf montierten Reifen aufweist, war ein berührungsloses Markieren bisher nur mittels einer Farbspritzdüse bekannt, die durch eine feststehende Blende und eine rotierende Öffnung die Farbe auf den Reifen spritzt (DE-AS 11 31 919). Vor der Markierung wird die rotierende Öffnung so verstellt, daß sie sich, wenn sie axial mit der Spritzdüse ausgerichtet ist, vor der zu markierenden Stelle befindet. Dies erfordert eine komplizierte Vorrichtung, mit der lediglich abmontierte Räder, nicht aber am Fahrzeug befindliche Räder markiert werden können.
Alle anderen bekannten Verfahren zur Markierung von Rädern sehen eine Berührung zwischen Markierungskopf und Reifen vor (DE-PS 21 07 642). Da sich aber das Rad mit einer Umfangsgeschwindigkeit drehen sollte, die einer Fahrzeuggeschwindigkeil von etwa 100 km/h entspricht, bereitet die saubere Kennzeichnung selbst dann Schwierigkeiten, wenn der Markierungskopf um ein Stück in Drehrichtung bewegbar ist.
Aus diesem Grund erfolgt bisher beim Auswuchten von am Fahrzeug montierten Rädern keine automat!-
sehe Markierung. Vielmehr wird an beliebiger Stelle des Rades ein Kennzeichen angebracht Beim Prüflauf wird ein Stroboskop durch einen von der Unwucht beeinflußten Geber gesteuert, so daß sich das Kennzeichen bei jedem Lichtblitz an derselben Stelle befindet. Nach Beendigung des Prüflaufs wird das Rad so gedreht, daß sich das Kennzeichen an dei angezeigten Stelle befindet. Das Ausgleichsgewicht muß dann genau senkrecht über dem Achsmittelpunkt angebracht werden. Dieses Vorgehen ist rnühsam und erfordert beim Auswuchtvorgang Konzentration und Merkfähigkeit, um das Ausgleichsgewicht an der exakten Stelle zu positionieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum berührungslosen Markieren eines auszuwuchtenden, eine Felge und einen darauf montierten Reifen aufweisenden Rades anzugeben, das auch bei am Fahrzeug montierten Rad anwendbar ist Und die Gefahr von Verwechslungen bei späteren Markierungen vermindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß die Strahlung nicht auf Metallteile, sondern auf die Gummioberfläche des Reifens gerichtet wird, reichen geringe Strahlungsdosen aus, unt. eine optisch wahrnehmbare Veränderung herbeizuführen. Dies ist teilweise darauf zurückzuführen, daß der Rußanteil des schwarzen Gummi die Strahlungsenergie weitgehend absorbiert. Versuche haben gezeigt, daß die optische Veränderung bereits wahrnehmbar ist, wenn je cm2 weniger als 1 mg des Reifenmaterials durch die Strahlungsenergie Verdampft ist, also überhaupt keine Veränderung der Materialdicke festgestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich die Markierung in recht kurzer Zeit durch Alterung wieder im Aussehen der restlichen Gummioberfläche anpaßt und daher bei einer weiteren Markierung keine Verwechslungen auftreten können. Derartige geringe Strahlungsdosen !assen sich auch bei der hohen Umfangsgeschwindigkeit des Rades im Bereich des Reifens kurzzeitig auf die Gummioberfläche übertragen. Dies gilt auch, wenn bei einem montierten Rad ein Arbeitsabstand, der auch unter Berücksichtigung aller Toleranzen eine Kollision ausschließt, beispielsweise von 6 cm, zwischen Markierungskopf und Rad aufrechterhalten wird.
Um bei einer Auswucht-Drehzahl, die einer Geschwindigkeit von 100 km/h' entspricht. Markierungen in eng begrenzter Breite, beispielsweise in der Größenordnung von 10 mm, anzubringen, genügt es, die Strahlung mit einer Dauer von weniger als 1 ms, vorzugsweise weniger als 0,3 ms, zuzuführen.
Mit dem Vorgehen nach Anspruch 2 wird erreicht, daß diejenige Stelle markiert wird, an der auch das Ausgleichsgewicht angeschlagen werden muß.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 ist an der Größe und/oder Form des von der Strahlung beaufschlagten Bereichs erkennbar, wie groß das anzuschlagende Ausgleichsgewicht sein soll.
Durch das Aufbringen von einem durch Strahlung veränderbaren Material auf die Gummioberfläche gemäß Anspruch 4 läßt sich die optische Wahrnehmbarkeit der Markierung noch verbessern.
Eine Markierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmals des Anspruchs 5 gekennzeichnet. Die Leitmittel haben also annähernd im Arbeitsabstand einen Brennpunkt oder eine Brennlinie. Die Strahlung dtr Strahlungsquelle wird dorthin konzentriert. Entsprechend groß ist die zur Verfügung stehende Strahlungsenergie. Die Markierungsstein erhält eine sehr genaue Kontur. Jenseits des Arbeitsabstandes vermag die Strahlung keinen Schaden anzurichten.
Die Xenonlampe gemäß Anspruch 6 ist eine besonders geeignete Strahlungsquelle, weil sie sowohl mit den gewünschten kurzen Einschaltzeiten als auch mit sehr hoher Strahlungsenergie betrieben werden kann.
Als Strahlung kommt jede für die Energieübertragung geeignete Strahlung in Betracht, insbesondere UV-, Licht- und Wärmestrahlung. In diesem Zusammenhang ist die Maßnahme nach Anspruch 7 günstig, weil die fast immer erzeugte Wärmestrahlung der Lampe nicht zurückgehalten wird.
Die Leitmittel der Ansprüche 8 bis 11 stellen besonders günstige Ausführungsformen dar.
Bei der Ausbildung nach Anspruch 11 kann das Abbild der Strahlungsquelle sehr genau auf der Oberfläche des Rades erzeugt werden.
Bei der Alternative nach Anspruch 12 ist eine Verschiebung der Sammeloptik möglich, weil diese, im einfachsten Fall eine Sammellinse, insbesondere Fresnel-Linse, Parallelstrahlung empfängt iv-i daher durch ihre Verschiebung das Abbild der Strahlungsquelle sich auf der Oberfläche des Rades befindet
Mit den Merkmalen des Anspruchs 13 wird automatisch sichergestellt daß die günstigsten Bedingungen zur Markierung gegeben sind. Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 14 ist sofort erkennbar, wie groß das anzubringende Ausgleichsgewicht ist
Mit der Blende nach Anspruch 15 kann beispielsweise die Strahlungsfläche verkürzt werder.-. Sie kann aber auch der Strahlungsfläche die Form unterschiedlicher Zahlen geben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand an der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Markierungsvorrichtung,
F i g. 2 schematisch eine Ausführungsform eines Markierungskopfes,
Fig.3 schematisch eine andere Ausführungsform eines Markierungskopfes,
V"ig.4 eine dritte Ausführungsform eines Markierungskopfes, und
F i g. 5 in einer Teilansicht ein markiertes Rad.
In F i g. 1 ist ein am Fahrzeug 1 montiertes Rad 2 veranschaulicht, das einen Gummireifen 3 auf einer Felge 4 umfaßt Die Radachse 5 ist im Lager 6 gehalten, das auf einem durch einen Ständer 7 abgestützten, piezoelektrischen Meßgeber 8 ruht.
so Die hiervon über eine Leitung 9 abgegebenen Meßsignale werden einer Auswertevorrichtung 10 zugeführt, die über eine Leitung 11 mit einer speichernden Anzeigevorrichtung 12 verbunden ist. Außerdem ist ein Markier.Tigskopf 13 vorhanden, der eine Strahlungsquelle 14, Leitmittel 15, hier in der Form einer Sammellinse, und eine in der Höhe verstellbare Blende 16 aufweist.
Zur Feststellung der Unwucht wird das Rad 2 in Drehung versetzt, sei es durch Motorkraft über die Radachse 5, sei es durch einen nicht veranschaulichten, mit dem Markierungskopf 13 verbundenen Antrieb, der reibungsschlüssig am Reifen 3 angreift. Der piezoelektrische Meßwertgeber 8 gibt jedesmal, wenn sich die Unwuchtstelle des Rades an der Unterseite befindet, über die Leitung 9 ein Spannungssignal ab. dessen Amplitude von der Größe der Unwucht abhängig ist. Die entsprechenden Werte können an der Anzeigevorrichtung 12 abgelesen werden. Wenn die Unwuchtstelle markiert werden soll, gibt die Auswertevorrichtung beim Auftre-
ten des Unwuchtsignals auf der Leitung 9 ein Auslösesignal über eine Leitung 17 an eine Kondensator-Entlade-Schaltung 18 ab. die ihrerseits über eine Leitung 19 die Strahlungsquelle 14 zur Abgabe eines Strahlungsimpulses erregt. Gleichzeitig kann über eine Leitung 20 ein der Größe der Unwucht entsprechendes Signal an die Blende 16 gegeben werden, die umso weiter aus dem Strahlengang herausgezogen wird, je größer die Unwucht ist.
Die Markierungsvorrichtung kann auch so betrieben werden, daß direkt diejenige Stelle des Reifens 3 durch Strahlung markiert wird, an der ein Ausgleichsgewicht angebracht werden soll. In diesem Fall wird die Strahlungsquelle 14 erregt, wenn sich das Rad nach Auftreten eines Meßsignals auf der Leitung 9 um 180° gedreht hat. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, daß der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Meßsignale halbiert und diese Zeitspanne von der Auswertevorrichtung 10 als Verzögerungszeit nach Auftreten des nächsten Meßsignals auf der Leitung 9 genutzt wird. Vorteilhafter ist es jedoch, die negative Halbwelle des vom piezoelektrischen Meßwertgeber 8 abgegebenen Spannungssignals zur Auslöung des Strahlungsimpulses zu verwenden. Durch die Blende 16 ist angegeben, wie groß das Ausgleichsgewicht sein muß. Daher kann unmittelbar nach Stillstand des Rades an der richtigen Stelle ein Ausgleichsgewicht der passenden Größe an der Felge angeschlagen werden.
In Fig.2 ist ein Markierungskopf 113 veranschaulicht, der als Strahlungsquelle eine Xenonlampe 114 aufweist. Als Leitmittel 115 ist ein Reflektor vorgesehen, der elliptischen Querschnitt hat. Die stabförmige Xenonlampe 114 befindet sich in der einen Brennlinie dieses Reflektors. Die zu bestrahlende Oberfläche O hat einen Arbeitsabstand a vom Markierungskopf, der so gewählt ist, daß sich die Oberfläche im Bereich des anderen Brennpunkts der Ellipse befindet. Ein typischer Arbeitsabstand a ist 6 cm ±3 cm. Wie durch die Strahlungspfeile 5 angegeben, wird im Bereich der Oberfläche O ein Abbild A der Xenonlampe ί !4 erzeugt. Infolgedessen ergibt sich an dieser Stelle eine hohe Energiedichte der Strahlung.
Der Markierungskopf 113 weist eine Entfernungsmeßvorrichtung 21 und einen damit gekoppelten Motor 22 auf. Der Markierungskopf 113 ist durch diesen Motor 22 auf einer Führung 23 verschiebbar. Die Verschiebung erfolgt automatisch, bis die Entfernungsmeßvorrichtung 21 den richtigen Arbeitsabstand a zwischen Oberfläche Ound Markierungskopf 113 festgestellt hat.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist ein Markierungskopf 213 vorgesehen, der als Strahlungsquelle 214 wiederum eine Xenonlampe aufweist. Die Leitmittel 215 bestehen aus einem parabelförmigen Reflektor 215a und einer Sammeloptik 2156, hier in der Form einer Fresnel-Linse. Die Xenonlampe 214 ist punktförmig ausgebildet und befindet sich im Brennpunkt des als Paraboloid ausgebildeten Reflektors 215a. Die Strahlen 5 treten daher parallel aus. Sie werden von der Sammeloptik 2156 auf einen Brennpunkt gerichtet, der sich im Arbeitsabstand a von der Sammeioptik befindet Demzufolge ist eine Abbildung A der Lampe 214 im Bereich der Oberfläche O vorhanden. Die Sammeloptik 2156 läßt sich auf einer Führung 223 derart verschieben, daß der korrekte Arbeitsabstand a eingehalten wird. Dies kann, wie in F i g. 2, ebenfalls mittels einer Entfernungsmeßvorrichtung automatisch erfolgen.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 ist der Markierungskopf 313 mit einem Laser 314 ausgestattet, der Strahlungsquelle und an den Enden halbdurchla'ssige Spiegel 315 als Leitmittel aufweist. Die austretende Strahlung S ist parallelgerichtet und sehr energiereich. Sie trifft in einem eng begrenzten Bereich auf die Oberfläche O auf.
Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Strahlungsquellen 14, 114, 214, 314 jeweils ganz kurzzeitig erregt worden, vorzugsweise unter 0.3 ms. Dies führt bei einem Rad, das sich entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 100 km/h dreht, zu einer Beaufschlagung auf einer Markierungsfläche 24, deren Breite kleiner als 1 cm, vorzugsweise in der Größe von 0,5 cm liegt. Die gesamte Markierungsfläche beträgt weniger als 5 cm- und liegt etwa bei 3 cm-'. Dies entspricht etwa einer Höhe von 5 bis 6 cm. Mit Hilfe der Blende 16 kann die Höhe variiert werden, so daß durch eine entsprechende Verlängerung 25 eine größere Unwucht angezeigt werden kann. Der Fachmann weiß daher, daß er an der Stelle 26 des Felgenrandes 27 ein Ausgleichsgewicht bestimmter Größe anschlagen muß, um das Rad auszuwuchten.
Die Energiedichte an der Beaufschlagungsstelle sollte größer als 2 Ws/cm2 sein. Gute Ergebnisse zeigten sich bei 6 Ws/cm2. Hierbei wird ein praktisch unmerklicher Teil des Materials der beaufschlagten Oberfläche verdampft; trotzdem ist die beaufschlagte Stelle optisch wahrnehmbar.
Man >:ann auch vor dem Markierungsarbeitsgang auf Reifen oder Felge eine Schicht auftragen, welche durch die Strahlungsenergie Zwecks Markierung verändert wird.
Verfahren und Vorrichtung lassen sich auch anwenden, wenn das Rad nicht am Fahrzeug montiert ist, sondern in einer üblichen drehbaren Aufnahme gehalten ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum berührungslosen Markieren einer vorgegebenen Stelle eines auszuwuchtenden Rotationskörpers mittels eines Strahlungsimpulses, der so kurzzeitig zugeführt wird, daß die Strahlung im wesentlichen nur die vorgegebene Stelle beaufschlagt, und so energiereich ist, daß der beaufschlagte Teil der Oberfläche eine optisch wahrnehmbare Veränderung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Felge und einen darauf montierten Reifen aufweisendes, rotierendes Rad markiert wird, wobei die Strahlung auf die Gummioberfläche des Reifens gerichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Unwuchtmaximums des rotierenden Rades festgestellt wird und die Strahlung eine um 180° versetzte Stelle der Gummioberfläche beaufschlagt
3. Verfahre/i nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Größe und/oder Form des von der Strahlung beaufschlagten Bereichs der Gummioberfläche in Abhängigkeit von der Größe der Unwucht des rotierenden Rades geändert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummioberfläche vor dem Markieren mit einem durch Strahlung veränderbaren Material versehen wird.
5. Markierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Markierungskopf, der in Abhängigkeit von einer Unwucht-Meßvor/ichtuns und einer Auswertevorrichtung steuerbar ut und eine Strahlungsimpulse abgebende Strahlungsquell- aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Leitmittel (15; 115; 215) vorgesehen sind, weiche die Strahlung der Strahlungsquelle in einem vorgegebenen Arbeitsabstand (a) konzentrieren.
6. Markierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (14, 114,214) eine Xenonlampe ist.
7. Markierungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Xenonlampe (14; 114; 214) einen für IR-Strahlung durchlässigen Quarzglasmantel hat.
8. Markierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel (115,215) einen Reflektor aufweisen.
9. Markierungsvorrichtung nach einem der An-Sprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel (15; 215) eine Linsenanordnung aufweisen.
10. Markierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel (115; 215) so ausgebildet sind, daß etwa im Arbeitsabstand (a) ein Abbild der Strahlungsquelle vorhanden ist.
11. Markierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel (115) eine feste Zuordnung zur Strahlungsquelle (114) haben und der Markierungskopf
(113) in Strahlungsrichtung verschiebbar ist.
12. Markierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel (215) einen Reflektor (215a^, der die Strahlung parallel richtet, und eine Sammeloptik (2156,} aufweist und daß die Sammcloptik relativ zum feststehenden Markierungskopf (213) in Strahlungsrichtung verschiebbar ist.
13. Markierungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Markierungskopf (213) mit einer Entfernungsmeßvorrichtung (21) versehen ist, weiche den Abstand zum Rad (2) mißt und den Markierungskopf (113) bzw. die SammeJ-optik in einen vorgegebenen Abstand verschiebt
14. Markierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel (16) in Abhängigkeit von der Größe der Unwucht derart verstellbar sind, daß sich Größe und/oder Form des von der Strahlung beaufschlagten Bereichs ändern.
15. Markierungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitmittel eine die Form der Strahlungsfläche verändernde Blende (16) aufweisen.
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