Diagnostyka

Ogólne informacje dotyczące wyważarek komputerowych przedstawiono w części drugiej artykułu. Natomiast w części trzeciej przykładowo opisano wyważarki komputerowe Troll firmy Uni-Trol, wyważarki z funkcją testu drogowego firmy Hunter oraz wybrane wyważarki wytwarzane przez firmy Hofmann (Geodyna 6800p/Geodyna Optima) i Haweka (Balco).

Wyważarki Troll
Znanym polskim wytwórcą wyważarek komputerowych i montażownic do kół jezdnych jest firma Uni-Trol. W tabeli 1 przedstawiono podstawowe dane techniczne wybranych wyważarek Troll wytwarzanych przez tego producenta.

Komputerowe wyważarki typu Troll przeznaczone są do dynamicznego wyrównoważania kół samochodów osobowych, dostawczych i ciężarowych. Wyrównoważanie odbywa się w jednym cyklu pomiarowym. Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne zapewniają bezpieczeństwo, prostotę i wygodę obsługi, dużą niezawodność oraz krótki czas wyrównoważania koła. Urządzenia wyposażone są w uchwyt szybkomocujący, syntezator mowy, programy autokalibracji, ukrytego ciężarka, ALU (możliwość pracy z obręczami ze stopów lekkich), pneumatyczny hamulec wrzeciona w miejscu niewyrównoważenia. Wyważarki do kół samochodów osobowych i dostawczych standardowo posiadają osłonę koła. W urządzeniu Troll 2105 H (2105 HS) zastosowano ręczny napęd wału. Wyważarki Troll 2313, Troll 2256 i Troll 3205 wyposażono w ultradźwiękowy system automatycznego pomiaru parametrów koła jezdnego. Wyważarki do samochodów ciężarowych Troll 2122 i Troll 2162 dzięki dodatkowemu uchwytowi umożliwiają wyrównoważanie kół samochodów osobowych. Wyposażone są także w pneumatyczny podnośnik kół oraz osłonę koła. Prawie wszystkie odmiany wyważarek realizują funkcję optymalizacji, a modele Troll 3200 (Troll 3205) także funkcję minimalizacji oraz zostały dodatkowo wyposażone w czujnik bicia koła i drukarkę termiczną.






Na rys.1 pokazano przykładowo wyważarki Troll 3205 do kół samochodów osobowych (a) oraz Troll 2162 do kół samochodów ciężarowych (b) wytwarzane przez firmę Uni-Trol.

Wyważarki z funkcją testu drogowego
Interesującym rozwiązaniem konstrukcyjnym wyważarek komputerowych są wyważarki firmy Hunter z funkcją testu drogowego. Pierwsza wersja takiej wyważarki GSP 9700 (rys. 2a) umożliwia badanie kół samochodów osobowych o masie do 68 kg. Oprócz realizacji funkcji spotykanych w podobnych wyważarkach (np. programów kalibracji, optymalizacji i minimalizacji) urządzenie przeprowadza test drogowy, podczas którego oceniane są sprężystość opony i wady jej kształtu (bicie promieniowe opony). W tym celu w wyważarce zastosowano dodatkową rolkę o średnicy 6” (152,4 mm). Po włączeniu programu testu drogowego rolka zostaje dociśnięta do obracającego się koła (rys. 2c) z siłą około 3,18 kN, powodując ugięcie opony, co umożliwia określenie zmian wartości siły promieniowej działającej na koło. Rolka dociskana do opony koła zamontowanego na wale wyważarki symuluje drogę, po której porusza się koło zamontowane w samochodzie. Jeżeli zmiany wartości siły promieniowej zmierzonej na obwodzie opony są zbyt duże, wyważarka przeprowadza dodatkowymi czujnikami pomiar bicia osiowego i promieniowego obręczy. Następnie na ekranie monitora przedstawione są informacje dotyczące:
- wartości siły promieniowej kompletnego koła i samej opony,
- wartości bicia promieniowego kompletnego koła,
- wartości bicia promieniowego i osiowego obu stron obręczy koła,
- zalecenia odnośnie obrócenia opony względem obręczy koła w celu zminimalizowania zmian wartości siły promieniowej.









Rys.2. Komputerowe wyważarki GSP 9700 (a) i GSP 9720 (b) firmy Hunter z funkcją testu drogowego oraz rolka dociskana do opony umożliwiająca pomiar siły promieniowej (c).

Zmierzone wartości bicia obręczy i opony oraz siły promieniowej mogą być również przedstawione w postaci graficznej. Istnieje także możliwość wydruku protokołu z wykonywanych badań. Wyważarkę wyposażono w przystawkę do pompowania kół oraz oprogramowanie automatycznie uzupełniające ciśnienie do wartości zaprogramowanej przez obsługującego.

Kolejny model GSP 9712 tej wyważarki stanowi rozwinięcie pierwotnej wersji i wprowadzono w nim następujące zmiany:
- możliwość wyważania kół o masie do 80 kg,
- zastosowanie do pomiaru sprężystości opony rolki o większej średnicy (9,5”),
- zwiększenie nacisku rolki do około 6,37 kN,
- zmniejszenie prędkości obrotowej wału wyważarki,
- nowy panel sterujący i niezależny kolorowy monitor 15”,
- zastosowanie nowego oprogramowania.









Rys.3. Komputerowa wyważarka do kół Geodyna Optima (źródło: Hofmann): a – widok wyważarki, b – laserowy pomiar parametrów koła oraz bicia obręczy i opony, c – rozmieszczenie modułów laserowych.

Pierwsze trzy z wymienionych modyfikacji umożliwiły wykonywanie pomiarów kół nie tylko samochodów osobowych, ale również dostawczych, terenowych i lekkich ciężarowych.
Najbardziej nowoczesna odmiana GSP 9720 wyważarki z funkcją testu drogowego (rys. 2b) posiada dodatkowo następujące cechy:
- automatyczne zakładanie i zdejmowanie koła,
- automatyczne wprowadzanie rozmiarów obręczy,
- system laserowy do ustalania miejsca założenia ciężarków,
- samoczynne ustawianie koła w położeniach niezbędnych do założenia ciężarków,
- automatyczne prowadzenie procedury pomiarowej,
- oświetlenie wyważanego koła,
- kolorowy monitor LCD 17”,
- drukarka i połączenie z siecią ASA (opcja),
- komplet specjalnych stożków i płyt dociskowych z trzpieniami centrującymi.

Oprócz tego wyważarka może być wyposażona w dźwignik pneumatyczny i funkcję do pomiaru sił bocznych spowodowanych nieprawidłowym kształtem opony. Stacjonarne wyważarki komputerowe z funkcją testu drogowego firmy Hunter należą obecnie do grupy najbardziej nowoczesnych wyważarek tego typu. Dzięki funkcji testu drogowego możliwe jest wykrycie nierównomiernej sprężystości opony (wad fabrycznych), nierównomierności powierzchni bieżnika opony (np. powstałych wskutek gwałtownego hamowania), deformacji obręczy, nieprawidłowego ułożenia stopki opony na obręczy koła oraz nieprawidłowego zamocowania koła na wyważarce.

Wyważarki Geodyna 6800p/Geodyna Optima
Nowoczesne wyważarki oprócz wyrównoważania kół powinny wykonywać optymalizację położenia opony względem obręczy (program optymalizacji i minimalizacji) oraz pomiar odchyłek kształtu z ich oceną. Przykładem zaawansowanych technologicznie wyważarek realizujących wyżej wymienione zadania są Geodyna 6800p i Geodyna Optima (rys. 3a) firmy Hofmann. Urządzenia służą do wyrównoważania kół samochodów osobowych, dostawczych i motocykli o masie do 70 kg. Podstawowe dane techniczne tych wyważarek przedstawiono w tabeli 2.
W wyważarce Geodyna Optima zastosowano technikę laserową, kamery CCD (w technologii 3D) oraz wprowadzono nowe, nie stosowane w innych wyważarkach funkcje. Po zamocowaniu koła wszystkie czynności wstępne są wykonywane automatycznie. Obecnie w wyważarkach do pomiaru parametrów koła oraz bicia obręczy i opony wykorzystuje się nastepujące metody: mechaniczną, ultradźwiękową i laserową. Ta ostatnia, zastosowana w tej wyważarce, jest najbardziej dokładna (0,1 mm) i gwarantuje prawidłowy pomiar tych parametrów (rys. 3b). Ten model wyważarki firmy Hofmann realizuje program optymalizacji spokojnego biegu w inny sposób (za pomocą bezdotykowego pomiaru bicia). Stosowanie tej metody wymaga dokładnego centrowania koła na wale wyważarki, na przykład za pomocą uchwytu Duo Expert firmy Haweka (tuleje rozprężne i trzpieniowe tarcze dociskowe).

Tabela 1. Charakterystyka techniczna wyważarek Troll firmy Uni-Trol

Wyważarka Geodyna Optima charakteryzuje się następującymi cechami:
- bezdotykowe, automatyczne wprowadzanie danych koła (skanery laserowe),
- uchwyt elektromechaniczny do automatycznego mocowania koła,
- elektroniczny, bezdotykowy pomiar bicia osiowego i promieniowego kompletnego koła (opony) oraz osobno obręczy wraz z wizualizacją graficzną tego pomiaru,
- dane niezbędne do wyrównoważenia koła oraz wartości bicia promieniowego i osiowego uzyskuje się w ramach jednego cyklu pomiarowego,
- automatyczny dobór płaszczyzn wyrównoważania i położenia ciężarków korekcyjnych (ramię pomiarowe typu geodata),
- programy optymalizacji i minimalizacji (po zebraniu danych dotyczących wartości niewyrównoważenia oraz bicia, urządzenie wskazuje najlepszą metodę usunięcia zakłóceń ruchu obrotowego koła przez zmianę położenia opony względem obręczy),
- możliwość pomiaru samej obręczy oraz automatyczne uruchomienie odpowiedniej procedury jej wyrównoważania,
- automatyczny pomiar głębokości bieżnika,
- prowadzenie operatora i podpowiedzi za pomocą menu,
- przejrzyście opracowany pulpit operatorski,
- monitor kolorowy i  możliwość wydruku wyników pomiaru,
- kompatybilność ze standardem sieci ASA (opcja).

Do wykonania pomiaru zastosowano trzy moduły laserowe wraz z kamerami CCD zintegrowane z urządzeniem do wyrównoważania koła. Połączenie techniki laserowej z miernikami osiowymi (wykorzystującymi kamery CCD) umożliwia rozpoznanie rodzaju obręczy oraz dokładne określenie położenia ciężarków korekcyjnych. Układ pomiarowy wyważarki wykonuje w czasie jednego cyklu niezbędne pomiary geometryczne kompletnego koła w obrębie obręczy i opony. Urządzenie może pracować w dwóch trybach, standardowym i optima. Tryb standardowy nie obejmuje pomiarów bicia promieniowego i osiowego. Ustawieniem fabrycznym jest tryb optima, który obejmuje:
- identyfikację rodzaju obręczy wraz z jej parametrami geometrycznymi oraz zalecaną pozycją ciężarków,
- liczenie szprych w przypadku, gdy urządzenie rozpoznało konieczność uruchomienia trybu podział ciężarków,
- pomiar bicia promieniowego opony,
- pomiar bicia promieniowego oraz osiowego lewej i prawej strony obręczy.

Trzy moduły laserowe wraz ze zintegrowanymi kamerami CCD, służące do pomiaru bicia promieniowego i osiowego oraz diagnozowania samej obręczy, zostały umieszczone w niżej wymienionych miejscach (rys. 3c).

Tabela 2. Charakterystyka techniczna wyważarek Geodyna 6800p/6800 Optima firmy Hofmann

Moduł laserowy 1 jest zespolony z głowicą pomiarową wahliwą i służy do:
- skanowania wewnętrznego kształtu obręczy (ustalenie miejsca zamocowania ciężarków z lewej strony lub wewnątrz obręczy),
- określenia odległości od układu pomiarowego oraz średnicy obręczy,
- pomiaru bicia osiowego i promieniowego lewej strony obręczy,
- określenia liczby i położenia wewnętrznych szprych obręczy.

Moduł laserowy 2 umieszczony jest z tyłu za osłoną koła i przeznaczony jest do:
- pomiaru bicia promieniowego zewnętrznej powierzchni opony,
- ustalenia parametrów geometrycznych stopki obręczy podczas pomiaru dokonywanego dla samej obręczy.

Moduł laserowy 3 został rozmieszczony z prawej strony obok osłony koła i służy do pomiaru bicia promieniowego prawej strony obręczy oraz szerokości obręczy. Przed rozpoczęciem pomiarów należy ustalić wartości dopuszczalnego bicia promieniowego i osiowego obręczy oraz opony podane przez producenta. Urządzenie wykona ocenę zmierzonych parametrów. Wyniki badania zostaną przestawione na wykresie (rys. 4).

Rys.4. Przykładowy wydruk wyników pomiarów wykonanych wyważarką Geodyna Optima (źródło: Hofmann).

W przypadku przekroczenia wartości dopuszczalnych bicia na ekranie pojawia się komunikat dotyczący korekcji położenia opony względem obręczy. Kolejne informacje ukazujące się na ekranie pomagają operatorowi w wykonaniu tego zadania. Pomiar wszystkich parametrów niezbędnych do wyrównoważania koła w jednym przebiegu powoduje skrócenie czasu wykonania czynności pomiarowych do około 30 s. Wyważarka jest przystosowana do stosowania nowych odmian ciężarków wykonanych z cynku lub stali (ciężarki ołowiowe są obecnie wycofywane z rynku).

Wyważarki Balco 920/Balco 9200
Spośród uniwersalnych wyważarek komputerowych interesujące jest rozwiązanie konstrukcyjne wyważarek Balco 920 (921) firmy Haweka (rys. 5a). Mogą być one stosowane do wyrównoważania kół o średnicach obręczy od 13” do 26” (samochody osobowe i ciężarowe). Zastosowano w nich urządzenie podnoszące wału wyważarki z napędem ręcznym (patent firmy Haweka). Wyważarka odznacza się bardzo lekką konstrukcją i jest w pełni mobilna. Z powodu wzmocnionej konstrukcji ramy odmiana Balco 920 jest przystosowana do wyrównoważania koła razem z bębnem hamulcowym. Urządzenie jest wyposażone w  kilka programów wyważania, w tym kół z tarczami aluminiowymi. Podczas zakładania koła na wał wyważarki następuje samoczynne uaktywnienie systemu pomiarowego oraz jego automatyczne wyłączenie po wykonaniu pomiarów. Zastosowano zasilanie elektryczne wyważarki – zasilaczem 230 V lub bateriami 9 V (z wbudowanej baterii akumulatorów).

Urządzenie jest niezwykle proste w obsłudze. W celu prawidłowego wyrównoważenia koła należy wykonać tylko cztery czynności (rys. 5c):
- dostosować wysokość wału wyważarki do wysokości otworu środkowego koła (1),
- zamocować koło i obracać korbą, aby podnieść je do góry (2),
- wprowadzić do pamięci urządzenia dane koła (3),
- wprowadzić ręcznie koło w ruch obrotowy, odczytać wynik pomiaru i założyć ciężarki korekcyjne (4).

Rys.5. Uniwersalne wyważarki komputerowe z napędem ręcznym firmy Haweka Balco 920 (a) i Balco 9200 (b) oraz czynności niezbędne do wyrównoważenia koła (c).

Bardziej nowoczesna wersja tej wyważarki Balco 9200 (rys. 5b) stanowi rozwinięcie konstrukcyjne poprzednich modeli. Zastosowana technologia pozwala na wyrównoważanie kół z dużą dokładnością (1 g – koło osobowe, 25 g – koło ciężarowe). Rozszerzono zakres średnic obręczy (8”-30”) i szerokości obręczy (3”-20”) wyrównoważanych kół. Maksymalną masę badanego koła jezdnego zwiększono do 250 kg. Wprowadzono automatyczny pomiar średnicy obręczy i odległości koła od układu pomiarowego wyważarki. Urządzenie realizuje funkcje samokalibracji i optymalizacji. Wyposażone jest w program ukrytego ciężarka (ramię pomiarowe geodata) i program ALU (możliwość pracy z obręczami aluminiowymi). Wprowadzono również program wyrównoważania statycznego dla kół motocyklowych. W wyposażeniu standardowym znajduje się uchwyt Profi składający się z: pierścienia dystansowego, tarcz (4-ramiennej i 5-ramiennej) z trzpieniami, stożków o różnych średnicach i nakrętki.

dr inż. Kazimierz Sitek