-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Greifen und Halten eines Reifens an dessen Außenumfang, umfassend eine Handhabungsvorrichtung, mit einem in mehrere Raumrichtungen bewegbaren Gelenkarm, der an seinem freien Ende einen Greifer mit zwei Greiferarmen aufweist.
-
Um Reifen von Fahrzeugrädern prozesssicher montieren zu können, müssen diese fest umgriffen werden, obwohl Reifen materialbedingt weich und nachgiebig sind. Ansonsten kann der Reifen verrutschen und eine Montage wird erschwert oder sogar vollständig unmöglich.
-
Eine Vorrichtung der angegebenen Art ist aus
DE 10 2006 057 171 A1 bekannt. Es ist ein Handhabungsroboter zur Montage eines Luftreifens auf eine Felge eines Fahrzeugrades offenbart, der eine um mehrere Achsen bewegbare Roboterhand mit einem drehend antreibbaren Flansch und einen an der Roboterhand angebrachten Greifer aufweist, der einen Grundkörper und radial zur Mittelachse des Greifers bewegbare Greiferarme hat, die mit einer Synchronisiereinrichtung gekoppelt sind, welche die radiale Bewegung der Greiferarme synchronisiert. Die Synchronisiereinrichtung weist eine an dem Grundkörper drehbar gelagerte, durch einen Motor drehend antreibbare Scheibe und Kuppelglieder auf, die mittels Gelenken an der Scheibe und den Greiferarmen derart befestigt sind und bei Drehung der Scheibe eine synchrone, radiale Bewegung der Greiferarme bewirken.
-
DE 10 2005 030 692 A1 offenbart einen Handhabungsroboters zur automatischen Montage von Luftreifen auf Felgen. Die Handhabung und Montage der Luftreifen erfolgt mit Hilfe eines Greifers, der an dem Schwenkarm oder der Roboterhand des Handhabungsroboters angebracht ist und der die Luftreifen in geeigneter Weise greifen und halten kann. Die Luftreifen werden vom Greifer am Außenumfang im Bereich der Lauffläche gegriffen. Außerdem werden die Greiferfinger oder -arme, die den Luftreifen umgreifen, synchron zueinander und auseinander bewegt, damit die gegriffenen Luftreifen immer in eine definierte Mittellage in Bezug auf den Greifer und damit auch in Bezug auf die Roboterhand gelangen.
-
Nachteilig bei den bekannten Radgreifern ist, dass zumindest eine der beiden Reifenseitenflächen durch den Greifer abgedeckt wird und somit nicht zugänglich ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Greifer bereitzustellen, der Reifen unterschiedlicher Durchmesser sicher in der Weise umschließen kann, dass die Reifenseitenflächen zugänglich sind.
-
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jeder Greiferarm wenigstens drei Greifersegmente mit Reifenkontaktflächen umfasst, die Greifersegmente über Verbindungsmittel miteinander beweglich verbunden sind und die Greifersegmente über Synchronisierungsmittel derart miteinander in Wirkkontakt stehen, dass die Bewegung eines Greifersegmentes zur Bewegung eines weiteren Greifersegmentes führt und die Greifbewegung der Greiferarme in einer zur Reifenachse quer liegenden Ebene erfolgt, so dass die Greifersegmente mit ihren Kontaktflächen in Kontakt mit dem Außenumfang des Reifens bringbar sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es möglich, Reifen mit verschiedenen Außendurchmessern am Außenumfang zu greifen, ohne hierbei die Seitenflächen der Reifen für eine weitere Bearbeitung zu blockieren, wobei sich die Greiferarme, beziehungsweise deren Greifersegmente synchronisiert radial bewegen. Der Greifer kann in einem großen Durchmesserbereich eingesetzt werden. Außerdem ist die Greifbewegung des Greifers schnell durchführbar und die Kräfte zum Halten der Reifen sind variierbar.
-
Die Greifersegmente können unterschiedlich ausgestaltet sein und aus Kunststoff oder Metall oder einer Kombination hieraus bestehen. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Greifersegmente eine eckige Form besitzen, wobei auch andere Formen denkbar sind.
-
Die Verbindungsmittel, die die Greifersegmente miteinander verbinden, können Bolzen oder Gelenke sein, so dass zwei miteinander verbundene Greifersegmente um eine durch das Verbindungsmittel gebildete Achse schwenkbar sind. Hierfür können die Greifersegmente Bohrungen aufweisen, die zur Durchführung der Verbindungsmittel ausgestaltet sind. Alternativ können Gelenke an zwei benachbarten Greifersegmenten angebracht sein. Durch die Verbindungsmittel wird insbesondere die radiale Beweglichkeit der Greiferarme erreicht.
-
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Greifersegment als Synchronisierungsmittel mindestens einen Servomotor aufweist, der über Gelenkstangen mit einem Gelenk des übernächsten Greifersegments treibend verbunden ist. Der Servomotor kann die Gelenkstange und somit das hiermit verbundene übernächste Greifersegment bewegen. Hierdurch wird eine radiale und synchronisierte Bewegung der Greifersegmente und folglich der Greiferarme erreicht.
-
Es ist bevorzugt, dass ein Greifersegment jeweils zwei gegenüberliegend am Greifersegment angeordnete Zahnradsegmente als Synchronisierungsmittel aufweist, die an ihrem freien Ende ein in das jeweils benachbarte Greifersegment hineinragende Kopfteil mit einem Verzahnungselement aufweisen. Die Verzahnungsmittel der Kopfteile zweier Zahnradsegmente verzahnen sich miteinander und führen vorteilhafterweise dazu, dass ein von einem Zahnradsegment empfangener Bewegungsimpuls von dem Greifersegment über das zweite Zahnradsegment weitergeleitet wird. Dies führt in der Ausgestaltung zu einer gleichmäßigen Krümmung der Greiferarme, ohne dass hierfür jedes Greifersegment einzeln bewegt werden muss.
-
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Zahnradsegmente als zweiarmige Hebel ausgebildet sind, die an ihrem Scheitelpunkt eine Bohrung zur Durchführung des Verbindungsmittels aufweisen. Ein Hebelarm kann hierbei an dem Greifersegment, beispielsweise einer Grundplatte des Greifersegments befestigt sein. Der andere Hebelarm kann vorteilhafterweise das Kopfteil mit dem Verzahnungsmittel aufweisen. An seinem Scheitelpunkt, insbesondere seinem Drehpunkt weist das hebelförmig ausgestaltete Zahnradsegment eine Bohrung auf. Diesbezüglich kann es vorteilhaft sein, dass die zweiarmigen Hebel gekrümmt ausgestaltet sind und ein Hebelarm in einem stumpfen Winkel zum anderen Hebelarm ausgerichtet ist. Hierdurch wird bereits eine Krümmung der Greiferarme in einer Grundstellung erreicht, was das Greifen eines Reifens vereinfacht. Außerdem kann hierdurch ein größerer Reifendurchmesser abgedeckt werden.
-
Um die Greiferarme zu bewegen, kann der Greifer über eine eigene Antriebseinheit verfügen, die beispielsweise am Greifer selbst oder an der Handhabungsvorrichtung angeordnet sein kann. Die Antriebseinheit kann vorteilhafterweise eine pneumatische, hydraulische oder elektromotorische Antriebseinheit sein. Eine von der der Antriebseinheit erzeugbare Schließkraft, die beim Andrücken der Greiferarme an den Reifen entsteht, kann vorteilhafterweise eingestellt werden. Hierdurch ist die Bewegung der Greiferarme genau und fein regelbar. In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine zusätzliche Antriebseinheit aufweist, so dass zum Antrieb eines jeden Greiferarms eine Antriebseinheit vorgesehen ist. Die Greiferarme können somit unabhängig voneinander bewegt werden.
-
Um ein Verrutschen der gegriffenen Reifen zu verhindern, kann die Kontaktfläche der Greifersegmente aufgeraut sein. Im Wesentlichen jedes der Greifersegmente berührt mit seiner Kontaktfläche den gegriffenen Reifen. Das Greifen und Halten des Reifens kann durch eine aufgeraute Kontaktfläche verbessert werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine separate Schicht handeln, die auf die Fläche der Greifersegmente aufgebracht wird, die mit dem Reifen in Kontakt kommt. Die Schicht kann beispielsweise aufgeklebt werden.
-
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Greifersegmente Sensoren zur Erfassung der bei dem Greifen auftretende Kraft aufweisen. Diese können beispielsweise in der Kontaktfläche integriert vorliegen und den Anpressdruck bestimmen. Weitere Sensoren können in der Antriebseinheit vorliegen, die die Schließkraft erfassen.
-
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Handhabungsvorrichtung eine programmierbare Steuereinrichtung aufweist. Gerade für eine Ausgestaltung, bei der die Vorrichtung Bestandteil einer Montagelinie ist, kann eine Steuereinrichtung vorteilhaft sein. Hierdurch ist die Bewegung der Handhabungsvorrichtung beziehungsweise die Bewegung des Greifers genau steuerbar. Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eine Überwachungseinrichtung aufweist, welche die Signale der Sensoren überwacht.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Radgreifers,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Radgreifers in geöffneter Stellung,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines einen Reifen mit größerem Durchmesser umgreifenden Radgreifers,
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Radgreifers mit zwei elektromotorischen Antriebseinheiten,
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Radgreifers mit zwei pneumatischen Antriebseinheiten,
- 6 eine Draufsicht eines Greifersegmentes,
- 7 eine Seitenansicht eines Greifersegmentes
- 8 eine perspektivische Ansicht mehrere miteinander verbundener Greifersegmente in gestreckter Stellung und
- 9 eine perspektivische Ansicht mehrere miteinander verbundener Greifersegmente in gekrümmter Stellung.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Radgreifers, 2 eine perspektivische Ansicht eines Radgreifers in geöffneter Stellung und 3 eine perspektivische Ansicht eines einen Reifen mit größerem Durchmesser umgreifenden Radgreifers. An einem freien Ende 1 eines in drei Raumrichtungen bewegbaren Arms 2 einer Handhabungsvorrichtung 3 ist ein Greifer 4 zum Greifen und Halten eines Reifens 5 angeordnet. Der Reifen 5 kann mit oder ohne Felge ausgestaltet sein. Das andere, nicht dargestellte Ende der Handhabungsvorrichtung 3 kann an einer Station, die beispielsweise Bestandteil einer Reifenmontagelinie ist, angeordnet sein. Die Handhabungsvorrichtung 3 kann als Industrieroboter ausgestaltet sein und mehrere Gelenke umfassen, die durch Servomotoren antreibbar sind. Die Handhabungsvorrichtung 3 kann ferner mit einer Steuerung ausgerüstet sein, die frei programmierbar ist und durch die der Arm 2 der Handhabungsvorrichtung 3 in eine beliebige Drehwinkelstellung bewegbar und in dieser feststellbar ist.
-
Der Greifer 4 umfasst in einer Ausgestaltung eine Greiferbasis 6, von der sich zwei Greiferarme 7 kreisbogenförmig erstrecken, die jeweils aus mindestens drei Greifersegmenten 8 bestehen. Die Greifersegmente 8 sind kettenartig miteinander verbunden und umgreifen den Außenumfang des Reifens 5, wobei jedes Greifersegment 8 mit dem Außenumfang über eine Kontaktfläche 9 in Kontakt ist. Auch die Greiferbasis 6 kann in einer Ausgestaltung eine den Außenumfang des Reifens 5 berührende Kontaktfläche 9 aufweisen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Greiferbasis 6 keine den Außenumfang berührende Kontaktfläche 9 aufweist.
-
Die Greiferarme 7 können derart ausgestaltet sein, dass sich deren freien Enden berühren und der Außenumfang des Reifens 5 im Wesentlichen vollständig umschlungen ist. Wie weit ein Reifen 5 von den Greiferarmen 7 umschlungen wird, hängt, wie aus 2 und 3 ersichtlich, nicht nur von der Anzahl der Greifersegmente 8 sondern auch vom Reifenumfang ab. Die Greiferarme 7 können bei Bedarf um Greifersegmente 8 ergänzt werden, um beispielsweise den zu umgreifenden Radius zu verändern.
-
Die Greifersegmente 8 sind über Verbindungsmittel 10 miteinander verbunden. Außerdem stehen die Greifersegmente 8 in Wirkkontakt miteinander, der über Synchronisierungsmittel 11 hergestellt wird. Hierdurch ist eine radiale Bewegung der Greiferarme 7 in einer zur Reifenachse quer liegenden Ebene ausführbar, wobei die Greifersegmente 8 synchronisiert mit ihren Kontaktflächen 9 den Reifen 5 an dessen Außenumfang greifen und halten.
-
Ein Öffnen und Schließen des Greifers 4, wie beispielhaft in 2 dargestellt, kann mithilfe einer Antriebseinheit 12 erfolgen, die an der Greiferbasis 6 angebracht ist. Die Antriebseinheit 12 kann beispielsweise elektromotorisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgestaltet sein. Durch die Antriebseinheit 12 werden die Greiferarme 7 synchron radial bewegt. Um die Greiferarme 7 unabhängig voneinander zu bewegen, kann eine zweite ebenfalls an der Greiferbasis 6 angebrachten Antriebseinheit 12 vorgesehen sein. Hierdurch sind die Greiferarme 7 unabhängig voneinander radial bewegbar. Diesbezüglich zeigt 4 eine Ausgestaltung, bei der die Greiferarme 7 von als Servomotoren ausgestaltete Antriebseinheiten 12 bewegt werden, wobei jeweils eine Antriebseinheit 12 einen Greiferarm 7 bewegt und ein Greiferarm 7 stärker gekrümmt ist als der andere Greiferarm 7. In 5 ist schematisch ein Greiferarm 7 mit zwei an der Greiferbasis 6 angebrachten Antriebseinheiten 12 dargestellt, die pneumatisch funktionieren.
-
6 zeigt eine Draufsicht eines Greifersegments und 7 eine Seitenansicht eines Greifersegmentes. Das Greifersegment 8 weist eine im Wesentlichen rechteckige Grundplatte 15 auf, die in Richtung der benachbarten Greifersegmente 8 offen und auf zwei Seiten durch Seitenwände 16 begrenzt ist. Das Greifersegment 8 kann einen der Grundplatte 15 gegenüberliegenden, nicht in der Zeichnung dargestellten Deckel aufweisen, so dass das Greifersegment 8 lediglich zwei offene Seiten besitzt, die zu benachbarten Greifersegmenten 8 hin ausgerichtet sind. Die rechteckig ausgestalteten Seitenwände 16 stehen mit ihren Längsseiten im Wesentlichen senkrecht auf der Grundplatte 15. Die Seitenwände 16 und die Grundplatte 15 können aus einem Blech oder separat gefertigt und miteinander verbunden sein. Die Seitenwände 16 weisen jeweils ein abgerundetes, über die Fläche der Grundplatte 15 hinausgehendes und eine Lasche 17 formendes Ende auf. Die Laschen 17 der sich gegenüberstehenden Seitenwände 16 weisen im Lot befindliche Bohrungen 18 auf. Das andere Ende einer jeden Seitenwand 16 ist nach innen gewölbt und zwar derart, dass es eine eingreifende Lasche 17 einer Seitenwand 16 eines benachbarten Greifersegments 8 bündig aufnehmen kann, wobei sich die eingreifende Lasche 17 auf einen Absatz legt, der durch ein Auflageelement 19 gebildet wird, das an der Seitenwand 16 beziehungsweise der Grundplatte 15 befestigt ist. Das Auflageelement 19 weist auch eine Bohrung 18 auf, die im Lot mit der Bohrung 18 einer aufliegenden Seitenwand 16 ist.
-
Ebenfalls auf der Grundplatte 15 sind zwei hebelförmig ausgestaltete, jeweils zwei Hebelarme 20, 21 aufweisende Zahnradsegmente 22 angeordnet, die im Wesentlichen parallel zu den Seitenwänden 16 und fluchtend hintereinander ausgerichtet sind. Ein Hebelarm 20 eines jeden Zahnradsegmentes 22 ist an der Grundplatte 15 befestigt. Der andere Hebelarm 21 ragt mit seinem Ende seitlich über die Grundplatte 15 hinaus. Jedes Greifersegment 8 verfügt insbesondere über zwei Zahnradsegmente 22, deren freie Hebelarme 21 in entgegengesetzte Richtungen weisen. An ihrem Scheitelpunkt weisen die hebelförmigen Zahnradsegmente 22 eine Bohrung 18 auf. Der Scheitelpunkt, das heißt insbesondere die Bohrung 18 ragt in einer Ausgestaltung ebenfalls seitlich über die Grundplatte 15 hinaus. Die Bohrung 18 eines jeden Zahnradsegmentes 22 liegt im Lot mit den Bohrungen 18 der Auflageelemente 19 beziehungsweise der Bohrungen 18 der Seitenwände 16 und bilden gemeinsam eine Durchführung oder Aufnahme für ein Verbindungsmittel 10, wie zum Beispiel einen Bolzen.
-
Die hebelförmigen Zahnradsegmente 22 sind gekrümmt ausgestaltet, wobei die beiden Hebelarme 20, 21 eines Zahnradsegmentes 22 insbesondere in einem stumpfen Winkel zueinander stehen. Der freie Hebelarm 21 eines jeden Zahnradsegmentes 22 verfügt über ein Kopfteil 25 mit einem als rillenförmige Kopffläche ausgestalteten Verzahnungselement 26, so dass jedes Greifersegment 8 im Wesentlichen über zwei Zahnradsegmente 22 mit Kopfteilen 25 mit einem rillenförmigen Verzahnungselement 26 verfügt. Die rillenförmigen Verzahnungselemente 26 der beiden Zahnradsegmente 22 eines Greifersegmentes 8 weisen in entgegengesetzte Richtung, so dass ein rillenförmiges Verzahnungselement 26 eines Zahnradsegmentes 22 sich mit dem rillenförmigen Verzahnungselement 26 eines weiteren Greifersegmentes 8 verzahnt.
-
Das Kopfteil 25, das heißt die Kopffläche kann gewölbt ausgestaltet sein, so dass die Kopffläche leicht konkav ist. Das Verzahnungselement 26 kann als Querrillen ausgestaltet sein, die im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zur Ebene der Grundplatte 15 verlaufen. Als Mittel zur Verzahnung können auch Zähne oder sonstige Mittel genutzt werden, die am freien Hebelarm 21 der Zahnradsegmente 22 angeordnet sind.
-
Wie in 8 und 9 für eine Ausgestaltung gezeigt, verbinden die Verbindungsmittel, zum Beispiel Bolzen, 10 zwei benachbarte Greifersegmente 8, indem die zur Durchführung der Verbindungsmittel 10 gebildete Aufnahme, von Bohrungen 18 zweier benachbarter Greifersegmente 8 gebildet werden.
-
Hierdurch sind die zwei miteinander verbundenen Greifersegmente 8 um die von dem Verbindungsmittel gebildete Schwenkachse schwenkbar.
-
Eine radiale Bewegung der Greiferarme und somit ein Öffnen oder Schließen des Greifers kann in einer nicht dargestellten Ausgestaltung dadurch erfolgen, dass ein erstes Greifersegment bewegt wird. Dies kann durch Servomotoren erfolgen, die in den Greifersegmenten vorliegen und über Gelenkstangen mit Gelenken der benachbarten Greifersegmente verbunden sind. Es ist jedoch auch möglich, die Bewegung des ersten Greifersegmentes, insbesondere der der Greiferbasis am nächsten angeordneten Greifersegmente beider Greiferarme dadurch zu erreichen, dass diese mit einer Antriebseinheit treibend verbunden sind. Die Antriebseinheit kann das erste Greifersegment oder die ersten Greifersegmente ebenfalls über ein Zahnradsegment bewegen.
-
In einer weiteren Ausgestaltung wird durch die Bewegung eines ersten Greifersegmentes 8 eines Greiferarms 7 sein Zahnradsegment 22 bewegt, dessen Kopfteil 25 in das benachbarte Greifersegment 8 ragt und mit einem Kopfteil 25 eines weiteren Zahnradsegments 22, insbesondere mit dem des übernächsten Greifersegmentes 8 verzahnt ist. Es verzahnen sich also im Wesentlichen in jedem Greifersegment 8 zwei Kopfteile 25 mit ihren Verzahnungsmittel 26 miteinander, wobei dies jeweils ein Kopfteil 25 des benachbarten Greifersegmentes ist. Durch die Verzahnung der Kopfteile 25 der Greifersegmente 8 pflanzt sich die Bewegung im Greiferarm 7 fort und führt zu einer gleichmäßigen Krümmung des Greiferarms 7. Hierfür kann es vorteilhaft sein, wenn Verzahnungspaare, gebildet aus jeweils zwei miteinander verzahnten Zahnradsegmenten 22 zweier Greifersegmente 8, versetzt angeordnet sind, also ein Paar verzahnter Zahnradsegmente 22 zu einem weiteren Paar versetzt angeordnet ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, indem ein Paar mittig in einem Greifersegment 8 und das nächste Paar nicht mittig im nachfolgenden Greifersegment 8 angeordnet ist.
-
Ist die Krümmung der Greiferarme 7 gering, berühren sich die Kopfteile 25 mit ihren Verzahnungselementen 26 der benachbarten Greifersegmente 8 am Rand der Verzahnungsmittel 26. Führen die Greiferarme 7 eine radiale Bewegung aus, umschließen sie also einen Reifen 5, krümmen sich die Greiferarme 7 stärker, so dass sich die Position der Kopfteile 25 zueinander ändert und sich diese nach einer Abrollbewegung im Wesentlichen am entgegengesetzten Rand der Verzahnungsmittel 26 der Kopfteile 25 berühren.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006057171 A1 [0003]
- DE 102005030692 A1 [0004]
