WO2023174803A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen montieren von speichen an nabe und felge eines herzustellenden speichenrades - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum automatischen montieren von speichen an nabe und felge eines herzustellenden speichenrades Download PDF

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WO2023174803A1
WO2023174803A1 PCT/EP2023/056102 EP2023056102W WO2023174803A1 WO 2023174803 A1 WO2023174803 A1 WO 2023174803A1 EP 2023056102 W EP2023056102 W EP 2023056102W WO 2023174803 A1 WO2023174803 A1 WO 2023174803A1
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WO
WIPO (PCT)
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spoke
automatically
gripper
spokes
holder
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/056102
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vitus Zach
Erik Trefzger
Thomas Anzenhofer
Original Assignee
Kuka Systems Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuka Systems Gmbh filed Critical Kuka Systems Gmbh
Publication of WO2023174803A1 publication Critical patent/WO2023174803A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B31/00—Apparatus or tools for assembling or disassembling wheels
    • B60B31/005—Apparatus or tools for assembling or disassembling wheels especially for spoked wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B1/00—Spoked wheels; Spokes thereof
    • B60B1/003—Spoked wheels; Spokes thereof specially adapted for bicycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B31/00—Apparatus or tools for assembling or disassembling wheels
    • B60B31/02—Apparatus or tools for assembling or disassembling wheels for tightening or straightening wire spokes in situ; for extracting spokes from wheels

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for automatically mounting spokes to a hub and a rim of a spoked wheel to be manufactured.
  • EP 0 561 459 B1 describes a device for fastening spokes between the hub and the rim of a spoked wheel.
  • the device consists of a rotatable hub holder, rim support rollers for concentric support of the rim about its axis, a drive device for a rotary movement of the rim about its axis, at least one rotatable, radially aligned screwdriver for screwing nipples to the associated spokes using appropriate nipple openings openings in the rim, a measuring device near the screwdriver for determining the position of the nipple openings in the rim and a control device for controlling the drive device so that the nipple openings are positioned one after the other in front of the screwdriver, the drive device for the rotary movement of the Rim is located at a distance of less than 90° arc length from the screwdriver.
  • EP 1 011 989 B1 describes a method for inserting spokes into holes in a hub collar of a hub, the horizontally holding hub support with the hub collar being provided on each side with the spoke inserters, with the spoke sorters being used to create a spoke that has a rectangular Has a head and a shaft that is separated and is caught in the spoke holder, which, during insertion, guides the spoke with the aid of the spoke guide means ending in the ejector opening, after the hole and the ejector opening have been arranged relative to one another with the aid of a sensor and the control means essentially aligning the hole with the shaft of the spoke, the drive means pushing the spoke from the ejector opening through the hole into the hub collar, moving the ejector opening to the hub collar to a distance from the hub collar that is smaller than the diameter of the head of the spoke, after which the spoke is inserted through the hole in the hub collar, guiding the head until it abuts the hub collar, ensuring that the head continues to be in the appropriate orientation for insertion into the
  • the object of the invention is to create a method and a device whereby spokes pre-assembled on a hub can be automatically arranged according to a predetermined crossing pattern and automatically inserted into holes in the rim so that the spokes can be attached using spoke nipples can be attached to the rim to form the spoke wheel.
  • the task is solved by a method for automatically mounting spokes to a hub and a rim of a spoked wheel to be manufactured, comprising the following steps:
  • the spoke wheel can in particular be a wheel of a bicycle.
  • the spoke wheel can also be used for other purposes, for example as the spoke wheel of a stroller, a motorcycle or a motor vehicle or a wheelchair.
  • each spoke is automatically threaded into an assigned hole in a hub collar of the hub by inserting the respective spoke with its thread head section first into the assigned hole from a first side of the hub collar.
  • the threading can generally be carried out automatically using machines known per se for inserting spokes into holes in the hub collars of the hub. This is also possible within the scope of the general idea of the invention.
  • the disadvantage is that the automatically inserted spokes according to previous technology then hang down from the hub in an indefinite bundle-like manner due to gravity and in such a state it is possible to automatically separate the spokes again, but is still technically complex.
  • the threading can therefore be carried out preferably with an automatically controlled first robot arm instead of by shooting in using a known device. This has the advantage that each spoke is inserted individually and one after the other through a hole in the respective hub collar of the hub through automatic movements of the first robot arm.
  • each spoke can be grasped individually by a first gripper attached to the first robot arm and inserted with the thread head section first into the assigned hole in the hub collar of the hub, in that the robot arm automatically controls the spoke held by the first gripper into the hole in the hub collar the hub inserts.
  • the first gripper can, for example, have two pairs of gripping jaws arranged at a predetermined fixed axial distance from one another. Each pair of gripper jaws can be designed in the manner of a parallel gripper. This can, for example, have two similar gripping jaws, which can be moved towards each other to grip a spoke in a clamping manner until the spoke is held clamped between the two gripping jaws.
  • spokes can be fed via an automatic conveyor device in predetermined parallel orientations to a receiving station, at which exactly one spoke is made available in precise position and position for acceptance by the first gripper .
  • the conveying device and/or the receiving station can be designed and set up, for example, to provide a so-called J-bend spoke in such a way that the radially projecting end on the foot section of the spoke has a predetermined orientation takes.
  • the spoke can be automatically rotated along its length until the radially protruding end at the base section of the spoke points in the correct direction.
  • the conveying device and/or the receiving station can be designed and set up to provide the J-bend spoke with any orientation of the radially projecting end on the foot section of the spoke.
  • the current orientation of the radially projecting end on the foot section of the spoke is detected, for example by means of an optical detection device, such as a camera, and an image evaluation device, and the first robot arm is automatically controlled in such a way that the first robot arm approaches the gripper in a specific orientation and grips in a specific orientation of the gripper and then the gripper carries out a rotational movement that may be required in order to rotate the gripped spoke into a different orientation in which the radially protruding spoke End at the foot section of the spoke into the desired position, i.e. H . predetermined direction.
  • the position of the tip of the thread head section of the spoke held by the first gripper must also be determined.
  • an optical detection device such as a camera
  • an image evaluation device can also be used in order to be able to determine the exact position and location of the tip of the thread head section of the spoke gripped by the first gripper.
  • the hub can be pre-positioned on a hub holder with precise position and position.
  • a further robot arm automatically picks out a single hub from a pile of several hubs in a box using a “bin-picking” method and inserts it into the hub holder in the exact position and position.
  • the hub holder can have positive projections for this purpose or have recesses, which can interact with corresponding contour features on the hub in order to fix the hub in the exact position and position on the hub holder. If the hub is fixed in the exact position and position on the hub holder, then the holes in the two opposite hub collars of the hub are also known in terms of their positions and positions relative to a reference system of the first robot arm. Together with the known position and position of the tip of the thread head section of the spoke gripped by the first gripper, the first robot arm can then insert the spoke into the respective assigned hole without any problems automatically thread into the hub collar of the hub.
  • the spoke is moved by automatic movements of the second robot arm or by automatically moving the second gripper from an orientation of the spoke essentially parallel to the axial extent of the hub into an orientation of the spoke aligned radially to the axial extent of the hub.
  • the axial extent of the hub corresponds to the axis of rotation around which the hub or The later spoked wheel is intended to rotate in its intended use.
  • the alignment of the spoke is determined by the longitudinal extent of the spoke.
  • the first gripper of the second robot arm grasps the spoke or has taken over
  • the first gripper of the first robot arm automatically releases the spoke again, so that the spoke is only handled by the second robot arm. So that the spoke can be transferred from the first robot arm to the second robot arm without any problems, it is provided that the first gripper grips the spoke preferably in a spoke section close to the foot section of the spoke and the second gripper preferably grips the spoke in one Threaded head section grabs the spoke section close to the spoke or directly on the threaded head section.
  • a correspondingly designed device can comprise at least one support ring which has the plurality of holders. At least a number of holders corresponding to the number of spokes from which the spoked wheel is to be constructed must be provided on the support ring. This means, for example, if the spoked wheel is to have a total of 18 spokes, at least 18 holders must be provided on the support ring. However, 36 holders can also be provided on the support ring, for example, in order to be able to produce spoke wheels with 36 spokes. If the support ring has 36 holders, spoke wheels with a total of 18 spokes can still be produced automatically by using only 18 holders of the 36 existing holders, for example.
  • the support ring preferably has four levels. This means that a quarter of the number of spokes can be used in each level.
  • Each holder can have a positively locking holding element, which can be switched between a locking position and an unlocking position.
  • a spoke In the unlocked position of the holding element, a spoke can be inserted into the holder.
  • a spoke inserted into the holder In the locking position, a spoke inserted into the holder can be secured, so that undesirable detachment of the spoke from the holder is prevented.
  • spokes can be inserted, one after the other, into an assigned holder by the second robot arm.
  • the holders can be arranged on the support ring at uniform circumferential distances from one another.
  • the second robot arm can automatically release the respective spoke. The respective one The spoke is then held and guided by the respective holder.
  • the spokes are now automatically crossed against each other according to a crossing pattern desired for the spoked wheel by automatically adjusting the holders along a circumference relative to the support ring.
  • the selected crossing pattern can be selected from the group of crossing patterns comprising a single crossing, a double crossing, a triple crossing, a quadruple crossing, a Kildemoes spoke, a crow's foot spoke or a radial spoke.
  • the spokes do not cross, which is also a possibility in the device according to the invention and according to the method according to the invention to mount a spoke wheel automatically, since in this case there is no need to adjust the holder.
  • spokes crossed according to the desired crossing pattern using the holders that are automatically adjustable on the support ring can now be automatically placed in a spoke carrier ring, which has alternately arranged separating segments and individual receiving segments.
  • a spoke can be placed in each individual recording segment. Due to the separating segments, the crossing pattern automatically generated by the adjustable holders can be maintained. All used holders are then brought into their release positions, so that all spokes are released from all holders and are only held in the crossing pattern by the spoke carrier ring.
  • the hub together with all spokes and the spoke carrier ring are now automatically brought into a common plane with the rim, in which each nipple opening of the rim is connected to an assigned spoke, i.e. H . With an assigned thread head section, each spoke automatically aligns, i.e. H . is brought into a matching position.
  • spoke nipples are automatically screwed onto the threaded head sections of the spokes passed through the nipple openings of the rim from the side of the rim base of the rim.
  • the automatic screwing of spoke nipples onto the threaded head sections of the spokes passed through the nipple openings of the rim can be carried out by means of a device known per se for automatically screwing spoke nipples onto the threaded head sections of the spokes.
  • a fourth robot arm can be provided, which carries and automatically guides a screwing tool in order to be able to automatically move the screwing tool from one spoke to the next spoke by moving the fourth robot arm and to automatically operate the screwing tool in order to carry out the screwing process, so that the Spoke nipples are automatically screwed onto the threaded head sections of the spokes.
  • the automatic threading of the respective spoke into the associated hole of the hub collar of the hub can accordingly be carried out by a first robot arm, which automatically moves a first gripper, which first gripper is designed and set up to hold the respective spoke on one of the foot sections each spoke adjacent
  • the respective hole pattern on the hub collars of the hub to be assembled is defined in advance and position data and location data characterizing the hole pattern can be fed to a control device which is connected in terms of control technology to the robot controller or the robot controllers of the robot arms or is integrated into these robot controllers.
  • a control device which is connected in terms of control technology to the robot controller or the robot controllers of the robot arms or is integrated into these robot controllers.
  • the position and location of the hub to be mounted on the hub holder can be predetermined, i.e. H . be known and position data and location data characterizing the position and location of the hub to be assembled can also be supplied to the control device, which is connected in terms of control technology to the robot controller or the robot controllers of the robot arms or is integrated into these robot controllers
  • the automatic grasping of the respective spoke in a shaft section of the spoke adjacent to the thread head section can accordingly be carried out by a second robot arm, which automatically moves a second gripper, which second gripper is designed and set up, the respective spoke from one of the first sides
  • the second side of the hub collar opposite the hub collar is to be gripped by the second gripper, in particular by means of a gripping means, which holds the spoke in a precise position at a gripping point, but allows the spoke to pivot around the gripping point.
  • each hub has two hub collars arranged at a distance from one another on opposite sides of the hub.
  • the hole patterns of the Hub collars are usually identical and aligned with each other.
  • the multiple spokes can each be inserted alternately from an outer end wall of a hub collar to the inside, or inserted from an inner end wall of the hub collar to the outside.
  • the automatic insertion of the respective spoke into the respective assigned holder can accordingly be carried out by the second robot arm or a third robot arm, which automatically moves the second gripper of the second robot arm or a third gripper of the third robot arm, which second gripper or The third gripper is designed and set up to insert the respective spoke into the respective assigned holder.
  • the method steps for which it is described that these method steps are carried out with the first robot arm, the second robot arm, the third robot arm or any other robot arm, if necessary also with another of these instead of this mentioned robot arm
  • Robotic arms can be carried out.
  • one of the robots mentioned has two or more different grippers and can use them selectively.
  • the first robot arm can also carry a first gripper, a second gripper and, if necessary, a third gripper and can optionally manipulate them.
  • the same also applies to the second robot arm and the third robot arm, each of which has a first gripper, a second gripper and, if necessary, a special embodiment variant rode grippers can carry.
  • the robot arms can also be optionally converted or automatically controlled to carry out a tool change, so that the individual types of tools can be exchanged between two different robot arms if necessary.
  • the automatic crossing of the at least two spokes can accordingly be achieved by automatically adjusting the holders holding the spokes with respect to the support ring in order to achieve a predetermined type of crossing, i.e. H .
  • a predetermined type of crossing i.e. H .
  • To achieve a desired crossing pattern of the spokes are carried out by automatically controllable drives, which automatically actuate the holders in order to adjust the spokes received in the holders in their respective circumferential angular positions with respect to the support ring and / or in their axial plane positions on the support ring.
  • the desired crossing pattern can be selected from the group of crossing patterns comprising a single crossing, a double crossing, a triple crossing, a quadruple crossing, a Kildemoes spoke, a crow's foot spoke or a radial spoke.
  • the spokes do not cross, which is also a possibility in the device according to the invention and according to the method according to the invention to mount a spoke wheel automatically, since in this case there is no need to adjust the holder.
  • a device for automatically mounting spokes on a hub and a rim of a spoked wheel to be produced comprising: a first automatically controllable robot arm, which is designed and set up, each one to automatically thread a spoke into an assigned hole in a hub collar of the hub by inserting the respective spoke from the first robot arm with its thread head section first into the assigned hole from a first side of the hub collar,
  • a second automatically controllable robot arm which is designed and set up to automatically grasp the respective spoke in a shaft section of the spoke adjacent to the threaded head section from a second side of the hub collar opposite the first side of the hub collar and to a predetermined holder of several holders of the device to supply,
  • a third automatically controllable robot arm which is designed and set up to automatically insert the respective spoke into a respective assigned holder, which holders are mounted in a circumferentially adjustable manner distributed over a circumference on a support ring of the device which concentrically surrounds the hub, so that the respective one Threaded head section of the respective spoke and/or its respective adjacent shaft section is accommodated at least in sections in the respective holder,
  • the device can have one stationary machine or several stationary machines, which are designed and set up to carry out one or more functions.
  • the device has at least one robot arm, which is automatically controlled and can automatically perform one function or several functions, as described according to the invention.
  • the device can therefore comprise one or more automatically controllable machines and one or more automatically controllable robot arms.
  • the device can also be referred to as a system in that it has one or more automatically controllable machines and one or more automatically controllable robot arms.
  • the first automatically controllable robot arm can have a first gripper, which is designed and set up to grip the respective spoke in such a way that the position of the tip of the thread head section of the respective spoke and / or the orientation of a radially projecting end of the foot section of the Spoke is determined relative to a reference point of the first gripper, while the first gripper holds the respective spoke.
  • a first gripper which is designed and set up to grip the respective spoke in such a way that the position of the tip of the thread head section of the respective spoke and / or the orientation of a radially projecting end of the foot section of the Spoke is determined relative to a reference point of the first gripper, while the first gripper holds the respective spoke.
  • the second automatically controllable robot arm can have a second gripper, which is designed and set up to grip the respective spoke in such a way that the spoke is held at a predetermined gripping point in its relative position with respect to a reference point of the second gripper, while the second gripper holds the respective spoke firmly, but the spoke is in its position second gripper gripped state relative to the second
  • Gripper is held pivotably around the gripping point.
  • the second gripper can have two opposing grippers have closable and re-openable gripping jaws, each gripping jaw having a gripping jaw carrier, on which, for example, a gripping knob which is rotatable on the gripping jaw carrier is mounted.
  • the gripping knob is designed to create a discrete contact point to the spoke in the gripping situation in which the spoke is clamped to the second gripper, which has a high coefficient of friction, so that unwanted slipping or displacement of the spoke between two opposite, clamping ones Gripping knobs are prevented.
  • each gripping knob can, for example, be made of an elastic material with a high surface roughness.
  • Each gripping knob can, for example, be designed in the form of a mushroom-shaped body, which consists, for example, of an elastomer body, a rubber body or the like.
  • the respective gripping knob has an outer surface that forms a contact surface or a contact point with the spoke when the second gripper holds the memory in a clamping manner.
  • the axis of rotation around which the respective gripping knob is rotatably mounted on the gripping jaw carrier extends perpendicular to the contact point, ie in the clamping jaw closing direction.
  • the spoke located in the clamping grip can thus be held by the second gripper, but can still carry out a pivoting movement relative to the second gripper.
  • the third automatically controllable robot arm can be designed and set up to switch the holder into which the spoke is to be inserted from a locking position of the holder into a release position of the holder, so that the spoke can be inserted automatically in the release position of the holder and the inserted spoke after the holder is switched again by the third automatically controllable robot arm from its release position to its locking position, the spoke is held on the holder.
  • the holder can, for example, have a sleeve carrier on which a receiving sleeve that is movable in the axial direction is slidably mounted.
  • a cavity of the receiving sleeve forms the receiving space in order to accommodate an end section of the respective spoke, so that the receiving sleeve surrounds the spoke on the circumference in the locking position of the holder. catches it so that the spoke is held in place by the holder.
  • the receiving sleeve is mounted on the sleeve carrier in such a way that the receiving sleeve is in the axial direction, i.e. H . can be pulled away radially outwards, so that the receiving sleeve is then in the release position of the holder and accordingly releases the spoke again.
  • the receiving sleeve can be slidably mounted on the sleeve carrier without requiring its own active drive, for example only mechanically biased into the locking position by means of a spring.
  • the receiving sleeve can therefore be passively mounted on the sleeve carrier.
  • the receiving sleeve can be adjusted from its locking position to its release position, for example, by moving the second robot arm or the third robot arm or a Any other robot arm can grasp or hold the receiving sleeve using a suitable gripper. actuated, in particular the receiving sleeve is moved into the release position by a corresponding automatically controlled movement of the robot arm. pushes.
  • the multiple automatically controllable drives can be designed and set up to automatically adjust the holders in their respective circumferential angular positions with respect to the support ring and/or are designed and set up to include a first holder, which is releasably held on a first turret device mounted on the support ring, into one to transfer the second turret device mounted on the support ring in order to move the holder from a first axial plane position with respect to the support ring into a second axial plane position that is different from the first axial plane position.
  • the support ring can, for example, have four support ring levels arranged one above the other. A subset of the required holders can be stored on each support ring level. In the case of a total of 36 holders, for example, 9 holders can be stored on each of the four levels.
  • Each holder can be mounted on a pivot drive device, which is designed and set up to place the holder on a position relative to the longitudinal extent of the holder or to move or move on a circular arc perpendicular to the longitudinal extent of the receiving sleeve. to pivot. In particular, pivoting through 180 degrees is provided.
  • every owner or Each swivel drive device can be adjustable together with the holder on a circumferential path of the support ring, so that each
  • Holders related to the center of the support ring are different Can take circumferential positions. This is necessary in order to be able to cross at least two spokes as desired.
  • each swivel drive device has at least one link recess in which a link block is received in a form-fitting manner.
  • the respective sliding block has a holder with an adjustable receiving sleeve.
  • the respective sliding block is detachably mounted in the sliding recess.
  • the first holder is thus transferred from the first swivel drive device into the second swivel drive device and, after the transfer, is then received in the second swivel drive device.
  • the first link recess and the second link recess can be designed differently depending on the requirements of the individual case.
  • each first link recess and each second link recess can be designed approximately in the form of a circular groove, wherein a threading area of the first circular groove and a threading area of a second circular groove can be designed in such a way that in one Aligned arrangement of the first circular groove and the second circular groove results in the contour of a figure eight, on which a sliding block can switch arbitrarily between the first circular groove of the first pivot drive device and the second circular groove of the second pivot drive device.
  • Fig. 1 is a flowchart of the steps in the basic invention
  • Fig. 2 a perspective view of one
  • Fig. 3 a perspective view of the
  • Fig. 4 a perspective view of the
  • Fig. 5 an enlarged partial view of the
  • Support ring with a gripper of a robot arm which operates a receiving sleeve of a holder
  • Fig. 6 a schematic of two holders, each of which holds a spoke, when carrying out the crossing
  • Fig. 7 a perspective and a sectional view of a holder alone with an upper sliding block
  • Fig. 8 a perspective view from above of two turret devices with their link recesses for the link blocks of the holders, in order to be able to change the opposite holders for crossing the spokes with each other by the link blocks changing their respective turret device via the link recesses,
  • Fig. 9 a perspective view of one
  • Storage carrier ring the vertical one has slots in which the crossed spokes are accommodated in precise positions
  • Fig. 10 is an enlarged perspective
  • Fig. 11 shows a device for automatic
  • the method for automatically mounting spokes 1 to a hub 2 and a rim 3 of a spoked wheel to be manufactured has the following steps.
  • a spoke 1 is automatically threaded into an assigned hole in a hub collar 2.1 of the hub 2 by inserting the respective spoke 1 with its threaded head section 1.1 in advance from a first side of the hub collar 2.1 into the assigned hole.
  • a second method step S2 the respective spoke 1 is automatically gripped in a shaft section 1.2 of the spoke 1 adjacent to the thread head section 1.1 from one of the first sides of the hub collar 2.1 opposite second side of the hub collar 2.1 by means of a gripper 5 handled by a robot arm 4.
  • a third method step S3 the respective spoke 1 is automatically inserted into a respective assigned holder 6, which holders 6 are mounted in a circumferentially adjustable manner distributed over a circumference on a support ring 7 concentrically surrounding the hub 2, so that the respective threaded head section 1.1 and/or its respective adjacent shaft section 1.2 is accommodated at least in sections in the respective holder 6.
  • a fourth method step S4 at least two spokes 1 are automatically crossed by automatically adjusting the holder 6 accommodating the spokes 1 along the support ring 7 in order to achieve a predetermined type of crossing of the spokes 1.
  • a fifth method step S5 the threaded head sections 1.1 of the crossed spokes 1 are each automatically brought to an assigned nipple opening in the rim 3, and in a final sixth method step S6, spoke nipples are automatically screwed onto the threaded head sections 1.1 of those passed through the nipple openings of the rim 3 Spokes 1 from the side of the rim base of rim 3.
  • the automatic threading of the respective spoke 1 into the assigned hole of the hub collar 2.1 of the hub 2 is carried out by a first robot arm 4.1 in that a first gripper 5.1 is automatically moved, which first gripper 5.1 is designed and set up, to grip and guide the respective spoke 1 on a shaft section 1.4 adjacent to the foot section 1.3 of the respective spoke 1, in particular with automatic detection of the spatial position of the tip of the thread head section 1.1 of the spoke 1 guided by the first gripper 5.1.
  • the first gripper 5.1 can have a first pair of clamping fingers 8.1, which grips the memory 1 on the shaft section 1.4 at a first point on opposite sides of the spoke 1, so that the spoke 1 is clamped at the first point and can have a second pair of clamping fingers 8.2, which holds the memory 1 on the shaft section 1.4 at a second location spaced from the first location from opposite sides of the spoke 1, so that the spoke 1 is also clamped at the second location.
  • the automatic gripping of the respective spoke 1 in a shaft section 1.2 of the spoke 1 adjacent to the thread head section 1.1 is carried out by a second robot arm 4.2 in that a second gripper 5.2 is automatically moved by the second robot arm 4.2, which forms the second gripper 5.2 and is set up to grasp the respective spoke 1 from a second side of the hub collar 2.1 opposite the first side of the hub collar 2.1 by the second gripper 5.2, in particular by means of a gripping means which holds the spoke 1 in a precise position at a gripping point G, but at the same time Allows spoke 1 to pivot around the gripping point.
  • the second gripper 5.2 can therefore only handle a single pair of
  • the automatic insertion of the respective spoke 1 into the respective associated holder 6 takes place, as shown in particular in FIG Robot arm 4.3 is moved automatically, which third gripper 5.3 is designed and set up to insert the respective spoke 1 into the respectively assigned holder 6, in that the third robot arm 4.3 automatically presses the sleeve 9 of the holder 6 by means of its third gripper 5.3 (in FIG. 5).
  • the second robot arm 4.2 can insert the thread head section 1.1 of the spoke 1 into the holder 6 by means of its second gripper 5.2, which pivotally holds the spoke 1 on the shaft section 1.2, whereupon the third robot arm 4.3 by means of its third gripper 5.3 the sleeve 9 of the holder 6 automatically pushes back or releases, so that the sleeve 9, for example spring-loaded, can automatically return to its starting position, in which the sleeve 9 encloses the threaded head section 1.1 of the spoke 1.
  • the automatic crossing of the at least two spokes 1 takes place by automatically adjusting the holder 6 accommodating the spokes 1 with respect to the support ring 7, as shown specifically in FIG. 6, in order to achieve a predetermined type of crossing of the spokes 1 .
  • This can be carried out by automatically controllable drives, which automatically actuate the holders 6 in order to control the values in the holders 6 on taken spokes 1 in their respective
  • An exemplary device for automatically mounting spokes 1 to a hub 2 and a rim 3 of a spoked wheel to be manufactured has the following features.
  • the device has the first automatically controllable robot arm 4.1, which is designed and set up to automatically thread a spoke 1 into an assigned hole in a hub collar 2.1 of the hub 2 by the respective spoke 1 from the first robot arm 4.1 is inserted with its threaded head section 1.1 into the associated hole from a first side of the hub collar 2.1.
  • the device has the second automatically controllable robot arm 4.2, which is designed and set up to hold the respective spoke 1 in a shaft section 1.2 of the spoke 1 adjacent to the thread head section 1.1 from one of the first sides of the hub collar 2.1 opposite second side of the hub collar 2.1 to be automatically grasped and fed to a predetermined holder 6 of several holders 6 of the device.
  • the device also has the third automatically controllable robot arm 4, which is designed and set up to automatically insert the respective spoke 1 into a respective assigned holder 6, which holder 6 is distributed over a circumference on a hub 2 concentrically surrounding support ring 7 of the device are mounted in a circumferentially adjustable manner, so that the respective thread head section 1.1 of the respective spoke
  • the device also has a plurality of automatically controllable drives 10, as shown for example in FIGS Support ring 7 to automatically cross in order to achieve a predetermined type of crossing of the spokes 1.
  • the holders 6 are rotated in which a respective drive 10 has a respective turret device
  • the first automatically controllable robot arm 4.1 has the first gripper 5.1, which is designed and set up to grip the respective spoke 1 in such a way that the position of the tip of the thread head section 1.1 of the respective spoke 1 and/or the orientation of a radially projecting end of the foot section 1.3 of the spoke 1 is determined relative to a reference point of the first gripper 5.1, while the first gripper 5.1 holds the respective spoke 1.
  • the position of the tip of the thread head section 1.1 of the respective spoke 1 and/or the orientation of a radially projecting end of the foot section 1.3 of the spoke 1 relative to a reference point of the first gripper 5.1 can, for example by means of an optical detection device, such as a
  • Laser scanner or a camera are recorded and optically evaluated using an optical evaluation device.
  • the second automatically controllable robot arm has a second gripper 5.2, which is designed and set up to grip the respective spoke 1 in such a way that the spoke 1 is at a predetermined gripping point G in its relative position with respect to a reference point of the second gripper 5.2 is held while the second gripper 5.2 holds the respective spoke 1, but the spoke 1 in its gripped state by the second gripper 5.2 is held pivotably about the gripping point G relative to the second gripper 5.2.
  • the third automatically controllable robot arm 4.3 is designed and set up to switch the holder 6 in which the spoke 1 is to be inserted from a locking position of the holder 6 to a release position of the holder 6, so that the spoke 1 is automatically in the release position of the holder 6 can be inserted and the inserted spoke 1 is held on the holder 6 after the holder 6 has been switched again by the third automatically controllable robot arm 4.3 from its release position to its locking position.
  • the several automatically controllable drives 10 are designed and set up to automatically adjust the holders 6 in their respective circumferential angular positions with respect to the support ring 7 and are also designed and set up to have a first holder 6.1, which can be detached from a first turret device 11.1 mounted on the support ring 7 is held to be transferred to a second turret device 11.2 mounted on the support ring 7 in order to provide the first holder
  • spoke carrier ring 14 which has alternately arranged separating segments 15 and individual receiving segments 16 for each spoke 1.
  • a spoke 1 can be placed in each individual receiving segment 16. Due to the separating segments 15, the crossing pattern automatically generated by the adjustable holders 6 can be maintained. All used holders 6 are then brought into their release positions, so that all spokes 1 detach from all holders 6 and are only held in the crossing pattern by the spoke carrier ring 14.
  • each spoke 1 is automatically aligned, i.e. brought into a matching position, for example with an automatic lifting device 17, so that spoke nipples are automatically placed on the threaded head section
  • Each spoke 1 can be screwed on to the hub 2 to be mounted automatically together with the spokes 1 on the rim 3.

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Abstract

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

Description

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen
Montieren von Speichen an Nabe und Felge eines herzustellenden Speichenrades
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen an eine Nabe und eine Felge eines herzustellenden Speichenrades .
Die EP 0 561 459 Bl beschreibt eine Vorrichtung zur Befestigung von Speichen zwischen der Nabe und der Felge eines Speichenrades . Die Vorrichtung bestehend aus einer drehbaren Nabenhalterung, Felgen-Tragrollen zur konzentrischen Abstützung der Felge um ihre Achse , aus einer Antriebseinrichtung für eine Drehbewegung der Felge um ihre Achse , mindestens einem drehbaren, radial ausgerichteten Schraubendreher zur Verschraubung von Nippeln an die dazugehörigen Speichen durch entsprechende Nippelöf fnungen in der Felge , einer Messvorrichtung in der Nähe des Schraubendrehers zur Festlegung der Position der Nippelöf fnungen in der Felge sowie aus einer Steuerungseinrichtung für die Steuerung der Antriebseinrichtung, sodass die Nippelöf fnungen nacheinander vor dem Schraubendreher positioniert werden, wobei die Antriebseinrichtung für die Drehbewegung der Felge in einem Abstand von weniger als 90 ° Bogenlänge von dem Schraubendreher angeordnet ist .
Die EP 1 011 989 Bl beschreibt ein Verfahren zum Einsetzen von Speichen in Löcher eines Nabenbundes einer Nabe , wobei die hori zontal haltende Nabenauflage mit dem Nabenbund an j eder Seite mit den Speicheneinsetzern vorgesehen i st , wobei mittels der Speichensortierer eine Speiche , die einen rechtwinkligen Kopf und einen Schaft hat , abgetrennt wird und in dem Speichenhalter gefangen wird, welcher während des Einsetzens die Speiche mit Hil fe der Speichenführungsmittel , die in der Auswerferöf fnung enden, führt , wobei , nachdem das Loch und die Auswerferöf fnung mit Hil fe eines Sensors und der Regelmittel zueinander angeordnet worden sind, um das Loch im Wesentlichen mit dem Schaft der Speiche aus zurichten, die Antriebsmittel die Speiche von der Auswerferöf fnung durch das Loch in den Nabenbund drücken, die Auswerferöf fnung zu dem Nabenbund zu einer Entfernung von dem Nabenbund bewegt wird, welche kleiner ist , als der Durchmesser des Kopfes der Speiche , wonach die Speiche durch das Loch in den Nabenbund eingesetzt wird, wobei durch Führen des Kopfes , bis er gegen den Nabenbund stößt , sichergestellt wird, dass der Kopf während des Einsetzens weiterhin in die passende Orientierung zum Fügen in die Auswerferöf fnung zeigt .
Im Stand der Technik gibt es verschiedene Ansätze , die Montage von Speichen an eine Nabe oder die Montage von Speichen an eine Felge eines herzustellenden Speichenrades zu automatisieren, so dass diese Montagevorgänge nicht mehr manuell vom Menschen durchgeführt werden muss . So i st einerseits bekannt , Speichen in Löcher an Nabenbunde einer Nabe automatisch einzuschießen und andererseits ist es bekannt Speichennippel an einem manuell bereits vorkonfektionierten Speichenrad automatisch anzuschrauben, um die manuell in die Felge eingesetzten Speichen an der Felge festzuschrauben .
Aufgabe der Erfindung ist es , ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaf fen, wodurch an einer Nabe vormontierte Speichen automatisch nach einem vorbestimmten Kreuzungsmuster angeordnet und automatisch in Löcher der Felge eingesetzt werden können, so dass die Speichen mittels Speichennippel an der Felge befestigt werden können, um das Speichenrad zu bilden .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Montieren von Speichen an eine Nabe und eine Felge eines herzustellenden Speichenrades , aufweisend die folgenden Schritte :
- automatisches Einfädeln j eweils einer Speiche in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund der Nabe , indem die j eweilige Speiche mit ihrem Gewindekopfabschnitt voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes in das zugeordnete Loch eingesteckt wird,
- automatisches Fassen der j eweiligen Speiche in einem dem Gewindekopfabschnitt benachbarten Schaftabschnitt der Speiche von einer der ersten Seite des Nabenbundes gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes mittels eines von einem Roboterarm gehandhabten Grei fers ,
- automatisches Einsetzen der j eweiligen Speiche in einen j eweils zugeordneten Halter, welche Halter über einem Umfang verteilt an einem die Nabe konzentrisch umgebenden Tragring umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der j eweilige Gewindekopfabschnitt und/oder sein j eweiliger benachbarte Schaftabschnitt zumindest abschnittsweise in dem j eweiligen Halter auf genommen ist ,
- automatisches Kreuzen wenigstens zweier Speichen durch automatisches Verstellen der die Speichen aufnehmenden Halter entlang des Tragrings , um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen zu erreichen, automatisches Heranführen der Gewindekopfabschnitte der gekreuzten Speichen j eweils an eine zugeordnete Nippelöf fnung der Felge , und
- automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöf fnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge .
Das Speichenrad kann insbesondere ein Rad eines Fahrrades sein . Das Speichenrad kann aber auch zu anderen Zwecken verwendet werden, beispielsweise als Speichenrad eines Kinderwagens , eines Motorrades oder eines Kraftfahrzeugs oder eines Rollstuhles .
In einem ersten Schritt des Verfahrens erfolgt ein automatisches Einfädeln j eweils einer Speiche in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund der Nabe , indem die j eweilige Speiche mit ihrem Gewindekopfabschnitt voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes in das zugeordnete Loch eingesteckt wird .
Das Einfädeln kann generell mittels an sich bekannter Maschinen zum Einschießen von Speichen in Löcher in den Nabenbünden der Nabe automatisch erfolgen . Dies ist auch im Rahmen des allgemeinen Gedankens der Erfindung mögl ich . Nachteilig ist dann j edoch, dass die automatisch eingeschossenen Speichen nach bisheriger Technik dann aufgrund der Schwerkraft in unbestimmter Weise bündelartig von der Nabe herunterhängen und in einem solchen Zustand ein erneutes automatisches Vereinzeln der Speichen zwar möglich, aber dennoch technisch aufwändig ist . Das Einfädeln kann deshalb, statt durch Einschießen mittels einer bekannten Einrichtung, vorzugsweise mit einem automatisch angesteuerten ersten Roboterarm durchge führt werden . Dies hat den Vorteil , dass j ede Speiche einzeln und nacheinander j eweils durch ein Loch in dem j eweiligen Nabenbund der Nabe durch automatische Bewegungen des ersten Roboterarms eingesteckt wird . Dazu kann j ede Speiche einzeln von einem am ersten Roboterarm angebrachten ersten Grei fer gefasst werden und mit dem Gewindekopfabschnitt voraus in das zugeordnete Loch im Nabenbund der Nabe eingesteckt werden, indem der Roboterarm automatisch angesteuert die vom ersten Grei fer gehaltene Speiche in das Loch im Nabenbund der Nabe einführt . Der erste Grei fer kann beispielsweise zwei in einem vorbestimmten festen axialen Abstand voneinander angeordnete Grei fbackenpaare aufweisen . Jedes Grei fbackenpaar kann in Art eines Parallelgrei fers ausgebildet sein . Dieser kann beispielsweise zwei gleichartige Grei fbacken aufwei sen, welche zum klemmenden Grei fen einer Speiche aufeinander zubewegt werden können, bis die Speiche zwischen den beiden Grei fbacken eingeklemmt festgehalten ist . Um die Speiche relativ zum ersten Grei fer bzw . relativ zum Bezugssystem des ersten Roboterarms hinsichtlich Position und Lage genau grei fen zu können, können mehrere Speichen über eine automatische Fördereinrichtung in vorgegebenen parallelen Ausrichtungen an eine Aufnahmestation zugeführt werden, an welcher genau eine Speiche positionsgenau und lagegenau zur Übernahme durch den ersten Grei fer bereitgestellt wird .
In einer ersten Variante kann die Fördereinrichtung und/oder die Aufnahmestation ausgebildet und eingerichtet sein, beispielsweise eine sogenannte J-bend-Speiche derart bereitzustellen, dass das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche eine vorbestimmte Orientierung einnimmt . Dazu kann die Speiche automatisch um ihre Längserstreckung gedreht werden, bis das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche in die richtige Richtung zeigt .
In einer zweiten Variante kann die Fördereinrichtung und/oder die Aufnahmestation ausgebildet und eingerichtet sein, die J- bend-Speiche mit beliebiger Orientierung des radial abstehenden Endes am Fußabschnitt der Speiche bereitzustellen . In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die momentane Orientierung des radial abstehenden Endes am Fußabschnitt der Speiche erfasst wird, beispielswei se mittels einer optischen Erfassungsvorrichtung, wie beispiel sweise einer Kamera, und einer Bildauswertungsvorrichtung, und der erste Roboterarm automatisch derart angesteuert wird, dass der erste Roboterarm den Grei fer in einer bestimmten Orientierung anfährt und in einer bestimmten Orientierung des Grei fers grei ft und dann der Grei fer eine gegebenenfalls erforderliche Drehbewegung aus führt , um die gegri f fene Speiche in eine andere Orientierung zu drehen, in der das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche in die gewünschte , d . h . vorbestimmte Richtung steht .
Neben der Orientierung des radial abstehenden Endes am Fußabschnitt der Speiche ist zusätzlich auch die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts der durch den ersten Grei fer gehaltenen Speiche zu bestimmen . Dazu kann entweder vorgesehen sein, dass aufgrund der bekannten Position und Lage der Speiche an der Aufnahmestation und der bekannten Position und Lage der Aufnahmestation relativ zum ersten Roboterarm, aufgrund der vorbestimmten Grei fposition und Grei flage , in der der erste Grei fer die Speiche von der Aufnahmestation aufnimmt , bereits allein aus der de finierten Grei f situation von erstem Grei fer bezüglich der Speiche , dann auch die genaue Position und Lage der Spitze des Gewindekopfabschnitts der Speiche bekannt ist .
Alternativ oder ergänzend kann auch eine optische Erfassungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Kamera, und eine Bildauswertungsvorrichtung verwendet werden, um die genaue Position und Lage der Spitze des Gewindekopfabschnitts der vom ersten Grei fer gegri f fenen Speiche bestimmen zu können .
Die Nabe kann an einem Nabenhalter positionsgenau und lagegenau vorpositioniert sein . Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein weitere Roboterarm eine einzelne Nabe mittels eines „Bin-Picking"-Verf ährens aus einer Schüttung von mehreren Naben in einer Kiste automatisch herausgrei ft und positionsgenau und lagegenau in den Nabenhalter einsetzt . Der Nabenhalter kann dazu formschlüssige Vorsprünge oder Rücksprünge aufweisen, welche mit korrespondierenden Konturmerkmalen an der Nabe Zusammenwirken können, um die Nabe positionsgenau und lagegenau an dem Nabenhalter zu fixieren . I st die Nabe positionsgenau und lagegenau an dem Nabenhalter fixiert , dann sind auch die Löcher in den beiden gegenüberliegenden Nabenbünden der Nabe hinsichtlich ihrer Positionen und Lagen relativ zu einem Bezugssystem des ersten Roboterarms bekannt . Zusammen mit der bekannten Position und Lage der Spitze des Gewindekopfabschnitts der vom ersten Grei fer gegri f fenen Speiche , kann der erste Roboterarm dann die Speiche störungs frei in das j eweils zugeordnete Loch in dem Nabenbund der Nabe automatisch einfädeln .
An einer der Einfädelungsseite gegenüberliegenden zweiten
Seite wird dann der dem Gewindekopfabschnitt benachbarte Schaftabschnitt der Speiche , oder sogar der Gewindekopfabschnitt direkt , von einem zweiten Gei fer, der von einem zweiten Roboterarm geführt wird, übernommen und vollständig durch das Loch in dem Nabenbund der Nabe hindurchgezogen, bis das radial abstehende Ende am Fußabschnitt der Speiche an dem Loch bündig ansteht . Dabei wird die Speiche durch automatische Bewegungen des zweiten Roboterarms bzw . durch automatisches Bewegen des zweiten Grei fers aus einer im Wesentlichen parallel zur axialen Erstreckung der Nabe ausgerichteten Orientierung der Speiche in eine radial zur axialen Erstreckung der Nabe ausgerichteten Orientierung der Speiche umorientiert . Die axiale Erstreckung der Nabe entspricht dabei der Drehachse , um welche die Nabe bzw . das spätere Speichenrad sind in seiner bestimmungsgemäßen Verwendung drehen soll . Die Ausrichtung der Speiche bestimmt sich durch die Längserstreckung der Speiche . Sobald der zweite Grei fer des zweiten Roboterarms die Speiche gefasst bzw . übernommen hat , lässt der erste Grei fer des ersten Roboterarms die Speiche wieder automatisch los , so dass die Speiche nur mehr von dem zweiten Roboterarm gehandhabt wird . Damit die Übergabe der Speiche von dem ersten Roboterarm auf den zweiten Roboterarm störungs frei erfolgen kann, ist vorgesehen, dass der erste Grei fer die Speiche vorzugsweise in einem dem Fußabschnitt der Speiche naheliegenden Speichenabschnitt grei ft und der zweite Grei fer die Speiche vorzugsweise in einem dem Gewindekopfabschnitt der Speiche naheliegenden Speichenabschnitt oder direkt an dem Gewindekopfabschnitt grei ft .
Zur Durchführung des Verfahrens kann eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung wenigstens einen Tragring umfassen, welcher die mehreren Halter aufweist . An dem Tragring sind eine der Anzahl der Speichen, aus denen das Speichenrad aufgebaut sein soll , entsprechende Anzahl von Haltern mindestens vorzusehen . Dies bedeutet beispielsweise , wenn das Speichenrad insgesamt 18 Speichen aufweisen soll , sind an dem Tragring zumindest 18 Halter vorzusehen . Es können j edoch an dem Tragring beispielsweise auch 36 Halter vorgesehen sein, um auch Speichenräder mit 36 Speichen herstellen zu können . Wenn der Tragring 36 Halter aufweist , können dennoch auch Speichenräder mit insgesamt 18 Speichen automatisch hergestellt werden, indem lediglich 18 Halter der beispielsweise 36 vorhandenen Halter benutzt werden . Der Tragring weist vorzugsweise vier Ebenen auf . In j eder Ebene können somit j eweils ein Viertel der Anzahl von allen Speichen geführt werden .
Jeder Halter kann eine formschlüssig wirkendes Halteelement aufweisen, welches wahlweise zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung umstellbar ist . In der Entriegelungsstellung des Halteelements kann eine Speiche in den Halter einge fügt werden . In der Verriegelungsstellung kann eine in den Halter eingefügte Speiche gesichert sein, so dass ein unerwünschtes Lösen der Speiche von dem Halter verhindert ist .
Nun können sämtliche Speichen, eine nach der anderen, durch den zweiten Roboterarm in j eweils einen zugeordneten Halter eingesetzt werden . Die Halter können in einer Grundstellung in gleichmäßigen Umfangsabständen voneinander beabstandet an dem Tragring angeordnet sein . Wenn j ede Speiche mit ihrem Gewindekopfabschnitt in einen zugeordneten Halter von dem zweiten Roboterarm eingefügt ist , kann der zweite Roboterarm die j eweilige Speiche automatisch loslassen . Die j eweilige Speiche ist dann durch den j eweils zugeordneten Halter gehalten und geführt .
Es können auch mehrere Roboter gleichzeitig Speichen einfädeln, um eine höhere Ausbringungsleistung zu erbringen .
Die Speichen werden nun gemäß eines für das Speichenrad gewünschten Kreuzungsmusters automatisch gegeneinander gekreuzt , indem die Halter relativ zum Tragring automatisch entlang eines Umfangs verstellt werden .
Das ausgewählte Kreuzungsmuster kann ausgewählt sein aus der Gruppe von Kreuzungsmustern umfassend eine Einfachkreuzung, eine Zwei fachkreuzung, eine Drei fachkreuzung, eine Vierfachkreuzung, eine Kildemoes-Einspreichung, eine Krähenfuß-Einspeichung oder einer Radialspeichung . Im Spezial fall der Radialspeichung findet keine Kreuzung der Speichen statt , was in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Mögl ichkeit ist , ein Speichenrad automatisch zu montieren, da in diesem Fall das Verstellen der Halter entfallen kann .
Die mittels der am Tragring automatisch verstellbaren Halter nach dem gewünschten Kreuzungsmuster gekreuzten Speichen können nun automatisch in einen Speichenträgerkranz abgelegt werden, der abwechselnd angeordnete Trennsegmente und Einzelaufnahmesegmente aufweist . In j edes Einzelaufnahmesegment kann eine Speiche abgelegt werden . Aufgrund der Trennsegmente kann das von den verstel lbaren Haltern automatisch erzeugte Kreuzungsmuster aufrechterhalten werden . Sämtliche genutzte Halter werden sodann in ihre Freigabestellungen gebracht , so dass sich alle Speichen von allen Haltern lösen und nur noch von dem Speichenträgerkranz in dem Kreuzungsmuster gehalten werden . Die Nabe zusammen mit allen Speichen und dem Speichenträgerkranz wird nun mit der Felge automati sch in eine gemeinsame Ebene gebracht , in welcher j ede Nippelöf fnung der Felge mit einer zugeordneten Speiche , d . h . mit einem zugeordneten Gewindekopfabschnitt j eder Speiche automatisch in eine Flucht , d . h . in übereinstimmende Stellung gebracht wird .
Abschließend erfolgt ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöf fnungen der Felge hindurchgeführten Speichen von der Seite des Felgenbetts der Felge aus . Das automatische Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der durch die Nippelöf fnungen der Felge hindurchgeführten Speichen kann mittels einer an sich bekannten Vorrichtung zum automatischen Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte der Speichen erfolgen . Alternativ kann ein vierter Roboterarm vorgesehen sein, welcher ein Schraubwerkzeug trägt und automatisch führt , um durch Bewegen des vierten Roboterarms das Schraubwerkzeug automatisch von einer Speiche zur nächsten Speiche bewegen zu können und das Schraubwerkzeug automatisch zu betätigen, um den Schraubvorgang aus zuführen, so dass die Speichennippel automatisch an die Gewindekopfabschnitte der Speichen angeschraubt werden .
Das automatische Einfädeln der j eweiligen Speiche in das zugeordnete Loch des Nabenbundes der Nabe kann demgemäß von einem ersten Roboterarm durchgeführt werden, der einen ersten Grei fer automatisch bewegt , welcher erste Grei fer ausgebildet und eingerichtet ist , die j eweilige Speiche an einem dem Fußabschnitt der j eweiligen Speiche benachbarten
Schaftabschnitt zu grei fen und zu führen, insbesondere unter automatischer Erfassung der räumlichen Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts der von dem Grei fer geführten Speiche .
Das j eweilige Lochbild an den Nabenbünden der zu montierenden Nabe ist vorab definiert und das Lochbild kennzeichnenden Positionsdaten und Lagedaten können einer Steuervorrichtung zugeführt werden, welche mit der Robotersteuerung oder den Robotersteuerungen der Roboterarme steuerungstechni sch verbunden ist oder in diese Robotersteuerungen integriert ist . Gleichermaßen kann die Position und Lage der zu montierenden Nabe an dem Nabenhalter vorbestimmt , d . h . bekannt sein und die Position und Lage der zu montierenden Nabe kennzeichnenden Positionsdaten und Lagedaten können der Steuervorrichtung ebenfalls zugeführt werden, welche mit der Robotersteuerung oder den Robotersteuerungen der Roboterarme steuerungstechnisch verbunden ist oder in diese Robotersteuerungen integriert ist
Das automatische Fassen der j eweiligen Speiche in einem dem Gewindekopfabschnitt benachbarten Schaftabschnitt der Speiche kann demgemäß von einem zweiten Roboterarm durchgeführt werden, der einen zweiten Grei fer automatisch bewegt , welcher zweite Grei fer ausgebildet und eingerichtet ist , die j eweilige Speiche von einer der ersten Seite des Nabenbundes gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes durch den zweiten Grei fer zu fassen, insbesondere mittels eines Grei fmittels , welches die Speiche positionsgenau punktuell an einem Grei fpunkt festhält , dabei j edoch ein Schwenken der Speiche um den Grei fpunkt zulässt .
In den üblichen Bauformen weist j ede Nabe zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Nabenbünde an gegenüberliegenden Seiten der Nabe auf . Die Lochbilder der Nabenbünde sind üblicherweise identisch und fluchten miteinander . Die mehreren Speichen können beispielsweise im Falle von J-bend-Speichen j eweils abwechselnd von einer äußeren Stirnwand eines Nabenbundes ausgehend nach innen führend eingesteckt werden oder von einer inneren Stirnwand des Nabenbundes ausgehend nach außen führend eingesteckt werden .
Das automatische Einsetzen der j eweiligen Speiche in den j eweils zugeordneten Halter kann demgemäß von dem zweiten Roboterarm oder einem dritten Roboterarm durchgeführt werden, der den zweiten Grei fer des zweiten Roboterarms oder einen dritten Grei fer des dritten Roboterarms automatisch bewegt , welcher zweite Grei fer oder dritte Grei fer ausgebildet und eingerichtet ist , die j eweilige Speiche in den j eweils zugeordneten Halter einzusetzen .
Generell liegt es im Rahmen der Erfindung, dass Verfahrensschritte , zu denen beschrieben ist , dass diese Verfahrensschritte mit dem ersten Roboterarm, dem zweiten Roboterarm, dem dritten Roboterarm oder einem beliebigen weiteren Roboterarm durchgeführt werden, gegebenenfalls statt mit diesem erwähnten Roboterarm auch mit einem anderen dieser Roboterarme durchgeführt werden kann . So kann ganz allgemein vorgesehen sein, dass einer der genannten Roboter zwei oder noch mehr verschiedene Grei fer aufweist und diese wahlweise einsetzen kann . So kann beispielsweise auch der erste Roboterarm sowohl einen ersten Grei fer, einen zweiten Grei fer und gegebenenfalls einen ritten Grei fer tragen und diese wahlweise manipulieren . Gleiches gilt auch für den zweiten Roboterarm und den dritten Roboterarm, die j eweils in speziellen Aus führungsvarianten auch sowohl einen ersten Grei fer, einen zweiten Grei fer und gegebenenfalls einen ritten Grei fer tragen können . Die Roboterarm können auch wahlweise umgerüstet werden oder automatisch angesteuert j eweils einen Werkzeugwechsel durchführen, so dass die einzelnen Werkzeugarten zwischen zwei verschiedenen Roboterarmen gegebenenfalls ausgetauscht werden können .
Das automatische Kreuzen der wenigstens zwei Speichen kann demgemäß durch automatisches Verstellen der die Speichen aufnehmenden Halter bezüglich des Tragrings , um eine vorbestimmte Art der Kreuzung, d . h . ein gewünschtes Kreuzungsmuster der Speichen zu erreichen, von automatisch ansteuerbaren Antrieben ausgeführt werden, welche die Halter automatisch betätigen, um die in den Haltern auf genommenen Speichen in ihren j eweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings und/oder in ihren axialen Ebenenlagen am Tragring zu verstellen .
Das gewünschte Kreuzungsmuster kann ausgewählt sein aus der Gruppe von Kreuzungsmustern umfassend eine Einfachkreuzung, eine Zwei fachkreuzung, eine Drei fachkreuzung, eine Vierfachkreuzung, eine Kildemoes-Einspreichung, eine Krähenfuß-Einspeichung oder einer Radialspeichung . Im Spezial fall der Radialspeichung findet keine Kreuzung der Speichen statt , was in der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Mögl ichkeit ist , ein Speichenrad automatisch zu montieren, da in diesem Fall das Verstellen der Halter entfallen kann .
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen an eine Nabe und eine Felge eines herzustellenden Speichenrades , aufweisend : einen ersten automatisch ansteuerbaren Roboterarm, der ausgebildet und eingerichtet ist , j eweils eine Speiche in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund der Nabe automatisch einzufädeln, indem die j eweilige Speiche von dem ersten Roboterarm mit ihrem Gewindekopfabschnitt voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes in das zugeordnete Loch eingesteckt wird,
- einen zweiten automatisch ansteuerbaren Roboterarm, der ausgebildet und eingerichtet ist , die j eweilige Speiche in einem dem Gewindekopfabschnitt benachbarten Schaftabschnitt der Speiche von einer der ersten Seite des Nabenbundes gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes automatisch zu fassen und an einen vorbestimmten Halter von mehreren Haltern der Vorrichtung zuzuführen,
- einen dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm, der ausgebildet und eingerichtet ist , die j eweilige Speiche in einen j eweils zugeordneten Halter automatisch einzusetzen, welche Halter über einem Umfang verteilt an einem die Nabe konzentrisch umgebenden Tragring der Vorrichtung umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der j eweilige Gewindekopfabschnitt der j eweiligen Speiche und/oder sein j eweiliger benachbarte Schaftabschnitt zumindest abschnittsweise in dem j eweiligen Halter aufgenommen ist ,
- mehrere automatisch ansteuerbare Antriebe , die ausgebildet und eingerichtet sind, wenigstens zwei Speichen durch automatisches Verstellen der die Speichen aufnehmenden Halter bezüglich des Tragrings automatisch zu kreuzen, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen zu erreichen . Die zum erfindungsgemäßen Verfahren bereits beschriebenen konstruktiven Lösungen sind demgemäß mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung umsetzbar und bilden insoweit Merkmale der vorliegenden Vorrichtung . Die Vorrichtung kann eine stationäre Maschine oder mehrere stationäre Maschinen aufweisen, welche ausgebildet und eingerichtet sind ein oder mehrere Funktionen aus zuführen . Außerdem weist die Vorrichtung wenigstens einen Roboterarm auf , der automatisch angesteuert , eine Funktion oder mehrere Funktionen, wie erfindungsgemäß beschrieben, automatisch durchführen kann . Die Vorrichtung kann also ein oder mehrere automati sch ansteuerbare Maschinen und ein oder mehrere automatisch ansteuerbare Roboterarme umfassen . Die Vorrichtung kann insofern auch als System bezeichnet werden, dass ein oder mehrere automatisch ansteuerbare Maschinen und ein oder mehrere automatisch ansteuerbare Roboterarme aufwei st .
Der erste automatisch ansteuerbare Roboterarm kann einen ersten Grei fer aufweisen, der ausgebildet und eingerichtet ist , die j eweilige Speiche derart zu grei fen, dass die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts der j eweiligen Speiche und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts der Speiche relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Grei fers bestimmt ist , während der erste Grei fer die j eweilige Speiche festhält .
Der zweite automatisch ansteuerbare Roboterarm kann einen zweiten Grei fer aufweisen, der ausgebildet und eingerichtet ist , die j eweilige Speiche derart zu grei fen, dass die Speiche an einem vorbestimmten Grei fpunkt in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Grei fers festgehalten ist , während der zweite Grei fer die j eweilige Speiche festhält , dabei j edoch die Speiche in ihrem vom zweiten Greifer gegriffenen Zustand relativ zum zweiten
Greifer um den Greifpunkt schwenkbar gehalten ist.
Um die Speiche an einem vorbestimmten Greifpunkt in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Greifers festhalten zu können und gleichzeitig ein Schwenken der Speiche in ihrem vom zweiten Greifer gegriffenen Zustand relativ zum zweiten Greifer um den Greifpunkt zuzulassen, kann der zweite Greifer zwei gegenüberliegende, gegeneinander schließbare und wieder öffenbare Greifbacken aufweisen, wobei jede Greifbacke einen Greifbackenträger aufweist, an dem beispielsweise ein am Greifbackenträger drehbarer gelagerter Greifnoppen gelagert ist. Der Greifnoppen ist ausgebildet, in der Greif situation, in der die Speiche an dem zweiten Greifer festgeklemmt ist, eine diskrete Kontaktstelle zur Speiche zu schaffen, die einen hohen Reibbeiwert aufweist, so dass ein ungewolltes Verrutschen bzw. Verschieben der Speiche zwischen zwei gegenüberliegenden, klemmenden Greifnoppen verhindert ist. Dazu kann jede Greifnoppe beispielsweise aus einem elastischen Material mit hoher Oberflächenrauhigkeit aufweisen. Jede Greifnoppe kann beispielsweise in Art eines pilzförmigen Körpers ausgebildet sein, der beispielsweise aus einem Elastomerkörper, einem Gummikörper oder ähnlichem besteht. Die jeweilige Greifnoppe weist einen Außenoberfläche auf, die eine Kontakt fläche bzw. einen Kontaktpunkt mit der Speiche bildet, wenn der zweite Greifer die Speicher klemmend festhält. Senkrecht zum Kontaktpunkt, d.h. in Klemmbackenschließrichtung, erstreckt sich die Drehachse, um die der jeweilige Greifnoppe an dem Greifbackenträger drehbar gelagert ist. So kann die im Klemmgriff befindliche Speiche durch den zweiten Greifer festgehalten werden, aber weiterhin eine Schwenkbewegung relativ zum zweiten Greifer ausführen. Der dritte automatisch ansteuerbare Roboterarm kann ausgebildet und eingerichtet sein, denj enigen Halter, in welchen die Speiche eingesetzt werden soll , aus einer Verriegelungsstellung des Halters in eine Freigabestellung des Halters umzuschalten, so dass in der Freigabestellung des Halters die Speiche automatisch eingesetzt werden kann und die eingesetzte Speiche nach einem erneuten Umschalten des Halters durch den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm von seiner Freigabestellung in seine Verriegelungsstellung, die Speiche an dem Halter gehalten ist .
Der Halter kann beispielsweise einen Hülsenträger aufweisen, an dem eine in axialer Richtung bewegliche Aufnahmehülse verschiebbar gelagert ist . Ein Hohlraum der Aufnahmehülse bildet den Aufnahmeraum, um einen Endabschnitt der j eweiligen Speiche auf zunehmen, so dass die Aufnahmehülse in der Verriegelungsstellung des Halters die Speiche umfangsseitig umgibt bzw . einfängt , so dass die Speiche an dem Halter festgehalten ist . Die Aufnahmehülse ist derart an dem Hülsenträger gelagert , dass die Aufnahmehülse in axialer Richtung, d . h . radial nach außen weggezogen werden kann, so dass die Aufnahmehülse sich dann in der Freigabestellung des Halters befindet und demgemäß die Speiche wieder freigibt .
Die Aufnahmehülse kann, ohne einen eigenen aktiven Antrieb zu benötigen, an dem Hülsenträger verschiebbar gelagert sein, beispielsweise lediglich mechanisch mittels einer Feder in die Verriegelungsstellung vorgespannt . Die Aufnahmehülse kann an dem Hülsenträger also passiv gelagert sein . Ein Verstellen der Aufnahmehülse von ihrer Verriegelungsstellung in ihre Freigabestellung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der zweite Roboterarm oder der dritte Roboterarm oder ein beliebiger andere Roboterarm mittels eines geeigneten Grei fers die Aufnahmehülse fasst bzw . betätigt , insbesondere die Aufnahmehülse durch eine entsprechende automati sch angesteuerte Bewegung des Roboterarms in die Freigabestellung bewegt bzw . schiebt .
Die mehreren automatisch ansteuerbaren Antriebe können ausgebildet und eingerichtet sein, die Halter in ihren j eweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings automatisch zu verstellen und/oder ausgebildet und eingerichtet sind, einen ersten Halter, der an einer am Tragring gelagerten ersten Revolvereinrichtung lösbar gehalten ist , in eine am Tragring gelagerte zweite Revolvereinrichtung zu übergeben, um den Halter aus einer ersten axialen Ebenenlage bezüglich des Tragrings in eine von der ersten axialen Ebenenlage verschiedene zweite axialen Ebenenlage zu versetzen .
Der Tragring kann beispielsweise vier übereinander angeordnete Tragringebenen aufweisen . Auf j eder Tragringebene kann eine Teilmenge der erforderlichen Halter gelagert sein . Im Falle von beispielsweise insgesamt 36 Haltern können beispielsweise auf j eder der vier Ebenen j eweils 9 Halter gelagert sein . Jeder Halter kann an einer Schwenkantriebseinrichtung gelagert sein, welche ausgebildet und eingerichtet ist , den Halter auf einer zur Längserstreckung des Halters bzw . zur Längserstreckung der Aufnahmehülse senkrechten Ebene auf einem Kreisbogen zu bewegen bzw . zu schwenken . Insbesondere ist ein Schwenken um 180 Grad vorgesehen . Außerdem kann j eder Halter bzw . j ede Schwenkantriebseinrichtung zusammen mit dem Halter auf einer Umfangsbahn des Tragrings verstellbar sein, so dass j eder
Halter bezogen auf den Mittelpunkt des Tragrings verschiedene Umfangspositionen einnehmen kann . Dies ist erforderlich, um ein gewünschtes Kreuzen j eweils mindestens zweier Speichen durchführen zu können .
Mitunter ist es dabei erforderlich, dass zwei auf dem Umfang in benachbarten Ebenen gegeneinander passierende Halter bzw . Schwenkantriebseinrichtungen ihre j eweils momentan gehaltenen Speichen austauschen . Dazu weist j ede Schwenkantriebseinrichtung wenigstens eine Kulissenausnehmung auf , in welcher ein Kulissenstein formschlüssig aufgenommen ist . Der j eweilige Kulissenstein trägt einen Halter mit verstellbarer Aufnahmehülse . Der j eweilige Kulissenstein ist lösbar in der Kulissenausnehmung gelagert . Zur Bewerkstelligung eines Austausches der Halter zwischen zwei gegeneinander passierenden Haltern, kann die Kulissenausnehmung einer ersten Schwenkantriebseinrichtung mit einer zweiten Kulissenausnehmung einer zweiten Schwenkantriebseinrichtung in eine Flucht gebracht werden, so dass der erste Kulissenstein aus der ersten Kulissenausnehmung der ersten Schwenkantriebseinrichtung in die zweite Kulissenausnehmung der zweiten Schwenkantriebseinrichtung verschoben werden kann . Der erste Halter wird somit aus der ersten Schwenkantriebseinrichtung in die zweite Schwenkantriebseinrichtung übergeben und ist nach der Übergabe dann in der zweiten Schwenkantriebseinrichtung aufgenommen . Die erste Kulissenausnehmung und die zweite Kulissenausnehmung können j e nach Anforderung des Einzel falls unterschiedlich gestaltet sein . Beispielsweise kann j ede erste Kulissenausnehmung und j ede zweite Kulissenausnehmung annähernd in Form einer Kreisnut ausgebildet sein, wobei ein Aus f ädelungsbereich der ersten Kreisnut und ein Einfädelungsbereich einer zweiten Kreisnut derart gestaltet sein können, das in einer zueinander ausgerichteten Anordnung von erster Krei snut und zweiter Kreisnut sich die Kontur einer Acht ergibt , auf der ein Kulissenstein beliebig zwischen der ersten Krei snut der ersten Schwenkantriebseinrichtung und der zweiten Kreisnut der zweiten Schwenkantriebseinrichtung wechseln kann .
Konkrete Aus führungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert . Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Aus führungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in weiteren Kombinationen betrachtet , allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen .
Es zeigen :
Fig . 1 ein Flussdiagramm der Schritte in dem grundlegenden erfindungsgemäßen
Verfahren,
Fig . 2 eine perspektivische Darstellung eines
Grundaufbaus einer beispielhaften Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen an Nabe und Felge eines herzustellenden Speichenrades mit mehreren Roboterarmen und einer Positioniervorrichtung für einen Tragring,
Fig . 3 eine perspektivische Darstellung der
Vorrichtung gemäß Fig . 1 mit einem an der Positioniervorrichtung gelagerten Tragring mit Haltern und einem
Speichenträgerkranz ,
Fig . 4 eine perspektivische Darstellung des
Tragrings mit Haltern in einer Alleinstellung,
Fig . 5 eine vergrößerte Teilansicht des
Tragrings mit einem Grei fer eines Roboterarms , der eine Aufnahmehülse eines Halters betätigt ,
Fig . 6 eine schematisch zweier Halter in denen j eweils eine Speiche aufgenommen ist , beim Durchführen des Kreuzens ,
Fig . 7 eine perspektivische und eine geschnittene Darstellung eines Halters in Alleinstellung mit einem oberen Kulissenstein,
Fig . 8 eine perspektivische Darstellung von oben zweier Revolvereinrichtungen mit ihren Kulissenausnehmungen für die Kulissensteine der Halter, um die gegenüberliegenden Halter zum Kreuzen der Speichen gegeneinander wechseln zu können, indem die Kulissensteine über die Kulissenausnehmungen ihre j eweilige Revolvereinrichtung wechseln,
Fig . 9 eine perspektivische Darstellung eines
Speicherträgerkranzes , der vertikale Schlitze aufweist, in welche die gekreuzten Speichen positionsgenau aufgenommen sind,
Fig. 10 eine vergrößerte perspektivische
Teilansicht einer Nabe mit eingespeichten Speichen und einem ersten Greifer und einem zweiten Greifer zum Handhaben der Speichen, und
Fig. 11 eine Vorrichtung zum automatischen
Anschrauben von Speichennippel an die Gewindekopfabschnitte der Speichen, wenn die Speichen automatisch an die Felge positioniert sind.
In der Fig. 1 ist ein Flussdiagramm der Schritte in dem grundlegenden erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Das Verfahren zum automatischen Montieren von Speichen 1 an eine Nabe 2 und eine Felge 3 eines herzustellenden Speichenrades weist die folgenden Schritte auf.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 erfolgt ein automatisches Einfädeln jeweils einer Speiche 1 in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund 2.1 der Nabe 2, indem die jeweilige Speiche 1 mit ihrem Gewindekopfabschnitt 1.1 voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes 2.1 in das zugeordnete Loch eingesteckt wird.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 erfolgt ein automatisches Fassen der jeweiligen Speiche 1 in einem dem Gewindekopfabschnitt 1.1 benachbarten Schaftabschnitt 1.2 der Speiche 1 von einer der ersten Seite des Nabenbundes 2.1 gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes 2.1 mittels eines von einem Roboterarm 4 gehandhabten Greifers 5.
In einem dritten Verfahrensschritt S3 erfolgt ein automatisches Einsetzen der jeweiligen Speiche 1 in einen jeweils zugeordneten Halter 6, welche Halter 6 über einem Umfang verteilt an einem die Nabe 2 konzentrisch umgebenden Tragring 7 umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt 1.1 und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt 1.2 zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter 6 auf genommen ist.
In einem vierten Verfahrensschritt S4 erfolgt ein automatisches Kreuzen wenigstens zweier Speichen 1 durch automatisches Verstellen der die Speichen 1 aufnehmenden Halter 6 entlang des Tragrings 7, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen 1 zu erreichen.
In einem fünften Verfahrensschritt S5 erfolgt ein automatisches Heranführen der Gewindekopfabschnitte 1.1 der gekreuzten Speichen 1 jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung der Felge 3, und in einem abschließenden sechsten Verfahrensschritt S6 erfolgt ein automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte 1.1 der durch die Nippelöffnungen der Felge 3 hindurchgeführten Speichen 1 von der Seite des Felgenbetts der Felge 3.
Das automatische Einfädeln der jeweiligen Speiche 1 in das zugeordnete Loch des Nabenbundes 2.1 der Nabe 2 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie insbesondere in Fig. 10 ersichtlich ist, von einem ersten Roboterarm 4.1 dadurch, dass ein erster Greifer 5.1 automatisch bewegt wird, welcher erste Greifer 5.1 ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 an einem dem Fußabschnitt 1.3 der jeweiligen Speiche 1 benachbarten Schaftabschnitt 1.4 zu greifen und zu führen, insbesondere unter automatischer Erfassung der räumlichen Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts 1.1 der von dem ersten Greifer 5.1 geführten Speiche 1.
Der erste Greifer 5.1 kann dazu ein erster Paar von Klemmfingern 8.1 aufweisen, welches die Speicher 1 am Schaftabschnitt 1.4 an einer ersten Stelle von gegenüberliegenden Seiten der Speiche 1 fasst, so dass Speiche 1 an der ersten Stelle festgeklemmt ist und kann ein zweiter Paar von Klemmfingern 8.2 aufweisen, welches die Speicher 1 am Schaftabschnitt 1.4 an einer von der ersten Stelle beabstandeten zweiten Stelle von gegenüberliegenden Seiten der Speiche 1 fasst, so dass Speiche 1 auch an der zweiten Stelle festgeklemmt ist.
Das automatische Fassen der jeweiligen Speiche 1 in einem dem Gewindekopfabschnitt 1.1 benachbarten Schaftabschnitt 1.2 der Speiche 1 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels von einem zweiten Roboterarm 4.2 dadurch, dass ein zweiter Greifer 5.2 von dem zweiten Roboterarm 4.2 automatisch bewegt wird, welcher zweite Greifer 5.2 ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 von einer der ersten Seite des Nabenbundes 2.1 gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes 2.1 durch den zweiten Greifer 5.2 zu fassen, insbesondere mittels eines Greifmittels, welches die Speiche 1 positionsgenau punktuell an einem Greifpunkt G festhält, dabei jedoch ein Schwenken der Speiche 1 um den Greifpunkt zulässt.
Der zweite Greifer 5.2 kann deshalb nur ein einziges Paar von
Klemmfingern 8.3 aufweisen, welches die Speicher 1 am Schaftabschnitt 1.2 von gegenüberliegenden Seiten der Speiche 1 am Greifpunkt G fasst, so dass Speiche 1 an dem Greifpunkt G schwenkbar festgehalten ist.
Das automatische Einsetzen der jeweiligen Speiche 1 in den jeweils zugeordneten Halter 6 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie dies insbesondere in Fig. 5 in Verbindung mit Fig. 7 aufgezeigt ist, von einem dritten Roboterarm 4.3 dadurch, dass ein dritte Greifer 5.3 des dritten Roboterarms 4.3 automatisch bewegt wird, welcher dritte Greifer 5.3 ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 in den jeweils zugeordneten Halter 6 einzusetzen, indem der dritte Roboterarm 4.3 mittels seines dritte Greifers 5.3 die Hülse 9 des Halters 6 automatisch (in Fig. 5 nach unten) zurückschiebt, so dass der zweite Roboterarm 4.2 mittels seines zweiten Greifers 5.2, der die Speiche 1 an dem Schaftabschnitt 1.2 schwenkbar festhält, den Gewindekopfabschnitt 1.1 der Speiche 1 in den Halter 6 einfügen kann, woraufhin der dritte Roboterarm 4.3 mittels seines dritte Greifers 5.3 die Hülse 9 des Halters 6 automatisch wieder zurückschiebt oder loslässt, so dass die Hülse 9 beispielsweise federvorgespannt selbsttätig wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren kann, in der die Hülse 9 den Gewindekopfabschnitt 1.1 der Speiche 1 umschließt.
Das automatische Kreuzen der wenigstens zwei Speichen 1 erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch automatisches Verstellen der die Speichen 1 aufnehmenden Halter 6 bezüglich des Tragrings 7, wie dies speziell in Fig. 6 aufgezeigt ist, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen 1 zu erreichen. Dies kann von automatisch ansteuerbaren Antrieben ausgeführt werden, welche die Halter 6 automatisch betätigen, um die in den Haltern 6 auf genommenen Speichen 1 in ihren jeweiligen
Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings 7 und/oder in ihren axialen Ebenenlagen am Tragring 7 zu verstellen.
Eine beispielhafte Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen 1 an eine Nabe 2 und eine Felge 3 eines herzustellenden Speichenrades, weist die folgenden Merkmale auf .
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung den ersten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4.1 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, jeweils eine Speiche 1 in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund 2.1 der Nabe 2 automatisch einzufädeln, indem die jeweilige Speiche 1 von dem ersten Roboterarm 4.1 mit ihrem Gewindekopfabschnitt 1.1 voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes 2.1 in das zugeordnete Loch eingesteckt wird.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 weist die Vorrichtung den zweiten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4.2 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 in einem dem Gewindekopfabschnitt 1.1 benachbarten Schaftabschnitt 1.2 der Speiche 1 von einer der ersten Seite des Nabenbundes 2.1 gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes 2.1 automatisch zu fassen und an einen vorbestimmten Halter 6 von mehreren Haltern 6 der Vorrichtung zuzuführen .
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Vorrichtung außerdem den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4. auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 in einen jeweils zugeordneten Halter 6 automatisch einzusetzen, welche Halter 6 über einem Umfang verteilt an einem die Nabe 2 konzentrisch umgebenden Tragring 7 der Vorrichtung umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt 1.1 der jeweiligen Speiche
I und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt 1.2 zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter 6 aufgenommen ist, wie dies insbesondere in Fig. 6 erkennbar ist .
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Vorrichtung zudem mehrere automatisch ansteuerbare Antriebe 10 auf, wie beispielsweise in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt, die ausgebildet und eingerichtet sind, wenigstens zwei Speichen 1 durch automatisches Verstellen der die Speichen 1 aufnehmenden Halter 6 bezüglich des Tragrings 7 automatisch zu kreuzen, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen 1 zu erreichen. Die Halter 6 werden gedreht, in dem ein jeweiliger Antrieb 10 eine jeweilige Revolvereinrichtung
II antreibt, welche Kulissenausnehmungen 12 aufweist, in denen ein jeweiliger Halter 6, der die Hülse 9 umfasst, mittels seines Kulissensteins 13 gelagert ist.
Der erste automatisch ansteuerbare Roboterarm 4.1 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels den ersten Greifer 5.1 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 derart zu greifen, dass die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts 1.1 der jeweiligen Speiche 1 und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts 1.3 der Speiche 1 relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Greifers 5.1 bestimmt ist, während der erste Greifer 5.1 die jeweilige Speiche 1 festhält. Die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts 1.1 der jeweiligen Speiche 1 und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts 1.3 der Speiche 1 relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Greifers 5.1 kann beispielsweise mittels einer optischen Erfassungseinrichtung, wie ein
Laserscanner oder eine Kamera erfasst und mittels einer optischen Auswertungseinrichtung optisch ausgewertet werden.
Der zweite automatisch ansteuerbare Roboterarm weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen zweiten Greifer 5.2 auf, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche 1 derart zu greifen, dass die Speiche 1 an einem vorbestimmten Greifpunkt G in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Greifers 5.2 festgehalten ist, während der zweite Greifer 5.2 die jeweilige Speiche 1 festhält, dabei jedoch die Speiche 1 in ihrem vom zweiten Greifer 5.2 gegriffenen Zustand relativ zum zweiten Greifer 5.2 um den Greifpunkt G schwenkbar gehalten ist .
Der dritte automatisch ansteuerbare Roboterarm 4.3 ist ausgebildet und eingerichtet, denjenigen Halter 6, in welchen die Speiche 1 eingesetzt werden soll, aus einer Verriegelungsstellung des Halters 6 in eine Freigabestellung des Halters 6 umzuschalten, so dass in der Freigabestellung des Halters 6 die Speiche 1 automatisch eingesetzt werden kann und die eingesetzte Speiche 1 nach einem erneuten Umschalten des Halters 6 durch den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm 4.3 von seiner Freigabestellung in seine Verriegelungsstellung, die Speiche 1 an dem Halter 6 gehalten ist.
Die mehreren automatisch ansteuerbaren Antriebe 10 sind ausgebildet und eingerichtet, die Halter 6 in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings 7 automatisch zu verstellen und außerdem ausgebildet und eingerichtet, einen ersten Halter 6.1, der an einer am Tragring 7 gelagerten ersten Revolvereinrichtung 11.1 lösbar gehalten ist, in eine am Tragring 7 gelagerte zweite Revolvereinrichtung 11.2 zu übergeben, um den ersten Halter
6.1 aus einer ersten axialen Ebenenlage bezüglich des Tragrings 7 in eine von der ersten axialen Ebenenlage verschiedene zweite axialen Ebenenlage zu versetzen, wie dies insbesondere in Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 8 aufgezeigt ist.
Die Fig. 9 veranschaulicht, wie die mittels der am Tragring 7 automatisch verstellbaren Halter 6 nach dem gewünschten Kreuzungsmuster gekreuzten Speichen 1 automatisch in einen Speichenträgerkranz 14 abgelegt werden, der abwechselnd angeordnete Trennsegmente 15 und Einzelaufnahmesegmente 16 für jeweils eine Speiche 1 aufweist. In jedes Einzelaufnahmesegment 16 kann eine Speiche 1 abgelegt werden. Aufgrund der Trennsegmente 15 kann das von den verstellbaren Haltern 6 automatisch erzeugte Kreuzungsmuster aufrechterhalten werden. Sämtliche genutzte Halter 6 werden sodann in ihre Freigabestellungen gebracht, so dass sich alle Speichen 1 von allen Haltern 6 lösen und nur noch von dem Speichenträgerkranz 14 in dem Kreuzungsmuster gehalten werden .
Die Nabe 2 zusammen mit allen Speichen 1 und dem Speichenträgerkranz 14 wird nun mit der Felge 3 automatisch in eine gemeinsame Ebene gebracht, wie in Fig. 11 dargestellt, in welcher jede Nippelöffnung der Felge 3 mit einer zugeordneten Speiche 1, d.h. mit einem zugeordneten Gewindekopfabschnitt 1.1 jeder Speiche 1 automatisch in eine Flucht, d.h. in übereinstimmende Stellung gebracht wird, beispielsweise mit einer automatischen Hubvorrichtung 17, so dass Speichennippel automatisch auf die Gewindekopfabschnitt
1.1 jeder Speiche 1 auf geschraubt werden können, um die Nabe 2 zusammen mit den Speichen 1 an der Felge 3 automatisch zu montieren .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum automatischen Montieren von Speichen (1) an eine Nabe
(2) und eine Felge
(3) eines herzustellenden Speichenrades, aufweisend die folgenden Schritte :
- automatisches Einfädeln jeweils einer Speiche (1) in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund (2.1) der Nabe (2) , indem die jeweilige Speiche (1) mit ihrem Gewindekopfabschnitt (1.1) voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes (2.1) in das zugeordnete Loch eingesteckt wird,
- automatisches Fassen der jeweiligen Speiche (1) in einem dem Gewindekopfabschnitt (1.1) benachbarten Schaftabschnitt (1.2) der Speiche (1) von einer der ersten Seite des Nabenbundes (2.1) gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes (2.1) mittels eines von einem Roboterarm
(4) gehandhabten Greifers
(5) ,
- automatisches Einsetzen der jeweiligen Speiche (1) in einen jeweils zugeordneten Halter (6) , welche Halter (6) über einem Umfang verteilt an einem die Nabe (2) konzentrisch umgebenden Tragring (7) umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt (1.1) und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt (1.2) zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter
(6) aufgenommen ist,
- automatisches Kreuzen wenigstens zweier Speichen (1) durch automatisches Verstellen der die Speichen (1) aufnehmenden Halter (6) entlang des Tragrings (7) , um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen (1) zu erreichen,
- automatisches Heranführen der Gewindekopfabschnitte
(1.1) der gekreuzten Speichen (1) jeweils an eine zugeordnete Nippelöffnung der Felge (3) , und
- automatisches Anschrauben von Speichennippeln an die Gewindekopfabschnitte (1.1) der durch die Nippelöffnungen der Felge (3) hindurchgeführten Speichen (1) von der Seite des Felgenbetts der Felge (3) . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Einfädeln der jeweiligen Speiche (1) in das zugeordnete Loch des Nabenbundes (2.1) der Nabe (2) von einem ersten Roboterarm (4.1) durchgeführt wird, der einen ersten Greifer (5.1) automatisch bewegt, welcher erste Greifer (5.1) ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) an einem dem Fußabschnitt (1.3) der jeweiligen Speiche (1) benachbarten Schaftabschnitt (1.4) zu greifen und zu führen, insbesondere unter automatischer Erfassung der räumlichen Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts
(1.1) der von dem Greifer (4.1) geführten Speiche (1) . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Fassen der jeweiligen Speiche (1) in einem dem Gewindekopfabschnitt
(1.1) benachbarten Schaftabschnitt (1.2) der Speiche (1) von einem zweiten Roboterarm (4.2) durchgeführt wird, der einen zweiten Greifer (5.2) automatisch bewegt, welcher zweite Greifer (5.2) ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) von einer der ersten Seite des Nabenbundes (2.1) gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes (2.1) durch den zweiten Greifer (5.2) zu fassen, insbesondere mittels eines Greifmittels, welches die Speiche (1) positionsgenau punktuell an einem Greifpunkt (G) festhält, dabei jedoch ein Schwenken der Speiche (1) um den Greifpunkt (G) zulässt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Einsetzen der jeweiligen Speiche (1) in den jeweils zugeordneten Halter (6) von dem zweiten Roboterarm (4.2) oder einem dritten Roboterarm (4.3) durchgeführt wird, der den zweiten Greifer (5.2) des zweiten Roboterarms (4.2) oder einen dritten Greifer (5.3) des dritten Roboterarms (4.3) automatisch bewegt, welcher zweite Greifer (5.2) oder dritte Greifer (5.3) ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) in den jeweils zugeordneten Halter (6) einzusetzen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Kreuzen der wenigstens zwei Speichen (1) durch automatisches Verstellen der die Speichen (1) aufnehmenden Halter (6) bezüglich des Tragrings (7) , um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen (1) zu erreichen, von automatisch ansteuerbaren Antrieben (10) ausgeführt wird, welche die Halter (6) automatisch betätigen, um die in den Haltern (6) auf genommenen Speichen (1) in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings (7) und/oder in ihren axialen Ebenenlagen am Tragring (7) zu verstellen. Vorrichtung zum automatischen Montieren von Speichen (1) an eine Nabe (2) und eine Felge (3) eines herzustellenden Speichenrades, aufweisend:
- einen ersten automatisch ansteuerbaren Roboterarm
(4.1) , der ausgebildet und eingerichtet ist, jeweils eine Speiche (1) in ein zugeordnetes Loch in einem Nabenbund (2.1) der Nabe (2) automatisch einzufädeln, indem die jeweilige Speiche (1) von dem ersten Roboterarm (4.1) mit ihrem Gewindekopfabschnitt (1.1) voraus von einer ersten Seite des Nabenbundes (2.1) in das zugeordnete Loch eingesteckt wird,
- einen zweiten automatisch ansteuerbaren Roboterarm
(4.2) , der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) in einem dem Gewindekopfabschnitt (1.1) benachbarten Schaftabschnitt (1.2) der Speiche (1) von einer der ersten Seite des Nabenbundes (2.1) gegenüberliegenden zweiten Seite des Nabenbundes (2.1) automatisch zu fassen und an einen vorbestimmten Halter (6) von mehreren Haltern (6) der Vorrichtung zuzuführen,
- einen dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm
(4.3) , der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) in einen jeweils zugeordneten Halter (6) automatisch einzusetzen, welche Halter (6) über einem Umfang verteilt an einem die Nabe (2) konzentrisch umgebenden Tragring (7) der Vorrichtung umfangsverstellbar gelagert sind, so dass der jeweilige Gewindekopfabschnitt (1.1) der jeweiligen Speiche (1) und/oder sein jeweiliger benachbarte Schaftabschnitt (1.2) zumindest abschnittsweise in dem jeweiligen Halter (6) aufgenommen ist, - mehrere automatisch ansteuerbare Antriebe (10) , die ausgebildet und eingerichtet sind, wenigstens zwei Speichen (1) durch automatisches Verstellen der die Speichen (1) aufnehmenden Halter (6) bezüglich des Tragrings (7) automatisch zu kreuzen, um eine vorbestimmte Art der Kreuzung der Speichen (1) zu erreichen . Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste automatisch ansteuerbare Roboterarm (4.1) einen ersten Greifer (5.1) aufweist, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) derart zu greifen, dass die Position der Spitze des Gewindekopfabschnitts (1.1) der jeweiligen Speiche (1) und/oder die Orientierung eines radial abstehenden Endes des Fußabschnitts (1.39 der Speiche (1) relativ zu einem Bezugspunkt des ersten Greifers (5.1) bestimmt ist, während der erste Greifer (5.1) die jeweilige Speiche
(1) festhält. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite automatisch ansteuerbare Roboterarm (4.2) einen zweiten Greifer (5.2) aufweist, der ausgebildet und eingerichtet ist, die jeweilige Speiche (1) derart zu greifen, dass die Speiche (1) an einem vorbestimmten Greifpunkt (G) in ihrer relativen Position bezüglich eines Bezugspunktes des zweiten Greifers (5.2) festgehalten ist, während der zweite Greifer (5.2) die jeweilige Speiche (1) festhält, dabei jedoch die Speiche (1) in ihrem vom zweiten Greifer (5.2) gegriffenen Zustand relativ zum zweiten Greifer (5.2) um den Greifpunkt (G) schwenkbar gehalten ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte automatisch ansteuerbare Roboterarm (4.3) ausgebildet und eingerichtet ist, denjenigen Halter (6) , in welchen die Speiche (1) eingesetzt werden soll, aus einer Verriegelungsstellung des Halters (6) in eine Freigabestellung des Halters (6) umzuschalten, so dass in der Freigabestellung des Halters (6) die Speiche (1) automatisch eingesetzt werden kann und die eingesetzte Speiche (1) nach einem erneuten Umschalten des Halters (6) durch den dritten automatisch ansteuerbaren Roboterarm (4.3) von seiner Freigabestellung in seine Verriegelungsstellung, die Speiche (1) an dem Halter (6) gehalten ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren automatisch ansteuerbaren Antriebe (10) ausgebildet und eingerichtet sind, die Halter (6) in ihren jeweiligen Umfangswinkelpositionen bezüglich des Tragrings (7) automatisch zu verstellen und/oder ausgebildet und eingerichtet sind, einen ersten Halter (6) , der an einer am Tragring (7) gelagerten ersten Revolvereinrichtung (11.1) lösbar gehalten ist, in eine am Tragring (7) gelagerte zweite Revolvereinrichtung (11.2) zu übergeben, um den Halter (6) aus einer ersten axialen Ebenenlage bezüglich des Tragrings (7) in eine von der ersten axialen Ebenenlage verschiedene zweite axialen Ebenenlage zu versetzen.
PCT/EP2023/056102 2022-03-18 2023-03-10 Verfahren und vorrichtung zum automatischen montieren von speichen an nabe und felge eines herzustellenden speichenrades WO2023174803A1 (de)

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