专利名称：用于将充气轮胎安装在车轮轮辋上的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用操作机械人将充气轮胎安装在车轮轮辋上的设备，该 操作机械人包括可绕多个轴运动的、带有可旋转驱动的凸缘的机械手和安装在 该机械手上的手爪，手爪包括基体和至少两个可径向于手爪中轴移动的手爪臂， 其中手爪臂被以同步装置耦连，同步装置使手爪臂的径向运动同步。
背景技术：
使用操作机械人将充气轮胎自动安装到轮辋上的方法很具有优点且是专
利申请DE 102005030692.6的对象。充气轮胎的操作和安装在此方法中借助于 手爪完成，该手爪安装在操作机械人的摆臂或机械手上且可以以适的方式抓 握和保持充气轮胎。为此被证明具有优点的是，由手爪在充气轮胎的滚动面范 围内的外侧圆周上抓握充气轮胎且使充气轮胎以其侧壁支撑在手爪上。还必需 的是，包夹充气轮胎的手爪指或手爪臂同步地相向和相离地运动，以此使被抓 握的充气轮胎总位于关于手爪的限定的中心位置且以此也位于关于机械手的中 心位置。还应能够抓握不同外径的充气轮胎。因此，手爪应可在较大直径范围 内使用。手爪的抓握运动应可以尽可能快速地执行且用于保持充气轮胎的力应 可变。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种满足所述要求的前述类型的合 适设备，该设备以可靠的运行方式和简单且成本低廉的结构为特征。
这一技术问题通过权利要求1中给出的特征解决。有利的扩展在从属权利 要求中给出。
根据本发明建议，同步装置具有可绕手爪的中轴旋转地支承在手爪的基体 上且可通过马达旋转地驱动的盘和联接件，该联接件借助铰链以使盘的旋转影 响手爪臂的同步径向运动的方式固定在盘和手爪臂上。通过该构造以简单的方 式实现了对手爪臂的驱动，手爪臂可以特别有利地集成在常见设计的操作机械
人中。同步装置由简单的成本低廉的部件组装成且很适合于传递所需的夹紧力。 通过使用带有铰链的联接件保证了无磨损和免维护的运行。
一种根据本发明的设备的扩展是特别地有利的，其中盘固定在机械手的可 旋转驱动器的凸缘上，且手爪的基体旋转固定地支撑在机械手的壳体上。以此 通过操作机械人的机械手内的通常标识为轴6的驱动器进行手爪臂的驱动，该 驱动器通常为旋转布置在机械手上的装置而确定。机械手的凸缘设有伺服驱动 器且可通过伺服驱动器运动到任意转角位置且可固定在该转角位置。此驱动器 可自由编程，使得可实现手爪的精确定量的夹紧运动。该构造还具有这样的优 点，即机械手不受到附加的驱动器的重量的加载，且不必将附加的动力电缆和 控制电缆引导到布置在机械臂端部的手爪。通过机械人轴对手爪的驱动进一步 实现了手爪的很紧凑和更容易的实施，使得手爪的空间要求，例如在安装点范 围内的空间要求相对地小。
根据本发明的另 一建议，替代地将手爪的基体固定在机械手的可旋转驱动 的凸缘上且可旋转地支承在基体上的盘可以由一个另外单独的、固定在基体上 的马达旋转地驱动。此构造放弃了前述解决方案的优点，但提供了使手爪也因 而使由手爪保持的轮胎绕手爪的旋转轴旋转的可能性。例如在要将轮胎以限定 的角度均匀匹配地安装在轮辋上时这是必需的。此功能可以因此借助于根据本 发明的设备实现，其中设备当然是昂贵的。但较高的建造成本是合理的，因为 可以省去独立的匹配才几。
根据本发明还可进一步规定，每个手爪臂具有两个平行的导杆，导杆分别 通过转动副这样地以其一个端部与基体可枢转地连接且以其另一个端部与手爪
指可枢转地连接，使得导杆形成了手爪指的平行导向件。由此使例如平行于手 爪中轴指向的手爪指与被抓握轮胎的直径无关地保持其平行的指向，且全面地
支撑在轮胎的滚动面上。此构造此外使手爪重量很小且避免了与手爪指的角度
引导(gradfuehmng )相关的摩擦和维护的问题。
优选地是每个手爪臂导杆在每端通过两个相互间隔开布置的同轴转动副 一方面与基体联接且另一方面与手爪指相连接，其中转动副的轴切向于手爪的 中轴指向。通过此构造在手爪指和手爪的基体之间实现了扭转刚性的 (torsionssteife)连接。根据本发明，手爪指可以具有与手爪的中轴平行的保持 板，保持板确定为安置在充气轮胎的滚动面上。此外，可以提供布置在一个共
同的径向平面内的安置面以便将手爪指支撑在充气轮胎的侧壁上。
根据本发明的另一建议，由用于旋转盘的驱动器产生的、用于将手爪指压
在由它保持的充气轮胎上的关闭行程(Schliessweg )是可调整的。通过调整关 闭行程可将关闭力限制在对于各轮胎尺寸所允许的范围内。
在下文中将根据在附图中图示的实施例更详细地解释本发明，在附图中:
图1是根据本发明的用于安装充气轮胎的设备的侧视图2是图1所示的设备的手爪的部分剖开的剖视图3是图2所示的手爪在打开位置的视图4是图2所示的手爪在关闭位置的视图5示出用于根据本发明的设备的手爪的另一种实施形式。
具体实施例方式
在图1中示出的设备包括操作机械人1和可通过该操作机械人1运动的手 爪2,手爪2用于在将充气轮胎安装到轮辋上时抓挺和保持充气轮胎。操作机 械人1包括固定的基座3,带有摇臂5、臂6和机械手7的转台4在该基座上绕 垂直轴线Al旋转。摇臂5在转台4上可绕水平轴线A2旋转，而臂6可在摇臂 5上绕水平轴线A3旋转。臂6包括两个部分，它们可绕沿臂6的纵向方向延伸 的轴线A4彼此相对旋转。机械手7可绕横向于臂6的纵向轴线延伸的轴线A5 旋转地连接在臂6上。机械手7在其自由端具有可绕轴A6旋转的凸缘8。操作 机械人1的所有轴Al至A6可由受控伺服马达驱动。在伺服马达中集成了制动 器和用于测量转角的旋转变压器(Resolver)。机械人装配有可自由编程的控制 器，通过该控制器可以使前述轴线中的每一个单独运动到任意转角位置上且可 固定在此转角位置。
在图2至图4中更清晰地图示的手爪2具有带四个臂11的十字形基体10, 臂11从中心环形体12径向向外延伸。在臂11的径向外端通过两个相互间隔布 置的同轴转动副13可枢转地支承手爪臂15的外导杆14。在导杆14的相对的 端部通过两个相互间隔布置的转动副16可枢转地支承手爪指17。每个导杆14 的转动副13和转动副16的轴线相互平行且垂直于将各手爪臂分开的径向平面
延伸。在导杆14的朝向手爪中心的一侧以与该导杆14平行的间隔布置内部导
杆18，该导杆18的一端通过转动副19与手爪指17相连接而其另一端通过转 动副20与臂11相连接。转动副19到转动副16的轴线的距离与转动副20到转 动副13的轴线的距离相等。此外，转动副19、 20的距离基本上与转动副13 和16的距离相等。由此，导杆14、 18构成了可枢转平行导向件，在手爪2打 开和关闭时通过该导向件使与导杆相连接的手爪指17保持其相对于手爪2的中 轴的预定取向。手爪指17各具有与手爪的中轴平行地指向的保持板21，保持 板21确定为用于安置到充气轮胎的滚动面上。安置面22从保持板21径向向内 且垂直于该保持板21地延伸，手爪可以利用该安置面22支撑在充气轮胎的侧 壁上。
为打开和关闭手爪，手爪臂必须同步地相离和相向运动。为实现这样的同 步运动而设置有可旋转盘23,该可旋转盘借助四点滚动轴承24可旋转地支承 在环形体12的中心开口内。盘23通过杆形联接件25与每个手爪臂15相连接。
特别是球铰链。联接件25以铰链26固定在盘23上。铰链26在此布置为90 的角度间距，且与盘23的旋转轴线布置为相同的间距。联接件25以铰链27 与转动副13的轴线有间距地固定在外侧导杆14上。如果盘23旋转，则联接件 25相对于基体10的邻近于其的臂11在径向方向运动，从而支承在臂11上的 手爪臂15执行了在相应的方向的枢转运动。
盘23布置在环形体12的一侧上且拧在布置在环形体12的另一侧上的环 形凸缘29的毂28上。毂28延伸通过四点滚动轴承24的内圈且通过该滚动轴 承24可旋转地支承。环形凸缘29通过中间环30与机械手7的可旋转驱动的凸 缘8固定地连接。盘23以此与凸缘8构成了传递旋转力的运动学单元。
为使盘23可以通过凸缘8的旋转而相对于基体10旋转，基体10必须与 机械手7的壳体9旋转固定地连接。为此在壳体9的相对侧上布置了两个转矩 支架(Drehmomentstuetzen ),它们将壳体9与围绕环形凸缘29的部分32相接， 该部分是环形体12的固定部件。
为抓握轮胎，如在图3中示出手爪2通过盘23的受控旋转借助用于凸缘8 的伺服驱动器运动到打开位置，其中相互对置的保持板21的间距大于待抓握的 充气轮胎L的外径，充气轮胎通常处于在此未图示的保持装置上。通过手爪指
17的平行引导，保持板21与手爪2的打开位置无关地平行于手爪中轴指向， 使得保持板21可均匀地安放在轮胎L的圆周面上。为使保持板21与轮胎接触， 盘23通过驱动器在机械手7内沿在图示中的顺时针方向旋转。以此，手爪指 15在手爪2的中轴方向同步运动，直至它们达到使保持板21安置在充气轮胎L 上的位置，如图4所示。为实现保持充气轮胎L的合适的压紧力，机械手7的 伺服马达的控制装置被编程为，使得在手爪指15的终止位置的保持板21之间 的直径比充气轮胎L的外径'J、一个确定的量。当保持板在其向直径较小的方向 运动而使轮胎弹性变形时，希望的保持力由充气轮胎L抵抗保持板的变形阻力 导致。所述的要实现希望的保持力的方式不要求昂贵的测量装置，因为由手爪 保持的轮胎的尺寸在轮胎安装中分别事先确定且在安装程序的编程中被考虑。 可以为各轮胎尺寸经验地确定所必须不低于的直径尺寸，且对于随后的安装过 程固定。
所述的设备的优点是可以将现有的操作机械人的伺服驱动器用于手爪运 动。为此设备的材料成本低且安装费用少。此设备不受磨损，因为不需具有疲 劳断裂危险的至手爪的电缆导管。从机械手开始运动的手爪由于取消了附加的 驱动器而具有小的重量且不需要附加的建造空间。
在图5中示出的实施例中手爪102这样地布置在机械手7上，使得它可相 对于机械手7旋转。这提供了使充气轮胎在安装中借助手爪102绕旋转轴线旋 转到确定的转角位置的可能性，以使得在轮胎和轮辋上标记的匹配点相互符合。 匹配点在充气轮胎上标识了第一谐振径向力波动的最大值且在轮辋上标识了圓 跳偏差的最深位置。在安装时使轮胎上和轮辋上的这些位置相对，从而使所安 装的轮胎的圓跳特性达到最优。
为能借助于手爪102使充气轮胎转角准确地定位，在图5所示的实施例中， 以机械手7的凸缘8上的部分32固定手爪102的环形体12。以此可借助于机 械手7的在可任意转角位置上运动的伺服马达将手爪102转动到每个由匹配所 要求的位置。这导致不再需要使用用于驱动手爪臂15机械手7的伺服马达。因 此手爪12装配有独立的驱动器。驱动器包括伺服马达35,伺服马达35以保持 器36固定在环形体12的部分32上。伺服马达35通过集成的变速机构驱动锥 齿轮37,锥齿轮37与固定在盘23上的齿环38啮合。伺服马达35通过动力供 给导线和信号导线连接到操作机械人的控制器，使得可通过该控制器控制手爪
102的打开和关闭。
图5所示的设备虽然放弃了图1至图4所示的设备的优点，但提供了可替 代匹配机的附加功能。
权利要求
1.一种用于将充气轮胎安装在车轮轮辋上的设备，其带有操作机械人，该操作机械人包括可绕多个轴运动的、带有可旋转驱动的凸缘的机械手和安装在该机械手上的手爪，该手爪包括基体和至少两个可径向于手爪中轴移动的手爪臂，其中以同步装置耦连该手爪臂，该同步装置使所述手爪臂的径向运动同步，其特征在于所述同步装置具有可绕手爪的中轴旋转地支承在手爪(2)的基体(10)上且可由马达旋转地驱动的盘(23)以及联接件(25)，该联接件通过铰链(26、27)以使所述盘(23)的旋转影响所述手爪臂(15)的同步径向运动的方式固定在该盘(23)和该手爪臂(15)上。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述盘(23)固定在所 述可由马达旋转地驱动的机械手(7)的凸缘(8)上，并且，所述手爪(2) 的基体(10)旋转固定地支撑在所述机械手(7)上。
3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述手爪(102)的基 体(10)固定在所述可旋转地驱动的机械手(7)的凸缘(8)上，并且， 所述可旋转地支承在基体(10)上的盘(23)通过一个另外单独的、固定 在所述基体上的马达(35)可旋转地驱动。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于所述机械 手(7)的凸缘(8)可借助伺服驱动器运动到任意转角位置且可固定在该 转角位置。
5. 根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于每个手爪 臂(15)有两个平行的导杆(14、 18)，所述导杆分别通过转动副(13、 16、 19、 20)这样地以其一个端部与所述基体(10)可枢转地连接且以其另一 个端部与所述手爪指(17)可枢转地连接，使得所述导杆(14、 18)构成 用于所述手爪指(17)的平行导向件。
6. 根据前述权利要求所述的设备，其特征在于所述手爪臂(15)的 导杆(14)在每个端部上通过两个同轴转动副(13、 16)与所述基体(10) 相连接且与所述手爪指(17)相连接，其中所述两个同轴转动副(13、 16) 的轴线切向于所述手爪(2)的中轴地取向。
7. 根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于所述可旋 转盘(23)以四点滚动轴承支承在所述基体(10)上。
8. 根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于所述手爪 指(17)具有与所述手爪(2)的中轴平行、用于安置在充气轮胎的滚动面 上的保持板(21)，以及布置在一个共同的径向平面内、用于在充气轮胎的 侧壁上支撑所述手爪指的安置面(22)。
9. 根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于所述手爪 指(17)的关闭行程是可调整的。
全文摘要
一种用于将充气轮胎安装在车轮轮辋上的设备，其包括操作机械人，操作机械人包括可绕多个轴运动的、带有可旋转驱动的凸缘(8)的机械手(7)和安装在该机械手上的手爪(2)，手爪(2)包括基体(10)和至少两个可径向于手爪(2)的中轴移动的手爪臂(15)。手爪臂(15)被以同步装置耦连，该同步装置使手爪臂(15)的径向运动同步且具有可绕手爪的中轴旋转地支承在手爪(2)的基体(10)上且可通过马达旋转地驱动的盘(23)和联接件(25)，该联接件(25)通过铰链(26、27)以使盘(23)的旋转影响手爪臂(15)的同步径向运动的方式固定在盘(23)和手爪臂(15)上。
文档编号B60C25/132GK101190646SQ20071016938
公开日2008年6月4日 申请日期2007年11月26日 优先权日2006年12月1日
发明者沃纳·莱尔, 马丁·罗加拉 申请人:申克罗泰克有限责任公司