DE69828384T2

DE69828384T2 - Automatische breiteneinstellbare spannfuttereinrichtung für reifenprüfmaschinen

Info

Publication number: DE69828384T2
Application number: DE69828384T
Authority: DE
Inventors: R. Frank JELLISON; J. Francis BORMET; Richard Cukelj; W. David LEES; A. Keith NEIFERD; Allyn Dennis REYNOLDS; Christy Quinn
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Micro Poise Measurement Systems LLC
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: JP4011632B2; JP2001512566A; DE69828384D1; JP2007271633A; WO1998034801A2; CA2278543C; AU718582B2; CA2278543A1; ES2234093T3; CN1244161A; AU5929298A; JP4917659B2; EP0956213B1; JP2010243502A; CN1096967C; JP4917480B2; KR20000070082A; WO1998034801A3; EP0956213A2; EP0956213A4

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannfuttereinrichtung zum Halten rotierender Objekte. Die Erfindung betrifft insbesondere eine automatische breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung zum sicheren Positionieren eines Reifens, während der Reifen durch ein Reifengleichförmigkeits-Prüfsystem geprüft wird.
Stand der Technik
Reifenprüfsysteme, welche Reifen untersuchen, um das Vorhandensein von irgendwelchen Unregelmäßigkeiten oder Ungleichförmigkeiten zu bestimmen, sind im Stand der Technik bekannt. Bekannte Systeme bewegen einen Reifen typischerweise zu einer Prüfstation, wo er mit einer Art von Spannfuttereinrichtung in Eingriff gelangt und auf seinen normalen Druck aufgepumpt wird. Der Reifen wird mit einer Standardgeschwindigkeit gegen ein Lastrad gedreht. Von Kraftmesszellen, an welchen das Lastrad befestigt ist, entnommene Daten werden verwendet, um das Vorhandensein von irgendwelchen Umregelmäßigkeiten zu festzustellen, welche während des Herstellungsverfahrens aufgetreten sein können. Das System misst außerdem typischerweise die Größe der Unregelmäßigkeiten und ist mit Einrichtungen zum Korrigieren der Unregelmäßigkeiten, zum Beispiel Schleifvorrichtungen, welche Material vom Reifen entfernen, ausgestattet.
Es war ein Ziel von Reifenprüfmaschinen des Standes der Technik, ein korrektes Positionieren des Reifens in der Maschine zu schaffen, um so die genaue Erfassung, Messung und Korrektur von irgendwelchen Unregelmäßigkeiten im Reifen zu erleichtern. Wie unten erklärt, bleibt jedoch, obwohl Spannfuttereinrichtungen des Standes der Technik beim Halten des Reifens während des Prüfens und den Korrekturverfahren angemessen arbeiteten, noch Raum im Stand der Technik für Verbesserungen.
Die FR-A-2 261 515 betrifft eine Vorrichtung zum Zentrieren und Verriegeln einer zweiteiligen Felge; die zur Aufnahme eines Reifens vorgesehen ist, und die Verwendung solch einer Vorrichtung in einer Reifengleichförmigkeits-Prüfmaschine. Sie entspricht dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 15 und 20.
Eine Spannfuttereinrichtung des Standes der Technik zur Anwendung in einer Reifengleichförmigkeitsmaschine ist im US-Patent Nr. 4 023 407 offenbart und weist ein oberes Spannfutter und ein unteres Spannfutter auf, wobei jedes eine Felge aufweist, die daran befestigt ist, um entsprechend mit den oberen und unteren Wülsten des Reifens in Eingriff zu gelangen. Das obere Spannfutter wird durch einen hydraulischen Zylinder zum unteren Spannfutter bewegt, um den Reifen zwischen den Felgen einzuspannen. Das obere Spannfutter weist einen gleitenden Stempel mit einer verjüngten Nase auf, die mit einer verjüngten, im unteren Spannfutter gebildeten Ausnehmung zusammenpasst. Eine Feder umgibt den Stempel und wird beim Zusammenbewegen der Spannfutter komprimiert. Das Patent offenbart, dass, wenn die Feder vollständig komprimiert ist, die Spannfutter in ihrer geschlossenen und verriegelten Position sind. Daher wird die Kraft, die durch die Feder ausgeübt wird, dazu verwendet, die verjüngte Nase in der Ausnehmung des unteren Spannfutters zu verriegeln.
Eine andere Spannfuttereinrichtung des Standes der Technik für eine Reifenprüfmaschine ist im US-Patent Nr, 4 852 398 offenbart und weist ein Aufnahmeelement (weibliches Element) auf, das an einer oberen Felge befestigt ist, und ein Steckelement (männliches Element), das an einer unteren Felge befestigt ist. Das Aufnahmeelement hat eine verjüngte Ausnehmung, die den Nasenkegel des Steckelements aufnimmt, wobei das untere Steckelement durch einen hydraulischen Zylinder zum Aufnahmeelement hin beweglich ist. Eine Feder, die im Steckelement angeordnet ist, spannt den Nasenkegel zur Ausnehmung hin vor. Der hydraulische Zylinder bewegt das gesamte Steckelement zum Aufnahmeelement hin, bis der Nasenkegel in der verjüngten Ausnehmung sitzt, und der Zylinder fährt fort, sich zum Aufnahmeelement hin zu bewegen, was die Feder komprimiert und die durch die Feder ausgeübte Verriegelungskraft erhöht. Das Patent offenbart, dass die Federkraft den Nasenkegel durch Reibung mit der verjüngten Ausnehmung des Aufnahmeelements kuppelt.
Die oben erörterte Spannfuttereinrichtung des Standes der Technik führt die Funktion des Positionierens eines Reifens in einer Prüfmaschine zwischen Felgen aus, die durch die oberen und unteren Spannfuttereinrichtungen getragen werden; jedoch haben solche Anordnungen Nachteile. Zum Beispiel ist die Entfernung, um welche ein Spannfutterelement zum anderen Spannfutterelement hin oder von ihm weg bewegt werden kann, begrenzt. Die Verwendung von Federn in Spannfutteranordnungen des Standes der Technik legt auch Beschränkungen im Hinblick auf die Entfernung auf, um welche das eine Spannfutterelement zum anderen Element hin bewegt werden kann, und beeinflusst außerdem die Beständigkeit der Kräfte, die angewendet werden, um das Verriegeln der jeweiligen Komponenten miteinander zu verstärken.
Die Spannfuttereinrichtung des Standes der Technik muss außerdem eine Feder verwenden, welche eine Federkonstante und Länge aufweist, die die notwendige Kraft zum Verriegeln der Spannfutterelemente miteinander ausübt. Wenn die Entfernung, um welche das Spannfutterelement bewegt wird (d.h. seine Hublänge) erhöht wird, dann muss die Länge der Feder auch erhöht werden, um eine ausreichende Kraft gegen das Spannfutterelement über solch eine Entfernung auszuüben. Das Erhöhen der Hublänge um einen beträchtlichen Betrag würde jedoch eine sehr große komplexe Feder erfordern, welche in der Lage ist, eine Kraft über den erhöhten Bewegungsbereich auszuüben. Die Verwendung solch einer Feder ist weder praktisch noch ökonomisch. Daher ist die Entfernung, über welche ein Spannfutterelement bei Maschinen des Standes der Technik bewegt werden kann, durch die Steifheit und die Längeneigenschaften der Feder beschränkt. Außerdem variiert im Hinblick auf die Tatsache, das die durch eine Feder ausgeübte Kraft variiert, so wie sich die Länge der Feder ändert, die Verriegelungskraft, die an Spannfutterelementen des Stande der Technik ausgeübt wird, so wie die Länge der Feder sich ändert. Folglich wenden Spannfuttereinrichtungen des Standes der Technik typischerweise keine im wesentlichen konstante Kraft an, um die Spannfutterelemente zu verriegeln und zusammenzuhalten.
Folglich besteht im Stand der Technik ein Bedarf an einer verbesserten Spannfuttereinrichtung, welche frei von Beschränkungen der herkömmlichen Einrichtungen ist, eine erhöhte Hublänge liefert, um Reifen verschiedener Größe aufzunehmen, und eine im wesentlichen konstante Kraft anwendet, um die Spannfutterelemente miteinander zu verriegeln.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung liefert eine automatische breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung zum Halten eines Reifens, während der Reifen einem Prüfverfahren unterzogen wird, um festzustellen, ob die Rundheit, mechanische Gleichförmigkeit etc. des Reifens akzeptabel sind. Außerdem kann die Einrichtung dazu verwendet werden, den Reifen während eines optionalen Schleifverfahrens zu halten, das nach dem Prüfverfahren durchgeführt wird. Die Spannfuttereinrichtung weist ein unteres Spannfutter und ein oberes Spannfutter auf, das zum unteren Spannfutter hin und von ihm weg bewegbar ist. Das obere Spannfutter wird durch ein Stellglied bewegt, das es erlaubt, dass das Spannfutter an jeder Stelle zwischen vollständig angehobenen und abgesenkten Positionen angehalten wird.
Bei spezielleren Ausführungsformen ist das untere Spannfutter in Form einer Spindelanordnung, die ein Spindelgehäuse und eine drehbare, darin angeordnete Spindel aufweist. Die Spindel hat ein erstes Ende, das ein verjüngtes Steckteil (männliches Teil) aufweist, und ein zweites Ende, das einen Antriebszahnkranz aufweist, der durch einen Antriebsriemen gedreht wird, um die Spindel zu drehen. Das obere Spannfutter ist in Form einer beweglichen Spannfutteranordnung, die über der Spindelanordnung angeordnet ist und ein Spannfutterelement mit einem verjüngten Aufnahmeteil (weibliches Teil) aufweist, das mit dem Steckteil der Spindel zusammenpasst. Die Spindelanordnung und die bewegliche Spannfutteranordnung tragen je eine Felge für den dichtenden Eingriff der unteren und oberen Wülste des Reifens, um sein Aufpumpen und Drehen während der Prüfung zu ermöglichen.
Die bewegliche Spannfutteranordnung weist vorzugsweise ein äußere Gehäuse und ein inneres Gehäuse auf, wobei das innere Gehäuse drehbar ist, aber ansonsten mit Bezug auf das äußere Gehäuses fixiert ist. Das Spannfutterelement ist im inneren Gehäuses angeordnet und mit Bezug hierzu gleitbar. Das Spannfutterelement wird durch ein Paar pneumatischer Zylinder, die am äußeren Gehäuses befestigt sind, angetrieben. Das verjüngte Aufnahmeteil des Spannfutters nimmt verriegelnd das verjüngte Steckteil der drehbaren Spindel auf. Ein hydraulisches Stellglied wird aktiviert, um die gesamte Spannfutteranordnung zur Spindelanordnung hin zu bewegen, bis beide Felgen mit den Wülsten des Reifens in Eingriff gelangen. Die pneumatischen Zylinder werden aktiviert, um das Spannfutterelement relativ zum inneren und äußeren Gehäuse unabhängig von der Bewegung der gesamten Spannfutteranordnung zu bewegen, wodurch sie einen formschlüssigen Verriegelungseingriff der verjüngten Ausnehmung mit der verjüngten Nase der Spindel erreichen. Dieser Aspekt der Erfindung liefert eine vergrößerte Hublänge für das Spannfutter, was es ermöglicht, dass die Einrichtung mit einem großen Bereich an Reifengrößen im Vergleich zu Spannfuttereinrichtungen des Standes der Technik in Eingriff gelangt.
Außerdem kann der Ausgang der Luftzylinder genau gesteuert werden, um eine im wesentlichen konstante Verriegelungskraft gegen die Nase der Spindel über den gesamten Bewegungsbereich des Spannfutterelements auszuüben, im Gegensatz zur Spannfuttereinrichtungen des Standes der Technik, welche Federn verwendeten, um das Spannfutterelement an der Spindel zu verriegeln. Die Einrichtung weist ferner einen Sensor auf und ermöglicht eine beschränkte Bewegung der Spannfutteranordnung über weniger als ihren gesamten Bewegungsweg und verringert dadurch die Zykluszeit und erhöht die Leistungsfähigkeit. Bei einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Reifenabstreifmechanismus an der Spannfuttereinrichtung montiert, um den Reifen davon zu entfernen.
Andere Merkmale, Nutzen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen davon ersichtlich, in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Draufsicht auf ein Reifenprüfsystem, das eine automatische breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, aufweist;
2 ist eine fragmentarische Vorderansicht des Reifenprüfsystems und der Spannfuttereinrichtung von 1;
3 ist eine Seitenansicht einer Reifenprüfstation und der Spannfuttereinrichtung der 1 und 2;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Rahmens, der einen Teil der Reifenprüfstation von 3 bildet;
5 ist eine Seitenansicht einer beweglichen Spannfutteranordnung, die einen Teil der Reifenprüfstation und der Spannfuttereinrichtung von 3 bildet;
6 ist eine Seitenansicht einer Spindelanordnung, die mit der in 5 dargestellten Spannfutteranordnung kooperiert;
7 ist eine Seitenansicht, die die Spannfutteranordnung von 5 und die Spindelanordnung von 6 in einer geschlossenen und verriegelten Position zeigt, wobei die durch die jeweiligen Anordnungen getragenen Felgen in einer ersten Position zum Halten eines Reifens mit einer bestimmten Breite angeordnet sind;
7A ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Spannfutteranordnungs-Stellglieds, das in 7 dargestellt ist;
8 ist eine Seitenansicht, die die Spannfutteranordnung von 5 und die Spindelanordnung von 6 in einer geschlossenen und verriegelten Position zeigt, wobei die Felgen, welche durch die jeweiligen Anordnungen getragen werden, in einer zweiten Position zum Haften eines Reifens, welcher eine Breite hat, die größer ist als der Reifen, der in der Position von 7 gehalten wird, angeordnet sind;
9 ist eine Vorderansicht der beweglichen Spannfutteranordnung und der Spindelanordnung, wobei die Spannfutteranordnung mit einem Reifen-Abstreifmechanismus versehen ist, der gemäß der Erfindung konstruiert ist; und
10 ist ein schematisches Diagramm einer hydraulischen Steuerschaltung für die bewegliche Spannfutteranordnung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 stellt (in Draufsicht) die Gesamtanordnung eines Reifenprüfsystems dar, das eine automatische breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung enthält, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Folglich betrifft die detaillierte folgende Beschreibung hauptsächlich die einstellbare Spannfuttereinrichtung; jedoch wird aus Gründen der Klarheit und um die Umgebung darzustellen, in der die erfinderische Spannfuttereinrichtung hauptsächlich angewendet werden soll, das Gesamtsystem unten kurz erörtert. Fachleute werden es natürlich erkennen, dass Merkmale der einstellbaren Spannfuttereinrichtung die Einrichtung für anderen Anwendungen als bei einer Reifenprüfmaschine brauchbar machen können. Daher sollte die Erfindung nicht notwendigerweise als auf irgendeine besondere Umgebung beschränkt aufgefasst werden.
Mit Bezug auf 1 enthält das Gesamtreifenprüfsystem die folgenden Untersysteme: einen Einlassförderer 10, eine Prüfstation 12, ein Ausgangsmodul 14, und eine optionale Markierungsstation 14a und einen Reifensortiermechanismus 14b. Ein Reifen, der an der Prüfstation 12 positioniert ist, wird geprüft und wahlweise abgeschliffen, um die Rundheit, die mechanische Gleichförmigkeit und/oder irgendwelche anderen physikalischen Eigenschaften des Reifens einzustellen. In 1 wird ein Reifen, der (in Durchsicht dargestellt) mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet ist, durch den Einlassförderer 10 an die Prüfstation geliefert, so dass der Reifen zwischen einer unteren Felge 24 und einer oberen Felge 26 (am besten in 3 dargestellt) eingespannt wird. Die Felgen werden von oberen und unteren Spannfuttern getragen, die die einstellbare Spannfuttereinrichtung der vorliegenden Erfindung aufweisen und unten detailliert erörtert werden.
Der Reifen wird zwischen den Felgen 24, 26 eingespannt und aufgepumpt. Nach dem Aufpumpen wird eine Lastradanordnung 40, welche ein Lastrad 42 aufweist, in Anlage an die äußere Oberfläche des Reifens 20 bewegt. Wie es üblich ist, wird der Reifen gegen das Lastrad gedreht, das die Last überwacht, die durch den Reifen über Kraftmesszellen 46, 48 ausgeübt wird (wie in 3 zu sehen ist). Wie im Stand der Technik bekannt, werden die Daten, die von den Kraftmesszellen aufgenommen werden, dazu verwendet, die Gleichförmigkeit des Reifens zu bestimmen. Wenn gewünscht, können Einstellungen der Gleichförmigkeit des Reifens von einer oder mehreren Schleifvorrichtungen, wie z.B. den Schleifvorrichtungen 50, 52, um die unteren und oberen Teile des Reifens (wie in 3 zu sehen ist) abzuschleifen, und einer Schleifvorrichtung (nicht dargestellt) zum Schleifen des Mittelteils des Reifens vorgenommen werden.
Ein Sondensystem, das allgemein durch die Bezugszahl 56 bezeichnet ist, kann einen Teil der Prüfstation bilden, und enthält bei der dargestellten Ausführungsform (wie am besten in 3 zu sehen ist) obere und untere Seitenwand-Sensoranordnungen 54a, 54b, obere und untere Schultersensoren (nicht dargestellt) und einen zentralen Laufflächen- bzw. Profilsensor 58. Das Sondensystem ist in der zuvor genannten gleichzeitig anhängigen Anmeldung, die das gesamte Reifenprüfsystem betrifft, vollständiger offenbart.
Die oberen und unteren Spannfutter, die Lastradanordnung 40, die Schleifvorrichtungen 50, 52 und das Sondensystem 56 sind an einem Bestellartigen Rahmensystem montiert, das in 3 allgemein mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet ist. Bei der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform enthält der Rahmen eine Basis 62 und einen Querträger 64, der durch Säulenpaare 66a, 66b und 68a, 68b um einen vorbestimmten Abstand über der Basis gehalten wird. Die Basis 62 weist ein Paar von horizontalen I-Trägern auf, die vorzugsweise zusammengeschweißt sind, um ein einheitliches Element zu bilden. Wie in 4 zu sehen ist, ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein Ende 65a der Basis 62 als ein "Y" konfiguriert (in Draufsicht gesehen) und enthält Endabschnitte 70a, 70b, wogegen ein entgegen gesetztes Ende 65b der Basis 62 in etwa in der Form eines "T" konfiguriert ist und einen Querträger 72 einschließt. Der Rahmen 60 wird in der zuvor erwähnten, gleichzeitig anhängigen Anmeldung, die das Gesamtreifen-Prüfsystem betrifft, vollständiger beschrieben.
Der Einlassförderer 10 (1 und 2) fördert zu prüfende Reifen von einer Zentrierstation, die allgemein durch die Bezugszahl 100 angegeben ist, zur Prüfstation 12. Im Betrieb wird ein zu prüfender Reifen durch einen Band- oder Rollenförderer (nicht dargestellt) zum Eingang der Zentrierstation 100 gefördert. 1 zeigt einen Reifen, der in Durchsicht mit der Bezugsziffer 102 bezeichnet ist und der gerade dem Einlassförderer zugeführt wird. Der Einlassförderer enthält eine Zufuhr- oder Abstoßrolle 108, die den zugeführten Reifen auf den Einlassfördermechanismus bewegt. Ein Reifen wird durch die Abstoßrolle 108 der Zentrierstation 100 zugeführt und dann mit Bezug auf eine Achse, die durch die Bezugszahl 154 angegeben ist, zentriert. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Zentrierachse 154 um einen festen Abstand von einer Prüfstationsachse 156 (1 und 2) entfernt angeordnet, die bei der bevorzugten Ausführungsform der Rotationsachse der Spindelanordnung 410 entspricht. Demgemäß wird ein Reifen, nachdem er an der Zentrierstation 100 zentriert wurde, so zugeführt, dass er mit der Spindelanordnung ausgerichtet ist. Bei dieser Anordnung ist die Entfernung, um die der Reifen von der Zentrierstation zur Prüfstation bewegt wird, für alle Reifen die gleiche, unabhängig vom Durchmesser.
Der Einlassförderer arbeitet wie folgt. Vor der Aufnahme eines Reifens an der Zentrierstation wird die Fördereinheit durch das Stellglied 142 abgesenkt. Ein Reifen wird durch die Einlassabstoßrolle 108 auf einen Förderer gefahren. Sobald er in der Zentrierstation 100 ist, wird das Zentrierarm-Stellglied (nicht dargestellt) betätigt, um die Zentrierarme 170, 172 zum Reifen hin zu fahren, bis die Rollen 176, 176a mit der Reifenperipherie in Eingriff gelangen. Wenn eine Schmiervorrichtung vorhanden ist, wird eine der Zentrierrollen 176a gedreht, um den Reifen an der Zentrierstation rotieren zu lassen und es dadurch zu ermöglichen, dass die Schmiervorrichtung ein Schmiermittel auf den Reifen 20 aufträgt. Sobald er zentriert ist, wird die Fördereinheit durch das Stellglied 142 angehoben, wodurch der Reifen hochgehoben wird und tatsächlich über den Trageförderer gehoben wird. Jede Rolle 176, 176a ist so montiert, dass sie vertikal um einen vorbestimmten Abstand bewegt werden kann, um eine Relativbewegung zwischen dem Reifen und den Zentrierarmen 170, 172 aufzunehmen, wenn die Förderer-Anordnung mit dem Reifen in Eingriff gelangt und ihn hochhebt. Die Zentrierarme werden dann nach außen in ihre zurückgezogenen Positionen bewegt, und der zu prüfende Reifen wird durch die Fördereinheit gehalten und mit Bezug auf die Achse 154 zentriert, und ist um einen vorbestimmten Abstand von der Achse 156 der Prüfstation entfernt angeordnet.
Der Förderer wird dann ausgelöst, um den Reifen um eine vorbestimmte Entfernung vorwärts zu bewegen, was den Reifen in Übereinstimmung mit der Achse 156 der Prüfstation positioniert. Dann wird das Stellglied 142 aktiviert, um die Fördereinheit abzusenken, was im Ergebnis den Reifen auf das untere Spannfutter absenkt. Während die Fördereinheit sich in der untersten Position befindet, kann ein anderer Reifen während der Zeit in die Zentrierstation gebracht und nachfolgend geschmiert und zentriert werden, während welcher ein Reifen an der Prüfstation 12 geprüft wird.
Die einstellbare Spannfuttereinrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein unteres Spannfutter und ein bewegliches oberes Spannfutter auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist das untere Spannfutter eine Spindelanordnung 410 auf, die am Rahmen 60 fixiert ist, während das obere Spannfutter eine hin und her bewegbare Spannfutteranordnung 310 aufweist, die an einem Querträger 64 des Rahmens 60 montiert ist. Wie in 3 zu sehen ist, ist die Spannfutteranordnung 310 am Ende einer hydraulischen Stange 202 montiert, die einen Teil eines hydraulischen Stellglieds 204 bildet. Das Stellglied ist am Rahmenquerträger 64 befestigt und erstreckt sich, wie am besten in 4 zu sehen ist, durch eine im Querträger 64 gebildete Öffnung 220, die durch eine Platte 224 verstärkt ist. Wenn ein Reifen, der an der Prüfstation positioniert ist, getestet werden soll, fährt das Stellglied 204 die Stange 202 aus, um die Spannfutteranordnung 310 zur Spindelanordnung 410 hin zu bewegen. Die Spannfutteranordnung 310, welche die obere Felge 26 montiert, weist auch ein zentral positioniertes Spannfutterelement 360 mit einem vorderen Ende auf, das ein Ausrichtungselement bildet, welches ein Aufnahmeteil (weibliches Teil) aufweist, und vorzugsweise als eine verjüngte Ausnehmung 368 gebildet ist. Die Ausnehmung 368 ist so konfiguriert, dass sie ein Steckteil (männliches Teil), vorzugsweise als eine verjüngte Nase 442 ausgebildet, das durch die Spinelanordnung 410 (2) getragen wird, aufnimmt. Der Eingriff zwischen den Steck- und Aufnahmeteilen hält eine genaue Ausrichtung zwischen der Spannfutteranordnung 310 und der Spindelanordnung 410 aufrecht, und zusammen mit dem zwischen den Anordnungen eingespannten Reifen ist sie das Mittel, durch welches eine Rotation der Spindelanordnung 410 auf die obere Felge 26 der Spannfutteranordnung übertragen wird und bewirkt dadurch, dass die obere und untere Felge 26, 24 gemeinsam rotieren, wenn ein Reifen zwischen der Spannfutteranordnung 310 und der Spannfutteranordnung 410 eingespannt ist.
Nur primär Bezug nehmend auf die 5-9 kann die Spannfuttereinrichtung als zwei Hauptkomponenten aufweisend angesehen werden: Die zuvor genannte bewegliche Spannfutteranordnung, die mit der Bezugszahl 310 angegeben ist, und die drehbare Spindelanordnung, die mit der Bezugszahl 410 bezeichnet ist. Wie in 5 zu sehen ist, weist die bewegliche Spannfutteranordnung 310 ein äußeres Gehäuse 320 auf, das ein oberes Ende 322 und ein unteres Ende 324 enthält. Die relativen Begriff "obere" und "untere" werden hier verwendet, um die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Figuren dargestellt sind, klar zu beschreiben, und sollten nicht in einer beschränkenden Weise ausgelegt werden. Das äußere Gehäuse 320 weist Bügel 326, 328 zur Montage von Luftzylindern 400 auf, wie unten weiter erörtert wird. Das obere Ende 322 des Gehäuses weist Öffnungen auf, die in Form von Schlitzen 330 sein können, um einen Bügel mit Armen 390 aufzunehmen, um Bewegung von den pneumatischen Zylindern 400 zum beweglichen Spannfutterelement 360 zu übertragen.
Ein hydraulischer Zylinderstangenadapter 332 ist am oberen Ende 322 des äußeren Gehäuses 320 über Befestigungsmittel 334 befestigt, welche Schrauben, Bolzen oder irgendwelche andere geeignete Verbindungselemente sein können. Wie in 7 zu sehen ist, ist der Adapter 332 an Stange 202 des hydraulischen Stellglieds 204 befestigt (oder kann alternativ integral damit ausgebildet sein), wobei das Stellglied einen Zylinder aufweist, der in der im Rahmen 60 der Einrichtung gebildeten Öffnung 220 (wie z.B. in 4 zu sehen ist) angeordnet ist. Eine Spurführungsstange 250 erstreckt sich durch geeignete Öffnungen im Rahmen und ist an der Spannfutteranordnung befestigt, um zu verhindern, dass die Stange 202 und das Spannfutter aus ihrer Ausrichtung rotieren.
Das Stellglied 204 wird aktiviert, um die gesamte Spannfutteranordnung 310 zur Spindelanordnung 410, die darunter positioniert ist, hin und davon weg zu bewegen. Wie in 7 und 7A zu sehen ist, ist eine Zylinderbefestigung 220 an der Unterseite des Rahmen-Querträgers 64 befestigt, und eine Nockenrolle 230 ist um die Stange 202 herum vorgesehen. Eine Zylinderkappendichtung 240 ist außerhalb des Zylinders 204 angeordnet und an der Zylinderbefestigung 220 fixiert, um eine Dichtung um das Äußere der Stange 202 zu liefern. Die Kappendichtung 240 umgibt die Stange 202 und nimmt eine Buchse 242 und eine ringförmige Dichtung 246, die die Stange kontaktieren, auf. Eine Hydraulikfluid enthaltende Kammer wird durch die Buchse und die Dichtung gebildet, so dass wenn die Stange 202 ausgefahren wird, jegliches Fluid an der Stange durch die Dichtung entfernt und in der Kammer gesammelt wird, um zu verhindern, dass Hydraulikfluid auf den Reifen tropft.
Die Spannfutteranordnung 310 weist ein inneres Gehäuse 340 auf, das innerhalb des äußeren Gehäuses 320 angeordnet ist und relativ dazu über verjüngte Rollenlager 346, 348 drehbar ist. Das innere Gehäuses 340 hat ein abgestuftes unteres Ende 342, das so konfiguriert ist, das es eine obere Felge 26 (wie am besten in 7 zu sehen ist) aufnimmt. Die obere Felge 26 ist mit dem oberen Wulst eines Reifens in Eingriff, wie oben beschrieben und wie im Stand der Technik bekannt ist. Das innere Gehäuses weist einen Schlüssel 343 auf, der an dem beweglichen Spannfutterelement 360 über Befestigungsmittel 344 befestigt ist. Der Schlüssel 343 reitet in einem Schlitz, der in dem Spannfutterelement 360 gebildet ist, um es zu ermöglichen, dass das Spannfutterelement linear mit Bezug auf das innere Gehäuses 340 verläuft. Wie es jedoch allgemein bekannt ist, verhindert der Schlüssel 343, dass das Spannfutterelement 360 sich relativ zum inneren Gehäuseelement 340 dreht. Folglich dreht das Drehen des Spannfutterelements 360 auch das innere Gehäuseelement 340.
Das bewegliche Spannfutterelement 360 weist ein oberes Ende 362 und ein unteres Ende 364 auf. Am oberen Ende 362 ist ein Bund 380 befestigt, welcher an Enden 394 des Bügelarms 390 befestigt ist, wobei die entgegen gesetzten Enden 392 der Arme an Stangen 406 der Luftzylinder 400 befestigt sind. Wie unten erörtert, überträgt diese Struktur Bewegung von den Luftzylindern 400 zum Spannfutterelement 360, um das Spannfutterelement linear mit Bezug auf das äußere Gehäuse 320 und das innere Gehäuse 340 zu bewegen. Das untere Ende 364 des Spannfutterelements weist ein abgestuftes Teil 366 auf, das mit dem Ende des inneren Gehäuses 340 in Eingriff ist, wenn das Spannfutterelement vollständig zurückgezogen ist (wie in 5 dargestellt). Ein Bund 372 ist am unteren Ende 364 durch geeignete Befestigungsmittel befestigt. Die verjüngte Ausnehmung 368, die im unteren Ende 364 des Spannfutterelements gebildet ist, hat einen inneren Wandteil 370, der so konfiguriert ist, dass er mit der verjüngten Nase 442 der Spindelanordnung 410 (6, unten erörtert) zusammenpasst. Die innere Wand des Bundes 372 ist mit einem Dichtungselement versehen, wie z.B. einem O-Ring 374, welcher dazu dient, die Verbindung zwischen der Nase 442 und der Ausnehmung 368 abzudichten, um zu verhindern, dass Aufpumpluft zwischen den Komponenten eintritt.
Die pneumatischen Zylinder 400 sind fest am äußeren Gehäuse 320 der beweglichen Spannfutteranordnung 310 über Bügel montiert, die am hinteren Zylinderende 402 und an einer Position zwischen dem hinteren Ende 402 und dem Stangenende 404 angeordnet sind. Die Stangen 406 der Zylinder 400 erstrecken sich nach oben, und ihre Enden 408 sind an Enden 392 der Bügelarme 390 befestigt. Bei der Betätigung der Zylinder 400 werden die Stangen 406 entweder zurückgezogen oder ausgefahren, wobei die Bügelarme 390 in Schlitzen 330 des äußeren Gehäuses 320 verlaufen. So wird eine lineare Bewegung der Zylinderstangen 406 auf das obere Ende 362 des Spannfutterelement 360 übertragen und bewegt das untere Ende 364 und die Ausnehmung 368 des Spannfutterelements zur verjüngten Nase 442 der Spindelanordnung hin oder von ihr weg. Als solches ist die gesamte Spannfutteranordnung 310 zur Spindelanordnung 410 hin und von ihr weg bei Betätigung des Hydraulikzylinders 204 beweglich; und außerdem ist das Spannfutterelement 360 unabhängig relativ zu den inneren und äußeren Gehäusen 320, 340 der Spannfutteranordnung bei Betätigung der Luftzylinder 400 beweglich. Dies ermöglicht, dass das Spannfutterelement 360 von der Spindel 440 zurückgezogen wird, so dass die gesamte Spannfutteranordnung nicht vollständig angehoben werden muss, um einen Reifen von der Prüfstation zu entfernen. Während bei einer bevorzugten Ausführungsform die Stellglieder 400 Luftzylinder sind, werden Fachleute erkennen, dass pneumatische oder hydraulische Zylinder zur Bewegung des Spannfutterelements verwendet werden können. Ferner ist es möglich, eine mechanische Antriebsvorrichtung, wie z.B. eine motorbetriebene Getriebeanordnung, eine Gewindespindel, etc. anstelle von Luftzylindern zu verwenden.
Mit Bezug auf 6 weist die drehbare Spindelanordnung 410 ein äußeres Gehäuse 420 mit einem oberen Ende 422 und einem unteren Ende 424 auf. Das Gehäuses 420 ist vorzugsweise mit einem Flansch 426 versehen, um die Spindelanordnung 410 lösbar am Rahmen 60 des Reifenprüfsystems zu befestigen. Dieser Aspekt der Erfindung liefert eine Spindelanordnung 410, die in Form eines entfernbaren Einsatzes ist, wobei die gesamte Anordnung leicht am Rahmen des Systems befestigt und abgelöst werden kann, und so eine modulare Komponente mit einhergehender Flexibilität im Gebrauch liefert. Der Flansch 426 kann am Rahmen durch irgendwelche geeignete Befestigungsmittel, wie z.B. Bolzen 428 befestigt werden. Natürlich können die besondere Konfiguration und Anordnung des Flansches 426 (oder eine andere Befestigungsstruktur) variiert werden, während sie noch die modularen Fähigkeiten der Spindelanordnung 410 liefern. Dieses Merkmal liefert auch eine verbesserte Zugänglichkeit zu den Komponenten und zieht so weniger Systemwartung nach sich als bei Systemen des Standes der Technik.
Ein Kappenelement 430 ist am oberen Ende 422 des Gehäuses 420 durch geeignete Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben 432 und eine Buchse 434, die zwischen der Kappe und dem Äußeren der Spindel 440 angeordnet ist, befestigt. Konische Rollenlager 436, 438 sind zwischen dem Gehäuse 420 und der Spindel 440 an den oberen und unteren Enden davon vorgesehen, um eine glatte Rotation der Spindel 440 zu erleichtern. Die verjüngte Nase 442 hat eine äußere Oberfläche 444 und eine Endfläche 446. Die Oberfläche 444 ist so konfiguriert, dass sie mit der Seitenwand 370 der verjüngten Ausnehmung 368 der Spannfutteranordnung 310 zusammenpasst, wobei solche zusammenpassenden Oberflächen vorzugsweise kegelstumpfförmig geformt sind. Eine Schulter oder ein abgestufter Teil 448 ist vorgesehen, um eine untere Felge 24 (6) aufzunehmen, die mit dem unteren Wulst eines Reifens in der gleichen Weise in Eingriff ist, wie die obere Felge 26, die von der Spannfutteranordnung 310 getragen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die verjüngte Nase 442 eine austauschbare Kappe, die an der Spindel befestigt ist und vorzugsweise aus Stahl gebildet ist. Die Nase 442 kann natürlich ein separates Element sein, das dauerhaft an der Spindel befestigt ist, oder alternativ kann sie ein integral geformter Teil der Spindel sein.
Die Spindel 440 hat eine Luftleitung 450, die darin gebildet ist, welche Luft von einer Luftzufuhr über ein Verbindungsventil 456 und ein Ellbogenanschlussstück 458 erhält. Die Luft tritt in die Leitung 450 ein und verlässt sie durch Öffnungen 451, die zur verjüngten Nase 442 benachbart angeordnet sind. Wie in 7 zu sehen ist, tritt die Luft durch die Öffnungen 451 aus und tritt in den Raum zwischen der oberen und der unteren Felge 26, 24 ein, um einen Reifen aufzupumpen, welcher durch die Spannfuttereinrichtung gehalten wird. Die Art und Weise, in welcher die Luft den Reifen aufpumpt, ist im Stand der Technik bekannt und wird nicht im Detail erörtert. Es sollte jedoch beachtet werden, dass bei der Erfindung durch die Dichtung 374 verhindert wird, dass Luft in den Raum zwischen der verjüngten Nase 442 und der verjüngten Ausnehmung 368 des Spannfutterelements 360 eintritt, wobei die Möglichkeit verhindert wird, dass die Luft Trennkräfte auf die miteinander verriegelte Spindel 440 und das Spannfutterelement 360 ausübt.
Das untere Ende 452 der Spindel 440 ist in der Form eines Teils mit verringertem Durchmesser, das in an einer Zahnkranzanordnung 454 befestigt ist. Die Zahnkranzanordnung 454 ist mit einem Antriebsriemen oder einer Riemenscheibe 38 in Eingriff, die mit einem Antriebsmechanismus, wie z.B. einem Motor 36 verbunden ist, um die Spindel 440 und die untere Felge 24 (1 und 8) zu drehen. Aufgrund der Verriegelung der Spindelnase 442 in der verjüngten Ausnehmung 368 des Spannfutterelements 360 und da der Reifen zwischen den Felgen 26, 24 gehalten wird, dreht das Drehen der Spindel auch das Spannfutterelement 360 und die obere Felge 26 (und das innere Spannfuttergehäuse 340). Die Rotation der oberen und unteren Felge 26, 24 dreht den Reifen an der Prüfstation, um das Prüfverfahren durchzuführen, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
7 ist eine teilweise weggebrochene Explosionsansicht, welche die Spannfutteranordnung 310 und die Spindelanordnung 410 in einer geschlossenen verriegelten Position zeigt, wobei ein Reifen "t" mit einer Wulstbreite "w" zwischen den Felgen 26, 24 eingespannt ist. Die Öffnung 220 im Rahmen 60 der Vorrichtung nimmt den Zylinder des hydraulischen Stellgliedes 204 auf, wobei die Stange 202 sich nach unten erstreckt. Das untere Ende der Stange 202 ist durch einen Adapter 332 mit dem oberen Ende des äußeren Gehäuses 320 der Spannfutteranordnung verbunden, wie oben erörtert. Das Stellglied 204 wird aktiviert, um die gesamte Spannfutteranordnung 310 längs des Pfeils A zur Spindelanordnung 410 hin und von ihr weg zu bewegen, welche, wie zu sehen ist, über den Flansch 426 am Rahmen fixiert ist. Der Reifen "t", der in 7 einspannt dargestellt ist, hat eine relativ kleine Wulstbreite "w", so dass ein Bewegen der Spindelanordnung 310 zur Spindelanordnung 410 über das Stellglied 204 bewirkt, dass die Felgen 26, 24 mit den Reifenwülsten in Eingriff gelangen und auch bewirkt, dass die verjüngte Nase 442 in die verjüngte Ausnehmung 368 eintritt, um so die Spindel 440 mit dem Spannfutterelement 360 zu verriegeln. Die Luftzylinder 400 werden aktiviert, um die verjüngte Spannfutterelementausnehmung 368 gegen die konische Spindelnase 442 zu drängen, um die Verriegelung der Komponenten zu verstärken. Da die Betätigung der Luftzylinder 400 genau gesteuert werden kann, kann die Menge der aufgewendeten Kraft zur Verriegelung der Komponenten miteinander auch im wesentlichen konstant gehalten werden. Dies war bei Einrichtungen des Standes der Technik, die Federn verwendeten, um die Verriegelung des Spannfutters und der Spindelkomponenten zu verstärken, nicht der Falle. Um die Verriegelungskraft im wesentlichen trotz des Betrags, um den die Stangen 406 zurückgezogen wurden, um das Spannfutterelement nach unten zu treiben, konstant zu halten, sind die Zylinder 400 vorzugsweise mit Entlastungsreglern (nicht dargestellt) versehen, die Druck entlasten, wenn notwendig, um eine konstante Kraft auf die Spannfutterelemente auszuüben.
8 zeigt die Einrichtung der Erfindung, die einen Reifen "T" (gestrichelt dargestellt) zwischen oberen und unteren Felgen 26a, 24a einspannt, wobei der Reifen "T" eine Wulstbreite "W" aufweist, die größer ist als die Wulstbreite "w" des Reifens "t", der in 7 dargestellt ist. Es sollte beachtet werden, dass die Felgen 2ba, 24a einen größeren Durchmesser aufweisen können als die Felgen 26, 24, um die größere diametrale Entfernung des größeren Reifens "T" aufzunehmen und mit dessen Wülsten in Eingriff zu gelangen. Aufgrund des vergrößerten Bewegungsbereichs der Spannfutteranordnung ist es jedoch möglich, einen Satz Felgen zu verwenden, um Reifen mit unterschiedlichen Wulstbreitengrößen einzuspannen. Fachleute werden es zu schätzen wissen, dass ein oder mehrere Sätze von Felgen verwendet werden können, abhängig von dem Bereich der zu haltenden Reifengrößen. Auf jeden Fall nimmt die Erfindung einen größeren Bereich von Reifenbreiten auf, als Einrichtungen des Standes der Technik, aufgrund der Fähigkeit die gesamte Spannfutteranordnung und das Spannfutterelement zu bewegen.
Wie aus 8 zu sehen ist, ist das Bewegen der Spannfutteranordnung 310 zur Spindelanordnung 410 (über das Stellglied 204) hin, um zu bewirken, dass die Felgen 26a, 24a mit den oberen und unteren Reifenwülsten in Eingriff gelangen, aufgrund der relativ großen Wulstbreite des Reifens "T" nicht ausreichend, um zu bewirken, dass das Spannfutterelement 360 mit der Spindel 440 in Eingriff gelangt. Wenn daher die Luftzylinder 400 betätigt werden, um die Stangen 406 zurückzuziehen, treibt dies das Spannfutterelement 360 nach unten bis dessen verjüngte Ausnehmung 368 auf der konischen Nase 442 der Spindel 440 aufsitzt, wobei der Betrag der Kraft, der an das Spannfutterelement durch die Zylinder angelegt wird, wie oben erörtert gesteuert wird. Um die Entfernung zu steuern, um welche die obere Spannfutteranordnung 310 sich zur Spindel 440 hin (und von ihr weg) bewegt, ist ein Sensor 460 (siehe 10) vorgesehen, um die Entfernung zu erfassen, um welche die Spannfutteranordnung 310 sich relativ zum befestigten Rahmen 60 des Systems bewegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor 460 ein linearer Wegaufnehmer, der an irgendeiner geeigneten Stelle an der Einrichtung und vorzugsweise am hydraulischen Zylinder 204 (10) montiert ist. Ein von Balluff, Inc. aus Florence, Kentucky erhältlicher Wandler, der als eine Reihe BTL-2 bezeichnet ist, kann als Sensor 460 verwendet werden.
Dieses Merkmal der Erfindung liefert die Fähigkeit, das Spannfutterelement um weniger als einen vollen Zyklus zu bewegen. Das heißt, Einrichtungen des Standes der Technik waren dadurch beschränkt, dass die Einrichtung wiederholt die gesamte Entfernung zwischen ihren vollständig angehobenen und vollständig abgesenkten Positionen hin- und herbewegt wurde. Daher war die Zykluszeit der Einrichtung die gleiche, unabhängig von der Breite des gehaltenen Reifens. Wenn daher nur ein geringfügiges Anheben (oder Absenken) des Spannfutterelements ausreichend gewesen wäre, um eine Entfernung des Reifens zu erlauben, wurde das Element über die gesamte Entfernung bewegt. Die vorliegende Erfindung erlaubt jedoch durch Anheben der gesamten Spannfutteranordnung 310 durch das Stellglied 204 und des Spannfutterelements 360 durch die Zylinder 400, dass das Spannfutterelement weniger als einen vollen Zyklus bewegt wird. Der Sensor 460 überwacht den Ort des Spannfutters, um es zu ermöglichen, dass es nur so viel bewegt wird, wie es nötig ist, um den Reifen zu entfernen. Folglich liefert die Erfindung eine verringerte Zykluszeit und einen erhöhten Wirkungsgrad.
10 ist eine schematische hydraulische Steuerschaltung zur Steuerung der Bewegung der Spannfutteranordnung 310. Die Steuerschaltung steuert die Geschwindigkeit, bei der die Spannfutteranordnung abgesenkt oder angehoben wird und dient auch dazu, zu verhindern, dass die Spannfutteranordnung herunterfällt, falls die hydraulische Energie entfernt wird.
Mit Bezug auf 10 weist die Steuerschaltung eine herkömmliche Quelle hydraulischen Drucks auf, die schematisch dargestellt ist und allgemein durch die Bezugszahl 462 angegeben ist. Die hydraulische Quelle 462 erzeugt Druckfluid für eine "Niederdruck"- und eine "Hochdruck"-Schaltung. Die Niederdruckschaltung wird dazu verwendet, Makrobewegungen (Ausfahren und Rückzug der Stange 202) im Spannfutter-Stellglied 204 zu bewirken. Die Hochdruck-Schaltung, die im Zusammenhang mit einem Servoventil verwendet wird, wird dazu verwendet, die Position der Spannfutteranordnung 310 aufrechtzuerhalten, nachdem ein Reifen zwischen die oberen und unteren Reifenfelgen 24, 26 eingeklemmt ist. Das Hochdrucksystem widersteht der Trennkraft, die zwischen den Felgen 24, 26 erzeugt wird, wenn der Reifen während des Testverfahrens aufgepumpt wird.
Wie es üblich ist, weist die Quelle 462 eine Niederdruckpumpe 462a und eine Hochdruckpumpe 462b auf, die beide durch einen gemeinsamen Antriebsmotor 464 angetrieben werden. Die Niederdruckpumpe 462a liefert Druckfluid in eine Leitung 466, wogegen die Hochdruckpumpe 462 Druckfluid zu einer Leitung 468 liefert. Das Druckfluid des Nieder- und Hochdruckkreislaufes wird zu einer gemeinsamen Rückführungs- oder Tankleitung 470 durch Zweigrückführleitungen 470a, 470b zurückgeführt.
Ein herkömmliches Überdruckventil bzw. Druckentlastungsventil 473, das zwischen der Druckleitung 466 und der Zweigrückführleitung 470a verbunden ist, wird dazu verwendet, das Druckniveau in des Niederdruckkreislaufes einzustellen. Ein anderes Überdruckventil 475 wird dazu verwendet, den Druck des Hochdruckkreislaufes einzustellen und aufrechtzuerhalten, und ist, wie in
10 zu sehen ist, zwischen der Hochdruckleitung 468 und der Zweigtankrückführleitung 470b verbunden.
Das Niederdrucksystem wird dazu verwendet, ein Ausfahren und Zurückziehen des Spannfutter-Stellglieds 204 zu bewirken, um es einem Reifen zu ermöglichen, in die Prüfstation einzutreten und um es nachfolgend dem geprüften Reifen zu ermöglichen, die Prüfstation zu verlassen. Der Strom des Druckfluids in ein Zylinderende 204a und ein Stangenende 204b des Stellgliedes 204 wird durch ein Proportionalventil 474 gesteuert. Ein von Rexroth erhältliches und als 4WRZ25E3-360-5X/6824N9ET bezeichnetes Proportionalventil kann verwendet werden. Das Proportionalventil bringt wahlweise Druckfluid von der Niederdruckleitung 466 mit einer Zufuhrleitung 476 oder einer Zufuhrleitung 478 in Verbindung, die mit dem Zylinderende 204a bzw. dem Stangenende 204B des Stellgliedes 204 kommunizieren. Obwohl ein Dreiwege-EIN/AUS-Ventil verwendet werden könnte, ist bei der bevorzugten Ausführungsform das Ventil 474 ein Proportionalventil, so dass die Strömungsrate des Druckfluids zum Spannfutterzylinder gesteuert werden kann. Folglich kann die Geschwindigkeit, mit welcher die Stange aus- oder einfährt, variiert werden. Wenn zum Beispiel das Spannfutter "manuell vorgerückt" wird, d.h. während des Einrichtens (set-up) etc., ist es im allgemeinen wünschenswert, dass die Bewegung des Spannfutters sehr langsam geschieht. Daher würde unter "Einrichtungs"-Bedingungen das Proportionalventil gesteuert werden, um die Strömungsrate des Druckfluides zum Zylinder zu verringern, um seine Ausfahr- oder Rückzugsgeschwindigkeit zu senken. Wie es bekannt ist, werden geeignete Steuersignale, die durch eine Systemsteuerung erzeugt werden, an das Proportionalventil angelegt, um sowohl die Richtung des Fluidstromes als auch die Strömungsrate zu steuern.
Die Position des Spannfutters 310 relativ zur Spindel wird durch den Sensor 460 überwacht, der wie oben angegeben, vorzugsweise ein linearer Wegaufnehmer ist, erhältlich von Balluff, Inc. Wie am besten in 10 zu sehen ist, ist der Sensor 460 in das Ende des Zylinders 204 geschraubt und weist eine Sonde 460a auf, die sich in eine Bohrung 202a erstreckt, die in der Kolbenstange oder -stößel 202 gebildet ist. Ein Magnet 479 wird durch die Stange am oberen Ende der Bohrung 202a getragen. Die Sonde 460a antwortet auf Bewegung des Magnets 479 und ist so in der Lage, die Position der Stange 202 zu bestimmen.
Die Kombination des linearen Positionssensors 460 und des Proportionalventils 474 werden dazu verwendet, die Geschwindigkeit des oberen Spannfutters zu steuern, wenn es sich zum unteren Spannfutter hin bewegt, um den Aufprall zwischen Komponenten des oberen Spannfutters und Komponenten des unteren Spannfutters zu steuern. Da der lineare Wegaufnehmer 460 ständig die Position des oberen Spannfutters überwacht, wenn es sich dem unteren Spannfutter nähert, kann das Steuersystem geeignete Signale an das Proportionalventil 474 anlegen, um die Strömungsrate zu verringern und so die Geschwindigkeit zu senken, mit welcher das obere Spannfutter sich zum unteren Spannfutter hin bewegt.
Wenn das Spannfutter 310 seine gewünschte Position erreicht (die Position, an welcher der Reifen zwischen den oberen und unteren Felgen 24, 26 eingespannt ist), wird die Hochdruckschaltung dazu verwendet, die Position des Spannfutters aufrechtzuerhalten. Insbesondere wenn das Spannfutter die Einspannposition erreicht, wird ein Hochdruck-Haltesolenoid 480 erregt, um eine herkömmliche Servoventilanordnung 482 zu aktivieren. Das Proportionalventil 474 wird deaktiviert und kehrt zu seiner zentrierten, strömungs-blockierenden Position zurück.
Die Servoventilanordnung wird als herkömmlich betrachtet und kann ein Rexroth-Servoventil 482a aufweisen, welches als ein 4WS2EM10-4X/10B2ET315Z8DM bezeichnet wird. Ein herkömmlicher Isolationsblock 482b, ein Filter 482c und ein Absperrventil 482d. Das Absperrventil 482d ist von Sun erhältlich und als 4153-059-000-AFM0128 bezeichnet. Das Absperrventil 482d verhindert eine Bewegung im Spannfutter 310 während der Zeit, die das Hochdrucksystem benötigt, um Druck in der Servoventilanordnung zu entwickeln, nachdem das Hochdruck-Solenoidventil 480 betätigt wird. Wie es bekannt ist, kann die Servoventilanordnung kleinere Bewegungen im Spannfutter 310 bewirken, um seine Position endgültig festzulegen, und sobald die Position erreicht ist, arbeitet es, um den Trennkräften zu widerstehen, die durch den Reifen erzeugt werden, der zwischen den Reifenfelgen 24,26 nach dem Aufpumpen eingespannt ist.
Gemäß einem Merkmal der Schaltung ist ein druckbetätigtes Rückschlagventil 486 zwischen dem Stangenende des Zylinders und der Druckquelle, die mit dem Proportionalventil 474 in Verbindung steht, angeordnet. Der Zweck des druckbetätigten Rückschlagventils 486 ist es, das Ausströmen von Fluid aus dem Stangenende des Stellgliedes 2024 in Falle eines Leitungsdefekts etc. zu verhindern, was es sonst dem Spannfutter 310 ermöglichen würde, sich unter seinem eigenen Gewicht nach unten zu bewegen. Ein Solenoid-betätigtes EIN/AUS-Ventil 488 wird dazu verwendet, das druckbetätigte Rückschlagventil 486 (über die Steuerdruckleitung 487) zu öffnen, um einen Fluidstrom aus dem Zylinder zu ermöglichen, um das Ausfahren der Stange 204 zu erlauben. Während des normalen Maschinenbetriebs wird dieser Solenoid 488 typischerweise erregt, um das Rückschlagventil 486 zu öffnen und liefert dadurch eine unbeschränkte Bewegung der Stellgliedstange 204. Das Solenoidventil 488 wird unter Maschineneinrichtungsbedingungen, manuellen Vorrückungsvorgängen etc. abgeschaltet. Die Leitung 489 ist eine Abflussleitung für das Ventil 486 und ist mit der Rückführleitung 470a verbunden.
Ein Speicher 490 liefert einen zusätzlichen Fluidstrom, wenn das Stellglied 204 ausgefahren oder zurückgezogen wird. Der Akkumulator 490 steht mit der Druckleitung 466 in Verbindung. Eine vollständigere Erklärung der Funktion des Akkumulators 490 ist im US-Patent Nr. 5 029 467 mit dem Titel "Hydraulics Apparatus for Tire Uniformity Machine" zu finden.
Die Schaltung schließt auch eine regenerativen "Schleife" ein, die allgemein durch die Bezugszahl 492 angegeben ist. Die Schleife verbindet die Stangenende-Zufuhrleitung 478 mit der Druckleitung 466. Ein Rückschlagventil 494 verhindert eine Strömung von der Druckleitung 466 zur Stangenende-Zufuhrleitung 478. Im Betrieb, wenn Druck dem Zylinderende 204a des Stellgliedes 204 zugeführt wird, fließt Fluid, das aus dem Stangenende gedrängt wurde, durch das druckbetätigte Rückschlagventil 486, das regenerative Schleifen-Rückschlagventil 494 und in die Druckleitung 466. Durch Fördern des abgegebenen Fluides direkt in die Druckleitung 466 muss weniger Fluid durch das hydraulische System zugeführt werden, und als Ergebnis können eine verbesserte Auslösung und verbesserte Ansprechzeiten erreicht werden.
9 stellt ein zusätzliches Merkmal der bevorzugten Ausführungsform dar, nämlich ein Reifen-Abstreifmechanismus, der durch die Bezugszahl 500 angegeben ist, welcher den Reifen zwangsweise von der oberen Felge 26a entfernt. Der Abstreifmechanismus 500 weist ein Paar von Luftzylindern 510 auf, die an einer Platte oder einer geeigneten Halterung 502, die am äußeren Gehäuse 320 der Spannfutteranordnung durch irgendwelche geeignete Befestigungsmittel befestigt ist, montiert sind. Der Mechanismus 500 ist so befestigt an und bewegt sich längs der Spannfutteranordnung 310. Jeder der Zylinder 510 hat eine Stange 512, die ein Abstreifelement 514 trägt. Bei der Betätigung der Zylinder werden die Stangen 512 ausgefahren, um das Abstreifelement 514 nach unten in den Reifen "T" zu streifen, um den Reifen von der obere Felge 26a zu entfernen. 9 zeigt in durchgezogenen Linien die Einrichtung, nachdem die Abstreifelemente 514 abgesenkt wurden, um den Reifen von der Felge 26a zu entfernen, und anschließend in ihre Ruheposition angehoben wurden. Die gestrichelten Linien in 9 zeigen die Abstreifelemente in ihrer Reifeneingriffsposition. Im Betrieb werden die Abstreifelemente abgesenkt, um den Reifen von der Felge 26a zu drängen, und werden dann zurückgezogen. Das Spannfutter wird dann angehoben, um es dem Reifen zu ermöglichen, von der Spindel abgehoben zu werden, und von der Prüfstation weggetragen zu werden.
Außerdem sind Einstellmittel zum Einstellen der radialen Position der Zylinder 510 und der Abstreifelemente 514 relativ zur Spannfutteranordnung vorgesehen, um so Reifen mit verschiedenen Wulstdurchmessern aufzunehmen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einstellmittel drehbare Handräder 520, die die Abstreifelemente radial bewegen (d.h. nach links oder rechts in 9), um Reifen mit variierenden Durchmessern aufzunehmen. Der Abstreifmechanismus überwindet Probleme bei Vorrichtungen des Standes der Technik, die das wirkungsvolle und beständige Entfernen des Reifens von der Spannfuttereinrichtung betreffen, nachdem das Prüfen beendet wurde. Das Montieren des Abstreifelements an der Spannfutteranordnung liefert ferner eine kompakte Konstruktion, die die Zugänglichkeit und die Wartung der Komponenten vereinfacht. Außerdem ermöglicht dieses Merkmal, dass ein Reifen abgezogen wird, während die Reifenfelgen noch zusammen sind. Es ist nicht erforderlich, wie bei vielen Maschinen des Standes der Technik, dass das Spannfutter vollständig zurückgezogen wird, um das Abziehen es Reifens vom oberen Spannfutter zu bewirken. Als ein Ergebnis kann die Zykluszeit verringert werden, da das Spannfutter nicht zwischen jedem Maschinenzyklus vollständig zurückgezogen und dann vollständig ausgefahren werden muss.
Es ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung liefert, die besonders geeignet ist zum Halten von Reifen in einem Reifenprüfsystem, und die Nachteile und Beschreibungen von Einrichtungen des Standes der Technik überwindet. Die vorstehende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen erfolgte zum Zweck, eine vollständige Offenbarung zu liefern und sollte nicht als den Umfang und die Anwendung der erfinderischen Konzepte, die hier offenbart sind, beschränkend betrachtet werden, da Fachleuten viele Modifikationen und Variationen der Erfindung ersichtlich sind, ohne den Umfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

Reifenprüfmaschine, aufweisend: einen Rahmen (60), der einen unteren Abschnitt und einen oberen Abschnitt (64) aufweist, wobei der untere Abschnitt eine Basis (62) definiert; ein unteres Spannfutter (410), das an der Basis (62) des Rahmens (60) befestigt ist; ein oberes Spannfutter (310), das am oberen Abschnitt (64) des Rahmens (60) montiert ist; Mittel zum Prüfen eines Reifens (20), der durch das obere und untere Spannfutter (310, 410) gehalten wird; gekennzeichnet durch das untere Spannfutter (410), das eine drehbare Spindel (440) aufweist; das obere Spannfutter (310), das in vertikaler Richtung mit Bezug auf den Rahmen (60) bewegbar ist; wobei das obere Spannfutter (310) ein drehbares Spannfutterelement (360) aufweist; einen Sensor (460) zum Erfassen der vertikalen Position des oberen Spannfutters (310) mit Bezug auf den Rahmen (60); und ein Stellglied (204) zum Anheben und Absenken des oberen Spannfutters (310) mit Bezug auf den Rahmen (60) zwischen vollständig angehobenen und vollständig abgesenkten Positionen, wobei das Stellglied (204) betätigbar ist, um das obere Spannfutter (310) an jeder gewünschten Stelle zwischen der vollständig angehobenen und der vollständig abgesenkten Position zu stoppen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (204) einen hydraulischen Zylinder aufweist, der mit einer hydraulischen Steuerschaltung mit einem druckbetriebenen Rückschlagventil (486) verbunden ist, welches das obere Spannfutter (310) in seiner angehobenen Positionen hält, wenn die hydraulische Kraft entfernt wird.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (204) einen hydraulischen Zylinder aufweist und wobei der Sensor (460) einen Wandler aufweist, der am hydraulischen Zylinder vorgesehen ist.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (204) einen hydraulischen Zylinder aufweist, der ein Hydraulikfluid von einem Proportionalventil (474) erhält, das so angepasst ist, dass es den Fluidstrom handhabt, der benötigt wird, um das obere Spannfutter (310) anzuheben und abzusenken.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 4, wobei das Proportionalventil (474) die Geschwindigkeit des oberen Spannfutters (310) steuert, wenn das obere Spannfutter (310) zum unteren Spannfutter (410) hin bewegt wird, um den Aufprall des Spannfutterelements (360) mit der Spindel (440) zu steuern.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, wobei das obere Spannfutter (310) ein inneres Gehäuse (340) aufweist, das drehbar in einem äußeren Gehäuse (320) montiert ist, wobei das drehbare Spannfutterelement (360) relativ zum inneren Gehäuse (340) gleitbar ist, wobei das Stellglied (204) das innere und äußere Gehäuse (340, 320) und das Spannfutterelement (360) anhebt und absenkt.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (204) zum Anheben und Absenken des oberen Spannfutters (310) am oberen Abschnitt (64) des Rahmens (60) befestigt ist.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, wobei die Spindel (440) einen Antriebszahnkranz (454) aufweist, der zum Drehen der Spindel (440) mit einem Antriebsriemen (38) in Eingriff ist.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, ferner eine erste Felge (26) aufweisend, die am oberen Spannfutter (310) befestigt ist, und eine zweite Felge (24), die am unteren Spannfutter (410) befestigt ist, wobei die Felgen (24, 26; 24a, 26a) konfiguriert sind, um mit dem oberen und unteren Wulst eines durch die Maschine geprüften Reifens (20) in Eingriff zugelangen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 9, wobei eine Vielzahl von austauschbaren ersten und zweiten Felgen vorgesehen sind und am oberen und unteren Spannfutter (310, 410) befestigbar sind, wobei die Vielzahl der Felgen konfiguriert ist, um mit verschieden großen Reifen in Eingriff zu gelangen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 9, ferner einen Abstreifmechanismus (500) aufweisend, der vom oberen Spannfutter (310) getragen wird, um einen Reifen (20) von einer der Felgen (24a, 26a) wegzudrängen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 11, wobei der Abstreifmechanismus (500) mindestens ein Abstreifelement (514) und ein pneumatisches Stellglied (510) aufweist, wobei das pneumatische Stellglied (510) am oberen Spannfutter (310) befestigt ist und betätigbar ist, um das Abstreifelement (514) zu einem Reifen (20) hin anzutreiben, der am oberen Spannfutter (310) montiert ist.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 11, wobei der Abstreifmechanismus (500) mit Mitteln (520) versehen ist, um die Position des Abstreifelements (514) relativ zum oberen Spannfutter (310) einzustellen, um Reifen mit unterschiedlichen Wulstdurchmessern abzustreifen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (204) einen hydraulischen Zylinder aufweist, der eine Stange (202) aufweist, welche das obere Spannfutter (310) bei Betätigung des Zylinders anhebt und absenkt, und wobei eine Dichtung (240) außerhalb des Zylinders vorgesehen ist, um Hydraulikfluid von einer äußeren Fläche der Stange (202) während des Betriebs zu entfernen, wobei die Dichtung (240) eine Kammer zur Aufnahme des von der Stange (202) entfernten Fluides begrenzt.
Reifenprüfmaschine, aufweisend: einen Rahmen (60), der einen unteren Abschnitt und einen oberen Abschnitt (64) aufweist, ein unteres Spannfutter (410), das am unteren Abschnitt (64) des Rahmens (60) befestigt ist; ein oberes Spannfutter (310), das am oberen Abschnitt (64) des Rahmens (60) montiert ist; Mittel zum Bestimmen der Gleichförmigkeit eines Reifens (20), der durch das obere und untere Spannfutter (310, 410) gehalten wird; gekennzeichnet durch das untere Spannfutter (410), das eine drehbare Spindel (440) aufweist; das obere Spannfutter (310), das in vertikaler Richtung mit Bezug auf den Rahmen (60) bewegbar ist, wobei das obere Spannfutter (310) ein drehbares Spannfutterelement (360) aufweist; einen Sensor (460) zum Erfassen der vertikalen Position des oberen Spannfutters (310); und ein hydraulisches Stellglied, das am oberen Spannfutter (310) zum Anheben und Absenken des oberen Spannfutters (310) mit Bezug auf den Rahmen (60) befestigt ist, um einen Reifen (20) zwischen dem oberen und dem unteren Spannfutter (310, 410) fest einzuspannen; und wobei Kraft, die durch das hydraulische Stellglied ausgeübt wird, einen Reifen zwischen dem oberen und unteren Spannfutter (310, 410) während des Testens einspannt und auch das obere Spannfutter (310) an jede von verschiedenen ausgewählten Stellen mit Bezug auf das untere Spannfutter (410) bewegt, um Reifen mit unterschiedlichen Breiten einzuspannen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 15, ferner einen Abstreifmechanismus (500) aufweisend, der vom oberen Spannfutter (310) getragen wird, um einen Reifen (20) vom oberen Spannfutter (310) wegzudrängen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 16, wobei der Abstreifmechanismus (500) mindestens ein Abstreifelement (514) und ein pneumatisches Stellglied (510) aufweist, wobei das pneumatische Stellglied (510) am oberen Spannfutter (310) befestigt ist und betätigbar ist, um das Abstreifelement (514) zu einem Reifen (20) hin anzutreiben, der vom oberen Spannfutter (310) gehalten wird.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 17, wobei der Abstreifmechanismus (500) mit Mitteln (520) versehen ist, um die Position des Abstreifelements (514) relativ zum oberen Spannfutter (310) einzustellen, um Reifen mit unterschiedlichen Durchmessern abzustreifen.
Reifenprüfmaschine nach Anspruch 15, ferner ein Dichtungselement (240) aufweisend, das an einem äußeren Teil des Zylinders befestigt ist, um eine Kammer zur Aufnahme von Hydraulikfluid zu definieren, wobei das Dichtungselement (240) die Stange (202) kontaktiert, um zu verhindern, dass Fluid an der Stange (202) die Kammer verlässt.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung, aufweisend: ein erstes Spannfutter (410), das angepasst ist zum Aufnehmen einer Halbfelge (24), um den Wulst eines Reifens (20) zu kontaktieren, wobei das erste Spannfutter (410) eine drehbare Spindel (440) aufweist; ein zweites Spannfutter (310), das angepasst ist zum Aufnehmen einer Halbfelge (26), um den Wulst eines Reifens (20) zu kontaktieren, und zum ersten Spannfutter hin und von ihm weg bewegbar ist; gekennzeichnet durch das erste Spannfutter (410), das ein verjüngtes Steckteil (442) aufweist; das zweite Spannfutter, das ein ausfahrbares, drehbares Spannfutterelement (360) aufweist, das ein verjüngtes Aufnahmeteil (368) aufweist, das konfiguriert ist zum Aufnehmen des verjüngten Steckteils (442) der drehbaren Spindel (440); und mindestens ein durch Fluiddruck betätigtes Stellglied (400) oder alternativ mindestens eine mechanische Antriebsvorrichtung, wobei das durch Fluiddruck betätigte Stellglied oder die mechanische Antriebsvorrichtung betätigbar sind, um das Spannfutterelement (360) mit Bezug auf das zweite Spannfutter (310) auszufahren, um das verjüngte Aufnahmeteil (368) in Eingriff mit dem verjüngten Steckteil (442) der Spindel (440) zu bringen.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, wobei das durch Fluiddruck betätigte Stellglied (400) pneumatisch ist und eine im wesentlichen konstante Kraft auf das Spannfutterelement (360) über im wesentlichen den ganzen Bereich ausübt, über den das Spannfutterelement (360) durch das Stellglied bewegt wird.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, wobei das durch Fluiddruck betätigte Stellglied (400) pneumatisch ist und auch betätigbar ist, um das Spannfutterelement (360) mit Bezug auf das zweite Spannfutter (310) zurückzuziehen.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, wobei das Stellglied (400) an einem äußeren Teil des Spannfutters (310) angeordnet ist und eine visuelle Anzeige der Position des ausfahrbaren verjüngten Aufnahmeteils (368) des Spannfutterelements (360) mit Bezug auf das zweite Spannfutter (310) liefert.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, wobei ein Paar pneumatischer Stellglieder (400) an dem Spannfuttergehäuse (320) befestigt sind und einen Bügel antreiben, der am Spannfutterelement (360) befestigt ist.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, wobei die Spindel (440) mit einer Luftleitung (450) versehen ist, um zu einem zum verjüngten Steckteil (442) benachbarten Bereich Luft zuzuführen.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 25, wobei das verjüngte Aufnahmeteil (368) des Spannfutterelements (360) mit einer Dichtung (374) versehen ist, um zu verhindern, dass Luft in einen Bereich zwischen dem verjüngten Steckteil (442) der Spindel (440) und dem verjüngten Aufnahmeteil (368) des Spannfutterelements (360) eintritt.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, wobei das verjüngte Steckteil (442) der drehbaren Spindel (440) und das verjüngte Aufnahmeteil (368) des Spannfutterelements (360) zusammenpassende kegelstumpfförmige Konfigurationen aufweisen.
Breiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, wobei das untere Spannfutter (410) eine Vielzahl von Komponenten aufweist, die an einem Spindelgehäuse (420) befestigt sind, wobei das Spindelgehäuse (420) lösbar an einem Trägerrahmen (60) befestigt ist, um es zu ermöglichen, dass das gesamte untere Spannfutter (410) davon entfernt wird.
Bereiteneinstellbare Spannfuttereinrichtung nach Anspruch 20, ferner Mittel (500) aufweisend, um einen Reifen (20) vom zweiten Spannfutter (310) abzustreifen.