用于表征轮胎匀度机的系统和使用该表征的方法
【专利摘要】一种轮胎匀度机包括用于接纳和旋转轮胎的装置。该装置包括相对的主轴以及负载轮，所述相对的主轴用于接纳、充气和旋转所述轮胎，所述负载轮被应用于旋转的轮胎以获得轮胎测试结果。主轴对齐组件与所述相对的主轴相关联以使每当轮胎被接纳时所述主轴相互对齐。至少一个表征设备与所述装置的部件相关联以表征所述相对的主轴的力，并且表征的力用于调整所述轮胎测试结果。
【专利说明】用于表征轮胎匀度机的系统和使用该表征的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是于2012年2月10日提交的第13/370,541号美国专利申请的部分继续申请，该申请的全部内容通过弓I用被并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明一般涉及轮胎测试设备。具体地，本发明涉及轮胎匀度机的表征部件。特别地，本发明涉及使用轮胎匀度机的表征在正常测试程序中对轮胎进行评估。
【背景技术】
[0004]理想地，希望轮胎是正圆，并且其内部硬度、尺寸和重量分布以及其它特征绕轮胎的圆周应该是均匀的。然而，常见的轮胎结构和制造工艺难以大量生产这种理想轮胎。也就是说，在所生产的轮胎中，硬度、尺寸、重量分布和其它特征出现一定量的不均匀性。结果，当车辆行驶时在轮胎中产生不期望的激振力。该激振力所产生的振荡被传输至车辆底盘并导致各种车辆振荡和噪声，包括在车里内部传输的摇动、抖动和轮胎振动的声音。
[0005]工业标准可用于评估轮胎的不均匀性。在一种方法中，用于替代公路表面的转筒以预定压力(几百千克)压在可保持旋转的轮胎上，或者该轮胎以预定压力压在转筒上。轮胎和转筒能够绕它们各自的旋转轴旋转，使得当轮胎和转筒之一旋转时导致另一个也旋转。
[0006]在这种条件下，轮胎或转筒被可旋转地驱动使得轮胎每分钟旋转60转。随着轮胎的旋转，出现由轮胎的不均匀性产生的激振力。该激振力由一个或多个力测量设备(诸如负载单元)测量，力测量设备安装在可旋转地支撑轮胎或转筒的轴承上、或安装在附接至该轴承的构件上。从测量值计算用于评估轮胎的不均匀性的指标。该测量被称为不均匀性测量。
[0007]被测量的轮胎被分类为从指标获取的不均匀性在容限内的轮胎和不均匀性在容限外的轮胎。不均匀性在容限外的轮胎尽可能被处理以减少不均匀性。已经被处理的轮胎随后再次经历均匀性测量；将不均匀性在容限内的轮胎从不均匀性在容限外的轮胎分离。
[0008]通过上述程序，仅被判断为“不均匀性在容限内”的轮胎被选择和运送至消费者(或送至轮胎评估程序中的下个步骤)。
[0009]虽然相信当前的轮胎匀度机是有效的，但是相信可获得进一步的改进。当前的轮胎匀度机提供的测试结果有时不一致。在确定匀度机是否可靠时，同一个轮胎将被测试五次以确保该机器一致地检测和测量轮胎中的任意不均匀性。随后轮胎的额外采样也经历相同的均匀性测试。根据测试结果的收集，可生成各种过滤器并将滤波器应用至成品轮胎以过滤实际结果。本领域技术人员应理解，对测试结果的过滤不期望地增加了测试程序的时间。过滤也令人担忧，即过滤器可能被设为排除可接受的轮胎，更麻烦的是，不可接受的轮胎可能通过许可。
[0010]一种方法是生成轮胎匀度机的部件的表征曲线，该表征曲线不利地影响被测试的轮胎的真实均匀性。已经确定由匀度机的部件施加的力均具有它们自身独特的随机器改变的特性。例如，匀度机上的转筒与不同机器上的另一转筒具有不同的特性。相信与轮胎表面接触的每个转筒以及与轮胎的胎圈接合的每个上和下主轴及卡盘组件具有导致由机器检测的不均匀性测量错误的独特的力特性。还相信充分表征负载轮和主轴表征的传统尝试是有缺陷的。具体地，传统方法未充分地考虑上和下主轴及夹盘组件的角度对齐或旋转位置之间的差别。结果，主轴及夹盘组件的不同角度对齐导致对轮胎均匀性测量的力贡献，该力贡献未被充分过滤或使过滤的测量失真以未精确表现轮胎均匀性测量。因此，在本领域中需要生成主轴及夹盘组件的精确表征,并且在本领域中需要一致地对齐上和下夹盘组件使得表征可被一致地应用于被测试的轮胎。
【发明内容】
[0011]根据前述，本发明的第一方面提供了用于表征轮胎匀度机的系统和使用该表征的方法。
[0012]本发明的另一方面提供了一种轮胎匀度机，其包括:用于接纳和旋转轮胎的装置，该装置包括相对的主轴以及负载轮，所述相对的主轴用于接纳、充气和旋转所述轮胎，所述负载轮被应用于旋转的轮胎以获得轮胎测试结果；主轴对齐组件与所述相对的主轴相关联以使每当轮胎被接纳时所述主轴相互对齐；以及至少一个表征设备，与所述装置的部件相关联以表征所述相对的主轴的力，并且表征的力用于调整所述轮胎测试结果。
[0013]本发明的另一方面提供了一种用于测试轮胎的方法，其包括:每次在装置中接纳至少一个控制轮胎，每个所述控制轮胎具有已知特性；将用于接纳的每个所述至少一个控制轮胎的主轴角对齐至相同的角位置；将负载轮应用至所述至少一个控制轮胎并且生成负载轮力；检测所述负载轮的角位置；使所述负载轮的角位置与所述负载轮力关联；以及根据角对齐的主轴、所述负载轮的角位置和所述负载轮力生成所述主轴的特征波形。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]参照下面的描述、权利要求和附图，本发明的这些和其他特征和优点将变得更好理解，在附图中:
[0015]图1是根据本发明的构思的轮胎匀度机的示意图；
[0016]图2是轮胎匀度机中所使用的负载轮的立体图；
[0017]图3是示出了根据本发明的构思的负载轮表征过程的流程图；
[0018]图4是负载轮表征波形，该波形利用已知的回弹率轮胎获得在由轮胎匀度机测试的轮胎的分析中使用的预测波形；
[0019]图5A是示出了根据本发明的构思的主轴表征的流程图；
[0020]图5B是示出了根据本发明的构思的可选主轴表征过程的流程图；
[0021]图6是在由轮胎匀度机测试的轮胎的分析中使用的示例性主轴表征波形；
[0022]图7是示出使用机器表征波形的轮胎的测试的流程图；
[0023]图8是根据本发明的构思的主轴对齐组件的部分截面视图，其中该组件与图1所示的轮胎匀度机一起使用；
[0024]图9是根据本发明的构思的与主轴对齐组件一起使用的拾取环的平面视图；
[0025]图10是根据本发明的构思的与编码器环并置的下主轴编码器的部分放大俯视图，其中编码器环为拾取环的部件；
[0026]图11是根据本发明的构思的下主轴编码器的一部分的俯视图和编码器环的部分视图，其示出了它们之间的关系；
[0027]图12是示出了当编码器环旋转时来自下主轴编码器的示例性读数的时序图；以及
[0028]图13是示出了根据本发明的构思的可选主轴表征过程和相关的轮胎测试过程的流程图。
【具体实施方式】
[0029]参照附图并具体参照图1，可看到轮胎匀度机一般由标号10指定。该机器包括侧框架构件12，侧框架构件12在两端处连接水平底框架构件14和水平顶框架构件16。侧框架构件12和框架构件14和16形成盒状结构，在盒状结构中，一般由大写字母T指定的轮胎被接纳、测试和排出。
[0030]输送器18配置有辊，辊之间具有开口，轮胎T在辊上被输送至机器10。每个轮胎T包括胎面24，胎面24与基本平行的侧壁26相邻，侧壁26具有形成轮胎内径的胎圈28。
[0031]机器10包括用于接纳并旋转轮胎的装置，具体地下主轴及卡盘组件32和上主轴及卡盘组件34。下和上主轴及卡盘组件配备有可移除凸缘30和48，可移除凸缘30和48根据需要具有各种尺寸以适于轮胎的胎圈直径。下主轴及卡盘组件32由框架构件12和14承载和支撑，并被定位为当其被输送器18支撑时与轮胎接合。具体地，下主轴及卡盘组件32包括液压单元38，液压单元38提供轴40，轴40维持包含在汽缸44内的活塞42。在适当的时间，液压单元通过输送器18中的开口与轮胎接合，具体地与下胎圈28接合，以将轮胎移动至测试位置。
[0032]当下主轴及卡盘组件在附接至下主轴及卡盘组件的凸缘30上与轮胎的胎圈28处的相对侧壁26接合时，上主轴及卡盘组件34在凸缘48上接纳轮胎T的另一侧。主轴及卡盘组件34包括凸缘48，凸缘48由主轴50旋转，并且组件34还可包括主轴轴承、凸缘适配器和其它相关部件。主轴50由电机52和将主轴50连接至电机的互连带驱动器54驱动。
[0033]简要地，在操作中，轮胎沿着输送器18被输送并且停在合适的位置，使得下主轴及卡盘组件能够与轮胎T的下相对侧接合。下凸缘组件随后使轮胎移动以与上凸缘组件接合，由此该轮胎被充气并随后被旋转以发起测试过程。
[0034]上主轴编码器56由上主轴50承载以在旋转过程中监视轮胎T的旋转位置。编码器56生成信号A和信号B，信号A将轮胎的圆周划分为相等的段，信号B指示在给定时间点圆周上的单个固定位置。如此，电机的操作可由编码器56监视。
[0035]轮胎充气系统64包括监视轮胎气压的气压传感器65，还包括气压调节器66以将轮胎压力调节至期望压力。如前面所指出的，在卡盘组件与轮胎接合之后，在测试轮胎之前，轮胎由充气系统充气至期望的压力。气压传感器65生成压力信号C。
[0036]负载轮70水平地移动至与轮胎T接触和脱离，以向轮胎施加载荷并测试轮胎的均匀性。如图2最佳地示出，负载轮包括轴72，轴72具有从中穿过的孔74。负载轮构造有至少两个基本平行的间隔的板78，但应理解，也可以使用单个板或多个板。每个板78可设置有多个开口 80以减小负载轮的重量。板78的外径支撑与如图1所示的轮胎胎面接合的径向表面82。本领域技术人员应理解，负载轮的总构造，(包括材料、焊接、机械加工等)影响负载轮70的特性和操作，进而影响机器10。相同的构造问题还适用于机器10的与轮胎接触和接合的其它部件一上主轴及卡盘组件34、上凸缘48、下主轴及卡盘组件32、下凸缘30和轮胎充气系统64。所有这些部件，无论多微不足道，都影响在轮胎测试过程中从轮胎收集的测试数据。
[0037]回到图1，可看到负载轮安装在滑动架88上，滑动架88由框架构件保持，并通过同样由框架构件12承载的电机及齿轮传动组件76移动到与轮胎接合的位置和移出与轮胎接合的位置。至少一个负载单元84与负载轮70相关联并检测轮胎在旋转运动期间施加在负载轮上的力。各个负载单元生成负载单元信号D和D’。应理解,可使用单个负载单元,但是可提供附加的负载单元84以确认第一负载单元信号的读取、或共享负载的力、或检测轮胎构造中的细微变化。
[0038]负载轮编码器86由滑动架88承载以监视负载轮的旋转位置和角位置。编码器86生成编码器信号E。
[0039]计算机92通过控制器90接收信号A-E以对轮胎匀度机的具体部件进行表征和/或获取其它检测到的在轮胎测试过程中生成的测量结果。同样地，这些信号执行它们的监视由测试下的轮胎施加的可变力的已知功能，并且还分析在测试期间向轮胎施加力的轮胎匀度机的部件。控制器90还用于生成信号，这些信号用于对需要将轮胎T移动到机器内并准备测试轮胎T的电机、阀、伺服器以及输送器进行操作。控制器90连接至计算机92，计算机92能够显示和收集数据并且还操纵和分析所收集的数据，这些数据由信号A-F和所收集的任何其它数据信号表示。本领域技术人员应理解，控制器90和计算机92可协力地或单独地工作以控制机器10的部件并将所收集的数据处理和呈现为制造人员可用的格式。此夕卜，计算机和控制器均包括实施和执行机器10的操作和待描述的表征过程所必需的硬件、软件和存储器。
[0040]通常，监视轮胎匀度机的具体部件以表征该机器的机械行为，由此计算机移除在成品轮胎测试期间由机器的机械条件导致的不必要的影响。利用机器表征确定检测到的测量结果是否适于用作有效的测试结果，随后，通过基于机器的机械表征的分析，能够移除该机器的机械零件、其测量装置等所带来的不必要的波形性质。现在，这些不必要的波形性质可通过计算机和软件处理被具体地识别。同样地，可以调整波形的对测量结果的精度和与之前测量结果的一致性(重复性)有损的不必要的部分。
[0041]为了实现表征过程，现参照图3，其中负载轮表征过程一般由标号100指定。在该过程中，将具有已知回弹率值的低回弹率轮胎装载到机器内。例如，在步骤102中，将800磅/英寸回弹率轮胎装载到机器10内。接下来，在步骤104中，维持缓冲存储器并提供所需硬件、软件和其它存储器部件以实施表征过程的计算机92准备用于接收由轮胎匀度机的部件中的任何一个收集的数据(尤其信号A-E并且特别是负载单元信号D、D’和编码器信号E)的缓冲。如文中所使用的，“回弹率”是对于负载轮向承载旋转的轮胎的主轴前进单位距离，在装载和充气的轮胎上测量到的径向力的增加。
[0042]由于负载轮永不可能是正圆，因此由负载轮施加至旋转的轮胎的任何径向振摆(run out)的量施加与轮胎的回弹率直接相关的可测量的径向力。对于绕负载轮划分N个均匀间隔的角度，该力被测量并被编辑为具有N个点的波形，该波形表征负载轮在具体回弹率处的力效应。可使用任意数量的N点，但在大多数情况下，需要至少一百个N点。因此，在步骤104中所准备的缓冲就绪之后，在步骤106中，机器使轮胎旋转，记录负载轮的各个角位置处的角波形力。
[0043]在本实施方式的装载过程中，应理解，轮胎被允许旋转至少一百转，以允许轮胎变暖并进入负载轮上的静止位置。在缓冲被建立之后，轮胎被允许旋转至少六百转以上，于是，为每一转，记录根据绕轮胎的M个均匀间隔角度的M点径向力波形(通常100点)、以及根据绕负载轮的N个均匀间隔的角度的在各波形收集开始时负载轮的旋转位置。接下来，在步骤108中，计算机计算N-波形“平均波形(Average Waveforms) ”缓冲。对于所记录的每个波形，这通过检查所保存的负载轮的旋转位置来完成。该旋转位置被四舍五入为最接近的整数模N，并且该旋转位置被指定为位置P。对于每个位置P，计算机92计算在负载轮的初始旋转位置为P的情况下所收集的所有波形的平均值。所产生的平均波形随后被存储为“平均波形”缓冲的Pth波形。
[0044]接下来，在步骤109中，计算机92计算“基础波形”。这通过计算储存在N-波形“平均波形”缓冲的所有索引下的全部波形的平均值并将该结果储存为“基础波形”来完成。
[0045]接下来，在步骤110中，计算机92计算N-点“总和波形”并将该波形保存在计算机92中的合适的内存文件中以供后续对比。具体地，对于“平均波形”缓冲中的N个波形中的每一个，存在M点数据(在负载轮位置P处开始)，凭借波形如何被记录，所述数据包含径向力加负载轮径向振摆。为了提取该负载轮径向振摆，计算机执行以下步骤。对于“平均波形”缓冲中的N个波形中的每一个中的各索引Q (从O到M-1)，由被四舍五入为最接近的整数模N的等式(P+QXN+(由轮胎的一转占据的负载轮角度，根据N))确定该点的负载轮位置，并且这是指定的索引S。N个波形中的每一个中的Qth索引处的点减去“基础波形”的Qth索引处的点并随后加至“总和波形”中的Sth索引，同时也使该Sth索引的值的计数增加。在循环完成之后，“总和波形”的各索引处的点除以增加至该索引的值的总计数，从而计算增加至“总和波形”中的各个单独索引的点的平均值。最后，计算机将所产生的“总和波形”和来自步骤102的回弹率值保存至计算机的存储器，作为所选回弹率轮胎的最终负载轮表征。
[0046]在步骤114中，从机器10卸载低回弹率轮胎。接下来，在步骤116中，将高回弹率轮胎装载到机器内。例如，高回弹率轮胎可具有1450磅/英寸2的回弹率。
[0047]随后，在步骤118中，对于高回弹率轮胎，重复步骤104-110，以收集高回弹率轮胎的相应的平均波形和总和波形。接下来，在步骤120中，卸载高回弹率轮胎。
[0048]在步骤122中，根据总和波形生成负载轮表征波形以供后续比较。所产生的负载轮表征波形随后可被应用于当前正在测试的轮胎。这通过从被记录的轮胎测试波形减去负载轮表征波形来完成。
[0049]现在参照图4，可看到示出了用于低回弹率轮胎的表征波形(一般由标号130指定)和用于高回弹率轮胎的表征波形(一般由标号132指定)。这些表征示出了机器10的负载轮的具体不圆度。同样地，本领域技术人员应理解，当用低回弹率轮胎和高回弹率轮胎测试时，各负载轮具有不同的表征波形。无论如何，这两个高和低回弹率波形能够被推测以预测与中回弹率轮胎关联的表征波形。通过轮胎匀度机测试中间回弹率轮胎，并且该预测值可用于调整由负载单元在正常测试下检测到的均匀性测量值。
[0050]如文中所使用，术语“主轴表征”涉及整个上主轴、主轴轴承、凸缘适配器(在文中称为上卡盘)和凸缘的表征。主轴表征的基本概念是主轴如同负载轮一样径向振摆，并且就像负载轮一样，在产生的径向力测试波形中观察到的径向振摆的量直接与轮胎的回弹率相关。然而，主轴表征不同于负载轮的表征，因为轮胎被安装“至”主轴。因此，轮胎位置与主轴位置的比率总是为1:1。这种比率不同是负载轮表征可通过将轮胎旋转600次且在它停在负载轮上的不同位置时进行测量获得。结果，测量主轴表征有不同的方法。
[0051]对于本文公开的两种方法，考虑到轮胎具有回弹率，该回弹率是对于负载轮向主轴在轮胎中移动每英寸由负载轮看到的径向力Ibs限定。在测试期间，当负载轮位置被固定时，不圆的主轴和/或凸缘以重复的方式以与轮胎的一转相等的频率朝向或远离负载轮推动轮胎。可直接假设/推断与保持轮胎的上和下凸缘的径向振摆结合的主轴的不恒定转圈产生径向力波形，该径向力波形在测试期间被加到轮胎的每个测试波形，这导致不精确的测试结果。下面的程序描述了如何计算(表征)主轴波形。一旦被表征，可在算术上从测试数据减去该波形，从而增加测试数据的精确度。
[0052]参考图5A,主轴表征过程的一个实施方式一般由标号150指定。在该过程中，大量(L个)轮胎被测试以生成能够基于轮胎的回弹率被规范化的波形的表格。虽然L可代表任意数量，但相信，L的值应至少为750以提供精确的主轴表征。无论如何，通过使用来自波形表格的平均值，控制器或计算机可计算主轴表征波形，该主轴表征波形能够直接用于从被记录的测试波形减去并产生轮胎性质的精确图片。
[0053]处理方法150始于步骤152，在步骤152中，用负载轮70测试大量轮胎，并将被测试的各个轮胎的波形保存在缓冲中。该缓冲可称为“轮胎波形”缓冲。如同负载轮表征过程，各波形可与如轮胎编码器56检测到的轮胎周围的M位置相关。应理解，在本实施方式中，各测试波形具有负载轮表征程序，该程序已经对其波形抽取因子。虽然，在某些实施方式中，仅主轴表征波形可用于调整正在测试的轮胎的波形。无论如何，此时没有主轴表征被抽取因子。在步骤154中，测试波形中的各M点除以被测试的轮胎的回弹率。在某些实施方式中，当前测试下的轮胎又可称为用于填充“轮胎波形”缓冲的控制轮胎。在步骤154中，轮胎波形缓冲中的所有轮胎波形均针对相同的回弹率被规范化。换句话说，在每个轮胎被测试时，该轮胎的回弹率被用于除以新插入的波形的各个数据点。本领域技术人员将理解，被测试的轮胎的回弹率由负载单元84、84’所生成的信号D、D’确定。在步骤156中，将所产生的波形储存在“轮胎波形”缓冲中的下一个可用索引中。如果“轮胎波形”缓冲中的全部条目均被填充，则从缓冲中删除最老的波形测试结果，并且保持最新的波形即正被添加的波形，使得“轮胎波形”缓冲中永远存在L个条目。
[0054]在步骤158中，一旦“轮胎波形”缓冲具有L个条目，则可使用该缓冲计算主轴表征。这通过取“轮胎波形”缓冲中的所有L个波形的平均值并调用该“平均波形”来完成。在步骤160中，“平均波形”中的每个M点随后乘以当前测试下的轮胎的回弹率。换句话说，平均波形的规范化平均值乘以当前轮胎的回弹率。这导致基于当前轮胎的回弹率生成主轴表征波形。
[0055]通过所产生的主轴表征波形，该波形能够被应用于当前测试下的轮胎。这通过从记录的轮胎测试波形减去主轴表征波形来完成。
[0056]现在参考图5B，主轴表征过程的另一实施方式一般由170指定。在此过程中，数量比之前实施方式少的轮胎可被测试以生成主轴表征波形。
[0057]过程170从测试任一轮胎(优选地，具有与负载轮表征期间所希望的RPP类似的低RPP的轮胎)开始。测试参数被设置为工作在所选的轮胎模型的正常的测试充气压力和负载下。应该执行N(任意数量)的单独测试，其中轮胎以N个不同的位置(角度)绕主轴旋转。N个测试中的每个被平均，并且所产生的平均波形被指定为用于特定回弹率轮胎的主轴表征。在步骤172中，技术人员用粉笔或其它类似的标记材料绕控制轮胎标记N个平均间隔的角度。轮胎被定向为以第一角度位于主轴上。接下来，在步骤174中，技术人员卡住轮胎并对其充气，并且将负载轮推至适当的测试位置以与控制轮胎接触。在预定数量(例如，10)的转动之后，轮胎以类似于负载轮表征的方式进入负载轮的位置。而且，在步骤174中，在控制轮胎旋转时，控制器逐个记录控制轮胎的某些数量(例如15)个轮胎波形(转的力数据)。每个转测量在相同的精确主轴位置开始和结束。每个记录的波形必须已减去所有的负载轮影响。换句话说，负载轮必须在开始此程序之前被表征。由于15个波形中的每个被记录，在步骤176中通过将波形中的所有值减去波形的平均值规范化每个波形。然后将所有15个规范化的波形一起求平均计算所产生的角位置“N”处的波形。接下来在步骤178中，卸载负载轮，除下排气的轮胎和轮胎卡盘。在步骤180中，控制器和/或技术人员确定所有角位置“N”是否已经被评估。如果未被评估，则在步骤182中，在保持主轴组件的上和下凸缘(B卩，主轴的上和下凸缘未被移除)固定就位的同时，技术人员将轮胎旋转1/N转(即至下一个标记角度)并且为轮胎的剩余的(N-1)个角度重复步骤174-180。
[0058]接下来，在步骤184中，控制器将所有N个波形一起求平均以为给定的回弹率轮胎计算主轴表征波形。最终，在步骤186中，控制器将主轴表征波形中的每个值除以轮胎的回弹率，然后将所产生的波形存储在由控制器维持的计算机存储器中。
[0059]对于所有随后被测试的成品轮胎，所存储的波形中的所有值乘以每个轮胎的回弹率，其中轮胎的回弹率在之前得到。这建立了新的单独的波形，该波形可用于减去该特定轮胎的主轴效应。然后当轮胎被测试时，轮胎的测试波形中的每个值减去单个主轴表征波形中的相应值。假设当原始的主轴表征如下面所述被计算时随后测试轮胎波形被定向以在相同的主轴编码器位置开始和结束。
[0060]在当前的主轴表征实施方式中，获得的主轴表征波形的“分辨率”对绕主轴测量的附加的N个不同的角度而言都增加。应该知道，为N选择的值应该不等于轮胎组成或构成中的任意重复特征或其倍数。例如，如果使用9段模具生产轮胎，则使用用于N的值9生产主轴表征波形，该波形朝向模具中的每个段的缺陷或图案偏置而不是主轴上的凸缘的径向振摆。例如，在9段轮胎上，以N = 7或11个不同角度获得良好的结果。应该知道，在N至少为7和至多为31的情况下素数都是好选择。
[0061]如图6所示，示出了示例性主轴表征波形。同样地，每个轮胎的波形基于被测试的轮胎的已知回弹率值由主轴表征波形补偿以提供最终结果，该最终结果随后与用于轮胎均匀性的已知期望参数对比。本领域技术人员应理解，如果轮胎匀度机经历任何机械改变或应变(诸如改变凸缘或上卡盘组件的其它部件)或发生某些物理冲击事件，则“轮胎波形”缓冲应被重置并且在重新计算主轴表征之前再次测试控制轮胎。
[0062]现在参照图7，利用机器表征波形的轮胎测试一般由标号200指定。在该过程中，在步骤202中，将测试的轮胎装载到机器内，并且通过使负载轮在其旋转时与轮胎接触来测量负载力。在步骤204中，测量这些负载力，随后，在步骤206中，计算机通过在负载轮表征过程100和/或主轴表征过程150中确定的推测的表征波形来调整所测量的负载力。随后，在这些负载力被调整之后，在步骤208中，对照测试标准检查被调整的波形，其中测试标准定义测试的轮胎的某些值是否在可接受的范围内。随后，在步骤210中，测试的轮胎以合格/不合格标示标记为可接受或不可接受。那些合格的轮胎被允许继续投入轮胎生产过程，同时，不可接收轮胎从制造过程收回并接受进一步的评估。
[0063]现在参考图8，主轴对齐组件一般由标号300指定。主轴对齐组件300耦接至在之前实施方式中公开的下主轴及卡盘组件32。除非特别注明，组件300与下主轴及卡盘组件以及机器10的所有其它部件和软件一起使用。无论如何，主轴对齐组件被安装在可移除凸缘30的下方并且被固定就位。否则，下主轴及卡盘组件的结构如图1所示。简要地，主轴对齐组件300不干扰轮胎匀度机的正常操作。随着下面的描述变得明显的是，组件300提供下主轴及卡盘组件32的精确旋转位置确定。检测到的角度位置信息然后被传输至控制器90，控制器90进而进行上主轴及卡盘组件34的旋转位置的调整以与下主轴及卡盘组件32的旋转位置匹配。如下面所讨论的，下主轴与上主轴的对齐便于主轴组件的表征并且便于改进匀度机对轮胎的测试。
[0064]现在参考图8和图9，组件300包括编码器组件302，编码器组件302是安装至下主轴及卡盘组件32的轴40且与轴40 —起旋转的环形配置。编码器组件302包括拾取环304。拾取环包括安装环306，安装环306具有从中延伸穿过的安装孔310。合适的紧固件穿过安装环306被接纳以连接至轴并且被固定至轴。拾取环的安装孔310的尺寸被设计为固定和紧密地装配至下主轴及卡盘组件。如在图8中可见，凸缘在编码器组件302上被安装至下卡盘及主轴组件32。无论如何，角套管314从安装环306向外和向下延伸。技术人员将理解，在一些实施方式中套管314可径向地延伸而不具有任意角定向。编码器环316绕角套管314的外围被设置。
[0065]编码器环316包括多个等间隔的齿320。在本实施方式中，环316提供彼此等间隔的齿并且在每对相邻的齿之间具有凹口。然而，技术人员将理解，齿的数量可根据需要改变以提供关于下主轴的角位置确定的灵敏度。编码器316还包括指标324，指标324被固定至多个齿320中的一个齿的下侧。将理解，指标324提供编码器环的“O”位置并且与本文公开的轮胎匀度机和表征过程结合充当主轴对齐组件300的操作的校准或参考点。
[0066]如在图8和图10中最佳看到的，随着编码器环316的旋转，下主轴编码器332被定位为检测多个齿和凹口以及指标的经过。下主轴编码器332由三个霍尔效应传感器组成。本领域技术人员将理解，每当齿位于传感器磁场正前方时每个霍尔效应传感器输出高电压，并且每当凹口位于传感器的正前方时它输出低电压或不输出电压。霍尔效应传感器334被定位为监视齿的上半部,而霍尔效应传感器336被定位为监视齿320的下半部。最后，霍尔效应传感器338被定位在编码器环320的齿的下方以检测指标324的经过。霍尔效应传感器334、336和338生成由控制器90接收的对应的输入F、G和H。
[0067]在图11中看到，将理解，传感器334偏离传感器336。可为50%或其它值的偏离允许有关编码器环316的旋转方向的确定。这在图12中得到验证，图12示出了传感器334首先看到齿的前缘328(A)，前缘然后在一段时间之后由第二传感器336检测(B)。齿的后缘然后由传感器334检测(C)，随后由传感器336检测(D)。如果环的旋转方向反向，则检测顺序为B、A、D、C。如在图12中最佳看到，这些检测还提供计数，该计数与传感器338对指标324的检测一起使用以确定拾取环304的角旋转位置，因此确定主轴的角旋转位置。由此，在本实施方式中，拾取环具有150个齿，每个齿具有四个增量，环有效地提供600个增量。这些600个增量然后可用于轮胎波形，还与由与轮胎匀度机相关联的各个负载单元检测的力读数相关联。在一些实施方式中，增量的数量可由齿的数量和/或霍尔效应传感器的数量调整。
[0068]现在参考图13，与轮胎匀度机10结合的主轴对齐组件的操作的方法一般由标号400指定。在步骤402中，下主轴编码器332确定下主轴的角位置，如果未与上主轴对齐，则在步骤404中，电机旋转上主轴以与下主轴的角位置匹配。此时，在步骤406中通过将卡盘组件移动到它们的合适方向然后重启和旋转轮胎，将被测试的轮胎固定在凸缘之间。接下来，在步骤408中负载轮70与测试的轮胎接合，并且用在步骤410中应用的表征波形测试轮胎。如上所述，此表征过程完整地在图5、图5A和图5B中描述。
[0069]技术人员将理解，通过对齐上主轴和下主轴，可在表征波形中考虑或补偿凸缘的任何不圆或上和下主轴的其它结构特征以及它们如何向测试轮胎施加力。由此，在主轴力被适当地表征之后，在步骤404中为每个经历测试的轮胎对齐主轴。换句话说，在获得表征波形之后，波形可以关于图7描述的方式用于测试的轮胎。
[0070]基于前面的描述，本发明的优点变得显而易见。通过对机器的部件进行表征，那些表征可用于精确识别负载轮上的凸部(high spot)和凹部(low spot)和/或调整主轴变化，以精确确定测试轮胎的机器的特性。而且，通过对齐上主轴和下主轴，它们的力可被精确地表征。换句话说，如果上主轴和下主轴在表征和/或测试过程中未对齐，可能实现任意数量的角度和力组合，这将错误地表征主轴力并且导致不太理想的轮胎均匀度测试。通过可发生主轴对齐的及时方式,关于下主轴对齐上主轴和提供精确地应用表征波形的方式的能力是有利的。的确，当前公开的方法允许下主轴的位置被确定然后旋转的上主轴在卡盘汽缸升起轮胎期间实现期望的对齐。无论如何，通过这些改进的程序，这些特征可在负载轮、主轴部件或其它机器的使用寿命改变期间更新以确保被检测的测量结果是精确的。这允许基于负载轮和机器的其它部件中的缺陷调整测试参数，以消除任何不圆度或机器的其它问题。通过利用机器表征波形精确确定轮胎的不均匀性，轮胎测试结果的可靠性得到增加。
[0071]因此，可见，通过上面所使用的结构和方法，本发明的目的已经达到。虽然根据专利法令，仅详细呈现和描述了最佳模式和优选实施方式，但应理解，本发明不限于此。相应地，为了理解本发明的真实范围和宽度，应参照所附权利要求。
【权利要求】
1.一种轮胎匀度机，包括: 用于接纳和旋转轮胎的装置，包括相对的主轴以及负载轮，所述相对的主轴用于接纳、充气和旋转所述轮胎，所述负载轮被应用于旋转的轮胎以获得轮胎测试结果； 主轴对齐组件，与所述相对的主轴相关联以在每当轮胎被接纳时使所述主轴相互对齐；以及 至少一个表征设备，与所述装置的部件相关联以表征所述相对的主轴的力，其中被表征的力用于调整所述轮胎测试结果。
2.根据权利要求1所述的轮胎匀度机，还包括: 计算机，接收所述至少一个表征设备生成的表征信号，并使用所述表征信号调整所述轮胎测试结果。
3.根据权利要求2所述的轮胎匀度机，其中所述主轴对齐组件包括: 上主轴及卡盘组件，具有与所述上主轴及卡盘组件相关联的上主轴编码器组件以确定上主轴角位置；以及 下主轴及卡盘组件，具有与所述下主轴及卡盘组件相关联的下主轴编码器组件以确定下主轴角位置， 所述计算机控制所述主轴及卡盘组件中的至少一个以使所述上主轴角位置和所述下主轴角位置彼此对齐。
4.根据权利要求3所述的轮胎匀度机，其中所述下主轴编码器组件包括: 编码器环，具有多个齿，所述编码器环耦接至所述下主轴及卡盘组件使得所述编码器环与所述下主轴及卡盘组件一起旋转，所述下主轴编码器组件监视所述多个齿的经过并且生成由所述计算机接收的位置信号； 所述计算机确定所述下主轴的角位置，然后将所述上主轴及卡盘组件移动至与所述下主轴及卡盘组件对齐的角位置。
5.根据权利要求3所述的轮胎匀度机，还包括: 至少一个负载元件，与所述负载轮相关联并生成由所述计算机接收的负载单元信号；以及 所述上主轴编码器组件和所述下主轴编码器组件生成由所述计算机接收的位置信号; 所述计算机在对齐之后处理所述位置信号和所述负载单元信号以生成参考轮胎的主轴表征波形。
6.根据权利要求5所述的机器，其中所述计算机接收每个参考轮胎的所述位置信号和所述负载单元信号并且生成轮胎波形缓冲。
7.根据权利要求6所述的机器，其中所述计算机对所述轮胎波形缓冲中的值求平均以生成平均波形，所述平均波形被应用于与对齐的主轴一起旋转的成品轮胎。
8.一种用于测试轮胎的方法，包括: 每次在装置中接纳至少一个控制轮胎，每个所述控制轮胎具有已知特性； 将用于被接纳的每个所述至少一个控制轮胎的主轴角对齐至相同的角位置； 将负载轮应用至所述至少一个控制轮胎并且生成负载轮力； 检测所述负载轮的角位置； 使所述负载轮的角位置与所述负载轮力关联；以及 根据角对齐的主轴、所述负载轮的角位置和所述负载轮力生成所述主轴的特征波形。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括: 在所述装置中接纳测试轮胎； 角对齐所述主轴并随后固定所述测试轮胎； 将所述负载轮应用至所述测试轮胎并生成测试轮胎负载力； 检测所述负载轮的角位置； 使所述负载轮的角位置和对齐的主轴的角位置与所述测试轮胎负载力关联； 根据所述负载轮的角位置、所述对齐的主轴的角位置和所述测试轮胎负载力生成测试轮胎波形；以及 通过所述特征波形调整所述测试轮胎波形。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括: 确定下主轴的角位置； 将上主轴旋转至与所述下主轴的角位置匹配的角位置；以及 固定并随后旋转所述至少一个控制轮胎以获得所述特征波形。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括 将编码器环耦接至下主轴使得所述编码器环与所述下主轴一起旋转，所述下主轴编码器组件检测所述编码器环的角位置，并因此检测所述下主轴的角位置； 将所述下主轴角位置发送至控制器； 由所述控制器生成对齐信号；以及 由与所述上主轴耦接的电机接收所述对齐信号，所述电机将所述上主轴移动至与所述下主轴的角位置匹配。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括: 在所述装置中接纳测试轮胎； 角对齐所述主轴； 将所述测试轮胎固定在所述主轴之间； 将所述负载轮应用至所述测试轮胎并且生成测试轮胎波形；以及 用所述特征波形调整所述测试轮胎波形。
【文档编号】G01M1/16GK104296926SQ201410341730
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】拜伦·R·斯塔诺塞克, 小大卫·L·珀林, 布赖恩·米切尔, 迈克尔·哈尼斯, 亚历山大·哈斯巴奇 申请人:阿克隆特种机械公司