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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Reifens mit zwei
Wülsten auf eine Felge, wobei der Reifen in einer vorbestimmten
Lage auf die Felge aufgelegt wird und die beiden Wülste
nacheinander mittels auf die Wülste einwirkenden Werkzeugen,
die entlang des Felgenrandes bewegt werden, über einen
Felgenrand gestreift werden. Die Erfindung betrifft außerdem
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer
Halteeinrichtung zum Halten einer Felge, einem ersten Werkzeug mit einem
Reifeneingriffsbereich, einer ersten Führungseinrichtung,
an welcher das erste Werkzeug bewegbar geführt und abgestützt
ist, einer ersten Antriebsvorrichtung, durch die das erste Werkzeug
in eine Arbeitsposition an der Felge bewegbar ist, und einer Drehantriebsvorrichtung,
die dazu eingerichtet ist, die erste Führungseinrichtung
und das erste Werkzeug oder die Halteeinrichtung der Felge in eine Drehbewegung
um die Achse der Felge zu versetzen.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs Art sind aus
EP 1 054 783 B1 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren wird zunächst die Felge in einer
Reifenmontagestation festgespannt und anschließend der
Reifen in vorbestimmter exzentrischer Lage auf die Felge aufgelegt
und mit einer Klemme festgehalten. Ein Werkzeug zur Montage des
Reifenwulstes, das an dem Arm eines Roboters angeordnet ist, wird
mit dem Reifen in Eingriff gebracht und auf einem programmierten
Pfad um die Felge herumgeführt, um den ersten Wulst über
den Rand der Felge zu spreizen. Nachdem das Werkzeug annähernd
360° in Bezug auf die Felge durchlaufen hat, wird es mit
dem zweiten Wulst des Reifens in Eingriff gebracht und entlang eines
zweiten programmierten Pfades bewegt, wobei es eine zweite Bewegung
um den gesamten Umfang der Felge herum ausführt, um den
zweiten Wulst auf die Felge zu montieren. Bei dem bekannten Verfahren
vollführt somit das Montagewerkzeug eine Drehbewegung um
die Felge von zweimal 360°, um die Reifenwülste nacheinander
zu montieren.
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Bei
der automatischen Montage von Reifen in der Automobilproduktion
ist die Zeit, die zur Montage eines Reifens benötigt wird,
ein die Produktionszahlen begrenzender Faktor. Es besteht daher
das Bestreben, diese Montagezeit möglichst klein zu halten.
Einer Beschleunigung des Montagevorgangs sind jedoch durch die mit
der Montagegeschwindigkeit zunehmende Materialbelastung und der
entsprechend höheren Gefahr von Schäden Grenzen
gesetzt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben, welches eine Verringerung der Montagezeit ohne Erhöhung
der Materialbelastung ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe
der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete
Vorrichtung zu schaffen.
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Nach
der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren mit
den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2
bis 7 angegeben. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die genannte
Aufgabe nach der Erfindung durch die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale
gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Montage eines Reifens
mit zwei Wülsten auf eine Felge, wobei der Reifen in einer
vorbestimmten Lage auf die Felge aufgelegt wird und die Wülste
nacheinander mittels auf die Wülste einwirkenden Werkzeugen,
die entlang des Felgenrandes bewegt werden, über einen
Felgenrand gestreift werden, umfasst die Schritte, nach denen ein
erstes Werkzeug zur Montage des der Felge benachbarten ersten Wulstes
in eine Arbeitsposition an dem Felgenrand gebracht wird und durch
eine Drehbewegung um die Achse der Felge relativ zum Felgenrand
und zum Reifen bewegt wird, ein zweites Werkzeug zur Montage des
zweiten Wulstes nach einem Drehwinkel der Drehbewegung von im Wesentlichen
180° in eine gegenüber der aktuellen Arbeitsposition
des ersten Werkzeugs um im Wesentlichen 180° versetzte
Arbeitsposition an dem Felgenrand gebracht wird und durch Fortsetzung
der Drehbewegung in gleicher Drehrichtung zusammen mit dem ersten
Werkzeug relativ zum Felgenrand und zum Reifen bewegt wird, das
erste Werkzeug aus der Arbeitsposition am Felgenrand zurückgezogen
wird, sobald der erste Wulst den Felgenrand übersprungen
hat, und das zweite Werkzeug unter Fortsetzung der Drehbewegung
in gleicher Drehrichtung relativ zum Felgenrand und zum Reifen weiterbewegt
wird und das zweite Werkzeug aus der Arbeitsposition am Felgenrand
zurückgezogen wird, nachdem der zweite Wulst über
den Felgenrand gestreift ist.
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Bei
dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt die Montage des zweiten
Wulstes des Reifens nicht im Anschluss an die Montage des ersten
Wulstes, sondern beginnt schon erheblich früher noch während
der Montage des ersten Wulstes, und zwar zu einem Zeitpunkt, an
dem das Werkzeug zur Montage des ersten Wulstes einen Drehwinkel
von im Wesentlichen 180° entlang des Felgenrandes durchlaufen hat.
Durch den entsprechend früheren Beginn der Montage des
zweiten Wulstes und die Überlappung der Montagevorgänge
von erstem und zweitem Wulst ist die Gesamtdauer des Reifenmontagevorgangs
erheblich kürzer als bei der bekannten und üblichen Verfahrensweise.
Werden bei der üblichen Verfahrensweise für jedes
Werkzeug jeweils eine volle Drehung, also insgesamt zwei Drehungen,
benötigt, so kommt das erfindungsgemäße
Verfahren mit einer halben Drehung weniger, also eineinhalb Drehungen aus.
Dies entspricht einer Verringerung des Zeitaufwands für
den reinen Montageprozess um 25%. Da die Taktzeit für die
Montage eines Reifens außer der reinen Prozesszeit noch
weitere Nebenzeiten beinhaltet, ist die erreichbare Taktzeitreduzierung
niedriger, erreicht aber Werte von 12% bis 15%. Da der Zeitgewinn
des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht durch eine
Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit der Montagewerkzeuge
erreicht wird, sondern die Arbeitsgeschwindigkeit verglichen mit
den bekannten Verfahren unverändert bleiben kann, ergeben
sich auch keine höheren Belastungen des Reifens, die sich
nachteilig auswirken könnten.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
das zweite Werkzeug nach Erreichen eines Drehwinkels der Drehbewegung
von im Wesentlichen 480° aus der Arbeitsposition zurückgezogen
wird. Das zweite Werkzeug wird somit schon zurückgezogen,
bevor es eine volle Umdrehung im Einsatz war. Hierdurch kann die
Prozesszeit für den Montageprozess weiter verkürzt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das erste Werkzeug nach Erreichen
eines Drehwinkels der Drehbewegung von im Wesentlichen 300° aus der
Arbeitsposition zurückgezogen wird. Diese Winkelposition
hat sich für den gesamten Ablauf des Montageprozesses als
vorteilhaft erwiesen.
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Eine
bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens sieht vor, dass die Drehbewegung von den beiden Werkzeugen
ausgeführt wird und die Felge und der Reifen an einer Drehbewegung
gehindert werden. Diese Verfahrensweise ist vorteilhaft für
das automatische und exakt zentrierte Spannen der Felge in der Montagevorrichtung
und die automatische Zuführung des Reifens. Hierbei kann
weiterhin vorgesehen sein, dass am Ende des Montagevorgangs, d.
h. nach dem Zurückziehen des zweiten Werkzeugs, beide Werkzeuge
durch Fortsetzung der Drehbewegung in gleicher Richtung oder durch
eine Drehbewegung in entgegengesetzter Drehrichtung in die Ausgangsstellung
für einen nachfolgenden Montagevorgang bewegt werden.
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Anstelle
der beiden Werkzeuge kann nach einem anderen Vorschlag der Erfindung
die Drehbewegung auch von der Felge und dem Reifen ausgeführt
werden, wobei die beiden Werkzeuge an einer Drehbewegung um die
Achse der Felge gehindert werden. Bei dieser Variante sind die Werkzeuge
somit nur im Wesentlichen parallel zur Achse der Felge in die Arbeitsposition
und aus dieser zurück bewegbar.
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Nach
der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens eine Halteeinrichtung zum Halten einer Felge, ein
erstes Werkzeug mit einem Reifeneingriffsbereich, eine erste Führungseinrichtung,
an welcher das erste Werkzeug bewegbar geführt und abgestützt
ist, eine erste Antriebsvorrichtung, durch die das erste Werkzeug
in eine Arbeitsposition an der Felge bewegbar ist, und eine Drehantriebsvorrichtung,
die dazu eingerichtet ist, die erste Führungseinrichtung
und das erste Werkzeug oder die Halteeinrichtung der Felge in eine Drehbewegung
um die Achse der Felge zu versetzen, ein zweites Werkzeug mit einem
Reifeneingriffsbereich, das an einer zweiten Führungseinrichtung bewegbar
geführt und abgestützt ist und unabhängig von
dem ersten Werkzeug durch eine zweite Antriebsvorrichtung in die
Arbeitsposition an der Felge bewegbar ist, wobei die beiden Werkzeug
so zueinander angeordnet sind, dass ihre beiden Arbeitspositionen
in Bezug auf die Achse der Felge jeweils diametral gegenüberliegen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
näher beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist.
Es zeigen
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1 den
prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Reifenmontage nach der
Erfindung,
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2 den
Arbeitsbereich der Vorrichtung gemäß 1 beim
Beginn des Montageprozesses,
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3a den
Arbeitsbereich der Vorrichtung gemäß 1 nach
einer Drehung der Werkzeuge um einen Drehwinkel von 180°,
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3b ein
Polardiagramm der Werkzeugbewegung bis zum Erreichen der Werkzeugstellung
gemäß 3a,
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4a die
Stellung der Werkzeuge nach Montage des ersten Wulstes,
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4b ein
Polardiagramm der Werkzeugbewegung bis zum Erreichen der Werkzeugstellung
gemäß 4a,
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5a die
Stellung der Werkzeuge der Vorrichtung gemäß 1 bei
Beendigung der Reifenmontage,
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5b ein
Polardiagramm der Werkzeugbewegung bis zum Erreichen der Werkzeugstellung
gemäß 5a.
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1 zeigt
eine Felge 1 und einen auf diese aufzuziehenden Reifen 2 in
einer Montagestation 3 zur automatischen Reifenmontage.
Die Felge 1 ist auf einem Aufnahmetisch 4 mittels
mehrerer Spannelemente 5 festgespannt. Der Reifen 2 wurde
von einer nicht dargestellten Zuführvorrichtung zugeführt und
derart exzentrisch zur Felge 1 auf diese aufgelegt, dass
er eine zur Felge 1 geneigte Kipplage einnimmt, wobei ein
Abschnitt des oberen Felgenrandes 6 in die von dem unteren
ersten Wulst 7 des Reifens 2 umgrenzte Öffnung
hineinragt.
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Über
dem Aufnahmetisch 4 ist koaxial zur Achse der Felge ein
drehbarer Aufziehkopf 8 angeordnet, der durch eine nicht
dargestellte Drehantriebsvorrichtung der Montagestation 3 drehend
antreibbar ist. An dem Aufziehkopf 8 sind zwei Führungseinrichtungen 10, 11 diametral
zur Achse angeordnet. An der Führungseinrichtung 10 ist
ein erstes Werkzeug 12 und an der Führungseinrichtung 11 ein zweites
Werkzeug 13 gehalten und parallel zur Achse der Felge bewegbar
geführt. Mit Hilfe von Antriebsvorrichtungen 14, 15 die
an dem Aufziehkopf 8 angeordnet sind, können die
Werkzeuge 12, 13 in Längsrichtung der
Führungseinrichtungen 10, 11 bewegt und
in definierten Stellungen festgestellt werden. Beide Antriebsvorrichtungen 14, 15 und
die Drehantriebsvorrichtung zum Drehen des Aufziehkopfes 8 sind
durch eine programmierbare Steuerung unabhängig voneinander
steuerbar. Die Werkzeuge 11, 12 gleichen einander
und umfassen jeweils einen Wulstabweiser 16 und eine Andruckrolle 17. Die
Anordnung zusätzlicher Elemente, beispielsweise einer Nachlaufrolle,
kann ebenfalls vorgesehen sein. Außerdem können
das erste Werkzeug 12 und das zweite Werkzeug 13 abweichend
voneinander gestaltet sein, um eine bessere Anpassung an die jedem
Werkzeug 12 bzw. 13 zufallende Montageaufgabe
zu ermöglichen.
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1 zeigt
die Betriebssituation der Montagestation 3 vor Einleitung
des eigentlichen Montagevorgangs durch Ansteuerung des Aufziehkopfes 8. Die
Werkzeuge 12, 13 befinden sich in Ausgangsstellung über
dem Reifen 2 und der Felge 1. Die Felge 1 ist
in der Montagestation 3 fixiert. Der Sitzbereich der Felge 1 und
die Wülste 7, 9 des Reifens 2 sind
mit Gleitmittel benetzt.
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Zur
Einleitung der Reifenmontage wird durch Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 14 das
erste Werkzeug 12, wie in 2 gezeigt,
durch die Öffnung des oberen Wulstes 9 in die
Arbeitsposition am Rand der Felge 1 bewegt. Gleichzeitig
wird, wie durch die Pfeile 19, 20 angedeutet,
der dem Werkzeug 12 benachbarte, neben der Felge 1 befindliche Rand
des Reifens 2 durch geeignete Spannmittel nach unten und
in Richtung der Felge 1 gedrückt. Sobald das Werkzeug 12 die
in 2 gezeigte Position erreicht hat, wird der Aufziehkopf 8 im
Uhrzeigersinn um die Achse der Felge in Drehung versetzt. Hierdurch
bewegt sich das Werkzeug 12 am Felgenrand 6 entlang,
wobei sein Wulstabweiser 16 den unteren Wulst 7 kontinuierlich über
den Felgenrand 6 streift und die dem Wulstabweiser 16 folgende
Andruckrolle 17 den Wulst 7 nach unten zur Felgenmitte
hin drückt.
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Während
der Drehung des Aufziehkopfes 8 wird durch Ansteuerung
der Antriebsvorrichtung 15 das zweite Werkzeug 13 zu
einem solchen Zeitpunkt in Richtung der Felge 1 bewegt,
dass es die Arbeitsposition am Rand der Felge 1 erreicht,
wenn es sich nach der Drehung des Aufziehkopfes 8 um 180° an der
Ausgangsstelle des ersten Werkzeugs 12 befindet. Diese
Situation ist in 3a gezeigt, wobei aus Gründen
der Vereinfachung der Darstellung der Reifen weggelassen ist. In 3b sind
die Wege der Werkzeuge 12, 13 bis zu dieser Position
durch Kreisbögen veranschaulicht. Punkte bezeichnen hierin
die jeweilige Ausgangsstellung und Pfeile die augenblickliche Stellung
der Werkzeuge 12, 13. Bei Erreichen seiner Arbeitsposition
gelangt das zweite Werkzeug 13 in Eingriff mit dem oberen,
zweiten Wulst 9 des Reifens 2, wodurch dieser,
da die Drehbewegung des Aufziehkopfes 8 nicht unterbrochen
wird, ebenfalls kontinuierlich über den Felgenrand 6 gestreift wird.
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Die
Montage des ersten, unteren Wulstes 7 ist beendet, wenn
das erste Werkzeug 12 einen Drehwinkel von im Wesentlichen
300° durchlaufen hat. Das Werkzeug 12 kann daher
durch Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 14 in seine von
der Felge 1 entfernte Grundstellung zurückgezogen
werden. Diese Betriebssituation ist in 4a gezeigt. 4b veranschaulicht
die Drehwinkel, die die Werkzeuge 12, 13 bis zum
Erreichen dieser Betriebsstellung durchlaufen haben. Er beträgt
für beide Werkzeuge 300°.
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5 zeigt die Betriebsstellung der Werkzeuge 12, 13 nach
einer Drehung des Aufziehkopfes 8 um 480°. Bei
Erreichen dieser Stellung hat auch das zweite Werkzeug 13 in
Arbeitsposition einen Drehwinkel von 300° durchlaufen,
so dass auch das Aufziehen des zweiten Wulstes 9 beendet
ist. Durch Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 15 wird
jetzt auch das zweite Werkzeug 13 in seine Grundstellung zurückgezogen.
Die fertig montierte Einheit aus Felge 1 und Reifen 2 wird
daher durch Lösen der Spannelemente 5 freigegeben
und kann mittels vorgesehener Fördereinrichtungen aus der
Montagestation 3 herausgefördert werden. Der Aufziehkopf 8 wird während
dem Entladen und neuem Beladen der Montagestation 3 mit
den zurückgezogenen Werkzeugen 12, 13 weitergedreht,
bis nach Erreichen eines Gesamtdrehwinkels von 720° entsprechend
zwei vollständigen Umdrehungen die in 1 gezeigte Ausgangsstellung
der Werkzeuge 12, 13 wieder erreicht ist. In dieser
Stellung wird der Aufziehkopf 8 so lange angehalten, bis
der nächste Montagevorgang beginnen kann.
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Das
beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass sich der Arbeitsweg,
den die Werkzeuge in Arbeitsstellung bei einer Reifenmontage gemeinsam durchlaufen,
im Vergleich zu den bekannten Verfahren um 180°, nämlich
von 660° auf 480° verkürzt. Das entspricht
einer Reduzierung der Prozesszeit, bei der sich Werkzeuge in Arbeitsposition
am Rand der Felge befinden, von 27% ohne Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit
der Werkzeuge. Zwar ist bis zur Erreichung der Ausgangsstellung
für den neuen Montageprozess der von dem Aufziehkopf 8 zurückzulegende Drehweg
bei dem bekannten und dem neuen Verfahren gleich.
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Nach
dem Zurückziehen der Werkzeuge 12, 13 kann
die Drehung des Aufziehkopfes 8 aber mit größerer
Geschwindigkeit erfolgen und das Entladen der Montagevorrichtung
kann entsprechend früher begonnen werden. Versuche haben
gezeigt, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine Verringerung der Taktzeit für die automatische Montage
von Reifen und Felgen um 12% bis 15% ohne Erhöhung der
Prozessgeschwindigkeit erreichen lässt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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