CN101722804A - 用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机(1)，包括基架(2)，其支撑用于车辆车轮(R)的夹持和旋转设备(3)，该车轮具有轮辋(C)和待装配/拆除的轮胎(P)；操作头部(4)，其与基架(2)相连并具有至少一个装配/拆除工具(5、6)；操作装置(7、8、9)，其适于将操作头部(4)定位在工作构型中，工具(5、6)在工作构型中布置成基本靠近轮辋(C)的凸缘(B)而与轮胎(P)接触，其中，轮胎拆装机包括用于检测而不接触轮辋(C)的凸缘(B)的非接触检测设备(10)，其与至少一个处理和控制单元(11)操作地相连，处理和控制单元适于控制/帮助操作装置(7、8、9)，以将操作头部定位在工作构型中。

Description

用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机
技术领域
本发明涉及用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机(tyre-changing machine)。
背景技术
已知的是，车辆车轮包括圆筒形金属轮辋，轮辋的轴向末端处具有环形凸缘，环形凸缘之间限定有用于弹性轮胎槽内装配的通道。
在装配构造中，被称为“胎圈”的轮胎侧部紧紧地塞在轮辋的环形凸缘上。
内胎可以装配在轮胎内，或者在为“无内胎”型轮胎的情况下，可以直接引入处于压力下的空气。
为了将轮胎装配到相应的轮辋上以及从该相应的轮辋上拆除所述轮胎，普遍的是使用所谓的轮胎拆装机，该轮胎拆装机允许从相应的轮辋上拆除轮胎，以便例如执行维护工作或者更换内胎、轮辋和/或轮胎自身，然后将同一轮胎或替换轮胎装回到车轮轮辋上。
通常，轮胎拆装机包括基架，该基架支撑正处理的车轮轮辋的夹持和旋转设备。
根据轮胎拆装机的类型，夹持和旋转设备的旋转轴线可以是竖直的或水平的。
在基架上安装有一个或多个操作头部，该操作头部具有一个或多个用于将轮胎装配到轮辋上和/或将轮胎从轮辋上拆除的工具。
所用的工具根据它们的用途具有不同的形状和尺寸。
例如，某些工具为钩形，将装配到轮胎的胎圈和轮辋的相应环形凸缘之间，以便在拆除过程中将两者分离，并且在装配过程中将胎圈压在环形凸缘之间限定的通道内侧。
另一方面，其它的工具为截锥形或圆筒形，并且装配成能够旋转而作为压辊，以便在装配过程中朝向轮辋通道的内侧推动轮胎胎圈或者在拆除过程中朝向轮辋通道的外侧推动轮胎胎圈。
装配在轮胎拆装机上的操作头部通常与自动操作装置相连，该自动操作装置为例如气动气缸、液压气缸或类似物，以比人大得多的力执行装配和拆除操作。
操作者借助操作指令操作机器，该操作指令控制操作头部的运动，并且通过工具的正确控制获得机器的精确操作。
然而，以这种方式制成的机器容易受到使其更加实用并且在执行装配和拆除操作过程中更加精确的升级的影响。
实际上对于传统的机器，不方便的是，工具的运动依赖于操作者的专业性和经验。
具体地，必须要指出，操作者在轮胎拆装机上执行装配和拆除操作过程中最重要的阶段如下：
-辨别轮胎在轮辋上的接触凸缘以及工具在接近轮胎以执行以下操作过程时的精确定位；
-钩形工具的操作，用于将轮胎从轮辋通道上拆除，而不会导致在胎圈上产生过度的应力或在胎圈的内部结构中产生破坏(尤其是在诸如异形轮胎和漏气轮胎的脆弱轮胎的情况下)并且不会触碰和刮擦轮辋(尤其是在诸如合金轮辋的高价轮辋的情况下)。
因此更一般地，要强调的是，操作者辨别轮辋上与轮胎接触的凸缘的能力以及他/她在将工具靠近凸缘自身正确地定位上的技术代表了轮胎拆装机的当前功能限制。
此外，在这个方面中，要说明的是，控制传统轮胎拆装机的难度不便地导致这些机器只能由熟练的和适当训练的人员使用，这是不能忽略的成本。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机，该机器具有实用性和功能性，并且允许使得操作者更加容易地执行装配和拆除操作，容易的程度是使得非熟练人员也能使用，从而劳动力成本更低，显著地节省成本。
本发明的另一个目的在于提供一种用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机，该机器允许克服背景技术中的所述缺陷，使用起来简单、合理、容易、有效，并且成本低廉。
通过这种用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机来实现上述目的，该轮胎拆装机包括：基架，所述基架支撑用于车辆的至少一个车轮的夹持和旋转设备，所述车轮具有轮辋和待装配/拆除的轮胎；至少一个操作头部，所述至少一个操作头部与所述基架相连并且至少具有装配/拆除工具；操作装置，所述操作装置适合于将所述操作头部定位在工作构型中，所述工具在所述工作构型中布置成基本上靠近所述轮辋的凸缘而与所述轮胎接触，其中，所述轮胎拆装机包括用于检测而不接触所述轮辋的凸缘的非接触检测设备，所述非接触检测设备与至少一个处理和控制单元操作地相连，所述处理和控制单元适合于控制/帮助所述操作装置，以便将所述操作头部定位在所述工作构型中。
附图说明
从用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机的优选而非唯一的实施例的说明中，本发明的其它特征和优点将会变得更加明显，该说明仅仅只是作为实例，并不限于附图，其中：
图1为根据本发明的轮胎拆装机的透视图；
图2为由根据本发明的轮胎拆装机投射在处理中的车轮上的可能图像的放大透视图。
具体实施方式
参考这些附图，全文用附图标记1指示用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机。
该轮胎拆装机1包括基架2，该基架2支撑车辆车轮R的夹持和旋转设备3。
车轮R包括内轮辋C和轮胎P，该轮胎P待装配到轮辋C上和/或从轮辋C上拆除。
在如图所示的本发明具体实施例中，基架2包括基部2a，夹持和旋转设备3在该基部2a上方延伸。
夹持和旋转设备3包括为竖直轴的主轴，但是在可选的实施例中可以不采用为竖直轴的主轴，其中轮胎拆装机1具有为水平轴的夹持和旋转设备3。
基架2还包括塔架2b，该塔架2b从基部2a竖直地延伸并且支撑操作头部4。
操作头部4具有用于装配和/或拆除轮胎P的工具5、6，并且与自动型操作装置7、8、9相连，自动型操作装置7、8、9适合于将操作头部4定位在工作构型中，工具5、6在该工作构型中布置成基本上靠近轮辋C的凸缘B而与轮胎P的胎圈T接触。
在如图所示的本发明具体实施例中，操作头部4由基本上水平的臂限定，该臂丛塔架2b突出悬置并且具有自由末端，工具5、6装配在所述自由末端处。
具体地，工具5、6由钩形工具5和推动元件6限定，钩形工具5能够纵向地插入到轮胎P的胎圈T和车轮R的轮辋C之间，以便夹持和提取胎圈T，推动元件6设计成在装配和拆除操作过程中压靠胎圈T，以便推动车轮R。
有益的是，图1中示意性地示出的操作装置7、8、9包括：
-第一致动器7，其用于沿着与车轮R的旋转轴线平行的方向移动操作头部4，具体是沿着塔架2b移动操作头部4；
-第二致动器8，其用于沿着与车轮R的旋转轴线成直角的方向移动操作头部4，具体是延长和缩短所述臂4；
-第三致动器9，其用于移动操作头部4，以便改变工具5相对于车轮R旋转轴线的角度，确保在拆除操作过程中更加容易地夹持和提取胎圈T。
然而，不能排除这样的可选实施例，即在该可选实施例中，多个操作头部4装配有与图中所示不同的工具5、6，可由不同类型的致动器7、8、9操作该工具5、6；例如，在可能的实施例中，工具5、6基本上是固定的，并且夹持和旋转设备3能够相对于工具5、6运动，以便使车轮R水平地和/或竖直地和/或倾斜地运动。
有利地，轮胎拆装机1具有非接触检测设备10，该非接触检测设备10用于辨别轮辋C的凸缘B。
非接触检测设备10与处理和控制单元11操作地相连，该处理和控制单元11适合于控制和/或帮助操作装置7、8、9，以便将操作头部4定位在工作构型中。
在这个方面中，必须要指出，当我们说处理和控制单元11适合于“控制”操作装置7、8、9时，我们的意思是操作头部4在装配和/或拆除操作过程中的运动是借助处理和控制单元11由轮胎拆装机1完全且独立地执行的，而在操作者部分上没有任何直接干涉。
另一方面，当我们说处理和控制单元11适合于“帮助”操作装置7、8、9时，我们的意思是例如通过减缓操作装置7、8、9接近轮辋C的凸缘B的运动或者通过为致动器7、8、9限定一系列行程终了位置，处理和控制单元11在操作者控制操作装置7、8、9时帮助他/她，防止由操作者发出的所有指令在使操作头部4移动靠近轮辋C时产生损坏的危险。
有益的是，非接触检测设备10包括结构光型的识别系统。
更详细地，非接触检测设备10包括图案生成器12，图案生成器12适合于朝向车轮R投射自身被处理和控制单元11已知的图像。
图案生成器12包括例如具有已知的成角度开口的激光二极管，该激光二极管有利地将三维图像投射到空间中，这意味着其不仅仅是沿着线或单个面传播，而且还沿着光的圆锥或棱锥传播。
投射的图像可以是例如由或多或少的彩色线13构成的截取车轮R并将轮廓高亮的图案。
为了获取轮廓外形，非接触检测设备10包括检测装置14，检测装置14用于检测通过由投射的图像13与车轮R相交产生的反射所形成的光。
例如，检测装置14包括为CCD(电荷耦合装置)型等的光学传感器，该光学传感器再现车轮R上的线13的形状并且将数据传输至处理和控制单元11。
借助算法或一系列算法，处理和控制单元11处理获取的图像13，以便获得用于辨别凸缘C和车轮R任何其它部分在空间中的定位的有用参数。
参考图2，其详细地再现了再现在车轮R上的图像13，线13之间的相对距离允许计算车轮R与激光二极管12之间的距离，因此在轮胎拆装机1的参考系统中配置车轮R。
另一方面，在车轮R上检测的线13的形状(曲率、连续性、相对分散性)与初始由激光二极管12投射的图像的形状进行比较，并且允许辨别点亮的表面的形状且识别轮辋C的凸缘B和用于操作操作头部4的车轮R的其它主要点。
此外，必须要指出，对于根据本发明在轮胎拆装机1上采用的结构光型识别系统，在执行将轮胎P装配到轮辋C上/将轮胎从轮辋C上拆除的操作过程中，可以再现操作头部4和工具5、6的运动并且可以在车轮R上确定操作头部4和工具5、6的效率，以便允许自动操作的完全闭环控制。
还要强调的是，在本发明可能的不同实施例中，不用投射特定的图案13也可以获取车轮R的形状。
换言之，非接触检测设备10还可以包括除结构光系统之外的系统，例如用于识别轮辋C的色彩和轮胎P的色彩的识别系统。
这个系统利用了这样的事实，即由两种不同材料生产的轮辋C和轮胎P之间的色彩变化足以识别轮辋C的凸缘B。
为此，可以与前述一样利用相机，并且不采用激光二极管，而是可以使用各向同性的照明器使该系统处于受控制的条件下(例如，为克服环境光的客观限制)。
或者，非接触检测设备10可以包括识别阴影的系统，该阴影借助来自两个或多个已知点的光线的投射而限定在轮辋C上和轮胎P上，并且定影在轮胎拆装机1的参考系统中。
实际上，已经确定了本发明是如何实现提出的目的的。
在这个方面，要说明的是，轮辋的凸缘的设想检测设备的具体解决方案允许以独立于操作者的方式识别车轮的几何形状和外形，所述操作者用作对指令的偏离点或在装配和拆除操作的简单帮助。

Claims (16)

1.一种用于装配和拆除车辆车轮的轮胎拆装机(1)，包括：基架(2)，所述基架(2)支撑用于车辆的至少一个车轮(R)的夹持和旋转设备(3)，所述车轮(R)具有轮辋(C)和待被装配/拆除的轮胎(P)；至少一个操作头部(4)，所述操作头部(4)能与所述基架(2)相连并且具有至少一个装配/拆除工具(5、6)；操作装置(7、8、9)，所述操作装置(7、8、9)能将所述操作头部(4)定位在工作构型中，所述工具(5、6)在所述工作构型中布置成基本上靠近所述轮辋(C)的凸缘(B)而与所述轮胎(P)接触，其中，所述轮胎拆装机(1)包括用于检测而不接触所述轮辋(C)的凸缘(B)的非接触检测设备(10)，所述非接触检测设备(10)与至少一个处理和控制单元(11)操作地连接，所述处理和控制单元(11)能控制/帮助所述操作装置(7、8、9)，以便将所述操作头部(4)定位在所述工作构型中。
2.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述非接触检测设备(10)包括结构光型识别系统。
3.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述非接触检测设备(10)包括至少一个图案生成器(12)和至少一个检测装置(14)，所述图案生成器(12)用于朝向所述车轮(R)投射至少一个图像(13)。所述检测装置(14)用于检测通过由所述图像(13)与所述车轮(R)相交产生的反射所形成的光。
4.根据权利要求3所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述图像(13)是三维的。
5.根据权利要求3所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述图案生成器(12)包括至少一个激光二极管。
6.根据权利要求3所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述检测装置(14)包括至少一个光学传感器。
7.根据权利要求6所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述光学传感器(14)为CCD。
8.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述操作装置(7、8、9)是自动型的。
9.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述操作装置(7、8、9)包括至少一个用于沿着与所述车轮(R)的旋转轴线基本平行的方向移动所述操作头部(4)的第一致动器(7)。
10.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述操作装置(7、8、9)包括至少一个用于沿着与所述车轮(R)的旋转轴线基本成直角的方向移动所述操作头部(4)的第二致动器(8)。
11.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述操作装置(7、8、9)包括至少一个用于移动述操作头部(4)以改变所述工具(5、6)相对于所述车轮(R)旋转轴线的角度的第三致动器(9)。
12.根据权利要求8所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述处理和控制单元(11)能独立地控制所述操作装置(7、8、9)的操作。
13.根据权利要求8所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述处理和控制单元(11)能减缓所述操作头部(4)靠近所述轮辋的凸缘的运动
14.根据权利要求8所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述处理和控制单元(11)能为所述操作装置(7、8、9)限定至少一个行程终了位置，并且禁止将使所述操作头部(4)移动碰到所述轮辋的指令。
15.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述非接触检测设备(10)包括用于识别所述轮辋(C)的色彩和所述轮胎(P)的色彩的识别系统。
16.根据权利要求1所述的轮胎拆装机(1)，其中，所述非接触检测设备(10)包括用于识别所述轮辋(C)上的阴影和所述轮胎(P)上的阴影的识别系统。
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