DE102022106464B3

DE102022106464B3 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen an Nabe und Felge eines herzustellenden Speichenrades

Info

Publication number: DE102022106464B3
Application number: DE102022106464.6A
Authority: DE
Inventors: Vitus Zach; Erik Trefzger; Thomas Anzenhofer
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2042-03-19
Also published as: WO2023174803A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Montieren von Speichen (1) an eine Nabe (2) und eine Felge (3) eines herzustellenden Speichenrades, aufweisend unter anderem die Schritte des automatischen Einsetzens der jeweiligen Speiche (1) in einen jeweils zugeordneten Halter (6), welche Halter (6) über einem Umfang verteilt an einem die Nabe (2) konzentrisch umgebenden Tragring (7) umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt (1.1) und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt (1.2) der Speiche (1) zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter (6) aufgenommen ist, und des automatischen Kreuzens wenigstens zweier Speichen (1) durch automatisches Verstellen der die Speichen (1) aufnehmenden Halter (6) entlang des Tragrings (7), um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen (1) zu erreichen. Die Erfindung betrifft auch eine zugehörige Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen (1) an eine Nabe (2) und eine Felge (3) eines herzustellenden Speichenrades.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen an eine Nabe und eine Felge eines herzustellenden Speichenrades.
Die EP 0 561 459 B1 beschreibt eine Vorrichtung zur Befestigung von Speichen zwischen der Nabe und der Felge eines Speichenrades. Die Vorrichtung bestehend aus einer drehbaren Nabenhalterung, Felgen-Tragrollen zur konzentrischen Abstützung der Felge um ihre Achse, aus einer Antriebseinrichtung für eine Drehbewegung der Felge um ihre Achse, mindestens einem drehbaren, radial ausgerichteten Schraubendreher zur Verschraubung von Nippeln an die dazugehörigen Speichen durch entsprechende Nippelöffnungen in der Felge, einer Messvorrichtung in der Nähe des Schraubendrehers zur Festlegung der Position der Nippelöffnungen in der Felge sowie aus einer Steuerungseinrichtung für die Steuerung der Antriebseinrichtung, sodass die Nippelöffnungen nacheinander vor dem Schraubendreher positioniert werden, wobei die Antriebseinrichtung für die Drehbewegung der Felge in einem Abstand von weniger als 90° Bogenlänge von dem Schraubendreher angeordnet ist. Dieses Dokument offenbart insoweit ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an Gewindekopfabschnitte der durch Nippelöffnungen einer Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite eines Felgenbetts der Felge.
Die EP 1 011 989 B1 beschreibt ein Verfahren zum Einsetzen von Speichen in Löcher eines Nabenbundes einer Nabe, wobei die horizontal haltende Nabenauflage mit dem Nabenbund an jeder Seite mit den Speicheneinsetzern vorgesehen ist, wobei mittels der Speichensortierer eine Speiche, die einen rechtwinkligen Kopf und einen Schaft hat, abgetrennt wird und in dem Speichenhalter gefangen wird, welcher während des Einsetzens die Speiche mit Hilfe der Speichenführungsmittel, die in der Auswerferöffnung enden, führt, wobei, nachdem das Loch und die Auswerferöffnung mit Hilfe eines Sensors und der Regelmittel zueinander angeordnet worden sind, um das Loch im Wesentlichen mit dem Schaft der Speiche auszurichten, die Antriebsmittel die Speiche von der Auswerferöffnung durch das Loch in den Nabenbund drücken, die Auswerferöffnung zu dem Nabenbund zu einer Entfernung von dem Nabenbund bewegt wird, welche kleiner ist, als der Durchmesser des Kopfes der Speiche, wonach die Speiche durch das Loch in den Nabenbund eingesetzt wird, wobei durch Führen des Kopfes, bis er gegen den Nabenbund stößt, sichergestellt wird, dass der Kopf während des Einsetzens weiterhin in die passende Orientierung zum Fügen in die Auswerferöffnung zeigt. Dieses Dokument offenbart insoweit ein automatisches Einfädeln jeweils einer Speiche in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund einer Nabe, indem die jeweilige Speiche mit ihrem Gewindekopfabschnitt voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes in das zugeordnete Loch eingesteckt wird.
Die DE 691 08 823 T2 beschreibt eine Vorrichtung zum Anbringen von Speichen zwischen einer Nabe und einer Felge eines Speichenrades, umfassend einen Nabenhalter zum drehbaren Halten der Nabe, Felgenhalterollen zum Halten der Felge konzentrisch um die Nabe, eine Antriebseinrichtung zum Drehen der Felge um die Achse des Rades, einen drehbar antreibbaren Schraubendreher zum Aufschrauben von Nippeln auf entsprechende Speichen durch Nippellöcher der Felge und Einrichtungen zum Ausrichten des Schraubendrehers mit jedem Satz von Nippel und Speiche, sowie eine Einrichtung zur Positionsbestimmung jedes der Nippellöcher und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebseinrichtung und/oder der Felgenhalterollen in Abhängigkeit von der Bestimmungseinrichtung, um den Schraubendreher mit dem Nippelloch auszurichten. Dieses Dokument offenbart insoweit ein automatisches Heranführen von Gewindekopfabschnitten gekreuzter Speichen jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung einer Felge und ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöffnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge.
Die DE 195 32 429 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einspeichen eines Rades aus einer Felge, einer Nabe und einer Mehrzahl von Speichen und Nippeln, indem die Speichen durch Bohrungen in der Nabe eingefädelt und die Nippel durch Löcher in der Felge hindurchgeführt und auf die mit Gewinde versehenen Enden der Speichen um einige wenige Umdrehungen aufgedreht werden, wobei die Nabe mit den eingefädelten Speichen einerseits und die Felge andererseits zunächst in eine ungefähr konzentrische Relativlage zueinander gebracht werden und die Felge in Dreipunktauflagerung so um ihre Achse gedreht wird, dass eines der Löcher in der Felge in eine solche Position gebracht wird, bei der das Loch mit einer gemeinsamen festgelegten Achse eines Schraubers und eines Positionieranschlages für das mit Gewinde versehene Ende der Speiche fluchtet, so dass die Speiche mit ihrem mit Gewinde versehenen Ende auf den Positionieranschlag gedrückt und der Nippel durch das Loch in der fixierten Felge hindurch mit dem Schrauber auf das mit Gewinde versehene Ende der Speiche aufgedreht wird. Auch dieses Dokument offenbart insoweit ein automatisches Heranführen von Gewindekopfabschnitten gekreuzter Speichen jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung einer Felge und ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöffnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge.
Die DE 195 17 100 C2 beschreibt ein Verfahren zum Zusammenbau eines Rades bestehend aus einer Felge, einer Nabe und einer Mehrzahl von Speichen und Nippeln, indem die Speichen durch Löcher in der Nabe hindurchgeführt werden, diese Einheit dann und die Felge in eine Nippelaufsetzstation gebracht werden, wobei die Nabe in eine nur ungefähr konzentrische Lage zur Felge gebracht wird, die Nippel auf die mit Gewinde versehenen Enden der Speichen nur um einige wenige Umdrehungen aufgedreht werden, die so vormontierte Einheit ohne Fixierung der Nabe in eine Spannstation gebracht wird und lediglich mittels der Felge so ausgerichtet wird, dass die Achse der jeweiligen Speiche mit der Achse der Klinge eines Schraubenwerkzeuges in etwa fluchtet, indem die Felge in einem groß dimensionierten Dreieck auf zwei Ausrichtrollen und einem Anschlag ausgerichtet gehalten wird, sodass jeder einzelne Nippel über das Dreieck und die Felge in eine reproduzierbare Relativlage zu den Ausrichtrollen gebracht wird, und alle Nippel oder zumindest alle Nippel einer Radseite um ein vorher festgelegtes gemeinsames Längenmaß unter Entstehung von Spannung individuell fertig aufgedreht werden. Dieses Dokument offenbart insoweit ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöffnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge.
Die DE 31 14 655 A1 beschreibt ein Verfahren zum automatischen Festpannen von Speichen in Speichenrädern, bei welchem in der Ausgangsposition Speichen durch die Radnabe eingeführt und durch die Radfelge hindurchgeführt werden und am äußeren Abschnitt der Radfelge mit lose aufgeschraubten Speichennippeln versehen sind, wobei die Nabe in der Position festgeklemmt wird, dass eine Seite der Radfelge gegen Abstützeinrichtungen gedrückt wird, die so einstellbar sind, dass ihre für den Eingriff mit der Radfelge angeordneten Oberflächen sich in ein und derselben Ebene befinden, dass die Radfelge einen zur Radnabe hin gerichteten und gleich über den Umfang der Radfelge verteilten Druck unterworfen wird, dass die mit den Abstützeinrichtungen in Eingriff stehende Seite der Radfelge gegen die Abstützeinrichtungen gedrückt wird, indem ihre von den Abstützeinrichtungen fortgelegene Seite druckunterworfen wird, dass der äußere Umfang des Rads einem erhöhten Druck unterworfen wird und dass alle Speichennippel simultan, ein jeder mit einem individuellen, festgelegten Drehmoment, festgezogen werden. Auch dieses Dokument offenbart insoweit ein automatisches Heranführen von Gewindekopfabschnitten gekreuzter Speichen jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung einer Felge und ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöffnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge.
Im Stand der Technik gibt es verschiedene Ansätze, die Montage von Speichen an eine Nabe oder die Montage von Speichen an eine Felge eines herzustellenden Speichenrades zu automatisieren, so dass diese Montagevorgänge nicht mehr manuell vom Menschen durchgeführt werden muss. So ist einerseits bekannt, Speichen in Löcher an Nabenbunde einer Nabe automatisch einzuschießen und andererseits ist es bekannt Speichennippel an einem manuell bereits vorkonfektionierten Speichenrad automatisch anzuschrauben, um die manuell in die Felge eingesetzten Speichen an der Felge festzuschrauben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, wodurch an einer Nabe vormontierte Speichen automatisch nach einem vorbestimmten Kreuzungsmuster angeordnet und automatisch in Löcher der Felge eingesetzt werden können, so dass die Speichen mittels Speichennippel an der Felge befestigt werden können, um das Speichenrad zu bilden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Montieren von Speichen an eine Nabe und eine Felge eines herzustellenden Speichenrades, aufweisend die folgenden Schritte:

- automatisches Einfädeln jeweils einer Speiche in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund der Nabe, indem die jeweilige Speiche mit ihrem Gewindekopfabschnitt voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes in das zugeordnete Loch eingesteckt wird,
- automatisches Fassen der jeweiligen Speiche in einem dem Gewindekopfabschnitt benachbarten Schaftabschnitt der Speiche von einer der ersten Seite des Nabenbundes gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes mittels eines von einem Roboterarm gehandhabten Greifers,
- automatisches Einsetzen der jeweiligen Speiche in einen jeweils zugeordneten Halter, welche Halter über einem Umfang verteilt an einem die Nabe konzentrisch umgebenden Tragring umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter aufgenommen ist,
- automatisches Kreuzen wenigstens zweier Speichen durch automatisches Verstellen der die Speichen aufnehmenden Halter entlang des Tragrings, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen zu erreichen,
- automatisches Heranführen der Gewindekopfabschnitte der gekreuzten Speichen jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung der Felge, und
- automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöffnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge.

Das Speichenrad kann insbesondere ein Rad eines Fahrrades sein. Das Speichenrad kann aber auch zu anderen Zwecken verwendet werden, beispielsweise als Speichenrad eines Kinderwagens, eines Motorrades oder eines Kraftfahrzeugs oder eines Rollstuhles.
In einem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt ein automatisches Einfädeln jeweils einer Speiche in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund der Nabe, indem die jeweilige Speiche mit ihrem Gewindekopfabschnitt voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes in das zugeordnete Loch eingesteckt wird.
Das Einfädeln kann generell mittels an sich bekannter Maschinen zum Einschießen von Speichen in Löcher in den Nabenbünden der Nabe automatisch erfolgen. Dies ist auch im Rahmen des allgemeinen Gedankens der Erfindung möglich. Nachteilig ist dann jedoch, dass die automatisch eingeschossenen Speichen nach bisheriger Technik dann aufgrund der Schwerkraft in unbestimmter Weise bündelartig von der Nabe herunterhängen und in einem solchen Zustand ein erneutes automatisches Vereinzeln der Speichen zwar möglich, aber dennoch technisch aufwändig ist.
Das Einfädeln kann deshalb, statt durch Einschießen mittels einer bekannten Einrichtung, vorzugsweise mit einem automatisch angesteuerten ersten Roboterarm durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass jede Speiche einzeln und nacheinander jeweils durch ein Loch in dem jeweiligen Nabenbund der Nabe durch automatische Bewegungen des ersten Roboterarms eingesteckt wird. Dazu kann jede Speiche einzeln von einem am ersten Roboterarm angebrachten ersten Greifer gefasst werden und mit dem Gewindekopfabschnitt voraus in das zugeordnete Loch im Nabenbund der Nabe eingesteckt werden, indem der Roboterarm automatisch angesteuert die vom ersten Greifer gehaltene Speiche in das Loch im Nabenbund der Nabe einführt. Der erste Greifer kann beispielsweise zwei in einem vorbestimmten festen axialen Abstand voneinander angeordnete Greifbackenpaare aufweisen. Jedes Greifbackenpaar kann in Art eines Parallelgreifers ausgebildet sein. Dieser kann beispielsweise zwei gleichartige Greifbacken aufweisen, welche zum klemmenden Greifen einer Speiche aufeinander zubewegt werden können, bis die Speiche zwischen den beiden Greifbacken eingeklemmt festgehalten ist. Um die Speiche relativ zum ersten Greifer bzw. relativ zum Bezugssystem des ersten Roboterarms hinsichtlich Position und Lage genau greifen zu können, können mehrere Speichen über eine automatische Fördereinrichtung in vorgegebenen parallelen Ausrichtungen an eine Aufnahmestation zugeführt werden, an welcher genau eine Speiche positionsgenau und lagegenau zur Übernahme durch den ersten Greifer bereitgestellt wird.
In einer ersten Variante kann die Fördereinrichtung und/oder die Aufnahmestation ausgebildet und eingerichtet sein, beispielsweise eine sogenannte J-bend-Speiche derart bereitzustellen, dass das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche eine vorbestimmte Orientierung einnimmt. Dazu kann die Speiche automatisch um ihre Längserstreckung gedreht werden, bis das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche in die richtige Richtung zeigt.
In einer zweiten Variante kann die Fördereinrichtung und/oder die Aufnahmestation ausgebildet und eingerichtet sein, die J-bend-Speiche mit beliebiger Orientierung des radial abstehenden Endes am Fußabschnitt der Speiche bereitzustellen. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die momentane Orientierung des radial abstehenden Endes am Fußabschnitt der Speiche erfasst wird, beispielsweise mittels einer optischen Erfassungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Kamera, und einer Bildauswertungsvorrichtung, und der erste Roboterarm automatisch derart angesteuert wird, dass der erste Roboterarm den Greifer in einer bestimmten Orientierung anfährt und in einer bestimmten Orientierung des Greifers greift und dann der Greifer eine gegebenenfalls erforderliche Drehbewegung ausführt, um die gegriffene Speiche in eine andere Orientierung zu drehen, in der das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche in die gewünschte, d.h. vorbestimmte Richtung steht.
Neben der Orientierung des radial abstehenden Endes am Fußabschnitt der Speiche ist zusätzlich auch die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts der durch den ersten Greifer gehaltenen Speiche zu bestimmen. Dazu kann entweder vorgesehen sein, dass aufgrund der bekannten Position und Lage der Speiche an der Aufnahmestation und der bekannten Position und Lage der Aufnahmestation relativ zum ersten Roboterarm, aufgrund der vorbestimmten Greifposition und Greiflage, in der der erste Greifer die Speiche von der Aufnahmestation aufnimmt, bereits allein aus der definierten Greifsituation von erstem Greifer bezüglich der Speiche, dann auch die genaue Position und Lage der Spitze des Gewindekopfabschnitts der Speiche bekannt ist.
Alternativ oder ergänzend kann auch eine optische Erfassungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Kamera, und eine Bildauswertungsvorrichtung verwendet werden, um die genaue Position und Lage der Spitze des Gewindekopfabschnitts der vom ersten Greifer gegriffenen Speiche bestimmen zu können.
Die Nabe kann an einem Nabenhalter positionsgenau und lagegenau vorpositioniert sein. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein weitere Roboterarm eine einzelne Nabe mittels eines Bin-Picking -Verfahrens aus einer Schüttung von mehreren Naben in einer Kiste automatisch herausgreift und positionsgenau und lagegenau in den Nabenhalter einsetzt. Der Nabenhalter kann dazu formschlüssige Vorsprünge oder Rücksprünge aufweisen, welche mit korrespondierenden Konturmerkmalen an der Nabe zusammenwirken können, um die Nabe positionsgenau und lagegenau an dem Nabenhalter zu fixieren. Ist die Nabe positionsgenau und lagegenau an dem Nabenhalter fixiert, dann sind auch die Löcher in den beiden gegenüberliegenden Nabenbünden der Nabe hinsichtlich ihrer Positionen und Lagen relativ zu einem Bezugssystem des ersten Roboterarms bekannt. Zusammen mit der bekannten Position und Lage der Spitze des Gewindekopfabschnitts der vom ersten Greifer gegriffenen Speiche, kann der erste Roboterarm dann die Speiche störungsfrei in das jeweils zugeordnete Loch in dem Nabenbund der Nabe automatisch einfädeln.
An einer der Einfädelungsseite gegenüberliegenden zweiten Seite wird dann der dem Gewindekopfabschnitt benachbarte Schaftabschnitt der Speiche, oder sogar der Gewindekopfabschnitt direkt, von einem zweiten Geifer, der von einem zweiten Roboterarm geführt wird, übernommen und vollständig durch das Loch in dem Nabenbund der Nabe hindurchgezogen, bis das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche an dem Loch bündig ansteht. Dabei wird die Speiche durch automatische Bewegungen des zweiten Roboterarms bzw. durch automatisches Bewegen des zweiten Greifers aus einer im Wesentlichen parallel zur axialen Erstreckung der Nabe ausgerichteten Orientierung der Speiche in eine radial zur axialen Erstreckung der Nabe ausgerichteten Orientierung der Speiche umorientiert. Die axiale Erstreckung der Nabe entspricht dabei der Drehachse, um welche die Nabe bzw. das spätere Speichenrad sind in seiner bestimmungsgemäßen Verwendung drehen soll. Die Ausrichtung der Speiche bestimmt sich durch die Längserstreckung der Speiche. Sobald der zweite Greifer des zweiten Roboterarms die Speiche gefasst bzw. übernommen hat, lässt der erste Greifer des ersten Roboterarms die Speiche wieder automatisch los, so dass die Speiche nur mehr von dem zweiten Roboterarm gehandhabt wird. Damit die Übergabe der Speiche von dem ersten Roboterarm auf den zweiten Roboterarm störungsfrei erfolgen kann, ist vorgesehen, dass der erste Greifer die Speiche vorzugsweise in einem dem Fußabschnitt der Speiche naheliegenden Speichenabschnitt greift und der zweite Greifer die Speiche vorzugsweise in einem dem Gewindekopfabschnitt der Speiche naheliegenden Speichenabschnitt oder direkt an dem Gewindekopfabschnitt greift.
Zur Durchführung des Verfahrens kann eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung wenigstens einen Tragring umfassen, welcher die mehreren Halter aufweist.
An dem Tragring sind eine der Anzahl der Speichen, aus denen das Speichenrad aufgebaut sein soll, entsprechende Anzahl von Haltern mindestens vorzusehen. Dies bedeutet beispielsweise, wenn das Speichenrad insgesamt 18 Speichen aufweisen soll, sind an dem Tragring zumindest 18 Halter vorzusehen. Es können jedoch an dem Tragring beispielsweise auch 36 Halter vorgesehen sein, um auch Speichenräder mit 36 Speichen herstellen zu können. Wenn der Tragring 36 Halter aufweist, können dennoch auch Speichenräder mit insgesamt 18 Speichen automatisch hergestellt werden, indem lediglich 18 Halter der beispielsweise 36 vorhandenen Halter benutzt werden. Der Tragring weist vorzugsweise vier Ebenen auf. In jeder Ebene können somit jeweils ein Viertel der Anzahl von allen Speichen geführt werden.
Jeder Halter kann eine formschlüssig wirkendes Halteelement aufweisen, welches wahlweise zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung umstellbar ist. In der Entriegelungsstellung des Halteelements kann eine Speiche in den Halter eingefügt werden. In der Verriegelungsstellung kann eine in den Halter eingefügte Speiche gesichert sein, so dass ein unerwünschtes Lösen der Speiche von dem Halter verhindert ist.
Nun können sämtliche Speichen, eine nach der anderen, durch den zweiten Roboterarm in jeweils einen zugeordneten Halter eingesetzt werden. Die Halter können in einer Grundstellung in gleichmäßigen Umfangsabständen voneinander beabstandet an dem Tragring angeordnet sein. Wenn jede Speiche mit ihrem Gewindekopfabschnitt in einen zugeordneten Halter von dem zweiten Roboterarm eingefügt ist, kann der zweite Roboterarm die jeweilige Speiche automatisch loslassen. Die jeweilige Speiche ist dann durch den jeweils zugeordneten Halter gehalten und geführt.
Es können auch mehrere Roboter gleichzeitig Speichen einfädeln, um eine höhere Ausbringungsleistung zu erbringen.
Die Speichen werden nun gemäß eines für das Speichenrad gewünschten Kreuzungsmusters automatisch gegeneinander gekreuzt, indem die Halter relativ zum Tragring automatisch entlang eines Umfangs verstellt werden.
Das ausgewählte Kreuzungsmuster kann ausgewählt sein aus der Gruppe von Kreuzungsmustern umfassend eine Einfachkreuzung, eine Zweifachkreuzung, eine Dreifachkreuzung, eine Vierfachkreuzung, eine Kildemoes-Einspreichung, eine Krähenfuß-Einspeichung oder einer Radialspeichung. Im Spezialfall der Radialspeichung findet keine Kreuzung der Speichen statt, was in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Möglichkeit ist, ein Speichenrad automatisch zu montieren, da in diesem Fall das Verstellen der Halter entfallen kann.
Die mittels der am Tragring automatisch verstellbaren Halter nach dem gewünschten Kreuzungsmuster gekreuzten Speichen können nun automatisch in einen Speichenträgerkranz abgelegt werden, der abwechselnd angeordnete Trennsegmente und Einzelaufnahmesegmente aufweist. In jedes Einzelaufnahmesegment kann eine Speiche abgelegt werden. Aufgrund der Trennsegmente kann das von den verstellbaren Haltern automatisch erzeugte Kreuzungsmuster aufrechterhalten werden. Sämtliche genutzte Halter werden sodann in ihre Freigabestellungen gebracht, so dass sich alle Speichen von allen Haltern lösen und nur noch von dem Speichenträgerkranz in dem Kreuzungsmuster gehalten werden.
Die Nabe zusammen mit allen Speichen und dem Speichenträgerkranz wird nun mit der Felge automatisch in eine gemeinsame Ebene gebracht, in welcher jede Nippelöffnung der Felge mit einer zugeordneten Speiche, d.h. mit einem zugeordneten Gewindekopfabschnitt jeder Speiche automatisch in eine Flucht, d.h. in übereinstimmende Stellung gebracht wird.
Abschließend erfolgt ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöffnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge aus. Das automatische Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöffnungen der Felge hindurchgeführten Speichen kann mittels einer an sich bekannten Vorrichtung zum automatischen Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der Speichen erfolgen. Alternativ kann ein vierter Roboterarm vorgesehen sein, welcher ein Schraubwerkzeug trägt und automatisch führt, um durch Bewegen des vierten Roboterarms das Schraubwerkzeug automatisch von einer Speiche zur nächsten Speiche bewegen zu können und das Schraubwerkzeug automatisch zu betätigen, um den Schraubvorgang auszuführen, so dass die Speichennippel automatisch an die Gewindekopfabschnitte der Speichen angeschraubt werden.
Das automatische Einfädeln der jeweiligen Speiche in das zugeordnete Loch des Nabenbundes der Nabe kann demgemäß von einem ersten Roboterarm durchgeführt werden, der einen ersten Greifer automatisch bewegt, welcher erste Greifer ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche an einem dem Fußabschnitt der jeweiligen Speiche benachbarten Schaftabschnitt zu greifen und zu führen, insbesondere unter automatischer Erfassung der räumlichen Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts der von dem Greifer geführten Speiche.
Das jeweilige Lochbild an den Nabenbünden der zu montierenden Nabe ist vorab definiert und das Lochbild kennzeichnenden Positionsdaten und Lagedaten können einer Steuervorrichtung zugeführt werden, welche mit der Robotersteuerung oder den Robotersteuerungen der Roboterarme steuerungstechnisch verbunden ist oder in diese Robotersteuerungen integriert ist.
Gleichermaßen kann die Position und Lage der zu montierenden Nabe an dem Nabenhalter vorbestimmt, d.h. bekannt sein und die Position und Lage der zu montierenden Nabe kennzeichnenden Positionsdaten und Lagedaten können der Steuervorrichtung ebenfalls zugeführt werden, welche mit der Robotersteuerung oder den Robotersteuerungen der Roboterarme steuerungstechnisch verbunden ist oder in diese Robotersteuerungen integriert ist
Das automatische Fassen der jeweiligen Speiche in einem dem Gewindekopfabschnitt benachbarten Schaftabschnitt der Speiche kann demgemäß von einem zweiten Roboterarm durchgeführt werden, der einen zweiten Greifer automatisch bewegt, welcher zweite Greifer ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche von einer der ersten Seite des Nabenbundes gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes durch den zweiten Greifer zu fassen, insbesondere mittels eines Greifmittels, welches die Speiche positionsgenau punktuell an einem Greifpunkt festhält, dabei jedoch ein Schwenken der Speiche um den Greifpunkt zulässt.
In den üblichen Bauformen weist jede Nabe zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Nabenbünde an gegenüberliegenden Seiten der Nabe auf. Die Lochbilder der Nabenbünde sind üblicherweise identisch und fluchten miteinander. Die mehreren Speichen können beispielsweise im Falle von J-bend-Speichen jeweils abwechselnd von einer äußeren Stirnwand eines Nabenbundes ausgehend nach innen führend eingesteckt werden oder von einer inneren Stirnwand des Nabenbundes ausgehend nach außen führend eingesteckt werden.
Das automatische Einsetzen der jeweiligen Speiche in den jeweils zugeordneten Halter kann demgemäß von dem zweiten Roboterarm oder einem dritten Roboterarm durchgeführt werden, der den zweiten Greifer des zweiten Roboterarms oder einen dritten Greifer des dritten Roboterarms automatisch bewegt, welcher zweite Greifer oder dritte Greifer ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche in den jeweils zugeordneten Halter einzusetzen.
Generell liegt es im Rahmen der Erfindung, dass Verfahrensschritte, zu denen beschrieben ist, dass diese Verfahrensschritte mit dem ersten Roboterarm, dem zweiten Roboterarm, dem dritten Roboterarm oder einem beliebigen weiteren Roboterarm durchgeführt werden, gegebenenfalls statt mit diesem erwähnten Roboterarm auch mit einem anderen dieser Roboterarme durchgeführt werden kann. So kann ganz allgemein vorgesehen sein, dass einer der genannten Roboter zwei oder noch mehr verschiedene Greifer aufweist und diese wahlweise einsetzen kann. So kann beispielsweise auch der erste Roboterarm sowohl einen ersten Greifer, einen zweiten Greifer und gegebenenfalls einen ritten Greifer tragen und diese wahlweise manipulieren. Gleiches gilt auch für den zweiten Roboterarm und den dritten Roboterarm, die jeweils in speziellen Ausführungsvarianten auch sowohl einen ersten Greifer, einen zweiten Greifer und gegebenenfalls einen ritten Greifer tragen können. Die Roboterarm können auch wahlweise umgerüstet werden oder automatisch angesteuert jeweils einen Werkzeugwechsel durchführen, so dass die einzelnen Werkzeugarten zwischen zwei verschiedenen Roboterarmen gegebenenfalls ausgetauscht werden können.
Das automatische Kreuzen der wenigstens zwei Speichen kann demgemäß durch automatisches Verstellen der die Speichen aufnehmenden Halter bezüglich des Tragrings, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung, d.h. ein gewünschtes Kreuzungsmuster der Speichen zu erreichen, von automatisch ansteuerbaren Antrieben ausgeführt werden, welche die Halter automatisch betätigen, um die in den Haltern aufgenommenen Speichen in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings und/oder in ihren axialen Ebenenlagen am Tragring zu verstellen.
Das gewünschte Kreuzungsmuster kann ausgewählt sein aus der Gruppe von Kreuzungsmustern umfassend eine Einfachkreuzung, eine Zweifachkreuzung, eine Dreifachkreuzung, eine Vierfachkreuzung, eine Kildemoes-Einspreichung, eine Krähenfuß-Einspeichung oder einer Radialspeichung. Im Spezialfall der Radialspeichung findet keine Kreuzung der Speichen statt, was in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Möglichkeit ist, ein Speichenrad automatisch zu montieren, da in diesem Fall das Verstellen der Halter entfallen kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen an eine Nabe und eine Felge eines herzustellenden Speichenrades, aufweisend:

- einen ersten automatisch ansteuerbaren Roboterarm, der ausgebildet und eingerichtet ist, jeweils eine Speiche in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund der Nabe automatisch einzufädeln, indem die jeweilige Speiche von dem ersten Roboterarm mit ihrem Gewindekopfabschnitt voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes in das zugeordnete Loch eingesteckt wird,
- einen zweiten automatisch ansteuerbaren Roboterarm, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche in einem dem Gewindekopfabschnitt benachbarten Schaftabschnitt der Speiche von einer der ersten Seite des Nabenbundes gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes automatisch zu fassen und an einen vorbestimmten Halter von mehreren Haltern der Vorrichtung zuzuführen,

- einen dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche in einen jeweils zugeordneten Halter automatisch einzusetzen, welche Halter über einem Umfang verteilt an einem die Nabe konzentrisch umgebenden Tragring der Vorrichtung umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt der jeweiligen Speiche und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter aufgenommen ist,
- mehrere automatisch ansteuerbare Antriebe, die ausgebildet und eingerichtet sind, wenigstens zwei Speichen durch automatisches Verstellen der die Speichen aufnehmenden Halter bezüglich des Tragrings automatisch zu kreuzen, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen zu erreichen.

Die zum erfindungsgemäßen Verfahren bereits beschriebenen konstruktiven Lösungen sind demgemäß mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung umsetzbar und bilden insoweit Merkmale der vorliegenden Vorrichtung. Die Vorrichtung kann eine stationäre Maschine oder mehrere stationäre Maschinen aufweisen, welche ausgebildet und eingerichtet sind ein oder mehrere Funktionen auszuführen. Außerdem weist die Vorrichtung wenigstens einen Roboterarm auf, der automatisch angesteuert, eine Funktion oder mehrere Funktionen, wie erfindungsgemäß beschrieben, automatisch durchführen kann. Die Vorrichtung kann also ein oder mehrere automatisch ansteuerbare Maschinen und ein oder mehrere automatisch ansteuerbare Roboterarme umfassen. Die Vorrichtung kann insofern auch als System bezeichnet werden, dass ein oder mehrere automatisch ansteuerbare Maschinen und ein oder mehrere automatisch ansteuerbare Roboterarme aufweist.
Der erste automatisch ansteuerbare Roboterarm kann einen ersten Greifer aufweisen, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche derart zu greifen, dass die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts der jeweiligen Speiche und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts der Speiche relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Greifers bestimmt ist, während der erste Greifer die jeweilige Speiche festhält.
Der zweite automatisch ansteuerbare Roboterarm kann einen zweiten Greifer aufweisen, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche derart zu greifen, dass die Speiche an einem vorbestimmten Greifpunkt in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Greifers festgehalten ist, während der zweite Greifer die jeweilige Speiche festhält, dabei jedoch die Speiche in ihrem vom zweiten Greifer gegriffenen Zustand relativ zum zweiten Greifer um den Greifpunkt schwenkbar gehalten ist.
Um die Speiche an einem vorbestimmten Greifpunkt in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Greifers festhalten zu können und gleichzeitig ein Schwenken der Speiche in ihrem vom zweiten Greifer gegriffenen Zustand relativ zum zweiten Greifer um den Greifpunkt zuzulassen, kann der zweite Greifer zwei gegenüberliegende, gegeneinander schließbare und wieder öffenbare Greifbacken aufweisen, wobei jede Greifbacke einen Greifbackenträger aufweist, an dem beispielsweise ein am Greifbackenträger drehbarer gelagerter Greifnoppen gelagert ist. Der Greifnoppen ist ausgebildet, in der Greifsituation, in der die Speiche an dem zweiten Greifer festgeklemmt ist, eine diskrete Kontaktstelle zur Speiche zu schaffen, die einen hohen Reibbeiwert aufweist, so dass ein ungewolltes Verrutschen bzw. Verschieben der Speiche zwischen zwei gegenüberliegenden, klemmenden Greifnoppen verhindert ist. Dazu kann jede Greifnoppe beispielsweise aus einem elastischen Material mit hoher Oberflächenrauhigkeit aufweisen. Jede Greifnoppe kann beispielsweise in Art eines pilzförmigen Körpers ausgebildet sein, der beispielsweise aus einem Elastomerkörper, einem Gummikörper oder ähnlichem besteht. Die jeweilige Greifnoppe weist einen Außenoberfläche auf, die eine Kontaktfläche bzw. einen Kontaktpunkt mit der Speiche bildet, wenn der zweite Greifer die Speicher klemmend festhält. Senkrecht zum Kontaktpunkt, d.h. in Klemmbackenschließrichtung, erstreckt sich die Drehachse, um die der jeweilige Greifnoppe an dem Greifbackenträger drehbar gelagert ist. So kann die im Klemmgriff befindliche Speiche durch den zweiten Greifer festgehalten werden, aber weiterhin eine Schwenkbewegung relativ zum zweiten Greifer ausführen.
Der dritte automatisch ansteuerbare Roboterarm kann ausgebildet und eingerichtet sein, denjenigen Halter, in welchen die Speiche eingesetzt werden soll, aus einer Verriegelungsstellung des Halters in eine Freigabestellung des Halters umzuschalten, so dass in der Freigabestellung des Halters die Speiche automatisch eingesetzt werden kann und die eingesetzte Speiche nach einem erneuten Umschalten des Halters durch den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm von seiner Freigabestellung in seine Verriegelungsstellung, die Speiche an dem Halter gehalten ist.
Der Halter kann beispielsweise einen Hülsenträger aufweisen, an dem eine in axialer Richtung bewegliche Aufnahmehülse verschiebbar gelagert ist. Ein Hohlraum der Aufnahmehülse bildet den Aufnahmeraum, um einen Endabschnitt der jeweiligen Speiche aufzunehmen, so dass die Aufnahmehülse in der Verriegelungsstellung des Halters die Speiche umfangsseitig umgibt bzw. einfängt, so dass die Speiche an dem Halter festgehalten ist. Die Aufnahmehülse ist derart an dem Hülsenträger gelagert, dass die Aufnahmehülse in axialer Richtung, d.h. radial nach außen weggezogen werden kann, so dass die Aufnahmehülse sich dann in der Freigabestellung des Halters befindet und demgemäß die Speiche wieder freigibt.
Die Aufnahmehülse kann, ohne einen eigenen aktiven Antrieb zu benötigen, an dem Hülsenträger verschiebbar gelagert sein, beispielsweise lediglich mechanisch mittels einer Feder in die Verriegelungsstellung vorgespannt. Die Aufnahmehülse kann an dem Hülsenträger also passiv gelagert sein. Ein Verstellen der Aufnahmehülse von ihrer Verriegelungsstellung in ihre Freigabestellung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der zweite Roboterarm oder der dritte Roboterarm oder ein beliebiger andere Roboterarm mittels eines geeigneten Greifers die Aufnahmehülse fasst bzw. betätigt, insbesondere die Aufnahmehülse durch eine entsprechende automatisch angesteuerte Bewegung des Roboterarms in die Freigabestellung bewegt bzw. schiebt.
Die mehreren automatisch ansteuerbaren Antriebe können ausgebildet und eingerichtet sein, die Halter in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings automatisch zu verstellen und/oder ausgebildet und eingerichtet sind, einen ersten Halter, der an einer am Tragring gelagerten ersten Revolvereinrichtung lösbar gehalten ist, in eine am Tragring gelagerte zweite Revolvereinrichtung zu übergeben, um den Halter aus einer ersten axialen Ebenenlage bezüglich des Tragrings in eine von der ersten axialen Ebenenlage verschiedene zweite axialen Ebenenlage zu versetzen.
Der Tragring kann beispielsweise vier übereinander angeordnete Tragringebenen aufweisen. Auf jeder Tragringebene kann eine Teilmenge der erforderlichen Halter gelagert sein. Im Falle von beispielsweise insgesamt 36 Haltern können beispielsweise auf jeder der vier Ebenen jeweils 9 Halter gelagert sein. Jeder Halter kann an einer Schwenkantriebseinrichtung gelagert sein, welche ausgebildet und eingerichtet ist, den Halter auf einer zur Längserstreckung des Halters bzw. zur Längserstreckung der Aufnahmehülse senkrechten Ebene auf einem Kreisbogen zu bewegen bzw. zu schwenken. Insbesondere ist ein Schwenken um 180 Grad vorgesehen. Außerdem kann jeder Halter bzw. jede Schwenkantriebseinrichtung zusammen mit dem Halter auf einer Umfangsbahn des Tragrings verstellbar sein, so dass jeder Halter bezogen auf den Mittelpunkt des Tragrings verschiedene Umfangspositionen einnehmen kann. Dies ist erforderlich, um ein gewünschtes Kreuzen jeweils mindestens zweier Speichen durchführen zu können.
Mitunter ist es dabei erforderlich, dass zwei auf dem Umfang in benachbarten Ebenen gegeneinander passierende Halter bzw. Schwenkantriebseinrichtungen ihre jeweils momentan gehaltenen Speichen austauschen. Dazu weist jede Schwenkantriebseinrichtung wenigstens eine Kulissenausnehmung auf, in welcher ein Kulissenstein formschlüssig aufgenommen ist. Der jeweilige Kulissenstein trägt einen Halter mit verstellbarer Aufnahmehülse. Der jeweilige Kulissenstein ist lösbar in der Kulissenausnehmung gelagert. Zur Bewerkstelligung eines Austausches der Halter zwischen zwei gegeneinander passierenden Haltern, kann die Kulissenausnehmung einer ersten Schwenkantriebseinrichtung mit einer zweiten Kulissenausnehmung einer zweiten Schwenkantriebseinrichtung in eine Flucht gebracht werden, so dass der erste Kulissenstein aus der ersten Kulissenausnehmung der ersten Schwenkantriebseinrichtung in die zweite Kulissenausnehmung der zweiten Schwenkantriebseinrichtung verschoben werden kann. Der erste Halter wird somit aus der ersten Schwenkantriebseinrichtung in die zweite Schwenkantriebseinrichtung übergeben und ist nach der Übergabe dann in der zweiten Schwenkantriebseinrichtung aufgenommen. Die erste Kulissenausnehmung und die zweite Kulissenausnehmung können je nach Anforderung des Einzelfalls unterschiedlich gestaltet sein. Beispielsweise kann jede erste Kulissenausnehmung und jede zweite Kulissenausnehmung annähernd in Form einer Kreisnut ausgebildet sein, wobei ein Ausfädelungsbereich der ersten Kreisnut und ein Einfädelungsbereich einer zweiten Kreisnut derart gestaltet sein können, das in einer zueinander ausgerichteten Anordnung von erster Kreisnut und zweiter Kreisnut sich die Kontur einer Acht ergibt, auf der ein Kulissenstein beliebig zwischen der ersten Kreisnut der ersten Schwenkantriebseinrichtung und der zweiten Kreisnut der zweiten Schwenkantriebseinrichtung wechseln kann.
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm der Schritte in dem grundlegenden erfindungsgemäßen Verfahren,
2 eine perspektivische Darstellung eines Grundaufbaus einer beispielhaften Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen an Nabe und Felge eines herzustellenden Speichenrades mit mehreren Roboterarmen und einer Positioniervorrichtung für einen Tragring,
3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 mit einem an der Positioniervorrichtung gelagerten Tragring mit Haltern und einem Speichenträgerkranz,
4 eine perspektivische Darstellung des Tragrings mit Haltern in einer Alleinstellung,
5 eine vergrößerte Teilansicht des Tragrings mit einem Greifer eines Roboterarms, der eine Aufnahmehülse eines Halters betätigt,
6 eine schematisch zweier Halter in denen jeweils eine Speiche aufgenommen ist, beim Durchführen des Kreuzens,
7 eine perspektivische und eine geschnittene Darstellung eines Halters in Alleinstellung mit einem oberen Kulissenstein,
8 eine perspektivische Darstellung von oben zweier Revolvereinrichtungen mit ihren Kulissenausnehmungen für die Kulissensteine der Halter, um die gegenüberliegenden Halter zum Kreuzen der Speichen gegeneinander wechseln zu können, indem die Kulissensteine über die Kulissenausnehmungen ihre jeweilige Revolvereinrichtung wechseln,
9 eine perspektivische Darstellung eines Speicherträgerkranzes, der vertikale Schlitze aufweist, in welche die gekreuzten Speichen positionsgenau aufgenommen sind,
10 eine vergrößerte perspektivische Teilansicht einer Nabe mit eingespeichten Speichen und einem ersten Greifer und einem zweiten Greifer zum Handhaben der Speichen, und
11 eine Vorrichtung zum automatischen Anschrauben von Speichennippel an die Gewindekopfabschnitte der Speichen, wenn die Speichen automatisch an die Felge positioniert sind.

In der 1 ist ein Flussdiagramm der Schritte in dem grundlegenden erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Das Verfahren zum automatischen Montieren von Speichen 1 an eine Nabe 2 und eine Felge 3 eines herzustellenden Speichenrades weist die folgenden Schritte auf.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt ein automatisches Einfädeln jeweils einer Speiche 1 in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund 2.1 der Nabe 2, indem die jeweilige Speiche 1 mit ihrem Gewindekopfabschnitt 1.1 voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes 2.1 in das zugeordnete Loch eingesteckt wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 erfolgt ein automatisches Fassen der jeweiligen Speiche 1 in einem dem Gewindekopfabschnitt 1.1 benachbarten Schaftabschnitt 1.2 der Speiche 1 von einer der ersten Seite des Nabenbundes 2.1 gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes 2.1 mittels eines von einem Roboterarm 4 gehandhabten Greifers 5.
In einem dritten Verfahrensschritt S3 erfolgt ein automatisches Einsetzen der jeweiligen Speiche 1 in einen jeweils zugeordneten Halter 6, welche Halter 6 über einem Umfang verteilt an einem die Nabe 2 konzentrisch umgebenden Tragring 7 umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt 1.1 und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt 1.2 zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter 6 aufgenommen ist.
In einem vierten Verfahrensschritt S4 erfolgt ein automatisches Kreuzen wenigstens zweier Speichen 1 durch automatisches Verstellen der die Speichen 1 aufnehmenden Halter 6 entlang des Tragrings 7, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen 1 zu erreichen.
In einem fünften Verfahrensschritt S5 erfolgt ein automatisches Heranführen der Gewindekopfabschnitte 1.1 der gekreuzten Speichen 1 jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung der Felge 3, und in einem abschließenden sechsten Verfahrensschritt S6 erfolgt ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte 1.1 der durch die Nippelöffnungen der Felge 3 hindurchgeführten Speichen 1 von der Seite des Felgenbetts der Felge 3.
Das automatische Einfädeln der jeweiligen Speiche 1 in das zugeordnete Loch des Nabenbundes 2.1 der Nabe 2 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie insbesondere in 10 ersichtlich ist, von einem ersten Roboterarm 4.1 dadurch, dass ein erster Greifer 5.1 automatisch bewegt wird, welcher erste Greifer 5.1 ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 an einem dem Fußabschnitt 1.3 der jeweiligen Speiche 1 benachbarten Schaftabschnitt 1.4 zu greifen und zu führen, insbesondere unter automatischer Erfassung der räumlichen Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts 1.1 der von dem ersten Greifer 5.1 geführten Speiche 1.
Der erste Greifer 5.1 kann dazu ein erster Paar von Klemmfingern 8.1 aufweisen, welches die Speicher 1 am Schaftabschnitt 1.4 an einer ersten Stelle von gegenüberliegenden Seiten der Speiche 1 fasst, so dass Speiche 1 an der ersten Stelle festgeklemmt ist und kann ein zweiter Paar von Klemmfingern 8.2 aufweisen, welches die Speicher 1 am Schaftabschnitt 1.4 an einer von der ersten Stelle beabstandeten zweiten Stelle von gegenüberliegenden Seiten der Speiche 1 fasst, so dass Speiche 1 auch an der zweiten Stelle festgeklemmt ist.
Das automatische Fassen der jeweiligen Speiche 1 in einem dem Gewindekopfabschnitt 1.1 benachbarten Schaftabschnitt 1.2 der Speiche 1 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels von einem zweiten Roboterarm 4.2 dadurch, dass ein zweiter Greifer 5.2 von dem zweiten Roboterarm 4.2 automatisch bewegt wird, welcher zweite Greifer 5.2 ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 von einer der ersten Seite des Nabenbundes 2.1 gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes 2.1 durch den zweiten Greifer 5.2 zu fassen, insbesondere mittels eines Greifmittels, welches die Speiche 1 positionsgenau punktuell an einem Greifpunkt G festhält, dabei jedoch ein Schwenken der Speiche 1 um den Greifpunkt zulässt.
Der zweite Greifer 5.2 kann deshalb nur ein einziges Paar von Klemmfingern 8.3 aufweisen, welches die Speicher 1 am Schaftabschnitt 1.2 von gegenüberliegenden Seiten der Speiche 1 am Greifpunkt G fasst, so dass Speiche 1 an dem Greifpunkt G schwenkbar festgehalten ist.
Das automatische Einsetzen der jeweiligen Speiche 1 in den jeweils zugeordneten Halter 6 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie dies insbesondere in 5 in Verbindung mit 7 aufgezeigt ist, von einem dritten Roboterarm 4.3 dadurch, dass ein dritte Greifer 5.3 des dritten Roboterarms 4.3 automatisch bewegt wird, welcher dritte Greifer 5.3 ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 in den jeweils zugeordneten Halter 6 einzusetzen, indem der dritte Roboterarm 4.3 mittels seines dritte Greifers 5.3 die Hülse 9 des Halters 6 automatisch (in 5 nach unten) zurückschiebt, so dass der zweite Roboterarm 4.2 mittels seines zweiten Greifers 5.2, der die Speiche 1 an dem Schaftabschnitt 1.2 schwenkbar festhält, den Gewindekopfabschnitt 1.1 der Speiche 1 in den Halter 6 einfügen kann, woraufhin der dritte Roboterarm 4.3 mittels seines dritte Greifers 5.3 die Hülse 9 des Halters 6 automatisch wieder zurückschiebt oder loslässt, so dass die Hülse 9 beispielsweise federvorgespannt selbsttätig wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren kann, in der die Hülse 9 den Gewindekopfabschnitt 1.1 der Speiche 1 umschließt.
Das automatische Kreuzen der wenigstens zwei Speichen 1 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch automatisches Verstellen der die Speichen 1 aufnehmenden Halter 6 bezüglich des Tragrings 7, wie dies speziell in 6 aufgezeigt ist, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen 1 zu erreichen. Dies kann von automatisch ansteuerbaren Antrieben ausgeführt werden, welche die Halter 6 automatisch betätigen, um die in den Haltern 6 aufgenommenen Speichen 1 in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings 7 und/oder in ihren axialen Ebenenlagen am Tragring 7 zu verstellen.
Eine beispielhafte Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen 1 an eine Nabe 2 und eine Felge 3 eines herzustellenden Speichenrades, weist die folgenden Merkmale auf.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß 1 weist die Vorrichtung den ersten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4.1 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, jeweils eine Speiche 1 in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund 2.1 der Nabe 2 automatisch einzufädeln, indem die jeweilige Speiche 1 von dem ersten Roboterarm 4.1 mit ihrem Gewindekopfabschnitt 1.1 voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes 2.1 in das zugeordnete Loch eingesteckt wird.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß 1 weist die Vorrichtung den zweiten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4.2 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 in einem dem Gewindekopfabschnitt 1.1 benachbarten Schaftabschnitt 1.2 der Speiche 1 von einer der ersten Seite des Nabenbundes 2.1 gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes 2.1 automatisch zu fassen und an einen vorbestimmten Halter 6 von mehreren Haltern 6 der Vorrichtung zuzuführen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Vorrichtung außerdem den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4. auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 in einen jeweils zugeordneten Halter 6 automatisch einzusetzen, welche Halter 6 über einem Umfang verteilt an einem die Nabe 2 konzentrisch umgebenden Tragring 7 der Vorrichtung umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt 1.1 der jeweiligen Speiche 1 und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt 1.2 zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter 6 aufgenommen ist, wie dies insbesondere in 6 erkennbar ist.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Vorrichtung zudem mehrere automatisch ansteuerbare Antriebe 10 auf, wie beispielsweise in 4 und 5 gezeigt, die ausgebildet und eingerichtet sind, wenigstens zwei Speichen 1 durch automatisches Verstellen der die Speichen 1 aufnehmenden Halter 6 bezüglich des Tragrings 7 automatisch zu kreuzen, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen 1 zu erreichen. Die Halter 6 werden gedreht, in dem ein jeweiliger Antrieb 10 eine jeweilige Revolvereinrichtung 11 antreibt, welche Kulissenausnehmungen 12 aufweist, in denen ein jeweiliger Halter 6, der die Hülse 9 umfasst, mittels seines Kulissensteins 13 gelagert ist.
Der erste automatisch ansteuerbare Roboterarm 4.1 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels den ersten Greifer 5.1 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 derart zu greifen, dass die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts 1.1 der jeweiligen Speiche 1 und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts 1.3 der Speiche 1 relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Greifers 5.1 bestimmt ist, während der erste Greifer 5.1 die jeweilige Speiche 1 festhält. Die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts 1.1 der jeweiligen Speiche 1 und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts 1.3 der Speiche 1 relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Greifers 5.1 kann beispielsweise mittels einer optischen Erfassungseinrichtung, wie ein Laserscanner oder eine Kamera erfasst und mittels einer optischen Auswertungseinrichtung optisch ausgewertet werden.
Der zweite automatisch ansteuerbare Roboterarm weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen zweiten Greifer 5.2 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 derart zu greifen, dass die Speiche 1 an einem vorbestimmten Greifpunkt G in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Greifers 5.2 festgehalten ist, während der zweite Greifer 5.2 die jeweilige Speiche 1 festhält, dabei jedoch die Speiche 1 in ihrem vom zweiten Greifer 5.2 gegriffenen Zustand relativ zum zweiten Greifer 5.2 um den Greifpunkt G schwenkbar gehalten ist.
Der dritte automatisch ansteuerbare Roboterarm 4.3 ist ausgebildet und eingerichtet, denjenigen Halter 6, in welchen die Speiche 1 eingesetzt werden soll, aus einer Verriegelungsstellung des Halters 6 in eine Freigabestellung des Halters 6 umzuschalten, so dass in der Freigabestellung des Halters 6 die Speiche 1 automatisch eingesetzt werden kann und die eingesetzte Speiche 1 nach einem erneuten Umschalten des Halters 6 durch den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4.3 von seiner Freigabestellung in seine Verriegelungsstellung, die Speiche 1 an dem Halter 6 gehalten ist.
Die mehreren automatisch ansteuerbaren Antriebe 10 sind ausgebildet und eingerichtet, die Halter 6 in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings 7 automatisch zu verstellen und außerdem ausgebildet und eingerichtet, einen ersten Halter 6.1, der an einer am Tragring 7 gelagerten ersten Revolvereinrichtung 11.1 lösbar gehalten ist, in eine am Tragring 7 gelagerte zweite Revolvereinrichtung 11.2 zu übergeben, um den ersten Halter 6.1 aus einer ersten axialen Ebenenlage bezüglich des Tragrings 7 in eine von der ersten axialen Ebenenlage verschiedene zweite axialen Ebenenlage zu versetzen, wie dies insbesondere in 5, 6 und 8 aufgezeigt ist.
Die 9 veranschaulicht, wie die mittels der am Tragring 7 automatisch verstellbaren Halter 6 nach dem gewünschten Kreuzungsmuster gekreuzten Speichen 1 automatisch in einen Speichenträgerkranz 14 abgelegt werden, der abwechselnd angeordnete Trennsegmente 15 und Einzelaufnahmesegmente 16 für jeweils eine Speiche 1 aufweist. In jedes Einzelaufnahmesegment 16 kann eine Speiche 1 abgelegt werden. Aufgrund der Trennsegmente 15 kann das von den verstellbaren Haltern 6 automatisch erzeugte Kreuzungsmuster aufrechterhalten werden. Sämtliche genutzte Halter 6 werden sodann in ihre Freigabestellungen gebracht, so dass sich alle Speichen 1 von allen Haltern 6 lösen und nur noch von dem Speichenträgerkranz 14 in dem Kreuzungsmuster gehalten werden.
Die Nabe 2 zusammen mit allen Speichen 1 und dem Speichenträgerkranz 14 wird nun mit der Felge 3 automatisch in eine gemeinsame Ebene gebracht, wie in 11 dargestellt, in welcher jede Nippelöffnung der Felge 3 mit einer zugeordneten Speiche 1, d.h. mit einem zugeordneten Gewindekopfabschnitt 1.1 jeder Speiche 1 automatisch in eine Flucht, d.h. in übereinstimmende Stellung gebracht wird, beispielsweise mit einer automatischen Hubvorrichtung 17, so dass Speichennippel automatisch auf die Gewindekopfabschnitt 1.1 jeder Speiche 1 aufgeschraubt werden können, um die Nabe 2 zusammen mit den Speichen 1 an der Felge 3 automatisch zu montieren.

Claims

Verfahren zum automatischen Montieren von Speichen (1) an eine Nabe (2) und eine Felge (3) eines herzustellenden Speichenrades, aufweisend die folgenden Schritte: - automatisches Einfädeln jeweils einer Speiche (1) in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund (2.1) der Nabe (2), indem die jeweilige Speiche (1) mit ihrem Gewindekopfabschnitt (1.1) voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes (2.1) in das zugeordnete Loch eingesteckt wird, - automatisches Fassen der jeweiligen Speiche (1) in einem dem Gewindekopfabschnitt (1.1) benachbarten Schaftabschnitt (1.2) der Speiche (1) von einer der ersten Seite des Nabenbundes (2.1) gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes (2.1) mittels eines von einem Roboterarm (4) gehandhabten Greifers (5), - automatisches Einsetzen der jeweiligen Speiche (1) in einen jeweils zugeordneten Halter (6), welche Halter (6) über einem Umfang verteilt an einem die Nabe (2) konzentrisch umgebenden Tragring (7) umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt (1.1) und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt (1.2) zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter (6) aufgenommen ist, - automatisches Kreuzen wenigstens zweier Speichen (1) durch automatisches Verstellen der die Speichen (1) aufnehmenden Halter (6) entlang des Tragrings (7), um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen (1) zu erreichen, - automatisches Heranführen der Gewindekopfabschnitte (1.1) der gekreuzten Speichen (1) jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung der Felge (3), und - automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte (1.1) der durch die Nippelöffnungen der Felge (3) hindurchgeführten Speichen (1) von der Seite des Felgenbetts der Felge (3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Einfädeln der jeweiligen Speiche (1) in das zugeordnete Loch des Nabenbundes (2.1) der Nabe (2) von einem ersten Roboterarm (4.1) durchgeführt wird, der einen ersten Greifer (5.1) automatisch bewegt, welcher erste Greifer (5.1) ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) an einem dem Fußabschnitt (1.3) der jeweiligen Speiche (1) benachbarten Schaftabschnitt (1.4) zu greifen und zu führen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Fassen der jeweiligen Speiche (1) in einem dem Gewindekopfabschnitt (1.1) benachbarten Schaftabschnitt (1.2) der Speiche (1) von einem zweiten Roboterarm (4.2) durchgeführt wird, der einen zweiten Greifer (5.2) automatisch bewegt, welcher zweite Greifer (5.2) ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) von einer der ersten Seite des Nabenbundes (2.1) gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes (2.1) durch den zweiten Greifer (5.2) zu fassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Einsetzen der jeweiligen Speiche (1) in den jeweils zugeordneten Halter (6) von dem zweiten Roboterarm (4.2) oder einem dritten Roboterarm (4.3) durchgeführt wird, der den zweiten Greifer (5.2) des zweiten Roboterarms (4.2) oder einen dritten Greifer (5.3) des dritten Roboterarms (4.3) automatisch bewegt, welcher zweite Greifer (5.2) oder dritte Greifer (5.3) ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) in den jeweils zugeordneten Halter (6) einzusetzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Kreuzen der wenigstens zwei Speichen (1) durch automatisches Verstellen der die Speichen (1) aufnehmenden Halter (6) bezüglich des Tragrings (7), um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen (1) zu erreichen, von automatisch ansteuerbaren Antrieben (10) ausgeführt wird, welche die Halter (6) automatisch betätigen, um die in den Haltern (6) aufgenommenen Speichen (1) in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings (7) und/oder in ihren axialen Ebenenlagen am Tragring (7) zu verstellen.
Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen (1) an eine Nabe (2) und eine Felge (3) eines herzustellenden Speichenrades, aufweisend: - einen ersten automatisch ansteuerbaren Roboterarm (4.1), der ausgebildet und eingerichtet ist, jeweils eine Speiche (1) in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund (2.1) der Nabe (2) automatisch einzufädeln, indem die jeweilige Speiche (1) von dem ersten Roboterarm (4.1) mit ihrem Gewindekopfabschnitt (1.1) voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes (2.1) in das zugeordnete Loch eingesteckt wird, - einen zweiten automatisch ansteuerbaren Roboterarm (4.2), der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) in einem dem Gewindekopfabschnitt (1.1) benachbarten Schaftabschnitt (1.2) der Speiche (1) von einer der ersten Seite des Nabenbundes (2.1) gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes (2.1) automatisch zu fassen und an einen vorbestimmten Halter (6) von mehreren Haltern (6) der Vorrichtung zuzuführen, - einen dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm (4.3), der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) in einen jeweils zugeordneten Halter (6) automatisch einzusetzen, welche Halter (6) über einem Umfang verteilt an einem die Nabe (2) konzentrisch umgebenden Tragring (7) der Vorrichtung umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt (1.1) der jeweiligen Speiche (1) und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt (1.2) zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter (6) aufgenommen ist, - mehrere automatisch ansteuerbare Antriebe (10), die ausgebildet und eingerichtet sind, wenigstens zwei Speichen (1) durch automatisches Verstellen der die Speichen (1) aufnehmenden Halter (6) bezüglich des Tragrings (7) automatisch zu kreuzen, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen (1) zu erreichen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste automatisch ansteuerbare Roboterarm (4.1) einen ersten Greifer (5.1) aufweist, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) derart zu greifen, dass die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts (1.1) der jeweiligen Speiche (1) und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts (1.39 der Speiche (1) relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Greifers (5.1) bestimmt ist, während der erste Greifer (5.1) die jeweilige Speiche (1) festhält.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite automatisch ansteuerbare Roboterarm (4.2) einen zweiten Greifer (5.2) aufweist, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) derart zu greifen, dass die Speiche (1) an einem vorbestimmten Greifpunkt (G) in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Greifers (5.2) festgehalten ist, während der zweite Greifer (5.2) die jeweilige Speiche (1) festhält, dabei jedoch die Speiche (1) in ihrem vom zweiten Greifer (5.2) gegriffenen Zustand relativ zum zweiten Greifer (5.2) um den Greifpunkt (G) schwenkbar gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte automatisch ansteuerbare Roboterarm (4.3) ausgebildet und eingerichtet ist, denjenigen Halter (6), in welchen die Speiche (1) eingesetzt werden soll, aus einer Verriegelungsstellung des Halters (6) in eine Freigabestellung des Halters (6) umzuschalten, so dass in der Freigabestellung des Halters (6) die Speiche (1) automatisch eingesetzt werden kann und die eingesetzte Speiche (1) nach einem erneuten Umschalten des Halters (6) durch den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm (4.3) von seiner Freigabestellung in seine Verriegelungsstellung, die Speiche (1) an dem Halter (6) gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren automatisch ansteuerbaren Antriebe (10) ausgebildet und eingerichtet sind, die Halter (6) in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings (7) automatisch zu verstellen und/oder ausgebildet und eingerichtet sind, einen ersten Halter (6), der an einer am Tragring (7) gelagerten ersten Revolvereinrichtung (11.1) lösbar gehalten ist, in eine am Tragring (7) gelagerte zweite Revolvereinrichtung (11.2) zu übergeben, um den Halter (6) aus einer ersten axialen Ebenenlage bezüglich des Tragrings (7) in eine von der ersten axialen Ebenenlage verschiedene zweite axialen Ebenenlage zu versetzen.