CN101247984A - 将车轮紧固到车辆上的机器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将车轮固定在车辆上的机器。本发明的机器能无操作者辅助地沿着装配线以全自动方式将车轮安装和固定在车辆上。本发明包括车轮供应底座(1)，其装备有用于中心定位车轮并举起车轮以使支撑臂(2)抓住车轮并将其运送给旋转板(3)的定位元件(23)，旋转板(3)结合到螺钉供应装置(4)上，螺钉供应装置(4)由光检测器帮助将螺钉插入轮圈内。邻近移动底座(5)的支撑臂(6)包含复合式螺丝起子(7)，复合式螺丝起子(7)定位在螺钉内。随后使组件倾斜90°，以将车轮相对车辆的轮毂定位并最终将车轮插入。

Description

将车轮紧固到车辆上的机器
发明目的
根据本发明的名称，本发明涉及一种为了将车轮固定到车辆上的机器，并且其目的是当车轮副(轮圈和轮胎副)无人工操作者介入地行进穿过装配线时，以全自动方式获得将它们装配到车辆轮盘或者轮毂上。
尽管一旦本发明结合适当的改进也能适用于其它类型的车辆，但本发明特别地适合装配汽车车轮。
背景技术
现有的车辆装配线不具有以本发明所提议的方式放置、固定和装配车辆车轮的自动化系统。
现有的系统是半自动的，因为它同时伴随人工和机械操作。车轮分两个阶段固定到车辆上，在第一阶段中，将车轮带到车辆轮盘或者轮毂对面，车辆轮盘或者轮毂是通常具有螺纹孔的元件，车轮固定螺钉插入该螺纹孔。为完成此操作，人工操作者使用手推车将车轮运输和放置到指定位置。
装配的第二阶段包括拧紧所述螺钉以使车轮牢固地固定到车辆上。人工操作者使用复合式螺丝起子进行上述操作，复合式螺丝起子是一种一次操作可紧固所有车轮螺钉的工具，从而避免了不得不一个接一个地拧紧螺钉。
因此，车轮固定过程包括两个阶段：供给和固定，而且两者均由人工操作者实现。
本发明的机器物品消除了在装配线上将车轮固定到汽车上的装配过程的两个阶段中对人工操作者的需求。
发明内容
一般来说，为本发明的目的的将车轮副固定到汽车上的机器包括车轮供应底座，因为将由人工操作者操纵，所以其可以是自动的或者手动的。
一旦将准备装到车辆上的车轮放置到供应底座上，从该车轮供应底座下表面显现的定位元件便接收该车轮，并且车轮被放置到相对于上部支撑臂的居中位置，该上部支撑臂有效夹紧车轮。该夹紧动作也可以由夹子型的元件完成，或者也可以通过具有吸杯效应的充气元件完成，该充气元件贴附轮胎并形成真空区。
一旦车轮被抓住，支撑臂上升同时水平移动将车轮放置到位于所述车轮供应底座端部的旋转板上。在此区域或者工位，有螺钉供应装置提供螺钉，该螺钉将被事先安装到轮胎孔内。在此位置，支撑臂降下，而且夹持车轮的真空区被消除，允许车轮放置到旋转板上，该旋转板也可以做成直线移动，以将车轮输送到另一个与该装配线平行行进的架或底座上，架或底座与其上的车辆同速行进，然后返回开始一个新的循环。
第二平板为旋转平板的原因是一旦螺钉供应装置下降时，使其朝向轮圈的孔。该操作通过光探测器完成。该光探测器的另一个作用是，当确定轮圈的位置方向时，如下文所述，一旦所有的孔均由各自的螺钉所占用，光探测器将轮圈放置到一个位置，在该位置处，允许复合式螺丝起子同时夹紧所有的螺钉。
可移动底座也有另一个从前述固定底座接收车轮的支撑臂，该支撑臂选择加高的水平位置以首先使其获取车轮，而后空载返回。这个臂上合并有复合式螺丝起子，该复合式螺丝起子包含与车轮上所放置的螺钉数量相同的螺钉驱动元件。该臂旋转90°以选择垂向位置，在此瞬间，该臂下降并抓住车轮，该车轮此前已经由位于可移动工作台上的适当的对中机构正确地定位和对中。在该布置方式中，附带有螺丝起子装置的该最后支撑臂升起并向后行进，其行进路线与先前以相反方向行进的路线相同，而后旋转90°恢复到它的水平位置，然后，以直线路径靠近并将车轮上各个预安装的螺钉带入螺纹孔内，该螺纹孔制作于车辆轮盘或轮毂上。在可移动工作台平行并与装配线上的车辆同速移动的操作过程中，一旦螺丝起子紧固螺钉，车轮将被完全地安装到车辆上。
在装配线上可以有两个这样的机器，装配线每一边的机器能同时安装车辆的所有车轮。
还需要指出的是，车辆的悬架装置不动(give out)，该车辆由装配线输送，悬架装置选定一个收缩的位置，因为当车辆装在配线上输送时没有车轮，这就导致轮毂无支撑，悬架装置必须支撑自身部件的重量，如操纵装置、刹车、刹车圆盘等等，并且轮盘或轮毂包含用于容纳螺钉的孔，轮盘或轮毂用于固定车轮使其保持垂向性。另还需要指出的是，对于圆盘上包含插入螺钉的螺纹孔以固定车轮，还有另一种备选方式，即，轮盘或者轮毂可以带有具螺纹的撑螺栓(stay bolt)，而当合适的固定螺母旋紧时车轮可以被固定，这也是习惯做法。正在讨论的机器通过细微的修正可以完美地实现这两种装配。另一个考虑的因素是，操纵装置没有精确校准，并且该轮盘可能被导向至一边或者另一边。在车辆固定车轮时，这两个因素是重要的缺陷，要适当地装配容纳车轮螺钉轮盘，车轮支撑臂必须极好地朝向轮盘元件，这样，事先装配入车轮的螺钉才能随后向轮毂的螺纹孔移动并由复合式螺丝起子装置以正确的方式拧紧。
该装置包括两个可移动元件，两个可移动元件分别沿两个垂直方向移动，其中一个可移动元件作上升或下降的垂向运动以升高悬架装置，而当自然无约束的轮盘被侧向夹紧时，另一个移动元件水平移动以调整操纵装置。
需要考虑的另一因素是，由支撑臂固持的车轮选定一个特殊的位置，该位置与复合式螺丝起子的螺钉驱动头部的位置对应，然而准备安装车轮的车辆轮盘或轮毂上到装配传送装置时，其孔是以随机方式定位的，因此，孔与车轮中的螺钉不对正。
为克服上述缺陷，具有使车辆轮盘旋转的头状件，旋转方式为使车轮的螺钉正确定位以朝向上述孔。
本机器的另一个作用是，当向车辆上紧固螺钉时，检测是否有异常。以此方式，如果任何螺钉没有正确地安装到车辆上，同一车轮中其余的螺钉将被旋出，而后车轮由支撑臂送回到可移动工作台端部，该端部有倾斜的滚轮平台，该平台的作用是撤出该车轮。
综上所述，该机器最基本的功能特征是：
通过真空装置抽出其内的空气或者是吸杯效应来固定车轮。
依靠定位元件使车轮关于支撑臂定位/对中，即使支撑臂正好位于车轮的上方。
依靠光监测器来定位车轮轮圈的孔，该车轮是待安装的车轮，该孔接收紧固螺钉，该光检测器安装在螺钉供给区域内的定位元件上。
以与轮胎上的螺钉同样的布置方式定位车辆轮盘的孔，该轮胎属于待安装的车轮。
将车辆的操纵装置和悬架装置对中。
尽管本发明的机器物品更适宜供装配汽车车轮使用，但也能用于装配其它类型车辆的车轮。
该机器的工作顺序可以概述如下：
一旦车轮被放置到旋转板上，定位元件上升并定位轮圈的中心孔，后者正确地定位和对中。接下来，光检测器使旋转板旋转车轮，直到激光束不再检测任何表面，这意味着它已经遇到轮圈上的一个孔，该孔用于容纳相应的螺钉。下一步是，该孔依靠位于该臂上方的螺钉供应装置接收螺钉。该装置由两段空心轴构造成，第一个通过一个管子接收螺钉，该管子与拥有螺钉的容器相连，第一个水平移动直到其将螺钉放置到第二垂向轴的下部上，垂向轴拾起螺钉并向下移动直到将螺钉放入轮胎的其中一个孔中。重复由光检测器解决的对中操作和上述两空心轴的动作直到轮胎中的所有孔都填充了相应的螺钉。成对供应螺钉比上述单个地供应可能更好。
当螺钉装入轮胎，支撑臂已经支撑起新的车轮并依靠支撑臂的定位元件将车轮准确定位在车轮供给工作台上。
该机器工序的下一操作是降低支撑臂，如前所述，向下移动夹紧车轮，一旦支撑臂夹紧车轮便再次升起，并水平移动按如下定位：初始的支撑臂将车轮放置到旋转板上，而另一个支撑臂夹紧并输送车轮到可移动底座上，该车轮的轮胎上装有螺钉。一旦将所有的车轮放置到各自新位置，所有的臂恢复到它们的初始位置，开始新的循环。
需要指出的是，该机器分成两个独立的区段。第一区段与机器的一部分固定并相对应，该第一区段包括供应底座支撑臂。第二区段包括可移动底座，也包括带有螺丝起子的支撑臂和其它元件。机器的该部分之所以为可移动的，是因为一旦装好车辆的第一车轮，机器的该部分移动到车辆的另一端去安装车辆同侧的第二车轮。机器移动的同时，支撑臂拾起准备在供应底座上的车轮，因此，装配线上的车轮运动到上述两个机器之间，上述机器将分别固定车辆各个边的车轮。
在臂将车轮定位到车辆上之前，其它元件介入以极好地确定车辆轮盘或轮毂的方向。下一个介入的元件是头状件，如前所述，该头状件的作用是定位轮盘的部件，定位方式是使轮盘的部件朝向车轮的螺钉，并且为完成该动作，车轮零件的方向和垂直度已经足够正确后，该头状件进行向上的运动，直到该头状件对准车辆的轮盘。然后头状件靠近轮盘直到头状件上的可收缩凸出部接触轮盘并由于装有弹簧而藏入头状件内。接下来，头状件旋转，直到该可收缩突出部找到并穿入车辆轮盘的孔，头状件连续旋转直到将孔定位到某位置，在该位置该孔极好地对准螺钉，该螺钉事先装入车轮并由复合式螺丝起子抓住。
包括了附图，以便于理解本发明的特性。这些附图将在下面部分论述，这些附图是说明书整体的一部分，附图中的各幅图用于解释而非限制本发明。
附图说明
图1是本发明的机器物品的透视图，其具有保持车辆的车轮的功能。
图2是同一机器从不同侧面观看的另一透视图。
图3是可移动底座及其关联元件的透视图。
图4是图3所示内容从另一不同的观看点的另一透视图。
优选实施例的描述
参考上述列出的各已标号的附图，我们可以看出本发明功能为将车轮紧固到汽车上的机器物品如何提供固定在装配线附近地面的底座1，该装配线输送车辆，在其上以自动方式安装该车轮。底座1将车轮接收到定位的对中元件上，该定位的对中元件依靠可垂向和水平行进的支撑臂2运输车轮。该臂载有一个或多个夹紧元件，夹紧元件相对轮胎设置并具有吸杯效应以有效抓住车轮。
接着，支撑臂2水平行进，以便将车轮放置到旋转板3上，旋转板3位于螺钉供应装置4下方。
旋转板3包括另一车轮定位元件，该定位元件依靠光探测器操作，以便使板3旋转并停止在一定角度位置，在此位置上轮圈的孔可一个接一个或者成对地连续接收螺钉，该螺钉是由螺钉供应装置4从适当的竖直位置递送来的。
装配线的这个工位上还有另一支撑臂2，支撑臂2抓住并将已经装好螺钉的车轮输送到下一底座，该底座是可移动底座，该可移动底座将伴随车辆直到车轮被完全紧固。
标号6代表可移动底座5上的支撑臂，其抓住车轮并可以倾斜90°，以将车轮放置到车辆轮毂前方，其由装配线输送。
复合式螺丝起子7设置在支撑臂6上，其包括与车轮上螺钉数量相同的单个螺丝起子。当支撑臂6抓住已装上螺钉的车轮时，支撑臂6通过导向装置8和轴螺母型驱动系统9垂直升起。然后，支撑臂6依靠马达10和连杆系统11和12及支柱13旋转90°，最后朝向车辆的轮毂移动以装配车轮。
在装配车轮之前，车辆的轮毂已经被定位到适当的位置，以便从对着其螺纹孔的轮圈处接收螺钉。该定位是依靠图中清楚可见的标号为14、15和16的三个装置实现的。第一装置或者说装置14举起悬架，因此可将轮毂设置在垂向位置(可依靠导向汽缸17将它升起或降下)。第二装置或者装置15使轮毂朝向对准与操纵机构，同时定位轮毂使其平行于轮圈(在导向装置18上水平向前或向后移动)。第三装置或者装置16为头状件，它使轮盘或轮毂旋转，从而使轮盘或轮毂的孔能定位成面对已经装在车轮上的螺钉，为实现这种效果，装置16包括了板19。板19装备有可收缩凸出部20，一旦所述头状件由提升机21定位在合适高度并开始旋转直到发现轮毂的孔，可收缩凸出部20伸缩自如和完全地进入所述孔内，而后作旋转运动直到轮毂的孔对准车轮的螺钉。而后，板19退出以允许车轮向前移动。复合式螺丝起子动作后，这个操作完成。
如果螺丝起子在向车辆轮毂或轮盘拧紧螺钉的时候遇到任何异常，将旋开所有先前安装好的螺钉且由支撑臂6将车轮送回到斜坡或滚轮工作台22(见图2)。
图2示出了固定底座1上的旋转板3和由支撑臂2安置的车轮的中心元件23可如何从其内铸件(inner casting)中显现。
另一方面，可以看到的是，将它们(本例中所示的螺钉)插入车轮轮毂孔内的螺钉供应装置4包括垂向空心轴24，图中未示出的螺钉容器中的螺钉通过垂向空心轴24输送到适当的位置。变向装置25通过插入于其内部的推进杆对之进行传送。然后，板3旋转，以允许车轮提供另一个孔来接收新的螺钉，照这样直到所有四个孔都完成(本例中所示)。

Claims (9)

1.一种车辆车轮固持机器，在装配线上以自动方式实施操作，其特征在于包括车轮供给工作台(1)，其中车轮由定位元件(23)接收，所述定位元件(23)将车轮对中并且提升车轮使之被上支撑臂(2)抓起，所述上支撑臂(2)依靠吸杯效应气动地固持车轮并将车轮运输到旋转板(3)上，所述旋转板(3)位于所述固定底座的端部，所述旋转板(3)装备有螺钉或螺母给料装置(4)，以便将车轮固持到车辆的轮毂上，以及元件的光检测器，其关于螺钉或螺母给料装置(4)的各个螺钉或螺母以及复合式螺丝起子(7)来定位轮圈的孔或者撑螺栓，所述复合式螺丝起子(7)安装在相邻底座(5)的支撑臂(6)上，此支撑臂(6)接收已装有螺钉或螺母的车轮并且能倾斜90°，以便将车轮定位或者呈现在由装配线输送的车辆的轮毂或者轮盘前面，并且所述车辆轮毂或者轮盘包含所述孔或者撑螺栓。
2.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，第二底座(5)是可移动的，并且当其在输送装置上向前行进以及后退直到接收新车轮并将新车轮插入同一车辆同侧剩下的轮毂或者将新车轮插入装配线上输送的下一车辆的轮毂时，所述底座(5)上伴有车辆。
3.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，依靠头状件将车辆轴的轮盘或轮毂呈“0”角度垂向设置，所述头状件有两个轴：能上下运动以提升悬架机构的垂向轴(14)和对准操纵装置的水平轴(15)。
4.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，设计包括与可移动底座(5)关联头状件(16)，所述头状件(16)能上下行进并具有横向前进的定位工具，所述定位工具能根据待安装车轮的位置来旋转车辆的轮毂或轮盘。
5.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，所述定位工具由从板(19)显现的可伸缩凸出部确定，可伸缩凸出部与车轮轮毂或轮盘上孔的布置是一致的，并且所述板(19)靠近轮毂并旋转以朝向轮毂，然后带动轮毂直到轮毂被放置到正确的角度位置。
6.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，还配备有检测器，在拧紧紧固车轮的螺钉或螺母时，所述检测器检测任何异常，并且如果有异常，则螺丝起子(7)旋出那些已经紧固的螺钉或螺母，并且受影响的车轮由支撑臂(6)拒绝，所述支撑臂(6)将车轮带到倾斜的滚轮斜面而将之处置。
7.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，所述对中元件(23)具体为垂向汽缸，它的杆的端部为与轮圈的中心铸件相适应的向外展开形状，并且具有外部凸缘以支撑所述轮圈。
8.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，螺钉或螺母供应装置(4)包括两个轴，所述螺钉或螺母供应装置(4)将螺钉或者螺母放入轮圈的各个孔或撑螺栓内，垂向空心轴(24)在正确的位置从螺钉容器内接收螺钉，而且依靠变向装置(25)横向行进，直到其占据第二轴(26)的位置，轴(26)也是垂向的并为空心，轴(26)向下运动将螺钉插入轮圈的相应孔，然后旋转车轮，直到所有的螺钉都装入。
9.根据权利要求1所述的车辆车轮固持机器，其特征在于，复合式螺丝起子(7)结合了与车辆所需螺钉数量相同的单个螺丝起子，复合式螺丝起子(7)垂直向下行进接收螺钉，在支撑臂旋转90°的过程中保持这个位置，然后它水平行进将车轮装在车辆的轮毂或轮盘上，实现固定操作。
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