JP2012020659A - タイヤ着脱装置のセンタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪組立体の回動装置の位置決めおよび取付け作業を簡素化し、作業者の手間および労力を削減する。
【解決手段】車輪組立体５を支持する支持手段６を昇降手段とともに走行体２７によって回動手段に近接および離反する方向に移動可能とし、昇降手段には傾動アーム１１を設け、この傾動アーム１１の遊端部８をタイヤ３の頂部７付近に当接させたときの前記傾動アーム１１の水平に対する角度θを傾斜角度検出手段１４によって検出し、支持手段から傾動アーム１１の基端部９までの高さＨ１を高さ距離検出手段１５によって検出し、車輪組立体５を昇降手段によってチャック手段の軸線Ｌ２までの高さ距離Ｈ２だけ上昇させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤをホイールに装着し、かつタイヤをホイールから離脱させるタイヤ着脱装置に設けられ、タイヤがホイールに装着された車輪組立体を、搬入位置からタイヤ着脱時の回動中心に移動させて位置決めするセンタリング装置に関する。

自動車のタイヤをホイールに装着し、ホイールに装着されたタイヤをそのホイールから離脱するため、従来からタイヤチェンジャとも称されるタイヤ着脱装置が用いられている。ホイールにタイヤが装着された車輪組立体は、自動車がバス、トラック、大型特殊自動車などの大型車両では、タイヤ外径が１７．５ｉｎｃｈ〜２２．５ｉｎｃｈと大きく、このタイヤ外径に応じて重量も大きいため、人力によってタイヤ着脱装置に搬入し、あるいは搬出することが困難であるため、起立させた状態、すなわち車輪組立体の軸線をほぼ水平にした姿勢で搬入して、タイヤをホイールに装着し、またホイールからタイヤを離脱させるタイヤ着脱装置が用いられている。

このようなタイヤ着脱装置は、基台の一側部にスタッドが立設され、他側部に回動手段である本体が立設される。スタッドの上端部には、タイヤをホイールに対して押圧するためのタイヤ押し込み装置と、ホイールに一旦嵌められたタイヤのビード部がそのタイヤの弾性回復力によって再び離脱しないようにタイヤの側部を押圧した状態でタイヤとともに回転するタイヤ回転補助装置とが設けられる。前記本体の上部には、水平な回転軸線まわりに回転駆動される主軸が突出して設けられ、この主軸の先端部にはホイールを保持するチャックとも称される取付け具が設けられる。

前記基台にはまた、両側部間にわたって一対のガイドレールが平行に敷設され、各ガイドレールに沿って移動する移動台が設けられる。この移動台には、一対のビートローラがタイヤが嵌り込むことができる間隔をあけて設けられるとともに、タイヤまたはそのタイヤがホイールに装着された車輪組立体を支持する支持手段である受け台と、この受け台を昇降駆動するための昇降装置とが設けられる。

前記受け台上に人力によって搬入された車輪組立体は、昇降装置によって上昇し、前記主軸および取付け具の回転軸線上に中心軸線が配置されるように高さ方向に位置決めされ、取付け具の先端部がホイールに部分的に嵌合するまで移動台を移動させ、取付け具を拡開させることによって、車輪組立体を保持し、主軸によって車輪組立体を一方向に回転させながら一方のビートローラによってタイヤを押圧し、タイヤをホイールから離脱させることができる。

また、取付け具によって車輪組立体が保持された状態で、タイヤのホイールから離脱している側の側部を、一方のビートローラによって押圧して部分的にホイールに嵌め込み、この一方のビートローラによる押圧位置よりも下流側近傍の部位をタイヤ回転補助装置によって押圧し、一旦嵌り込んだビード部がホイールから離脱しないように維持しながら周方向全周にわたって、前記一方のビートローラによってタイヤのビード部をホイールに嵌め込み、タイヤをホイールに装着することができる（たとえば、特許文献１参照）。

特開平９−３９５２７号公報

このような先行技術では、起立状態で受け台に搬入された車輪組立体を、主軸および取付け具の回転軸線上に、車輪組立体の中心軸線が一致するようにセンタリングするため、昇降装置によって昇降する受け台の昇降量を、作業者が昇降装置の動作を制御して微調整する必要があり、受け台上に搬入された車輪組立体をセンタリングして取付け具によって保持するまでに多くの手間および時間を要し、効率が低いという問題がある。

本発明の目的は、搬入した車輪組立体を容易かつ短時間で回転軸線上に配置して保持することができるタイヤ着脱装置とセンタリング装置を提供することである。

本発明は、タイヤがホイールに装着された車輪組立体を、起立させた状態で支持する支持手段と、
前記支持手段に起立させた状態で支持される車輪組立体のタイヤの頂部付近に、遊端部を接触させ、基端部が前記支持手段に対して昇降可能な支柱の上部に水平な軸線まわりに回転自在に連結される傾動アームを有し、前記タイヤの頂部の高さ位置を特定する高さ位置特定手段と、
車輪組立体のホイールを保持した状態で、前記車輪組立体を水平な軸線まわりに回転させる回動手段と、
前記高さ位置特定手段の傾動アームの水平に対する傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
前記支持手段から高さ位置特定手段の傾動アームの前記水平な軸線までの高さ方向の距離を検出する高さ距離検出手段と、
前記傾斜角度検出手段によって検出された傾動アームの傾斜角度と、前記高さ距離検出手段によって検出された高さ方向の距離とに基づいて、前記支持手段に乗載された車輪組立体の前記回動手段の回動中心までの高さ方向の移動距離を算出する移動距離算出手段と、
前記移動距離算出手段によって算出された移動距離だけ前記支持手段を移動させる昇降手段とを含むことを特徴とするタイヤ着脱装置のセンタリング装置である。

本発明に従えば、タイヤがホイールに装着された車輪組立体は、支持手段によって起立させた状態で支持され、高さ位置特定手段の傾動アームの先端部を前記支持手段に支持された車輪組立体のタイヤの頂部付近に接触させることによって、前記タイヤの頂部の高さ位置が傾動アームの傾斜角度として特定される。この傾斜アームの水平に対する傾斜角度は、傾斜角度検出手段によって検出される。また支持手段から前記傾斜アームの回動中心となる水平な軸線までの高さ方向の距離は、高さ距離検出手段によって検出される。

移動距離算出手段は、傾斜角度検出手段によって検出された傾斜角度と高さ距離検出手段によって検出された高さ方向の距離とに基づいて、前記支持手段に乗載された車輪組立体の回動手段の回動中心までの高さ方向の移動距離を算出し、昇降手段を前記算出した移動距離だけ支持手段を移動させ、車輪組立体の中心軸線を回動手段による回転軸線上に配置することができ、こうして搬入された車輪組立体を短時間で手間を要することなしに回動可能な保持位置に位置決めして配置することができる。

本発明によれば、支持手段に起立させた状態で搬入された車輪組立体を正確に回動中心まで移動させて位置決めすることができ、支持手段によって支持された搬入位置から短時間で前記保持位置、すなわちタイヤをホイールから離脱させ、またはタイヤをホイールに装着することができる回動位置に位置決めすることができる。

本発明の実施の一形態のセンタリング装置１を備えるタイヤ着脱装置２を示す正面図である。 タイヤ着脱装置２の平面図である。 センタリング装置１の側面図である。 センタリング装置１の電気的構成を説明するためのブロック図である。 タイヤ着脱装置２の動作を説明するためのチャートである。 センタリング装置１の動作を説明するための図であり、図６（１）は車輪組立体５を支持手段６に乗載した状態を示し、図６（２）は車輪組立体５の頂部７付近に傾動アーム１１を接触させた状態を示し、図６（３）は昇降手段７によって車輪組立体５の中心軸線Ｌ５が回動手段１３の軸線Ｌ２に一致する高さ位置まで車輪組立体５を上昇させた状態を示す。 タイヤ押込み手段２４およびタイヤ押当て手段２５の動作を説明するための簡略化した断面図であり、図７（１）はタイヤ３のホイール４への装着開始時の状態を示し、図７（２）はタイヤ３のホイール４からの分離開始時の状態を示す。

図１は本発明の実施の一形態のセンタリング装置１を備えるタイヤ着脱装置２を示す正面図であり、図２はタイヤ着脱装置２の平面図であり、図３はセンタリング装置１の側面図である。自動車のタイヤ３がホイール４に装着された車輪組立体５を起立させた状態で搬入して、タイヤ３をホイール４から取り外し、あるいはタイヤ３をホイール４に装着するために、本実施形態のセンタリング装置１を備えるタイヤ着脱装置２が用いられる。車輪組立体５は、たとえばバス、トラック、大型特殊自動車などの大型車両に装着される大径でかつ重量の大きい車輪組立体を対象とし、人力による作業を削減することができるように構成されている。

タイヤ着脱装置２は、タイヤ３がホイール４に装着された車輪組立体５を、起立させた状態で支持する支持手段６と、支持手段６に前記起立させた状態で支持される車輪組立体５のタイヤ３の頂部７付近に、遊端部８を接触させ、基端部９が前記支持手段６に対して昇降可能な支柱１０の上部に水平な軸線Ｌ１まわりに回転自在に連結される傾動アーム１１を有し、前記タイヤ３の頂部７の高さ位置を特定する高さ位置特定手段１２と、車輪組立体５のホイール４を保持した状態で、前記車輪組立体５を水平な軸線Ｌ２まわりに回転させる回動手段１３と、前記傾動アーム１１の水平に対する傾斜角度θを検出する傾斜角度検出手段１４と、前記支持手段６から傾動アーム１１の前記水平な軸線Ｌ２までの高さ方向の距離Ｈ１を検出する高さ距離検出手段１５と、傾斜角度検出手段１４によって検出された傾動アーム１１の傾斜角度θと、高さ距離検出手段１５によって検出された高さ方向の距離Ｈ１とに基づいて、支持手段６に乗載された車輪組立体５の前記回動手段１３の回動中心である軸線Ｌ２までの高さ方向の移動距離Ｈ２を算出する移動距離算出手段として機能する後述の制御手段１６と、この制御手段１６によって算出された移動距離Ｈ２だけ前記支持手段６を移動させる昇降手段１７とを含む。

このようなタイヤ着脱装置２は、たとえば自動車修理工場の床２１に水平に設置される基台２２と、基台２２の長手方向（図１の左右方向）一側部に立設される支持枠体２３と、支持枠体２３の上部に設けられるタイヤ押込み手段２４と、タイヤ押込み手段２４に設けられるタイヤ押当て手段２５と、基台２２上に設けられ、基台２２の長手方向に沿って平行に延びる一対の案内レール２６ａ，２６ｂと、各案内レール２６ａ，２６ｂに沿って走行する走行体２７と、走行体２７上に前記長手方向に間隔をあけて設けられる一対のビードローラ２８ａ，２８ｂとをさらに含む。

前記支持手段６は、一対の支持ローラ３１ａ，３１ｂと、各支持ローラ３１ａ，３１ｂが収容され、各支持ローラ３１ａ，３１ｂを前記長手方向に沿う水平な軸線Ｌ３，Ｌ４まわりに回転自在に支持する支持フレーム３２とを有する。各支持ローラ３１ａ，３１ｂの各軸線Ｌ３，Ｌ４は、前述の傾動アーム１１の軸線Ｌ１および回動手段１３の軸線Ｌ２に平行である。また前述の案内レール２６ａ，２６ｂもまた、各軸線Ｌ１〜Ｌ４に平行である。

このような支持手段６は、側方から見た形状が略Ｌ字状のブラケット３３に固定された状態で搭載されている。

ブラケット３３は、前記支持手段６が乗載される水平部３４と、水平部３４の一側部から直角に立上がり、前記走行体２７に固定される立上がり部３５と、水平部３４の下面に溶接などによって接合される複数の補強リブ３６と、水平部３４および立上がり部３５を連結する連結リブ３７とを有する。

基台２２の上面には、ライナプレート３８が敷設され、このライナプレート３８の上方を、前記ブラケット３３の補強リブ３６がわずかな間隔をあけて移動することができる。このようなブラケット３３は、前記昇降手段１７によって上下方向に昇降し、支持手段６に支持された車輪組立体５を上昇および下降させることができる。

前記回動手段１３は、電動モータ４２と、この電動モータ４２によって前記水平な回転軸線Ｌ２まわりに回転駆動される主軸４３と、主軸４３に同軸に固定され、車輪組立体５のホイール４を着脱可能に把持するチャック手段４４とを有する。主軸４３は支持体４５の上部に軸支され、支持体４５の下端部は前述の各案内レール２６ａ，２６ｂに平行な位置決めレール４６によって移動可能に支持され、チャック手段４４が搬入時に車輪組立体５に緩衝しないように退避した位置に位置決めすることができるように構成されている。

前記昇降手段１７は、走行体２７の一側部に立設される本体４９と、本体４９内に収容され、前記ブラケット３３を昇降駆動する昇降シリンダ５０と、本体４９の上端部から部分的に突出し、前記傾動アーム１１の基端部９が軸線Ｌ１まわりに回転自在に連結される昇降フレーム５１と、傾動アーム１１を前記軸線Ｌ１まわりに傾動させる傾動シリンダ５２とを有する。前記昇降シリンダ５０および傾動シリンダ５２は、複動空気圧シリンダによって実現される。

昇降フレーム５１の上端部には、前記傾斜角度検出手段１４および高さ距離検出手段１５が設けられる。これらの傾斜角度検出手段１４および高さ距離検出手段１５は、ロータリエンコーダによって実現される。

図４は、センタリング装置１の電気的構成を説明するためのブロック図である。制御手段１６は、たとえばＣＰＵ（中央演算処理装置）によって実現され、傾斜角度検出手段１４によって検出された傾斜角度θと、高さ距離検出手段１５によって検出された高さ距離Ｈ１とを入力し、これらの傾斜角度θおよび高さ距離Ｈ１に基づいて昇降手段１７による移動距離Ｈ２を次のようにして求め、その移動距離Ｈ２を昇降手段１７による支持手段６の上昇量として昇降シリンダ５０に出力し、支持手段６に乗載された車輪組立体５を上昇させて、回転手段１３の回転中心である軸線Ｌ２に車輪組立体５の中心軸線が一致する高さ位置に移動させてセンタリングすることができる。

前記制御手段１６は、ハードウェア資源としてはＣＰＵによって実現され、このＣＰＵによって実行されるソフトウェア資源であるプログラムによって、次のような演算を行い、車輪組立体５の中心軸線を回動手段１３の軸線Ｌ２に一致させるために必要な上昇量を算出することができるように構成される。

すなわち、傾動アーム１１の回転中心となる軸線Ｌ１から車輪組立体５のタイヤ３の頂部７近傍である接点７ａまでの距離をＬ１１とし、車輪組立体５の直径であるタイヤ外径をＤとし、支持手段６の支持面から鉛直方向に傾動アーム１１の軸線Ｌ１までの高さ距離をＨ１とし、支持手段６のタイヤ支持面から回動手段１３の軸線Ｌ２までの高さ距離をＬ３とし、上昇させるべき距離をＨ２としたとき、
タイヤ外径Ｄ＝Ｌ１１×ｓｉｎθ＋Ｈ１ …（１）
上昇量Ｈ２＝Ｈ３−Ｄ／２ …（２）
によって求められる。

このような上昇量Ｈ２に相当する駆動信号を昇降シリンダ５０に出力することによって、支持手段６が昇降手段１７によって高さ距離Ｌ２だけ上昇し、車輪組立体５を中心軸線Ｌ５が回動手段１３の軸線Ｌ２に一致する高さ位置まで上昇させることができる。

このように下降位置にある支持手段６に車輪組立体５を作業者が転動させるなどして搬入した後、傾動アーム１１をタイヤ３の頂部７付近に当接させることによって、いわば自動的に車輪組立体５の中心軸線５が回動手段１３の軸線Ｌ２に一致する高さ位置に移動させて位置決めすることができ、作業者による手間および時間を格段に削減して、タイヤ３のホイール４に対する装着作業およびホイール４からタイヤ３の離脱作業を短時間で行うことが可能となる。

図５はタイヤ着脱装置２の動作を説明するためのチャートであり、図６はセンタリング装置１の動作を説明するための図であり、図６（１）は車輪組立体５を支持手段６に乗載した状態を示し、図６（２）は車輪組立体５の頂部７付近に傾動アーム１１を接触させた状態を示し、図６（３）は昇降手段７によって車輪組立体５の中心軸線Ｌ５が回動手段１３の軸線Ｌ２に一致する高さ位置まで車輪組立体５を上昇させた状態を示す。

ステップｓ１で、車輪組立体５がタイヤ着脱装置２に作業者によって搬入され、ステップｓ２で車輪組立体５が起立させた状態で支持手段６上に乗載されて支持される。この状態では、支持手段６は昇降手段１７によって基台２２に近接した下降位置に配置され、傾動アーム１１はタイヤから上方へ離反している。

次に、タイヤ外径を測定するために、ステップｓ３で傾動シリンダ５２を伸長させると、傾動アーム１１は水平に対する角度θが減少する方向に傾動し、傾動アーム１１の遊端部８が図６（２）示されるように、車輪組立体５のタイヤ３の頂部７近傍に接触すると、その角度θが傾斜角度検出手段１４から制御手段１６に入力される。また高さ距離検出手段１５によって検出された高さ距離Ｈ１が制御手段１６に入力され、ステップｓ４で前述の式１および式２によって上昇量である高さ距離Ｈ２が算出される。

ステップｓ５で、昇降シリンダ５０の指令値として出力され、昇降シリンダ５０が駆動され、車輪組立体５が回動手段１３の軸線Ｌ２上に中心軸線Ｌ５が一致する高さ位置まで図６（３）に示されるように上昇され、ステップｓ６でセンタリング作業が終了する。

前述のようにして車輪組立体５の中心軸線Ｌ５が回動手段１３の軸線Ｌ２に一致する高さ位置に配置されると、タイヤ着脱装置２によってタイヤ３のホイール４への装着動作およびタイヤ３のホイール４からの分離動作が、図示しない機側操作装置からの選択指令として前記制御手段１６に入力され、前記回動手段１３、タイヤ押込み手段２４およびタイヤ押当て手段２５が予め設定されたシーケンスに従って動作する。

図７はタイヤ押込み手段２４およびタイヤ押当て手段２５の動作を説明するための簡略化した断面図であり、図７（１）はタイヤ３のホイール４への装着開始時の状態を示し、図７（２）はタイヤ３のホイール４からの分離開始時の状態を示す。前述のように中心軸線Ｌ５が回動手段１３の軸線Ｌ２に一致するように高さ方向に位置決めされると、走行体２７が回動手段１３に近接する方向に移動し、タイヤ組立体５は回動手段１３のチャック手段４４によってホイール４のフランジの内周部が把持され、昇降手段１７がわずかに下降することによって、タイヤ３の下端部から支持手段１６が離反し、車輪組立体５が回動手段１３によって保持される。

車輪組立体５が回動手段１３によって前述のように保持されると、走行体２７がさらに回動手段１３に近接する方向に移動して、タイヤ押込み手段２４の一方のビードローラ２８ａがタイヤ３の側部を押圧し、また、ほぼ同時に、タイヤ押当て手段２５がタイヤ３に近接する方向に伸長して、一対の支持ローラ３１ａ，３１ｂがタイヤ３の側に当接して支持し、この状態で回動手段１３によって車輪組立体５が回動すると、タイヤ３がホイール４に嵌め込まれ、タイヤ３がホイール４に装着される。

このとき、タイヤ３の側部が一方のビードローラ２８ａによって押圧されると、タイヤビード５５がホイール４のドロップ部５６まで落し込まれ、これによってタイヤ３の前記軸線Ｌ５に関して軸対称となる上部の領域がホイール４から離脱する方向に押し出されて外れようとするが、このタイヤ３の上部の変位は、各支持ローラ３１ａ，３１ｂによって阻止され、確実にタイヤ３がホイール４に装着される。

また、ホイール４に装着されたタイヤ３を、そのホイール４から外す場合には、図７（２）に示されるように、走行体２７を回動手段１３から離反する方向に移動させて、他方のビードローラ２８ｂによってタイヤ３の側部を押圧するとともに、タイヤ押当て手段２５の各支持ローラ３１ａ，３１ｂを伸長させて、タイヤ３の軸線Ｌ５に関して反対側となる上部領域を押圧しながら、回動手段１３によってタイヤ３をホイール４とともに回転させる。

このとき、タイヤ３は、各支持ローラ３１ａ，３１ｂによって軸線Ｌ５とは反対側の領域が押圧され、タイヤビード５５がホイール４のドロップ部５６に落し込まれ、これによってタイヤ３の前記他方のビードローラ２８ｂによって押圧される下側の領域は、ホイール４に対して下方にずれた状態となり、これによってタイヤビード５５がホイール４のインナーリム５７のフランジ５８を乗越えようとすることによる拡径量を少なくすることができ、タイヤ３をホイール４から無理なく外すことができる。

このように、センタリング装置１を備えるタイヤ着脱装置２を用いることによって、装置内に搬入した車輪組立体５の直径Ｄを測定し、その車輪組立体５の中心軸線Ｌ５が回動手段１３の軸線Ｌ２からどの程度ずれているかを算出し、車輪組立体５を回動手段１３のチャック手段４４への装着位置まで短時間で移動させて位置決めすることができるので、タイヤ３のホイール４への装着およびタイヤ３のホイール４からの分離に要する時間を格段に短縮し、タイヤ交換作業の効率を向上することができる。また、作業者は車輪組立体５の基台２２上方まで搬入して支持手段６上に起立させたままで乗載すればよいので、この支持手段６上に乗載した状態からチャック手段４４によってホイール４を把持するまでの工程を自動化することができ、車輪組立体５をチャック手段４４に装着するまでの手間および労力を削減することができる。

１ センタリング装置
２ タイヤ着脱装置
３ タイヤ
４ ホイール
５ 車輪組立体
６ 支持手段
７ 頂部
８ 遊端部
９ 基端部
１０ 支柱
１１ 傾動アーム
１２ 高さ位置特定手段
１３ 回動手段
１４ 傾斜角度検出手段
１５ 高さ距離検出手段
１６ 制御手段
１７ 昇降手段
２２ 基台
２４ タイヤ押込み手段
２５ タイヤ押当て手段
２６ａ，２６ｂ 案内レール
２７ 走行体
２８ａ，２８ｂ ビードローラ
３１ａ，３１ｂ 支持ローラ
４３ 主軸
４４ チャック手段

Claims (1)

1. タイヤがホイールに装着された車輪組立体を、起立させた状態で支持する支持手段と、
   前記支持手段に起立させた状態で支持される車輪組立体のタイヤの頂部付近に、遊端部を接触させ、基端部が前記支持手段に対して昇降可能な支柱の上部に水平な軸線まわりに回転自在に連結される傾動アームを有し、前記タイヤの頂部の高さ位置を特定する高さ位置特定手段と、
   車輪組立体のホイールを保持した状態で、前記車輪組立体を水平な軸線まわりに回転させる回動手段と、
   前記高さ位置特定手段の傾動アームの水平に対する傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記支持手段から高さ位置特定手段の傾動アームの前記水平な軸線までの高さ方向の距離を検出する高さ距離検出手段と、
   前記傾斜角度検出手段によって検出された傾動アームの傾斜角度と、前記高さ距離検出手段によって検出された高さ方向の距離とに基づいて、前記支持手段に乗載された車輪組立体の前記回動手段の回動中心までの高さ方向の移動距離を算出する移動距離算出手段と、
   前記移動距離算出手段によって算出された移動距離だけ前記支持手段を移動させる昇降手段とを含むことを特徴とするタイヤ着脱装置のセンタリング装置。

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