CN101191722B - 确定轮辋几何尺寸及安装或拆卸轮胎的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于确定轮辋几何尺寸的方法和设备以及安装或拆卸汽车轮胎(4)的设备和方法，该安装设备包括旋转支承式车轮接收装置(2)、至少一个安装或拆卸工具(5)、用于车轮接收装置的旋转驱动装置(10)以及检测装置(6，7，8)，轮辋(3)固定在车轮接收装置上，检测装置用于检测轮辋径向外侧的外形(12，14)，至少一个安装或拆卸工具在安装或拆卸过程中被沿该外形引导，检测装置(6，7，8)是非接触式检测轮辋外形的检测装置，检测装置的检测信号被转化为电检测信号，控制装置(9)与检测装置相连并对电检测信号进行计算，控制装置根据检测信号控制至少一个安装或拆卸工具在安装或拆卸过程中不与轮辋表面接触。

Description

确定轮辋几何尺寸及安装或拆卸轮胎的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于确定轮辋几何尺寸及安装或拆卸轮胎的方法和设备，特别是在安装和/或拆卸汽车轮胎时确定轮辋几何尺寸的方法和设备。
背景技术
US3877505公开了一种具有车轮接收装置的设备，汽车车轮的轮辋可以固定在该车轮接收装置上。所述车轮接收装置在安装或拆卸操作过程中可以通过旋转驱动装置例如电机来旋转。轮胎可以使用安装或拆卸工具来装入轮辋或者从轮辋上拆卸下来。在拆卸工具上设有凸起形状的检测装置，该检测装置可以检测轮辋的径向外表面(轮辋架)并且由不会损伤轮辋材质的材料例如塑性材料组成。这样就确保了拆卸工具可以在拆卸操作过程中和轮辋表面保持一定的间距。从而可以避免轮辋表面被拆卸工具的硬质材料损伤。但是在此情况下，检测轮辋外形并保持间距的凸起可能被磨损或者以其他形式损伤。
DE 25 29 343 B2也公开了一种沿控制表面运动的安装或拆卸工具，该控制表面可以确保在安装或拆卸操作中在轮辋架内沿轮辋外形在曲线路径上引导该工具。这里同样可能由于控制表面的磨损而无法实现沿期望的曲线路径进行引导。所述控制表面因此必须经常进行更换。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够解决如本说明书开篇部分所述问题的设备，该设备能够可靠地确定轮辋的几何尺寸，特别是在安装或拆卸操作过程中可以以保护轮辋的方式来引导安装或拆卸工具。
上述目的是通过本发明第一方面的特征来实现的。本发明的其他方面说明了本发明的有利改进方式。
本发明提出使用非接触式的方式，特别是通过光学方式来检测轮辋外形。检测装置的检测信号被转换为电检测信号。优选地，在检测装置内集成有适当的转换装置。检测装置可以是多个。优选地，检测在凹陷式轮辋架的两侧进行，其中，分别从各轮辋凸缘向轮辋架的中心进行检测。在此情况下，在安装或拆卸操作过程中，轮辋外形即可至少在安装或拆卸工具移动的区域之内得以确定。公知地，特别在拆卸操作过程中，可能要使用两个拆卸工具接合在汽车轮胎的两个胎边区域。通过检测信号来控制各个安装或拆卸工具的动作以使其不与轮辋架表面和轮辋凸缘相接触。从而可以控制各个安装或拆卸工具总与轮辋表面保持一定的安全距离。
为进行非接触式检测，各个光学检测装置可设有光源，所述光源用于沿一个或多个指定方向向轮辋表面发射光束。所述光束在与轮辋表面的接触点处发生反射，反射光束由感光探测器检测。轮辋上各个检测点之间的间距以及位置可以例如根据发射光束和反射光束的方向由三角检测法来确定。
附图说明
下面通过参照附图的示例以实施方式对本发明的内容进行更详细的描述，其中：
图1示出本发明的一种实施方式；
图2是半个汽车车轮的轮辋的示意图，在两个轮辋凸缘附近还图示意性地示出了安装或拆卸工具；
图3是光学检测装置的一种实施方式。
具体实施方式
图示的实施方式包括车轮接收装置2，汽车车轮1的轮辋3可以固定在该装置2上。在所述车轮接收装置上可设置如图所示的接收杆、可安装轮辋的轮盘、或者支承轮辋的夹臂、或者其它支承装置。所述轮辋3与车轮接收装置2通过固定装置，特别是夹紧装置不可旋转地连接在一起。
图示的实施方式还包括图中示意性示出的安装或拆卸工具5，当汽车车轮1水平放置时，所述安装或拆卸工具从上下两侧与胎边附近接触，当汽车轮胎4处于安装位置时，所述胎边位于轮辋3的两侧轮辋凸缘12之后。
车轮接收装置2通过旋转驱动装置10旋转，所述旋转驱动装置10可以采用电机。旋转驱动围绕轮轴11进行。
在所述轮辋3的两侧，或者如图中所示本实施方式中轮辋的上侧和下侧，分别设置有检测装置6和7，从而能对位于轮辋3的径向外表面(轮辋架14)处的轮辋凸缘12进行非接触式检测，特别是进行光学检测。轮辋架的外形如图2所示。
在轮辋3的侧部设置的非接触式特别是光学检测式检测装置6和7的实质用途在于检测轮辋凸缘12区域内的轮辋外形。在拆卸轮胎的操作中，当汽车车轮绕轮轴11旋转至少360°时，参照相对于机器固定的基准，例如参照车轮接收装置2绕其旋转并与所述轮轴11重合的旋转轴线，轮辋凸缘12的形状和空间位置都是在水平面内确定的。另外可以确定两个轮辋凸缘12的外径，特别是可以确定两个轮辋凸缘12的外周参照相对于机器固定的基准的位置。在此情况下，还可以确定与旋转角度相关的轮辋凸缘12的高度和横向跳动。可以在驱动装置10或者车轮接收装置2上设置旋转角度发射器13，用于确定各个旋转角度。对应的旋转角度信号被送入计算装置18，来自检测装置6和7的电检测信号也被送入所述计算装置18中。计算装置18在计算机的辅助下对检测信号和旋转角度信号进行计算，如上所述，优选地确定轮辋凸缘12的外周以及形状(如有可能)参照相对于机器固定的基准的空间位置，特别是参照车轮接收装置2的旋转轴线(其与轮轴11重合)的空间位置。另外，基准位置是参照相对于机器固定的至少一个水平面实现的，从而轮辋凸缘12相对于机架并由此相对于在机架上被引导的安装或拆卸工具5的空间位置得以确定。
在拆卸操作开始时，胎边从轮辋凸缘12处松开并压入轮辋架内部。为了确保拆卸工具5在胎边的坚硬区域与轮胎接合，对拆卸工具5动作的控制要根据轮辋凸缘边缘的位置和各个轮辋架的轮廓进行。为此，控制装置9与计算装置18以及与例如为数据库形式的存储器19相连接，在所述存储器19内，针对不同类型的车轮存储了轮辋架14的外形也就是在各轮辋凸缘12之间的外形数据。由于两个轮辋凸缘12或者两个轮辋凸缘12中的至少一个相对于机架的空间定位已经利用光学检测和对检测信号的计算加以确定，从而可获知两个轮辋凸缘12之间的轮辋架14的空间位置以及两个轮辋凸缘12之间的轮辋架外形的位置。因此，拆卸工具5随后的定位就可以沿距离轮辋架14表面一定距离的给定曲线路径执行。控制装置9包括有设计用于该目的，即用于移动安装或拆卸工具的驱动级。
有利的是，检测装置6、7和8沿着汽车车轮1的旋转方向设置在安装或拆卸工具5的前方。这样就不必先在整个车轮边缘(360°)的上方对轮辋3进行检测，而是在车轮旋转运动过程中，当被检测的轮辋区域进入接近安装或拆卸工具5的区域时，紧跟在检测各个轮辋区域之后，能够实现安装或拆卸工具5的受控运动。
第三检测装置8可以用来检测车轮轮辋3，特别是用于检测轮辋架14。检测装置8的检测方向主要是在水平方向上，其中，可以确定两个轮辋凸缘12之间的轮辋架14的整个宽度和轮辋凸缘12的外周边缘，因此也就确定了轮辋架14的外形。当使用旋转角度发射器13检测各个旋转角度并将对应的旋转角度电信号送入控制装置9时，同时可以通过旋转角度关系来确定所述外形。检测装置8优选为光学检测装置并能将电检测信号传送到控制装置9。在轮胎安装操作前，轮辋架的外形可以采用这种与旋转角度关系相关的关系来检测。另外，轮辋凸缘12的外周边缘以及轮辋凸缘12的与轮辋架相邻的区域也同样可以检测。由于检测装置8的位置的设置与检测装置6和7在机架上的位置设置方式相同，因此，即可确定轮辋架和轮辋凸缘12的空间位置，特别是通过相关的光学距离检测手段，例如使用三角检测法来加以确定。在安装汽车轮胎4到轮辋3上时，即可控制安装工具5，特别是在轮辋凸缘12的区域和轮辋架的区域，以不接触轮辋表面的方式运动。
在安装轮胎4到轮辋3上时，轮胎外形同样可以利用检测装置8来光学检测。
各个检测点的空间位置可以通过空间检测方法特别是使用三角检测法加以确定。US 6535281和EP 1515129 A1公开了适用于上述目的的用于检测汽车车轮几何数据的检测装置。通过图3所示的装置，可以确定轮辋3的高度和横向跳动尺寸。如图3所示，每个检测装置6、7和8都具有光源15，特别是激光束光源，所述激光束光源与光敏传感器16(例如CCD传感器)围绕各自的公共轴17一起安装在公共托架20上。所述轴17相对于机器固定地设置，并且可以形成轮辋3上各检测点的与机器相关的位置基准。各光源发出的光束射到轮辋3的表面并该处反射。反射光束通过光学接收系统传送到传感器16。传感器16处的接触点的位置与光源15发出的光束及其反射光束的方向以及检测光束与轮辋表面接触的各接触点之间的间距成比例关系。在对光源15和传感器16围绕轴17的各枢转角度进行检测并将对应的角度信号传送到计算机辅助计算装置18后，接触点的间距及其在机架上的空间位置可以通过已知的三角检测法来确定。传感器16的各个检测信号也如前所述被传送到计算装置。在计算装置18内利用电子计算机对这些信号进行计算。轮辋3的各旋转角度位置通过连接到计算装置18的旋转角度发射器13加以确定。
附图标记清单
1   汽车车轮
2   车轮接收装置
3   轮辋
4   汽车轮胎
5   安装或拆卸工具
6   检测装置
7   检测装置
8   检测装置
9   控制装置
10  旋转驱动装置
11  轮轴
12  轮辋凸缘
13  旋转角度发射器
14  轮辋架
15  光源(激光束光源)
16  探测器
17  枢轴
18  计算装置
19  存储器(数据库)
20  托架

Claims (23)

1.一种使用通过非接触式检测方式确定汽车车轮轮辋的几何尺寸的方法来安装或拆卸汽车轮胎的方法，其特征在于，将光束发射至轮辋或者发射至轮辋的至少一部分，并且检测在接触点发生反射的光束，通过计算发射光束和反射光束的方向来确定轮辋上各个接触点的位置；以及
非接触式地检测轮辋外形，在安装或拆卸操作中沿所述轮辋外形引导至少一个安装或拆卸工具，根据检测出的轮辋外形引导所述安装或拆卸工具的运动，以不与轮辋表面发生接触。
2.如权利要求1所述的方法，其中，被发射的光束指向绕固定轴旋转的轮辋上。
3.如权利要求1所述的方法，其中，至少一束光束从一个或者多个指定位置发射到所述轮辋上。
4.如权利要求3所述的方法，其中，利用所述至少一束光束来检测轮辋上绕轮辋轴的至少一个环形表面。
5.如权利要求2所述的方法，其中，利用所述被发射的光束来检测两个轮辋凸缘中的至少一个。
6.如权利要求2所述的方法，其中，利用所述被发射的光束来检测所述轮辋的外周表面。
7.如权利要求1所述的方法，其中，通过光束相对于固定基准来检测的轮辋各部分的间距能被确定。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述检测间距的操作根据三角检测法来进行。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个安装或拆卸工具的运动根据两个轮辋凸缘中至少一个的检测的位置和存储或检测的轮辋架外形来控制。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个安装或拆卸工具的运动根据两个轮辋凸缘中至少一个的检测的外周边缘位置来控制。
11.一种用于安装或拆卸汽车轮胎的设备，包括用于确定汽车车轮的轮辋几何尺寸的设备，所述用于确定汽车车轮的轮辋几何尺寸的设备包括：多个用于检测轮辋表面的检测装置和用于计算由检测装置(6，7，8)提供的电检测信号的计算机辅助计算装置，其中，所述检测装置具有探测器和至少一个光源，所述光源从至少一个给定位置沿着至少一个给定方向发射光束到轮辋表面，所述探测器检测由轮辋表面反射的光束的方向，所述计算装置能够根据发射光束和反射光束的方向来确定轮辋表面上光束检测点的位置；
所述用于安装或拆卸汽车轮胎的设备还包括：
所述轮辋安装其上的旋转支承式车轮接收装置；
至少一个安装或拆卸工具；
用于所述车轮接收装置的旋转驱动装置，以及
连接到所述计算机辅助计算装置的控制装置；
其中所述多个检测装置的每个能够非接触地检测轮辋径向外侧的外形，在安装或拆卸过程中所述至少一个安装或拆卸工具被沿着所述外形引导；以及
所述控制装置能够根据检测信号控制在安装或拆卸过程中所述至少一个安装或拆卸工具，而不与轮辋表面相接触。
12.如权利要求11所述的设备，其中，设有用于检测两个轮辋凸缘的两个具有光源和探测器的所述多个检测装置的两个。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述多个检测装置中的一个包括光源和辅助探测器，用于检测轮辋外表面。
14.如权利要求11所述的设备，其中，所述多个检测装置的每个的所述光源和传感器可绕公共轴同步枢转，并且与各枢转角成比例的电信号传送到所述计算装置。
15.如权利要求11所述的设备，其中，计算装置适于借助三角检测法通过所述多个检测装置的每个的所述光源的发射光束方向和经轮辋表面反射的反射光束方向来确定轮辋表面上各检测点的位置。
16.如权利要求11所述的设备，其中，旋转角度发射器检测所述轮辋的各个旋转角度位置，并向所述计算装置提供对应的电信号。
17.如权利要求11所述的设备，其中，所述多个检测装置的每个是光学检测装置。
18.如权利要求11所述的设备，其中，所述多个检测装置中的至少一个沿着车轮接收装置的旋转方向设置在所述至少一个安装或拆卸工具的前方。
19.如权利要求11所述的设备，其中，轮辋上各检测点的空间位置是参照所述至少一个安装或拆卸工具来确定的。
20.如权利要求11所述的设备，其中，确定了轮辋凸缘的外周边缘的各空间位置。
21.如权利要求11所述的设备，其中，所述计算装置适于确定轮辋凸缘之间的轮辋架的空间位置。
22.如权利要求11所述的设备，其中，针对不同的车轮类型，在所述控制装置的存储器内或在与所述控制装置相连的存储器内存储轮辋架的外形。
23.如权利要求22所述的设备，其中，在所述控制装置的存储器内另外还存储有轮辋凸缘的外形。
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