专利名称：用于改变充气轮胎在轮辋上的旋转角位置的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于改变充气轮胎相对轮辋的旋转角位置的装置和方法，其中， 所述充气轮胎安装在轮辋上并且以轮胎圆缘贴靠在轮辋的配合面上。该装置包括用于夹持轮辋的夹紧装置；用于测量和存储轮辋上和充气轮胎上的标记特征的旋转角位置的测量装置；计算旋转角的评估和控制单元；以及可定位的旋转驱动器，该旋转驱动器可通过所述评估和控制单元控制。
背景技术：
所述类型的装置被用于充气轮胎和轮辋的所谓匹配。匹配是在轮胎安装时使用的方法，该方法用于优化车轮的转动特性。在制造时，在轮胎和轮辋上设置有标记，所谓的匹配点，所述匹配点用于标示测得的圆跳偏差的极端位置。匹配点在充气轮胎上标示一致的第一径向力谐波的最大值，而在轮辋上标示具有最小半径的圆跳偏差的位置。如果轮胎和轮辋上的标记位置相对布置，车轮的转动特性则达到了有利的值。在大批量制造车轮时，如果要满足质量要求，则需要进行轮胎和轮辋的匹配。对于匹配过程的进行例如由DE102004006822A1公开了一种机器，在该机器中，安装的车轮的轮辋借助于夹紧单元夹紧，借助于摄像系统检测轮胎和轮辋上的标记，通过推压轮胎边缘将轮胎圆缘从轮辋松开并且然后通过借助可转动的夹紧单元将轮辋转动过一个计算出的旋转角，使得轮胎和轮辋的标记位于同一旋转角位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是创造一种开头所述类型的装置，该装置可廉价地制造，能够容易地集成在大批量制造车轮的设备中，并且所述装置简化了与匹配相关的输送任务。按照本发明，用于改变充气轮胎相对轮辋(其中，所述充气轮胎安装在轮辋上并且以轮胎圆缘贴靠在轮辋的配合面上)的旋转角的装置包括用于夹持轮辋的夹紧装置； 用于测量和存储轮辋上和轮胎上的标记特征的旋转角位置的测量装置；计算旋转角的评估和控制单元；可通过评估和控制单元控制的、可定位的旋转驱动器；以及带有卡爪的操纵装置，所述卡爪可相对夹紧装置运动并且具有径向可调节的卡爪指，其中，在卡爪指上各自设置有相对的推压装置，用于从轮辋的配合面压开轮胎圆缘。通过按本发明的装置可以为改变充气轮胎相对夹紧装置的旋转角位置将车轮输送到用于夹持轮辋的夹紧装置，在轮辋夹紧和夹持之后，通过挤压轮胎圆缘松开轮胎，接着转动轮胎，并且然后将车轮例如继续输送到充气站或者输出装置。如果有恰当的输送装置用于将车轮输送到夹紧装置并且从该夹紧装置输送出，那么按本发明的装置另一方面有利地应用卡爪的否则可以不应用的输送功能。在这种情况下有利的是，如果不需要匹配过程， 可以将卡爪从夹紧装置的区域移出。按本发明的装置是简单的，因为卡爪的运动功能和操纵装置也被用于执行匹配。
夹紧装置优选是固定的，并且卡爪可通过旋转驱动器相对于操纵装置绕中心轴定位。这实现了夹紧装置非常简单的构造并且使得可以使用在设备中已经存在的、没有配设可定位的旋转驱动器的夹紧装置。操纵装置可以是带有可绕多条轴线运动的活节臂的机器人，在活节臂的自由端设置有卡爪。还可以在活节臂的自由端设置旋转驱动器，该旋转驱动器设计用于旋转所述卡爪。作为替代，卡爪可以防止绕其中心轴的转动并且所述夹紧装置可通过旋转驱动器旋转和定位。如果使用没有用于旋转和定位卡爪的恰当旋转驱动器的操纵装置，后一种变形是有利的。按照本发明的另一种建议，推压装置具有刚性固定在卡爪上的推压元件，其中，卡爪为推开轮胎圆缘借助于操纵装置轴向运动到轮辋上。这种设计构造是廉价地并且有利地利用了操纵装置的可运动性和力。此外，至少设置在轮胎一侧的推压装置具有可以通过促动器相对轮胎运动的推压元件。借助于这种可运动的推压元件不仅可以将轮胎圆缘从轮辋的配合面压开，而且轮胎也可以与轮胎对置侧上的推压元件共同作用被抗扭地夹持，使得轮胎在卡爪或轮辋扭转时不改变其相对卡爪的旋转角位置。卡爪的一种有利的构造具有基体和至少两个径向于卡爪的中心轴运动的卡爪臂， 其中卡爪臂通过同步装置耦连，该同步装置同步卡爪臂的径向运动。由此保证，卡爪在卡爪臂打开和关闭时不改变其相对夹持的车轮或轮胎的中心位置，这使得卡爪运动的精确控制
被显著简化。卡爪指优选设置在可运动卡爪臂的自由端上并且具有与卡爪的中心轴平行的夹板，该夹板具有设计用于支承充气轮胎的运动面的部段。按照本发明，夹板的自由端可以配设与卡爪中心成直角定向的弯曲部，优选在所述弯曲部上设置刚性的推压元件。卡爪指还可以具有相对弯曲部有间距且平行于弯曲部朝卡爪中心延伸的板，在所述板上固定由促动器和可通过该促动器运动的推压元件。
以下根据在附图中示出的实施例详细说明本发明。在附图中示出图1是带有操纵机器人、卡爪和夹紧装置的按本发明的装置的侧视图；图2是图1所示装置的卡爪的剖视图。
具体实施例方式在图1中所示的装置包括操纵机器人1和可通过该操纵机器人运动的卡爪2，该卡爪设计用于抓住并保持充气轮胎。操纵机器人1包括固定的基架3，带有摇臂5、臂6和机械手7的旋转机构4在所述基架上绕垂直的轴线Al转动。摇臂5可在旋转机构4上绕水平的轴线A2旋转，而臂6可在摇臂5上绕水平的轴线A3转动。臂6由两个部件组成，所述部件可相对彼此绕沿臂6的纵向延伸的轴线A4旋转。机械手7可绕横向于臂6的纵轴线延伸的轴线A5转动地与臂6连接。机械手7在其自由端具有可绕轴线A6转动的凸缘8。 操纵机器人1的所有轴线Al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析装置(Resolver)。机器人配有控制装置，该控制装置可自由编程并且通过所述控制装置可将每个前述的轴线单独移动到任意的旋转角位置并且可固定在该位置上。在图2中所示的卡爪2具有带有四个臂11的十字形基体10，所述臂从中间的环形体12径向向外延伸。在臂11的径向外部端部借助于回转铰链13可回转地支承有卡爪臂 15的外导杆14。在导杆14的自由端借助于回转铰链16可回转地支承卡爪指17。各个导杆14的回转铰链13和16的轴线是平行的并且与卡爪2的中心轴相切并且在径向平面内延伸。在导杆14朝向卡爪中心的侧面设置有与该导杆平行间隔布置的内导杆18，所述内导杆分别以一个端部通过回转铰链19与卡爪指17连接，并且以另一端通过回转铰链20与臂 11连接。回转铰链19与回转铰链16的轴线的间隔和回转铰链20与回转铰链13的轴线的间隔相同。此外，回转铰链19和20的间隔基本上与回转铰链13和16的轴线的间隔相同。 因此，导杆14，18形成了可回转的平行导引装置，与导杆连接的卡爪指17在卡爪2打开和关闭时通过所述平行导引装置保持在其相对于卡爪2的中心轴的预定朝向。卡爪指17具有分别一个朝向卡爪2的中心轴的、基本上平行定向的夹板21，该夹板沿远离轴线16的方向延伸。夹板21具有规定用于支承在充气轮胎的运动面上、靠近轴线的部段22和远离轴线的部段23，该靠近轴线的部段配设有栓钉。部段23的自由端配设有与卡爪中心垂直定向的弯曲部M，该弯曲部支承朝向基体的板状推压元件25。在夹板21 的固定端构造有径向朝内并且与夹板垂直延伸的支承面26，卡爪可通过所述支承面支承在充气轮胎的侧壁上。此外在卡爪指17上，在回转铰链16，19附近固定有朝卡爪中心延伸的板27，该板支承促动器观和可使该促动器可以朝推压元件25运动的推压元件四。促动器观可以是气动缸，液压缸或者电驱动的直线电机。为了打开和关闭卡爪，卡爪臂15同步地相对或相向运动。为产生这种同步运动设置有可转动的圆盘30，该圆盘借助于四点滚动轴承31可转动地支承在环形体12的中心孔中。圆盘30通过杆状的离合元件32与各个卡爪臂15连接。离合元件32是一样长的并且在它们的端部支承有具有至少两个自由度的铰链33，34，尤其是球窝关节。离合元件32通过铰链33固定在圆盘30上。在此，铰链33相互成90°角并且与圆盘30的转动轴间距相同地布置。离合元件32通过铰链34与回转铰链13的轴线间隔地固定在外导杆14上。如果圆盘30转动，离合元件32相对基体10与离合元件相邻的臂11朝径向运动，因此支承在臂11上的卡爪臂15执行沿相应方向的枢转运动。为了抓住车轮，卡爪2通过圆盘30受控的转动借助于没有示出的伺服驱动其运动到张开位置，在张开位置，相对的推压元件25的间距大于车轮待抓取的充气轮胎的外径。 通过卡爪指17的平行导引装置，夹板21与卡爪2的张开位置无关地平行于卡爪中心轴定向，使得在卡爪2在闭合时均勻地贴靠在轮胎的圆周面上。为了使夹板21与轮胎接触，圆盘30通过伺服驱动器沿相反方向转动。因此，卡爪臂15同步地朝卡爪2的中心轴运动，直至其到达这样一个位置，在该位置上支承面沈和夹板21与充气轮胎上的部段22相贴靠。卡爪2这样布置在机器手7上，使得卡爪可相对机械手7转动并且旋转角精确地定位。为此，卡爪2的环形体12固定在机械手7的凸缘8上，卡爪可借助于布置在机械手 7上的伺服电机运动到任意的旋转角位置并且可以固定在该位置中。通过这种方式可以借助于卡爪2使由卡爪夹持的轮胎绕其旋转轴转动到确定的旋转角位置，以便例如将在轮胎上标记的匹配点转动到与对应配设的轮辋上的匹配点所占据的位置相同的旋转角位置。在图1中示意示出了用于夹紧轮辋的夹紧装置36。在支承台37上设置有柱状的支柱38，该支柱在其上端支承有带有可径向运动的夹钳40的卡盘39。卡盘在上侧具有支承面41和中心定心杆42，该定心杆嵌入轮辋孔中。夹钳40由设置在支柱38上的气动升降缸通过位于内侧的卡楔(Sparmkeil)操纵并且靠在轮辋扳手O^elgenschlUssel)的内表面上。借助所述的装置，可以通过针对性地改变充气轮胎相对安装在其上的轮辋的旋转角位置如下地实现所谓的匹配由轮辋和充气轮胎组成的车轮首先被输送到用于夹紧和保持轮辋的夹紧装置中。 轮辋夹紧装置可以是带有多个可弹性变形的塑料钳的简易卡盘(Sparmfutter)，所述塑料钳压紧在轮辐的内侧上。当然，也可以使用其它轮辋夹紧装置，例如在中心孔中夹紧轮辋的装置。车轮向夹紧装置内的输送可以借助于卡爪2和操纵机器人1实现，但是也可以设置其它的输送装置，例如往复步进输送装置(Hubschrittfbrderer)。在轮辋被夹紧之后，借助于测量装置，例如摄像系统测量轮胎上和轮辋上的匹配点的位置并且借助于评估和控制单元计算所述匹配点之间的旋转角差。如果车轮之前借助于卡爪2被输送到卡紧装置，则必须为了该测量过程将卡爪2从车轮移出。在下一步，操纵机器人1将卡爪2居中地伸到车轮上方并且沿轴向伸到这样一个位置，在该位置上，卡爪2的推压元件25、四靠在车轮的侧向边界面外部。然后，卡爪通过卡爪臂15和卡爪指17朝向在轮辋直径上的卡爪中心的同步运动这样调节，使得推压元件 25,29位于与轮辋边缘有间隔的、适于推压的位置。然后，卡爪2通过操纵机器人1沿轴向这样运动，使得卡爪2的基体10以预定的路径远离车轮。因此，刚性的推压元件25与与其相邻的轮胎圆缘嵌接并且将轮胎圆缘从轮辋的配合面压开。一旦到达压开位置，卡爪保持静止并且推压元件四的促动器观接着起作用。因此，推压元件四将与其相邻的第二轮胎圆缘从轮辋的配合面压开。充气轮胎现在仅有卡爪2借助于支承元件25J9夹持并且因此可以借助于卡爪2轻易地转动。在下一步中，由评估和控制单元控制机械手7中的伺服电机，并且使卡爪2转动一个之前基于匹配点识别计算出的旋转角差，使得在转动之后两个匹配点占据相同的旋转角位置。在卡爪2的该位置中，通过促动器观的换向使推压元件四移回到其初始位置。同时，操纵机器人1使卡爪2移回到初始位置，在该初始位置刚性的推压元件25从充气轮胎取走。因此为了控制匹配过程，卡爪2再次被打开并且通过操纵机器人1从车轮移除。如果所述控制测量确认了匹配过程的结果符合规定，那么就使得夹紧装置从轮辋松开并且将车轮从夹紧装置输出，这可以助于卡爪和操纵机器人或者其他的输送装置实现。所述的装置的特征在于简单并且廉价的机械设计，其利用常见结构方式的操纵机器人的功能，其中，车轮向匹配站的输送和在匹配站中的运动功能可以通过相同的装置、由操纵机器人移动的卡爪实现。如在轮胎安装时的应用一样，没有耗费的驱动器的简单夹紧装置就足以夹紧轮辋。
权利要求
1.一种用于改变充气轮胎相对轮辋的旋转角位置的装置，其中，所述充气轮胎安装在所述轮辋上并且通过轮胎圆缘贴靠在所述轮辋的配合面上，所述装置包括用于夹持所述轮辋的夹紧装置；用于测量和存储所述轮辋上和充气轮胎上的标记特征的旋转角位置的测量装置；计算旋转角差的评估和控制单元；以及可定位的旋转驱动器，该旋转驱动器可由所述评估和控制单元控制，其特征在于，操纵装置(1)带有卡爪O)，该卡爪可相对所述夹紧装置(36)运动并且具有可径向调节的卡爪指(17)，其中，在所述卡爪指(17)上各自设置有相对的推压装置，用于将所述轮胎圆缘从所述轮辋的配合面压开。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹紧装置(36)是静止的，而所述卡爪 (2)可通过旋转驱动器相对于所述操纵装置(1)绕中心轴转动和定位。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述操纵装置(1)是带有可绕多个轴线运动的活结臂(6)的机器人，并且所述卡爪(2)设置在所述活结臂(6)的自由端上。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋转驱动器设置在所述活结臂(6)的自由端并且设计用于转动所述卡爪O)。
5.如权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述卡爪(2)被防止绕其中心轴转动并且所述张紧装置(36)可通过旋转驱动器旋转和定位。
6.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述推压装置至少在所述轮胎的一侧具有刚性地固定在卡爪上的推压元件(25)，并且所述卡爪( 为了推开轮胎圆缘可借助于所述操纵装置(1)轴向地向所述轮辋移动。
7.如权利要求1至6之一所述的装置，其特征在于，至少设置在所述轮胎的一侧的推压装置具有可通过促动器08)移动的推压元件09)。
8.如权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，所述卡爪(2)具有基体(10)和至少两个可径向于卡爪中心轴运动的卡爪指(17)，其中，所述卡爪指(17)通过同步装置耦连， 该同步装置同步所述卡爪指(17)的径向运动。
9.如权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，所述卡爪指(17)设置在可运动的卡爪臂(1 的自由端上，并且具有与卡爪O)的中心轴平行的夹板(21)，该夹板具有设计用于支承在所述充气轮胎的运动面上的部段。
10.如权利要求6或9所述的装置，其特征在于，所述刚性的推压元件0 设置在所述夹板的自由端上。
11.一种用于改变充气轮胎相对轮辋的旋转角位置的方法，其中，所述充气轮胎安装在所述轮辋上并且通过轮胎圆缘贴靠在所述轮辋的配合面上，所述方法包括以下步骤将具有轮辋和充气轮胎的车轮输送到夹紧装置(36)，在所述夹紧装置((36)中夹紧并保持所述轮辋，借助于测量装置测量和存储轮辋和轮胎上的标记特征的旋转角，借助于评估和控制单元计算旋转角差，通过设置在操作装置(1)上的卡爪( 包围车轮，该卡爪具有可定位的转动驱动器和用于将轮胎圆缘从所述轮辋压开的推压装置，借助于所述卡爪O)的推压装置将所述轮胎圆缘从所述轮辋的配合面压开，通过由所述评估和控制单元控制卡爪( 的转动驱动器借助于卡爪( 将充气轮胎转过所计算出的旋转角差，将推压装置移回到初始位置并且松开夹紧装置(36)，将车轮从夹紧装置输出。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述车轮借助于卡爪(2)被输送到所述夹紧装置(36)中和/或从所述夹紧装置(36)输出。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，通过提升和/或降低所述卡爪(2) 实现所述轮胎圆缘的压开。
全文摘要
本发明涉及一种用于改变充气轮胎相对轮辋的旋转角位置的装置，其中，所述充气轮胎安装在所述轮辋上，包括带有可通过可定位的转动驱动器转动的卡爪(2)的操纵装置(1)，该卡爪具有径向可调的、带有相对的推压装置(25，29)的卡爪指(17)。借助于卡爪(2)可以将车轮输送到夹紧装置并且在轮胎圆缘从夹紧的轮辋压开后，可以将充气轮胎相对轮辋旋转计算出的旋转角差。
文档编号B60C25/12GK102267343SQ20111012978
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月19日 优先权日2010年5月19日
发明者乔格.利波纳, 卡尔-海因茨.施泰茨, 安德烈亚斯.佩内尔特, 马丁.罗加拉, 马赛厄斯.伦瑟 申请人:申克罗泰克有限责任公司