技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于将充气轮胎安装在
车轮的
深槽轮辋上的方法，其中，在准备
位置借助于布置在操纵装置中的夹具抓取充气轮胎的滚动面，从操纵装置开始带到夹持在张紧装置中的轮辋上，并且通过夹持充气轮胎的夹具受控的运动以背对轮辋的第一轮胎圆缘套在轮辋的轮辋边缘上。本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。
背景技术
[0002] 所述类型的、用于将充气轮胎自动安装到
深槽轮辋上的方法例如由EP1738937A2公开。在此，借助于夹具进行充气轮胎的操纵和安装，该夹具安装在操纵
机器人的枢转臂或机械手上并且这样构造，使得该夹具能够抓取并夹持充气轮胎的滚动面区域的外圆周，并且可以抵靠在充气轮胎的
侧壁上。通过夹具受控的运动，可以按已知的方法安装带有仅一个轮胎圆缘的轮胎，在合适的情况下也安装带有两个轮胎圆缘的轮胎。如果按照所述方法安装两个轮胎圆缘有困难，则可以借助操纵装置和夹具安装第一轮胎圆缘以及在连接在后面的安装装置中通过沿着轮辋边缘导引所述推套工具的推套工具以传统的方式安装第二轮胎圆缘。
[0003] 在由EP1916124A1公开的方法中，为了机械地安装车轮，借助张紧装置将轮辋或车圆盘轮固定夹持在一个
水平位置。充气轮胎被倾斜地放置在轮辋上并且在轮辋上推套到这样远，使得下轮胎圆缘以下部压入轮辋的深槽中，而下轮胎圆缘以其上部突伸出上轮辋边缘。接着，使推套工具从上方下降到轮胎和轮辋上。通过推套工具围绕轮辋旋
转轴线的旋转，将轮胎圆缘连续地拉过上轮辋边缘上。重复上述过程，以便安装第二上轮胎圆缘。
[0004] 由EP1054783B1已知一种方法和装置，其中，首先张紧轮胎安装站中的轮辋并接着将轮胎按预定偏心位置放置在轮辋上并且用夹子夹紧。用于安装轮胎圆缘的工具布置在机器人的铰接臂上，该工具与轮胎接合，并且在编程的路线上围绕轮辋导引，以便将第一圆缘套在轮辋边缘上。在工具相对轮辋经过接近360°之后，工具与轮胎的第二圆缘接合并且沿着第二编程路线运动，其中，工具执行围绕轮辋的整个圆周的第二运动，用于将第二圆缘安装在轮辋上。
[0005] 另外由DE 102006057171A1已知一种用于通过操纵机器人将充气轮胎安装在车轮的轮辋上的装置，该操纵机器人具有可围绕多轴运动的、带有可旋转驱动的凸缘的机械手和安置在该机械手上的夹具，该夹具具有基体和可相对夹具的中
心轴线径向运动的夹紧臂，所述夹紧臂与同步装置耦连，该同步装置同步夹紧臂的径向运动。同步装置具有可旋转地支承在基体上的、可通过
电机旋转驱动的圆盘和离合元件，所述离合元件借助于
铰链这样固定在圆盘和夹紧臂上，并且在圆盘转动时导致夹紧臂同步的径向运动。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种开头所述类型的、用于安装轮胎的方法，该方法能廉价地实施并且适于多种充气轮胎变型。另外，本发明的目的在于创造一种装置，该装置使得能够在短时间内在轮辋张紧时实现完整的轮胎安装。
[0007] 在按本发明的方法中，借助于布置在操纵装置中的夹具抓取在准备位置的充气轮胎的滚动面，从操纵装置向夹持在张紧装置中的轮辋导引充气轮胎并且通过夹持充气轮胎的夹具的受控运动将充气轮胎以面对轮辋的第一轮胎圆缘套在轮辋的轮辋边缘上。接着，将夹具从充气轮胎脱开，并且借助于布置在张紧装置上的调节元件将轮胎移动到用于安装第二轮胎圆缘的适当初始位置。然后，布置在夹具上的安装工具通过移动夹具被置于夹持在张紧装置中的轮辋上的工作位置，并且通过夹具围绕轮辋轴线的旋转运动沿着轮辋边缘导引，其中，第二轮胎圆缘借助于安装工具套在轮辋的轮辋边缘上。
[0008] 按本发明的方法具有这样的优点，即，以较小的开销在机器上实现全自动的轮胎安装。包括将轮胎输送到安装站、擦洗轮胎圆缘、推套两个轮胎圆缘和输出安装好的车轮的整个安装过程可以借助于唯一一个安装站“一站式地”进行。该方法还具有这样的优点，即，该方法适于不同的车轮和轮胎类型以及车轮和轮胎大小，并且能够没有耗费的改装措施地交替处理不同的轮胎类型和车轮类型。另外可以在短时间内实现安装循环的执行。
[0009] 按照本发明，用于实施该方法的一种有利的装置包括带有可沿三个方向运动的铰接臂的操纵装置和安装站，所述铰接臂在其自由端具有带有至少两个可相对夹具的中心轴线径向运动的、用于夹紧和保持充气轮胎的夹紧臂的夹具，所述安装站布置在操纵装置的工作区域中并且具有用于可松开地夹持轮辋的张紧装置和用于相对轮辋
定位充气轮胎的调节元件，其中，铰接臂上的夹具可以借助于调节
驱动器围绕中心轴线和至少另一轴线转动和固定在任意旋转
角位置上，其中，在夹具上布置有用于将轮胎圆缘套在轮辋上的工具，并且夹具借助于调节驱动器以及必要时借助于铰接臂在圆形轨道上这样运动，使得该工具能够沿着轮辋的轮辋边缘导引。
[0010] 按本发明的装置的特征在于较小的制造成本，因为用于输送充气轮胎到安装站和用于输出安装好的车轮的额外输送装置可以省略。另外，仅需要一个带有用于夹持轮辋的张紧装置和用于在安装站中定位充气轮胎的调节元件的安装站。
[0011] 通过按本发明的装置可以将充气轮胎根据按本发明的方法安装在轮辋上，但是，安装也可以完全以传统的方式进行，方式是，借助于布置在夹具上的工具安装两个轮胎圆缘。
[0012] 按照本发明的另一个建议，用于推套轮胎圆缘的工具可以布置在夹紧臂上，并且夹紧臂可运动到一闭合位置，在该闭合位置中，夹紧臂的自由端相互
支撑。这种构造的优点在于工具不妨碍对轮胎的抓取和安装。通过夹紧臂在其中相互支撑的闭合位置，实现了具有工具的夹紧臂与操纵装置特别刚性的连接。由此保证了，工具能够借助于夹具以较小的间距沿着轮辋边缘移动，而不与轮辋边缘
接触。
[0013] 为了进一步改善夹紧臂在闭合位置中的相互支撑，可以设计为，在夹紧臂的自由端布置夹持装置，该夹持装置在夹紧臂的闭合位置这样相互嵌接，使得夹紧臂的相对运动得以防止。
[0014] 还有利的是，每个夹紧指具有平行于夹具中心轴线定向的
夹板，该夹板具有平行于中心轴线延伸的边缘，该边缘具有凸起和凹槽，所述夹板在夹紧臂的闭合位置以其边缘相互支撑，其中，凸起和凹槽相互嵌接并且防止夹板沿至少一个方向的相对运动。
[0015] 按照本发明的另一建议，夹具具有中央的基体，夹紧臂支承在该基体上，其中，夹紧臂借助于同步装置耦连，该同步装置同步其径向运动，其中，每个夹紧臂具有两个平行的导杆，所述导杆分别通过旋转铰链以其一端与基体并且以其另一端与夹板这样可旋转地连接，使得导杆形成用于夹板的平行导引机构。
[0016] 按本发明的装置的一种备选的实施形式可以是，所述夹紧臂和用于推套轮胎圆缘布置在夹具的中央基体上，使得工具刚性地与基体连接并且所述夹紧臂可运动到张开的位置，在该位置中，夹紧臂位于工具的工具区域之外。在装置的这种设计构造中，如果轮胎圆缘借助于工具套上，则夹紧臂卸载。通过夹紧臂较小的负荷，可以将夹紧臂设计得更轻。因为夹紧臂必须相互张开，因此夹紧臂不妨碍推套过程，在该实施形式中在安装站的周围需要较大的自由空间。
[0017] 为了控制夹具的张开和闭合以及夹具运动，按本发明的操纵装置具有可编程的控制装置。这使得能够以简单的方式将安装过程与轮辋和轮胎各自的形状和大小单独适应。另外，可以在操纵装置上设置用于检测在轮胎安装时出现的负荷的负荷
传感器。负荷传感器的
信号可以由监测装置监测，该监测装置与控制装置连接，用于在超过预定的负荷值时能够改变对操纵装置的控制。
附图说明
[0018] 以下根据在附图中示出的
实施例详细说明本发明。在附图中示出：
[0019] 图1是带有按本发明的装置的操纵机器人；
[0020] 图2是图1所示的装置的夹具；
[0021] 图3是将充气轮胎输送到由张紧装置夹持的轮辋的过程；
[0022] 图4是借助于夹具开始推套第一轮胎圆缘的状态；
[0023] 图5是夹具在推套第一轮胎圆缘之后的位置；
[0024] 图6是用于推套第二轮胎圆缘的夹具的闭合位置；
[0025] 图7是布置在夹具上的、用于推套第二轮胎圆缘的工具的初始位置；
[0026] 图8是夹具在推套第二轮胎圆缘过程中的位置；
[0027] 图9是按本发明的装置的第二种实施形式在推套第二种轮胎圆缘时的状态；
[0028] 图10是按本发明的装置的第三种实施形式，以及
[0029] 图11是图10所示的实施形式在用于推套第二轮胎圆缘时的夹紧位置。
具体实施方式
[0030] 图1示出了操纵机器人1，该操纵机器人带有可通过该操纵机器人运动的夹具2，该夹具设置用于夹紧和保持充气轮胎。操纵机器人1由固定的
基础支架3构成，在该基础支架上，带有
摇臂5、臂6和机械手7的
旋转机构4围绕垂直的轴线A1旋转。摇臂5可在旋转机构4上上围绕水平的轴线A2旋转，而臂6可在摇臂5上围绕水平的轴线A3旋转。臂6由两个部件组成，这两个部件可相对彼此围绕沿臂6的纵向延伸的轴线A4旋转。机械手7以可围绕横向于臂6的纵轴线延伸的轴线A5旋转的方式与臂6连接。机械手7在其自由端具有可围绕轴线A6旋转的凸缘8。操纵机器人1的所有轴线A1至A6可通过受控的
伺服电机驱动。在伺服电机中集成有
制动器和用于测量旋转角的解算器。机器人配备有控制装置，该控制装置可自由编程并且通过该控制装置可以将各前述轴线个别移动到任意的旋转角位置和固定于该旋转角位置。夹具2可以借助于布置在机械手7上的伺服电机相对机械手7旋转并且以精确的旋转角定位。
[0031] 在图2中清楚地示出的夹具2具有固定在凸缘8上的基体10，该基体带有四个交叉布置的臂11，所述臂径向向
外延伸。在臂11的径向外端部上借助于旋转铰链12以可枢转的方式支承有夹紧臂13。在夹紧臂13的自由端借助于旋转铰链14以可枢转的方式支承有夹紧指15。每个夹紧臂13的旋转铰链12和14的轴线是平行的并且与夹具2的中心轴线相切地定向。在朝向夹具中心的侧面，夹紧臂13与该导杆16平行间隔地布置，所述导杆分别以一端通过旋转铰链17与夹紧指15相连并且以另一端通过旋转铰链与臂11相连。导杆16与夹紧臂13一起形成可枢转的平行导引机构，该平行导引机构使得，夹紧指15在夹具2打开和闭合时保持其相对夹具2的中心轴线的预定指向。
[0032] 夹紧指15具有分别一个与夹具2的中心轴线基本上平行定向的夹板19，该夹板被确定用于抵靠在充气轮胎的滚动面上。板20从夹板19径向向内延伸并且与夹板垂直，夹具通过该板可以支撑在充气轮胎的侧壁上。每个夹板19在两个与夹具2的中心轴线平行的端面边棱上配设有多个齿状的突起21和凹槽22。一个端面边棱的突起21和凹槽22相对另一端面边棱的突起21和凹槽22这样轴向错移，使得在图2中所示的、夹具2的最大闭合位置中(在该闭合位置中夹板19的端面边棱相互贴靠)，相邻的夹板19的突起21和凹槽22没有间隙地相互嵌接并且所述夹板19形面配合地相互连接。以这种方式，夹紧臂13和夹紧指15在夹具2的最大闭合位置中与基体10一起形成刚性的
框架体，该框架体在没有明显
变形的情况下就可以将推套轮胎圆缘所需的
力从机械手7传递到推套工具上。
[0033] 为了打开和闭合夹具2，夹紧臂13可以同步地相互远离或相向地运动。为了产生这种同步运动而设置可旋转的圆盘，该圆盘以可绕夹具2的中心轴线旋转的方式支承在基体10上。在基体10上设置有伺服电机24，该伺服电机为了旋转圆盘23而通过圆锥
齿轮传动机构与圆盘23驱动地连接。圆盘23通过分别一个杆状的耦合元件25与各个夹紧臂13连接。耦合元件25一样长并且在其端部支承有具有至少两个
自由度的铰链26，该耦合元件通过所述铰链固定在圆盘23和夹紧臂13上。铰链26以90°的角间距和与圆盘23的
旋转轴线相同的间距布置在圆盘23上。如果圆盘23由伺服电机24旋转，则耦合元件25的与夹紧臂13连接的铰链26沿径向运动，从而使支承在臂11上的夹紧臂13沿相应的方向执行枢转运动。
[0034] 在夹紧指15上固定有三个推套工具27，28，29。推套工具27，28，29位于夹板19的外侧并且以其工作端突伸出夹板19的背对夹紧臂13的边缘。推套工具27以其工作端形成圆缘导向件，该圆缘导向件将轮胎圆缘沿径向从轮辋边缘压出。在推套过程中，在其后跟着推套工具28的压辊，通过该压辊将轮胎圆缘压入轮辋凹槽中。推套工具29在工作端具有随动辊，该随动辊具有比推套工具28的压辊更小的直径。通过将随动辊布置在夹板19的外侧，推套工具27，28，29不妨碍夹具的夹紧功能。在图2中所示的、夹具2的最大闭合位置中，推套工具可以用于推套轮胎圆缘，方式是使闭合的夹具借助于操纵机器人1这样运动，使得推套工具27，28，29在与轮辋同心的圆形轨道上沿着轮辋边缘导引。
[0035] 以下借助于所述的装置详细说明用于将充气轮胎安装在深槽轮辋上的方法。
[0036] 如图3所示，为了将轮胎R安装在轮辋F上，将轮辋F夹紧在张紧装置30中。在此，轮辋以轮辋边缘放置在张紧装置30的桌台31上，并且接着通过可同步径向运动的
夹钳32在平放的轮辋边缘上固定夹紧。轮胎R被从布置在操纵机器人1的工作区域中的、未示出的输送装置取下，方式是夹具2通过夹板19这样抓取轮胎R的滚动面，使得板20抵靠在所述轮胎R的侧壁上。然后，轮胎R首先被从操纵机器人输送到润湿站，在该润湿站中用
润滑剂润湿轮胎圆缘。接着，如图3所示，轮胎R在相对水平方向倾斜的倾斜位置移动到轮辋处，并且如图4所示，这样地翻到轮辋上，使得上轮辋边缘在一侧进入朝向轮辋F的第一轮胎圆缘的孔中，并且轮胎圆缘在该侧到达轮辋凹槽中。
[0037] 然后，轮胎R在进一步接近轮辋F的同时由夹具2运动到一水平位置，其中，第一轮胎圆缘完全套在轮辋边缘上。由此实现的安装状态在图5中示出。
[0038] 为了安装上方的第二轮胎圆缘，打开夹具2，并且通过将其抬离轮胎R而移除。轮胎R在此位于下轮辋边缘和桌台31上。一旦夹具2位于轮胎R和轮辋上方足够的距离，夹具2就运动到最大的闭合位置，在该最大的闭合位置，夹板19相互抵靠并且通过相互嵌接的突起21和凹槽22形面配合地相互连接。在图6中示出了用于安装第二轮胎圆缘的初始位置。
[0039] 为了放置推套工具27，28，29首先需要的是，借助于布置在张紧装置30上的轮胎抬升器(通过箭头33示出)将轮胎R在一侧提升并且置于相对轮辋F的倾斜位置中。另外，轮胎R在未抬起的侧面借助于可相对轮辋径向运动的轮胎滑
块(通过箭头34示出)这样压到轮辋上，使得第二轮胎圆缘嵌入轮辋F的的深槽中。然后，最大闭合的夹具2被相对轮辋F下降，并且通过推套工具27，28，29定位在轮辋F的自由边缘附近，而不与轮辋边缘接触。图7示出了这种安装状态。夹板9在此构成环，该环以足够的距离位于轮辋F上方，并且具有这样小的直径，使得该环不与轮胎圆缘接触。
[0040] 在推套工具27，28，29定位到轮辋F的边缘处之后，轮胎抬升器33再次下降到初始位置，以便不妨碍第二轮胎圆缘的推套。
[0041] 然后，夹具2与推套工具27一起向前在与轮辋F同心的圆形轨道上这样运动，使得推套工具27，28，29相对轮辋轴线相切的定向保持不变。通常，这种圆形轨道的半径大于推套工具27，28，29与夹具2的中心轴线的间距。因此，推套工具27，28，29沿着圆形轨道的运动要求借助于机械手7的凸缘8旋转夹具2并且机器人凸缘8的轴线围绕轮辋F的轴线的运动也与该运动同步。两个运动可以由机器人控制装置根据输入的、有关轮辋的大小和位置以及有关工具与夹具2的旋转轴线的间距的数据精确控制。
[0042] 图8示出了推套工具27，28，29在夹具2旋转约90°之后的位置。当推套工具27，28，29在完整的圆形运动之后再次到达其初始位置时，第二轮胎圆缘的推套才结束。然后，抬起、打开并且再次降下夹具2，以便重新抓取轮胎R。同时，打开张紧装置30，使得操纵装置能够将由轮辋和轮胎组成的、安装好的车轮继续输送到后续的加工站，例如轮胎充气站。
[0043] 如果轮胎的构造不允许通过由夹具保持的轮胎通过针对性的运动推套第一轮胎圆缘，那么所述的借助于布置在夹具上的推套工具的轮胎安装也可以用于安装第一轮胎圆缘。在这种情况下，可以借助于推套工具将放置在轮辋上的轮胎首先以第一轮胎圆缘，然后以第二轮胎圆缘安装。
[0044] 图9示出了夹具50的一种实施变型，除了推套工具的布置和夹板的结构之外与夹具2相同。夹具50具有沿其中心轴线延伸的中心柱51，在该中心柱上沿纵向可移动地支承有工具滑块52。借助于调节驱动器，工具滑块52可以在靠近基体53的休止位置和远离基体53的安装位置之间运动。在工具滑块52上布置有包括圆缘导向件、压辊和随动辊的推套工具55。夹具50布置在未示出的操纵机器人的机械手57上，该操纵机器人与操纵机器人1基本上相同。如果工具滑块52在休止位置位于基体53附近，借助于夹具50，可以执行所有的夹具操作，如输送轮胎和安装轮胎以及推套第一轮胎边缘。如果使用用于推套轮胎圆缘的推套工具55，则工具滑块52移动到在附图中所示的安装位置，并且夹紧臂56被相互张开。夹紧指以这种方式足够远地远离推套工具55，使得通过夹具轴沿着圆形轨道的同步旋转和运动可以实现轮胎借助于推套工具55的推套。
[0045] 在图10中示出的另一实施形式具有带有基体61的夹具60，该基体固定在可沿三个空间方向运动的机械手57的、可旋转驱动的凸缘58上。基体61具有四个交叉布置的臂62，所述臂关于与凸缘58的旋转轴线重合的、夹具60的中心轴线径向向外延伸，并且由分别两个平行的、相互间隔布置的臂板63形成。在臂板63的自由端上设置有
轴承箱64，其中，分别在两个配属于相同臂62的轴承箱64中可旋转地支承有轴65，该轴贯穿臂板63之间的间隙。每个轴65用于可旋转地支承可枢转的夹紧臂66。为此，在每个轴65上，在臂板
63的中央布置齿轮67，夹紧臂66分叉的端部借助于
螺栓固定在该齿轮上。在夹紧臂66的自由端上借助于旋转铰链68以可枢转的方式支承有夹紧指69，其中，夹紧臂66的枢转铰链
68的公共旋转轴线分别与支承夹紧臂66的轴65平行。夹紧指69还通过平行于夹紧臂66布置的导杆70由相应长度的夹紧臂66与臂62铰接连接。因此，实现了夹紧指69的平行导引机构，通过该平行导引机构在夹紧臂66枢转时保持夹紧指69与夹具60的中心轴线平行的定向。
[0046] 夹紧臂66的驱动器通过齿轮67实现。每个齿轮67与蜗轮
啮合，该蜗轮可旋转地支承并抵靠在基体61上，并且可通过与蜗轮抗扭连接的圆柱齿轮72驱动。配属于四个夹紧臂66的四个同样圆柱齿轮72的驱动通过齿带73实现，该齿带围绕圆柱齿轮72并且通过转向辊74转向地围绕
驱动轮75导引。通过齿带73使圆柱齿轮72的旋转运动和由该圆柱齿轮驱动的蜗轮的旋转运动同步并因此实现夹紧臂66的同步运动。驱动轮75布置在在两个臂62之间固定在基体61上的圆
锥齿轮传动机构76上，并且通过与圆锥
齿轮传动机构76连接的电机77驱动。因此，可以通过控制电机77实现夹具60的打开和闭合。
[0047] 通过夹具60和夹紧臂66的驱动器的所述构造可以使夹紧臂66经过大于90°的较大枢转角，并且尤其如图11所示，这样远地向上朝机械手57运动，使得夹紧指69以其夹板位于基体61的臂62的高度上。
[0048] 在基体的背对机械手57的底侧，上述安装第二轮胎圆缘所需的推套工具80固定在沿夹具60的中心轴线方向延伸的柱81上。柱81可以具有较小的长度和相应大的刚性，因为夹紧臂66和夹紧指69可以向上从基体61下面的工作区域移出。由此实现的支柱81的高刚性使得对推套工具80的精确导引能够实现并且减小在安装时损坏轮辋和轮胎圆缘的危险。另外，由于推套工具80与机械手57能够具有减小的间距，机械手57和操纵机器人的铰接臂的驱动器的负荷得以减小，这有助于改善移动并且有助于提高操纵机器人的寿命。
