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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Reifens mit zwei
Wülsten
auf eine Felge, wobei der Reifen in einer vorbestimmten Lage auf
die Felge aufgelegt wird und die beiden Wülste nacheinander mittels auf
die Wülste
einwirkenden Werkzeugen, die entlang des Felgenrandes bewegt werden, über einen
Felgenrand gestreift werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine
Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens mit einer Halteeinrichtung zum Halten einer Felge,
einem ersten Werkzeug mit einem Reifeneingriffsbereich, einer ersten
Führungseinrichtung,
an welcher das erste Werkzeug bewegbar geführt und abgestützt ist,
einer ersten Antriebsvorrichtung, durch die das erste Werkzeug in
eine Arbeitsposition an der Felge bewegbar ist, und einer Drehantriebsvorrichtung,
die dazu eingerichtet ist, die erste Führungseinrichtung und das erste
Werkzeug oder die Halteeinrichtung der Felge in eine Drehbewegung
um die Achse der Felge zu versetzen.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannte Art sind aus
EP 1 054 783 B1 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren wird zunächst die Felge in einer Reifenmontagestation
festgespannt und anschließend
der Reifen in vorbestimmter exzentrischer Lage auf die Felge aufgelegt
und mit einer Klemme festgehalten. Ein Werkzeug zur Montage des
Reifenwulstes, das an dem Arm eines Roboters angeordnet ist, wird
mit dem Reifen in Eingriff gebracht und auf einem programmierten
Pfad um die Felge herumgeführt,
um den ersten Wulst über
den Rand der Felge zu spreizen. Nachdem das Werkzeug annähernd 360° in Bezug
auf die Felge durchlaufen hat, wird es mit dem zweiten Wulst des Reifens
in Eingriff gebracht und entlang eines zweiten programmierten Pfades
bewegt, wobei es eine zweite Bewegung um den gesamten Umfang der
Felge herum ausführt,
um den zweiten Wulst auf die Felge zu montieren. Bei dem bekannten
Verfahren vollführt
somit das Montagewerkzeug eine Drehbewegung um die Felge von zweimal
360°, um
die Reifenwülste
nacheinander zu montieren.
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Es
ist weiterhin aus
US
6,182,736 B1 eine Vorrichtung zur Montage und Demontage
von Reifen bekannt, welche eine drehend antreibbare Halteeinrichtung
zum Halten der Felge aufweist. An einem Ständer sind zwei schwenkbare
Arme angeordnet, die an ihren Enden jeweils mit einer Führungseinrichtung
versehen sind. An jeder Führungseinrichtung
ist ein Werkzeug parallel zur Drehachse der Felge bewegbar geführt und
abgestützt.
Beide Werkzeuge sind hierbei verschieden. Das eine Werkzeug ist
ein Montage- oder Demontagekopf, der zwischen Reifenwulst und Felgenrand
eingreift, um den Reifenwulst über
den Felgenrand zu streifen. Das zweite Werkzeug ist ein Fuß, der auf
die Seitenwand des Reifens einwirkt, um den Reifen in das Tiefbett
der Felge zu drücken.
Beide Werkzeuge sind zur gemeinsamen Verwendung bei der Montage
eines Reifenwulstes bestimmt, wobei sie verschiedene Funktionen
haben und einander ergänzen.
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Eine
weitere aus
DE
10 2004 046 420 A1 bekannten Reifenmontiervorrichtung weist
eine Dehnvorrichtung auf, welche die Wülste des Reifens in Radialrichtung
des Rades dehnt. Die Dehnvorrichtung umfasst zwei Rollensätze mit
jeweils zwei Spannrollen und einer Andrückrolle. Die beiden Rollensätze werden
durch einen Drehantrieb gleichzeitig gegensinnig um die Achse des
von einer Radhalterung gehaltenen Rades von einer Ausgangsposition
zu einer dieser gegenüber
liegenden Umkehrposition gedreht und anschließend in die Ausgangsposition
zurück gedreht.
Das Montieren beider Reifenwülste
erfolgt hierbei zeitlich nacheinander in getrennten Schritten.
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Bei
der automatischen Montage von Reifen in der Automobilproduktion
ist die Zeit, die zur Montage eines Reifens benötigt wird, ein die Produktionszahlen
begrenzender Faktor. Es besteht daher das Bestreben, diese Montagezeit
möglichst
klein zu halten. Einer Beschleunigung des Montagevorgangs sind jedoch
durch die mit der Montagegeschwindigkeit zunehmende Materialbelastung
und der entsprechend höheren
Gefahr von Schäden
Grenzen gesetzt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben, welches eine Verringerung der Montagezeit ohne Erhöhung der
Materialbelastung ermöglicht. Weiterhin
ist es Aufgabe der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete
Vorrichtung zu schaffen.
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Nach
der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren mit
den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
des Verfahrens sind in den Ansprüchen
2 bis 7 angegeben. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die genannte
Aufgabe nach der Erfindung durch die in den Ansprüchen 8 oder
9 angegebenen Merkmale gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Montage eines Reifens mit zwei Wülsten auf eine Felge, wobei
der Reifen in einer vorbestimmten Lage auf die Felge aufgelegt wird
und die Wülste
nacheinander mittels auf die Wülste
einwirkender Werkzeuge, die entlang des Felgenrandes bewegt werden, über einen
Felgenrand gestreift werden, umfasst die Schritte, nach denen ein
erstes Werkzeug zur Montage des der Felge benachbarten ersten Wulstes
in eine Arbeitsposition an dem Felgenrand gebracht wird und durch
eine Drehbewegung um die Achse der Felge relativ zum Felgenrand
und zum Reifen bewegt wird, ein zweites Werkzeug zur Montage des
zweiten Wulstes nach einem Drehwinkel der Drehbewegung von im Wesentlichen
180° in
eine gegenüber
der aktuellen Arbeitsposition des ersten Werkzeugs um im Wesentlichen
180° versetzte
Arbeitsposition an dem Felgenrand gebracht wird und durch Fortsetzung
der Drehbewegung in gleicher Drehrichtung zusammen mit dem ersten
Werkzeug relativ zum Felgenrand und zum Reifen bewegt wird, das
erste Werkzeug aus der Arbeitsposition am Felgenrand zurückgezogen
wird, sobald der erste Wulst den Felgenrand übersprungen hat, und das zweite
Werkzeug unter Fortsetzung der Drehbewegung in gleicher Drehrichtung
relativ zum Felgenrand und zum Reifen weiterbewegt wird und das
zweite Werkzeug aus der Arbeitsposition am Felgenrand zurückgezogen
wird, nachdem der zweite Wulst über
den Felgenrand gestreift ist.
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Bei
dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt die Montage des zweiten
Wulstes des Reifens nicht im Anschluss an die Montage des ersten
Wulstes, sondern beginnt schon erheblich früher noch während der Montage des ersten
Wulstes, und zwar zu einem Zeitpunkt, an dem das Werkzeug zur Montage des
ersten Wulstes einen Drehwinkel von im Wesentlichen 180° entlang
des Felgenrandes durchlaufen hat. Durch den entsprechend früheren Beginn
der Montage des zweiten Wulstes und die Überlappung der Montagevorgänge von
erstem und zweitem Wulst ist die Gesamtdauer des Reifenmontagevorgangs
erheblich kürzer
als bei der bekannten und üblichen Verfahrensweise.
Werden bei der üblichen
Verfahrensweise für
jedes Werkzeug jeweils eine volle Drehung, also insgesamt zwei Drehungen,
benötigt,
so kommt das erfindungsgemäße Verfahren
mit einer halben Drehung weniger, also eineinhalb Drehungen aus.
Dies entspricht einer Verringerung des Zeitaufwands für den reinen
Montageprozess um 25%. Da die Taktzeit für die Montage eines Reifens
außer
der reinen Prozesszeit noch weitere Nebenzeiten beinhaltet, ist
die erreichbare Taktzeitreduzierung niedriger, erreicht aber Werte
von 12% bis 15%. Da der Zeitgewinn des erfindungsgemäßen Verfahrens
nicht durch eine Erhöhung
der Arbeitsgeschwindigkeit der Montagewerkzeuge erreicht wird, sondern
die Arbeitsgeschwindigkeit verglichen mit den bekannten Verfahren
unverändert
bleiben kann, ergeben sich auch keine höheren Belastungen des Reifens,
die sich nachteilig auswirken könnten.
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Nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
das zweite Werkzeug nach Erreichen eines Drehwinkels der Drehbewegung
von im Wesentlichen 480° aus
der Arbeitsposition zurückgezogen
wird. Das zweite Werkzeug wird somit schon zurückgezogen, bevor es eine volle Umdrehung
im Einsatz war. Hierdurch kann die Prozesszeit für den Montageprozess weiter
verkürzt werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das erste Werkzeug nach Erreichen
eines Drehwinkels der Drehbewegung von im Wesentlichen 300° aus der
Arbeitsposition zurückgezogen
wird. Diese Winkelposition hat sich für den gesamten Ablauf des Montageprozesses
als vorteilhaft erwiesen.
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Eine
bevorzugte Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, dass die Drehbewegung von den beiden Werkzeugen ausgeführt wird und
die Felge und der Reifen an einer Drehbewegung gehindert werden.
Diese Verfahrensweise ist vorteilhaft für das automatische und exakt
zentrierte Spannen der Felge in der Montagevorrichtung und die automatische
Zuführung
des Reifens. Hierbei kann weiterhin vorgesehen sein, dass am Ende
des Montagevorgangs, d. h. nach dem Zurückziehen des zweiten Werkzeugs,
beide Werkzeuge durch Fortsetzung der Drehbewegung in gleicher Richtung
oder durch eine Drehbewegung in entgegengesetzter Drehrichtung in
die Ausgangsstellung für
einen nachfolgenden Montagevorgang bewegt werden.
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Anstelle
der beiden Werkzeuge kann nach einem anderen Vorschlag der Erfindung
die Drehbewegung auch von der Felge und dem Reifen ausgeführt werden,
wobei die beiden Werkzeuge an einer Drehbewegung um die Achse der
Felge gehindert werden. Bei dieser Variante sind die Werkzeuge somit
nur im Wesentlichen parallel zur Achse der Felge in die Arbeitsposition
und aus dieser zurück
bewegbar.
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Nach
der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens eine Halteeinrichtung zum Halten einer Felge, ein erstes
Werkzeug mit einem Reifeneingriffsbereich, eine erste Führungseinrichtung,
an welcher das erste Werkzeug bewegbar geführt und abgestützt ist,
eine erste Antriebsvorrichtung, durch die das erste Werkzeug in eine
Arbeitsposition an der Felge bewegbar ist, und eine Drehantriebsvorrichtung,
die dazu eingerichtet ist, die erste Führungseinrichtung und das erste Werkzeug
oder die Halteeinrichtung der Felge in eine Drehbewegung um die
Achse der Felge zu versetzen, ein zweites Werkzeug mit einem Reifeneingriffsbereich,
das an einer zweiten Führungseinrichtung bewegbar
geführt
und abgestützt
ist und unabhängig von
dem ersten Werkzeug durch eine zweite Antriebsvorrichtung in die
Arbeitsposition an der Felge bewegbar ist, wobei die beiden Werkzeug
so zueinander angeordnet sind, dass ihre beiden Arbeitspositionen
in Bezug auf die Achse der Felge jeweils diametral gegenüberliegen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben,
das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
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1 den
prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Reifenmontage nach der
Erfindung,
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2 den
Arbeitsbereich der Vorrichtung gemäß 1 beim Beginn
des Montageprozesses,
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3a den
Arbeitsbereich der Vorrichtung gemäß 1 nach einer
Drehung der Werkzeuge um einen Drehwinkel von 180°,
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3b ein
Polardiagramm der Werkzeugbewegung bis zum Erreichen der Werkzeugstellung
gemäß 3a,
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4a die
Stellung der Werkzeuge nach Montage des ersten Wulstes,
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4b ein
Polardiagramm der Werkzeugbewegung bis zum Erreichen der Werkzeugstellung
gemäß 4a,
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5a die
Stellung der Werkzeuge der Vorrichtung gemäß 1 bei Beendigung
der Reifenmontage,
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5b ein
Polardiagramm der Werkzeugbewegung bis zum Erreichen der Werkzeugstellung
gemäß 5a.
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1 zeigt
eine Felge 1 und einen auf diese aufzuziehenden Reifen 2 in
einer Montagestation 3 zur automatischen Reifenmontage.
Die Felge 1 ist auf einem Aufnahmetisch 4 mittels
mehrerer Spannelemente 5 festgespannt. Der Reifen 2 wurde
von einer nicht dargestellten Zuführvorrichtung zugeführt und
derart exzentrisch zur Felge 1 auf diese aufgelegt, dass
er eine zur Felge 1 geneigte Kipplage einnimmt, wobei ein
Abschnitt des oberen Felgenrandes 6 in die von dem unteren
ersten Wulst 7 des Reifens 2 umgrenzte Öffnung hineinragt.
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Über dem
Aufnahmetisch 4 ist koaxial zur Achse der Felge ein drehbarer
Aufziehkopf 8 angeordnet, der durch eine nicht dargestellte
Drehantriebsvorrichtung der Montagestation 3 drehend antreibbar
ist. An dem Aufziehkopf 8 sind zwei Führungseinrichtungen 10, 11 diametral
zur Achse angeordnet. An der Führungseinrichtung 10 ist
ein erstes Werkzeug 12 und an der Führungseinrichtung 11 ein zweites
Werkzeug 13 gehalten und parallel zur Achse der Felge bewegbar
geführt.
Mit Hilfe von Antriebsvorrichtungen 14, 15 die
an dem Aufziehkopf 8 angeordnet sind, können die Werkzeuge 12, 13 in Längsrichtung
der Führungseinrichtungen 10, 11 bewegt
und in definierten Stellungen festgestellt werden. Beide Antriebsvorrichtungen 14, 15 und
die Drehantriebsvorrichtung zum Drehen des Aufziehkopfes 8 sind
durch eine programmierbare Steuerung unabhängig voneinander steuerbar.
Die Werkzeuge 11, 12 gleichen einander und umfassen
jeweils einen Wulstabweiser 16 und eine Andruckrolle 17. Die
Anordnung zusätzlicher
Elemente, beispielsweise einer Nachlaufrolle, kann ebenfalls vorgesehen sein.
Außerdem
können
das erste Werkzeug 12 und das zweite Werkzeug 13 abweichend
voneinander gestaltet sein, um eine bessere Anpassung an die jedem
Werkzeug 12 bzw. 13 zufallende Montageaufgabe
zu ermöglichen.
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1 zeigt
die Betriebssituation der Montagestation 3 vor Einleitung
des eigentlichen Montagevorgangs durch Ansteuerung des Aufziehkopfes 8. Die
Werkzeuge 12, 13 befinden sich in Ausgangsstellung über dem
Reifen 2 und der Felge 1. Die Felge 1 ist
in der Montagestation 3 fixiert. Der Sitzbereich der Felge 1 und
die Wülste 7, 9 des
Reifens 2 sind mit Gleitmittel benetzt.
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Zur
Einleitung der Reifenmontage wird durch Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 14 das
erste Werkzeug 12, wie in 2 gezeigt,
durch die Öffnung
des oberen Wulstes 9 in die Arbeitsposition am Rand der
Felge 1 bewegt. Gleichzeitig wird, wie durch die Pfeile 19, 20 angedeutet,
der dem Werkzeug 12 benachbarte, neben der Felge 1 befindliche Rand
des Reifens 2 durch geeignete Spannmittel nach unten und
in Richtung der Felge 1 gedrückt. Sobald das Werkzeug 12 die
in 2 gezeigte Position erreicht hat, wird der Aufziehkopf 8 im
Uhrzeigersinn um die Achse der Felge in Drehung versetzt. Hierdurch
bewegt sich das Werkzeug 12 am Felgenrand 6 entlang,
wobei sein Wulstabweiser 16 den unteren Wulst 7 kontinuierlich über den
Felgenrand 6 streift und die dem Wulstabweiser 16 folgende
Andruckrolle 17 den Wulst 7 nach unten zur Felgenmitte
hin drückt.
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Während der
Drehung des Aufziehkopfes 8 wird durch Ansteuerung der
Antriebsvorrichtung 15 das zweite Werkzeug 13 zu
einem solchen Zeitpunkt in Richtung der Felge 1 bewegt,
dass es die Arbeitsposition am Rand der Felge 1 erreicht,
wenn es sich nach der Drehung des Aufziehkopfes 8 um 180° an der Ausgangsstelle
des ersten Werkzeugs 12 befindet. Diese Situation ist in 3a gezeigt,
wobei aus Gründen
der Vereinfachung der Darstellung der Reifen weggelassen ist. In 3b sind
die Wege der Werkzeuge 12, 13 bis zu dieser Position
durch Kreisbögen
veranschaulicht. Punkte bezeichnen hierin die jeweilige Ausgangsstellung
und Pfeile die augenblickliche Stellung der Werkzeuge 12, 13.
Bei Erreichen seiner Arbeitsposition gelangt das zweite Werkzeug 13 in
Eingriff mit dem oberen, zweiten Wulst 9 des Reifens 2,
wodurch dieser, da die Drehbewegung des Aufziehkopfes 8 nicht
unterbrochen wird, ebenfalls kontinuierlich über den Felgenrand 6 gestreift wird.
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Die
Montage des ersten, unteren Wulstes 7 ist beendet, wenn
das erste Werkzeug 12 einen Drehwinkel von im Wesentlichen
300° durchlaufen hat.
Das Werkzeug 12 kann daher durch Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 14 in
seine von der Felge 1 entfernte Grundstellung zurückgezogen
werden. Diese Betriebssituation ist in 4a gezeigt. 4b veranschaulicht
die Drehwinkel, die die Werkzeuge 12, 13 bis zum
Erreichen dieser Betriebsstellung durchlaufen haben. Er beträgt für beide
Werkzeuge 300°.
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5 zeigt die Betriebsstellung der Werkzeuge 12, 13 nach
einer Drehung des Aufziehkopfes 8 um 480°. Bei Erreichen
dieser Stellung hat auch das zweite Werkzeug 13 in Arbeitsposition
einen Drehwinkel von 300° durchlaufen,
so dass auch das Aufziehen des zweiten Wulstes 9 beendet
ist. Durch Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 15 wird
jetzt auch das zweite Werkzeug 13 in seine Grundstellung zurückgezogen.
Die fertig montierte Einheit aus Felge 1 und Reifen 2 wird
daher durch Lösen
der Spannelemente 5 freigegeben und kann mittels vorgesehener
Fördereinrichtungen
aus der Montagestation 3 herausgefordert werden. Der Aufziehkopf 8 wird während dem
Entladen und neuem Beladen der Montagestation 3 mit den
zurückgezogenen
Werkzeugen 12, 13 weitergedreht, bis nach Erreichen
eines Gesamtdrehwinkels von 720° entsprechend
zwei vollständigen
Umdrehungen die in 1 gezeigte Ausgangsstellung
der Werkzeuge 12, 13 wieder erreicht ist. In dieser
Stellung wird der Aufziehkopf 8 so lange angehalten, bis
der nächste
Montagevorgang beginnen kann.
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Das
beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass sich der Arbeitsweg,
den die Werkzeuge in Arbeitsstellung bei einer Reifenmontage gemeinsam durchlaufen,
im Vergleich zu den bekannten Verfahren um 180°, nämlich von 660° auf 480° verkürzt. Das entspricht
einer Reduzierung der Prozesszeit, bei der sich Werkzeuge in Arbeitsposition
am Rand der Felge befinden, von 27% ohne Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit
der Werkzeuge. Zwar ist bis zur Erreichung der Ausgangsstellung
für den
neuen Montageprozess der von dem Aufziehkopf 8 zurückzulegende Drehweg
bei dem bekannten und dem neuen Verfahren gleich.
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Nach
dem Zurückziehen
der Werkzeuge 12, 13 kann die Drehung des Aufziehkopfes 8 aber
mit größerer Geschwindigkeit
erfolgen und das Entladen der Montagevorrichtung kann entsprechend
früher begonnen
werden. Versuche haben gezeigt, dass sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine Verringerung der Taktzeit für
die automatische Montage von Reifen und Felgen um 12% bis 15% ohne Erhöhung der
Prozessgeschwindigkeit erreichen lässt.