JP2016507035A - バランスウェイト装着システム - Google Patents

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ビュアゲル ハンス−ウルリヒ
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ヴァーゲンシャイン ディートマー
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Abstract

バランスウェイト(10)を装着するための装置であって、前記装置は、バランスウェイト装着ヘッド(20)を備えるプログラム制御されたマニピュレータ装置を含み、前記バランスウェイト装着ヘッド(20)は、バランスウェイトを拾い上げ、該バランスウェイトを車両のホイールのリムに装着するために使用され、前記バランスウェイト装着ヘッド(20)は、少なくとも1つの個々のバランスウェイトを当該装着ヘッドに保持するための少なくとも1つの手段(22,23)と、前記バランスウェイトを前記車両のホイールのリムに押し付けるための少なくとも1つの手段(24,25)とを含むことを特徴とする、装置。

Description

本発明は、バランスウェイトを車両のホイールのリムに装着するための自動操作システムに関する。
バランスウェイトを車両のホイールに装着するための装置は、米国特許第8336379号明細書に開示されている。プログラム制御されたマニピュレータ装置は、バランスヘッドを有する可動式の作業アームを含む。バランスヘッドは、複数の粘着性のウェイトからなる連続したウェイトバンドを供給し、これらをホイールのリムに装着する。欠点は、このウェイトバンドを特定のリム及び特定のリムの特定の場所にしか搬送できないということである。これに加えて、搬送されたウェイトバンドの外観は、望ましくないことが多い。
本発明が解決しようとする課題は、個々のバランスウェイトを車両のホイールのリムに装着するための装置及び方法を提供することである。このような個々のバランスウェイトは、好ましくは前もって製造されたものであり、予め規定された寸法及び重量を有する。このようなバランスウェイトは、種々異なる形状及び色で製造することができるので、外観が美しくなる。
この課題の解決方法は、独立請求項に記載されている。従属請求項は、本発明のさらなる改善に関連している。
バランスウェイト装着ヘッドは、好ましくは、プログラム制御されたマニピュレータ装置に取り付けられている。バランスウェイト装着ヘッドは、バランスウェイトディスペンサによって供給される少なくとも1つの個々のバランスウェイトを拾い上げることができる。マニピュレータ装置が装着ヘッドを車両のホイールへと移動させている間、バランスウェイトは装着ヘッドによってしっかりと保持される。バランスウェイトを配置するために望ましい位置へと装着ヘッドが導かれた後、バランスウェイトがリムに取り付けられる。その後、次のバランスウェイトを拾い上げるために、バランスヘッドをディスペンサへと戻すことができる。バランスウェイト装着ヘッドは、複数のバランスウェイトを保持することもできるので、マニピュレータ装置による移動時間が短縮される。装着ヘッドには、種々異なる実施形態が存在する。装着ヘッドは、好ましくは、バランスウェイトを装着ヘッドに保持するための少なくとも1つの手段と、バランスウェイトを車両のホイールのリムへと押し付けるための少なくとも1つの手段とを有する。両方の機能を、同じ1つの手段によって実施するようにしても良い。
本発明の別の側面は、装着ヘッドを使用して、バランスウェイトを車両のホイールのリムに装着する方法である。
本発明の別の1つの側面によれば、バランスウェイトを取り付けるために中間担体が設けられている。まず、バランスウェイトが取り付けられた中間担体が、リムの内部に配置される。次いで、この中間担体は、バランスウェイトがリムに接触してリムにしっかりと押し付けられるまで膨張される。その後、中間担体を収縮させることができる。
本発明の別の1つの側面は、中間担体を使用して、バランスウェイトを車両のホイールのリムに装着する方法である。
以下、本発明を、図面を参照しながら実施例に則して例示的に説明するが、これらの実施例は、本発明の基本的な概念を制限するものではない。
第1実施形態の装着ヘッドと、バランスウェイトとを示す図である。 保持ピンの基本的な機能を示す図である。 装着ヘッドの別の1つの実施形態を示す図である。 複数の加圧片を備える別の実施形態を示す図である。 真空式保持装置を備える別の1つの実施形態を示す図である。 真空式保持装置を備える別の1つの実施形態を示す図である。 永久磁石を備える実施形態を示す図である。 ソレノイドを備える実施形態を示す図である。 3つの保持ピンを備える実施形態を示す図である。 3つの保持ピンによって保持されたクリップ式のバランスウェイトを示す図である。 図10の実施形態の上面図である。 バランスウェイト装着装置の別の1つの実施形態を示す図である。 バランスウェイトを装着するための中間のステップを示す図である。 バランスウェイトを装着するための最後のステップを示す図である。 バランスウェイトのための装着ツールの1つの実施形態を示す図である。 バランスウェイトを取り付ける第1ステップを示す図である。 バランスウェイトを取り付ける次のステップを示す図である。 取り付けられたバランスウェイトを示す図である。
図1には、第1実施形態が示されている。第1バランスウェイト10は、中央部分11と、少なくとも1つの側方部分12,13とを有する。中央部分11は、少なくとも1つの孔部14,15を有する。好ましくは、2つの孔部が設けられている。中央部分11の寸法と、中央部分11の少なくとも1つの孔部14,15の位置は、好ましくは規格に即している。その一方で、側方部分12,13の寸法は、バランスウェイトの重さに応じて変えることができる。側方部分12,13に加えてさらなる側方部分を設けることができ、このさらなる側方部分は、特に、重いバランスウェイトのために利用される。軽いバランスウェイトは、側方部分を有さずに、若干延長された中央部分を有することができる。バランスウェイトは、車両のホイールのリムに取り付けるための取り付け面を有し、この取り付け面は、好ましくは粘着テープとも呼ばれる接着テープ16を有する。この図では、接着テープは、孔部14,15を図示するために部分的に除去された状態で図示されている。接着テープが取り付け面全体を覆うように、つまり孔部を覆うようにすることがより好ましい。装着ヘッド20は、少なくとも1つの保持ピン22,23を備えるベース部21を有する。保持ピン22,23は、好ましくは孔部14,15の中を貫通することができる。さらに、バランスウェイトをリム90の装着面91に押し付けるために、少なくとも1つの加圧レバー24,25を設けることがより好ましい。保持ピン22,23は、バランスウェイトの孔部14,15内に嵌合し、この保持ピン22,23によって、バランスウェイトをディスペンサからリムへと搬送している最中に、バランスウェイトを装着ヘッドに保持することが可能となる。好ましくは、バランスウェイトをクランプするために、保持ピン22,23のうちの少なくとも一方が可動式になっており、孔部14,15の内部で若干の保持力を形成している。図示した実施形態においては、保持ピン22は固定されており、その一方で保持ピン23は可動式である。別の実施形態においては、保持ピン22,23のうちの少なくとも一方は、円錐形状を有するか、又は、少なくとも一方の孔部での形状嵌合又は圧入に適した他の任意の形状を有することができる。別の1つの実施形態においては、保持ピン22,23のうちの少なくとも一方は、バランスウェイトを該保持ピンに保持する保持力を一層増加させるために、少なくとも一方の孔部を貫通して、取り付け面にある接着テープに接触する長さを有する。少なくとも1つの加圧レバー24,25は、バランスウェイト10の表面全体、ひいては接着テープ16の領域全体に対する圧力を形成するために設けられている。加圧レバー24,25を種々異なるリム径に適合させるために、この加圧レバーを調節可能又は可動式にすることがより好ましい。このような動作の好ましい方向は、矢印26及び27によって図示されている。加圧レバーの代わりに、同様の機能を行う他の任意の装置を使用してもよい。
図2には、保持ピンの基本的な機能が示されている。第1保持ピン22は、装着ヘッドのベース部21に固定することができ、第2保持ピン23は、可動であるか、スライド可能であるか、又は傾動可能であり、好ましくはベース部21を押圧するようにばね28によってばね負荷が加えられる。ばね負荷によって装着ヘッドを、ディスペンサ内にあるバランスウェイトに簡単に押し付けることができる。これらの保持ピンは、孔部内へと滑り込み、ばね28は、保持ピンを孔部の壁に押し付けてバランスウェイトを装着ヘッドに保持するために充分な力を加える。バランスウェイトがリムに押し付けられた後、バランスウェイトは、接着テープによってリムの表面上に保持される。このときにはもう、装着ヘッドを簡単に引き抜くことができるようになり、保持ピンは孔部の外へと滑り出る。さらに、各保持ピンにそれぞれ1つの頭部29を設けることがより好ましく、この頭部29によって、装着ヘッドにおけるバランスウェイトの保持性が改善される。各頭部29は、丸みを帯びた形状を有することができ、これによってバランスウェイトの保持部の中に保持ピンを簡単に挿入することができる。好ましくは、保持ピンは、円錐形状を有する。最も好ましくは、保持ピンは、バランスウェイトの対応する孔部の中に押し付けられ、これによって比較的緊密な嵌め合いを形成することができる。さらには、摩擦力を増加させて保持機能を向上させるための別の構造を設けることができる。
図3には、装着ヘッド40の別の実施形態が示されている。この装着ヘッド40は、孔部を有さないバランスウェイトを取り扱うのに適している。このようなバランスウェイトは、好ましくは複数のセグメントを有する。これらのセグメントの重量及び寸法は、同一にすることができるか、又は、各々異ならせることができる。ここではバランスウェイトは、エッジ又は側壁41と、加圧片42との間でクランプされている。エッジ又は側壁41は、ベース部21の一部とすることができ、バランスウェイトの配向を改善することができる。この加圧片42は、好ましくは、バランスウェイトを簡単に挿入できるようにする面取りエッジ43を有することができる。加圧片42は、レバー部材44によって保持することができる。レバー部材44は、矢印45によって図示された方向へと移動させることができ、これによって加圧片42とエッジ41との間の間隙を大きくして、その中にバランスウェイトを嵌合させることができる。好ましくは、加圧片42及び/又はレバー部材44にばね負荷を加えることができる。別個のばねを設けることができるか、又は、レバー部材そのものをばねとして機能させてもよい。加圧片42の幅は、種々に変えることができる。第1実施形態においては、加圧片42の幅を図示したように設けることができ、こうすることによって、バランスウェイトの唯1つ又は2つのセグメントだけをクランプしている。別の実施形態においては、複数のセグメント、又は、バランスウェイト全体をもクランプするために、加圧片の幅をより広くすることができる。加圧片を使用する代わりに、バランスウェイトを、当該バランスウェイトの接着面又はエッジを利用して保持してもよい。
図4には、図3の実施形態のさらなる変形形態が示されている。ここでは、好ましくはそれぞれ個々にレバー部材44を有する複数の加圧片42が設けられている。それぞれのレバー部材を、各レバー部材がそれぞれ保持しているバランスウェイトのセグメントの幅に合わせることができるので、バランスウェイトの機械的な公差に関係なくそれぞれの加圧片によって一定の保持力を加えることができる。従って、この実施形態によれば、バランスウェイトをより良好に保持することが可能となる。
図5には、真空式保持装置を有する装着ヘッド50の別の実施形態が示されている。好ましくは、装着ヘッド50は、空の内部空間及び/又はエアダクトを有し、この内部空間及び/又はエアダクトは、少なくとも1つの真空パイプ52に接続させることができ、この真空パイプ52は、真空ポンプに接続させることができる。装着ヘッドの真空吸引によって、バランスウェイトが装着ヘッドに保持される。真空吸引は、バランスウェイトを保持及び解除するためにスイッチオン及びオフすることができる。これに代えて、接着テープの保持力が真空吸引力よりも大きい場合には、継続的な真空吸引を実施してもよい。装着ヘッド51の表面に亘って真空を分布させるために、多孔質の表面51を設けることが好ましい。このような処理表面51は、繊維状ウェブ又は多孔質焼結材料とすることができる。バランスウェイトが孔部を有さないことが好ましい。というのは、その孔部によって真空が損失され得るからである。
図6には、装着ヘッド50の別の実施形態が示されている。ここではバランスウェイト30を保持するために、複数の吸引カップ53が設けられている。
図7には、少なくとも1つの永久磁石61を有する装着ヘッド60の別の実施形態が示されている。ここではバランスウェイト30は、磁力によって保持される。好ましくはこの磁力は、接着テープがバランスウェイトをリムに保持している保持力よりも小さい。バランスウェイト30は、好ましくは磁性材料を含む。この磁性材料は、バランスウェイトの本体の一部とすることができるか、又は、バランスウェイトの中に含めることができる。磁性材料をバランスウェイトの外側に設けることも、バランスウェイトのコーティング又はペインティングの一部とすることも可能である。
図8に基づく別の実施形態は、ソレノイドを含む。ソレノイドは、永久磁石と併用することができる。好ましくは、装着ヘッド60の中にソレノイドコイル62が設けられている。電流は、ケーブル63によって伝送される。バランスウェイトに作用する磁力を、ソレノイドを介して電流をスイッチングすることによってスイッチオン又はオフすることができる。
図9に基づく別の実施形態は、複数の、好ましくは3つ又は4つの保持ピンを含む。最も好ましくは、装着ヘッドは、1組の固定ピン71,72と、1つ又は2つの可動ピン73とを有する。好ましくは、固定ピンと可動ピンとの間の間隙をバランスウェイトの寸法に合わせるために、可動ピンを、固定ピンの方向に又は固定ピンから離れる方向に移動させることができる。これらのピンの間にバランスウェイトをクランプすることができる。可動ピンをアクチュエータによって駆動することが好ましく、このアクチュエータは、ソレノイド、モータ、又は、油圧式又は空圧式駆動部とすることができる。少なくとも1つのピン、又は好ましくは複数のピンに、バランスウェイトを保持するための保持構造部76,77を設けることがさらにより好ましい。このような保持構造部は、少なくとも1つのノッチと、陥凹部と、孔部と、摩擦力を増加させるために構造化された表面と、のうちの1つ又は複数を含むことができる。好ましくは、クリップでリムに留められるバランスウェイトのためにノッチ76が設けられており、その一方で、接着性のバランスウェイトを保持するためには、陥凹構造部77を使用することができる。固定ピンと可動ピンとを入れ替え、固定ピンを移動させて可動ピンを固定することも、本発明の範囲内に含まれる。
図10は、2つの固定ピン71,72と1つの可動ピン73とによって保持されたクリップ式のバランスウェイト80を示す。
図11は、3つのピンによって保持された同じバランスウェイト80の上面図を示す。
図12は、バランスウェイト装着装置の別の実施形態を示す。リム90の内部に、中間担体100が設けられている。中間担体の外径は、リムの直径よりも小さい。中間担体100は、少なくとも1つ又は複数のバランスウェイト20を保持する。任意の形式のバランスウェイトを使用することができ、例えばここで図示するようなバランスウェイト、好ましくは接着性のバランスウェイトを使用することができる。バランスウェイトは、上述したいずれか1つの実施形態に基づく装着ヘッドを使用して中間担体100に取り付けることができる。中間担体は、任意のタイヤ又はバルーンとすることができ、圧縮空気又は圧縮液体によって膨張させることができる。中間担体は、任意の加圧シリンダを用いて膨張させることも可能であり、この加圧シリンダは、ばね力、圧縮空気、又は圧縮液体のうちの少なくとも1つによって駆動させることができる。これに代わる駆動手段は、モータ又はソレノイドを含む。
図13は、バランスウェイトを装着する次のステップを示す。ここでは中間担体が、リム90の内側表面に接触するまで膨張される。中間担体は、バランスウェイトをリムに装着する。
図14は、バランスウェイトを装着する最後のステップを示している。中間担体が完全に膨張され、好ましくは矢印102によって示された均一な圧力がリムの表面に加えられ、バランスウェイトをリムに均一に押し付ける。その後、中間担体を収縮させてリムから除去することができる。
図15は、バランスウェイトのための装着ツールの1つの実施形態を示す。このツールは、バランスウェイト装着器122と、押し出しプレート121とを含む装着ヘッド120を有する。バランスウェイト装着器122は、本明細書に記載されたいずれか1つの手段によってバランスウェイトを保持するために、以下に記載するような表面を有する。好ましくは、この表面に、真空吸引によってバランスウェイトを保持するための真空出口127又は真空パイプが設けられている。真空を均等に分布させるため、及び/又は、バランスウェイトを保護するために、装着器の表面上に付加的な層19を設けることができる。保持ピン、クランプ、磁石、又は、バランスウェイトを保持するための他の任意の手段を設けることもできる。装着ヘッドを動作させるために、アクチュエータ123を設けることができる。アクチュエータは、油圧式又は空気圧式のアクチュエータとすることができ、この油圧式又は空気圧式のアクチュエータには、パイプ124を介して給油又は給気することができる。これに代わる実施形態において、アクチュエータを電気式のアクチュエータとしてもよい。この場合には、少なくとも1つの給電ケーブル124が設けられよう。別の実施形態においては、装着器を手動で操作することができる。装着ヘッド120を、図示したアクチュエータを用いることなく動作させることも可能である。このために装着ヘッドを、例えば産業用ロボットに接続させることができる。押し出しプレート121と装着器122は、好ましくはアクチュエータの動作軸である主軸の方向に相互にスライド可能に取り付けられている。押し出しプレート121は、好ましくは2つの側翼を有し、これらの側翼は、バランスウェイト装着器122の2つの側翼に当接するように動かすことができる。バランスウェイト10をリムに装着する際には、装着器122にバランスウェイトが配置され、真空、磁力、又は上述した他の任意の手段によって保持される。次いで、装着器122は、リムの、バランスウェイトを装着すべき場所へと極めて近づけられる。好ましくは、装着器122の外半径は、リムの内半径よりも小さい。この場合には、装着器122の中央に最も近いバランスウェイトが、最初にリムに接触する。次いで、押し出しプレート121がリムの方向へとさらに押圧される。これによって押し出しプレート125の側翼が、装着器126の側翼に接触し、装着器126の側翼をリムの方向へと押しやる。この結果、中央にあるバランスウェイトから始まって外側へと徐々にバランスウェイトがリムに押し付けられていき、最後には、全てのバランスウェイトがリムへと押し付けられる。この状態においては、装着器126の半径は、リムの半径とほぼ同じになっている。全てのバランスウェイトがリムへと押し付けられると、押し出しプレートが弛緩され、これによってさらに装着器を弛緩させる。取り扱い動作を簡単にするために、押し出しプレートと装着器との間にばねを設け、押し出しプレートと装着器と間の相互の間隔を、該押し出しプレートの側翼が装着器に接触しないように離間させた状態で、又は、該押し出しプレートの側翼が装着器に対して少なくとも顕著な力を加えないように離間させた状態で、又は、少なくとも装着器の半径がリムの半径よりも小さいままとなる範囲だけしか、該押し出しプレートの側翼が装着器の側翼を押圧しないように離間させた状態で、押し出しプレートと装着器とを保持することがより好ましい。押し出しプレート121を動作させる際には、ばねが押圧され、これによって押し出しプレートは装着器に力を加えることが可能となる。別の実施形態においては、ばねの代わりに、装着器の側翼の弾性が利用される。この場合、非作動時には、装着器の弾性の側翼が押し出しプレートを押し戻すこととなる。
図16には、上述した方法の第1ステップが示されている。ここでは、3つのバランスウェイト10のうち中央にあるバランスウェイトがリム90に接触しており、その一方で他のバランスウェイトはリムから離間している。
図17には、次のステップが示されている。ここでは押し出しプレート121が、方向129へとさらに動かされている。押し出しプレート121の側翼が装着器122の側翼に圧力を加え、当該装着器122の側翼をリムの方向に曲げ、中央のバランスウェイトの側方にあるバランスウェイトをリムへと押し付ける。
図18には、最終的に取り付けられたバランスウェイトが示されている。このステップのために、押し出しプレート121は、方向129へとさらに動かされている。このときにはもう、押し出しプレート121は自身の側翼の全長を用いて、装着器の側翼をバランスウェイト及びリムへと押し付け、これによってバランスウェイトはリムに押し付けられ、リムに接着する。
本明細書において開示された各実施形態は、互いに組み合わせることが可能である。例えば装着ヘッドは、真空吸引手段と磁性保持手段とを有しても良い。さらには、いずれの装着ヘッドも、保持ピン及び/又は加圧レバーを有することが可能である。
10 バランスウェイト
11 中央部分
12,13 第1側方部分
14,15 孔部
16 接着テープ
20 装着ヘッド
21 ベース部
22,23 保持ピン
24,25 加圧レバー
26,27 動作の方向を表す矢印
28 ばね
29 保持ピンの頭部
30 バランスウェイト
40 装着ヘッド
41 エッジ
42 加圧片
43 加圧片の面取りエッジ
44 レバー部材
45 動作の方向を表す矢印
50 第1真空式保持装置を備える装着ヘッド
51 多孔質の表面
52 真空パイプ
60 磁石を含む装着ヘッド
61 永久磁石
62 ソレノイド
63 ケーブル
70 保持ピンを備える装着ヘッド
71,72 固定ピン
73 可動ピン
74 動作の方向を表す矢印
75 アクチュエータ
76,77 保持構造部
80 クリップ式のバランスウェイト
90 車両のホイールのリム
91 装着面
100 中間担体
101 膨張方向
102 加圧方向
120 装着ヘッド
121 押し出しプレート
122 装着器
123 アクチュエータ
124 ケーブル、パイプ
125 押し出しプレートの側翼
126 装着器の側翼
127 真空出口

Claims (10)

  1. バランスウェイト(10)を装着するための装置であって、
    前記装置は、バランスウェイト装着ヘッド(20)を備えるプログラム制御されたマニピュレータ装置を含み、
    前記バランスウェイト装着ヘッド(20)は、バランスウェイトを拾い上げ、該バランスウェイトを車両のホイールのリムに装着するために使用され、
    前記バランスウェイト装着ヘッド(20)は、少なくとも1つの個々のバランスウェイトを当該装着ヘッドに保持するための少なくとも1つの手段(22,23)と、前記バランスウェイトを前記車両のホイールのリムに押し付けるための少なくとも1つの手段(24,25)とを含む
    ことを特徴とする、装置。
  2. 少なくとも1つの個々のバランスウェイト(10)を前記装着ヘッド(20)に保持するための前記少なくとも1つの手段は、前記バランスウェイトを前記車両のホイールのリムに押し付けるための前記少なくとも1つの手段である
    ことを特徴とする、請求項1記載の装置。
  3. 前記バランスウェイトを前記車両のホイールのリムに押し付けるための前記少なくとも1つの手段は、2つの加圧レバー(24,25)を含む
    ことを特徴とする、請求項1又は2記載の装置。
  4. 少なくとも1つの個々のバランスウェイトを前記装着ヘッド(20)に保持するための前記少なくとも1つの手段は、2つの保持ピン(22,23)を含み、
    前記2つの保持ピン(22,23)は、前記バランスウェイトの孔部内に嵌合し、これによって前記2つの保持ピンの少なくとも一方(23)にばね負荷が加えられている
    ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項記載の装置。
  5. 前記2つの保持ピン(22,23)の少なくとも一方は、円錐形状を有する
    ことを特徴とする、請求項4記載の装置。
  6. 少なくとも1つの個々のバランスウェイト(10)を前記装着ヘッド(20)に保持するための前記少なくとも1つの手段は、少なくとも1つの保持ピン(22,23)を含み、
    前記保持ピン(22,23)は、前記バランスウェイトを当該保持ピンに保持する保持力を一層増加させるために、少なくとも1つの孔部(14,15)を貫通して、前記バランスウェイト(10)の取り付け面にある接着テープに接触する長さを有する
    ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項記載の装置。
  7. 少なくとも1つの個々のバランスウェイト(10)を前記装着ヘッドに保持するための前記少なくとも1つの手段は、真空式保持装置(50)を含む
    ことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項記載の装置。
  8. 少なくとも1つの個々のバランスウェイト(10)を前記装着ヘッドに保持するための前記少なくとも1つの手段は、磁性保持装置(60)を含む
    ことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項記載の装置。
  9. バランスウェイトを装着するための装置であって、
    前記装置は、中間担体(100)を含み、
    前記中間担体(100)は、リムの内部に配置され、バランスウェイトを保持し、該中間担体の外径が前記リムの内径と同じになるように膨張可能であり、これによって前記バランスウェイトを前記リムに押しつける、
    ことを特徴とする、装置。
  10. バランスウェイトをホイールのリムに装着するための方法であって、
    請求項1から9のいずれか一項記載の装置を使用して、バランスウェイトを保持し、該バランスウェイトをリムに押し付ける
    ことを特徴とする、方法。
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