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Die Erfindung betrifft Maschinen zum Anbringen und
Entfernen von Reifen auf und von Felgen und bezieht
sich im besonderen auf die Einrichtung zu deren
Bedienung.
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Bekannte Maschinen zum Anbringen und Entfernen von
Reifen auf und von Felgen bestehen aus einer äußeren
Blechverkleidung, auf deren Oberseite sich eine
rotierende Plattform befindet, die mit selbst zentrierenden
Einrichtungen versehen ist, um die Felge fest zu
klemmen bzw. zu spannen.
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An der Seite der rotierenden Plattform schließt sich
eine vertikale Konstruktion an, welche die gewünschte
Position unterstützt und in dieser hält bzw. fest
klemmt, ein horizontaler Arm, dessen über der
rotierenden Plattform liegendes Ende den Schlitten eines
vertikalen Arms unterstützt. Am unteren Ende des
vertikalen Arms ist ein Werkzeug befestigt, das gegen die
Reifenwulst drückt, um diese unter den Rand der Felge
zu drücken oder sie daraus zu lösen.
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Besagte rotierende Plattform wird durch einen
innerhalb der Verkleidung angebrachten Elektromotor mittels
einer Verbindungsachse angetrieben, zwischen welchen
ein Reduktionsgetriebe geschaltet ist.
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In Bereichen, in denen die Elektrizität für
industrielle Anwendungen mittels eines
Dreiphasen-Wechselstrom-Versorgungsnetzes verteilt wird, kann der
Elektromotor zum Antrieb der Maschinen aus einer
Dreiphasen-Wechselstrom- bzw. Induktionsart oder einer
Einphasen-Synchron- bzw. Induktionsart bestehen.
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In Bereichen, in denen jedoch die Elektrizität mittels
eines Einphasen-Versorgungsnetzes verteilt wird, wird
ein Einphasen-Synchronmotor benutzt.
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Die Energie- bzw. Stromversorgung unterscheidet sich
von Land zu Land, in Italien liegt zum Beispiel die
Dreiphasen-Wechselstromversorgung bei 380 V und die
Einphasen-Versorgung bei 220 V, wohingegen die
Stromversorgung in den Vereinigten Staaten für Einphasen-
Wechselstrom bei 110 V liegt.
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Dies bedarf bei den Herstellern dieses Maschinentyps
eine Produktionsunterscheidung in Übereinstimmung mit
der Art und Spannung des Elektrizitäts- bzw.
Stromnetzes für die jeweilige Region, in der das Produkt
verkauft werden soll.
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Dies wird erschwert durch die Tatsache, dass bei
Reifen-Entfernungsmaschinen die rotierende Plattform ein
Drehmoment erfordert, welchem, bei der geringen
Umdrehungszahl, bei der die Plattform rotiert, eine
wesentliche Bedeutung zukommt, wenn das Werkzeug in Gebrauch
ist.
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In dieser Hinsicht sind Dreiphasen- oder Einphasen-
Induktionsmotoren dafür bekannt, dass sie eine
charakteristische Drehmomentskurve besitzen, in welcher sich
das Drehmoment wesentlich verändert sobald sich die
Umdrehungszahl innerhalb eines sehr geringen Bereiches
ändert.
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Die DE 42 05 045 legt eine Reifen-Montage-Vorrichtung
mit Elektromotor (1) offen, für relative Drehung bzw.
Rotation des Reifens und des Fahrzeugrades und eines
Montagewerkzeugs, so dass die Reifenwulst über die
Felge montiert wird während letztere sich dreht.
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Das rotierende Drehmoment wird während der
Reifenmontage durch Regelung der an den Elektromotor (1)
gelieferten Stromamplitude solange gesteuert, bis ein
vorher eingestellter maximaler Wert erreicht ist.
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Der Motor dieser Reifen-Montage-Vorrichtung ist ein
durch einen Dreiphasen-Wechselstrom angetriebener
Dreiphasenmotor.
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Die US 5,196,772 legt ein Gerät zur Montage eines
Kraftfahrzeugrades auf ein Scheibenrad offen, bei
welchem das Montagewerkzeug mittels eines Elektro-
Antriebsmotors um eine Achse gedreht wird.
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Dieser Motor ist vorzugsweise ein
Dreiphasen-Servomotor, obwohl es ebenso möglich ist einen Gleichstrom-
Servomotor zu benutzen.
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Trotz der Möglichkeit, dem Stand der Technik
entsprechend, das Drehelement einer Reifen-Montage-Maschine
mittels Wechselstrom- und Gleichstrommotoren
anzutreiben, besteht eine Anforderung nach einer Maschine zum
Anbringen und Entfernen von Reifen auf und von Felgen,
dessen Verfahren diese Drehmomentsanforderung
unabhängig von Spannung und Art der Stromnetzelektrizität
zufriedenstellt.
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist, eine Maschine zum
Anbringen und Entfernen von Reifen auf und von Felgen
bereit zu stellen, welche die zuvor genannten
Nachteile auf Grund der in den Ansprüchen definierten
Eigenschaften überwindet.
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Die Verfahrens- und konstruktionbedingten
Eigenschaften dieser Erfindung werden aus nachfolgender
Beschreibung einer bevorzugten Anwendungsform
offensichtlich, welche durch ein nicht einschränkendes
Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen gegeben sind.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der Maschine dieser
Erfindung.
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Fig. 2 ist eine schematische Darstellung des
Antriebsmotors der Maschine dieser Erfindung.
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Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Steuer- und
Schutzschaltung der Maschine dieser Erfindung.
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Fig. 4 zeigt die charakteristische
Drehmoments-/Umdrehungszahlkurve des Elektromotors der für diese
Erfindung eingesetzt wird.
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Die Figuren zeigen das Gehäuse 1, aus deren Oberseite
2 die Achse 3 herausragt, welche rotierenderweise die
Plattform 4 trägt bzw. stützt.
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Diese kreisförmige Plattform 4 ist mit vier,
üblicherweise radial angeordneten Rillen versehen, hier nicht
abgebildet, in welchen sich Schienen bzw. Schlitten
bewegen, an deren Oberseite Klemmbacken 6 angebracht
sind, um die Felge 7 in der Arbeitsposition fest zu
spannen. Die Schlitten 5 werden durch eine
üblicherweise pneumatische Einheit 8 angetrieben, welche im
unteren Bereich der kreisförmigen Plattform 4 gehalten
wird, wie in Fig. 1 gezeigt.
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An der Seite der kreisförmigen Plattform 4 erstreckt
sich nach oben die Säule 9, an deren oberen Ende eine
horizontale Führung 10 angebracht ist, innerhalb derer
sich die Form-Rundstange 11 bewegt.
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Am Ende der Form-Rundstange 11 ist eine vertikale
Achsen-Führung 12 angebracht, welche eine Rundstange 13
aufnehmen und dazuhin fest umschließen kann, an deren
unterem Ende das Werkzeug 14 befestigt ist, welches
gegen die Reifenwulst arbeitet.
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Die kreisförmige Plattform 4 wird mittels des
Elektromotors 15 mit einer dazwischen geschalteten
Einrichtung zum Verringern der Rotationsgeschwindigkeit der
Motorwelle um ihre eigene Achse gedreht.
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Diese Einrichtung weist im Besonderen ein
Reduktionsgetriebe 16 und zwei Riemenscheiben 17 und 18 auf,
zwischen welchen sich der Riemen 19 erstreckt bzw.
spannt.
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Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Elektromotor 15
ist ein Einphasen-Hauptschlußmotor mit einer
Leistungsabgabe zwischen 350 W und 600 W und einem
absorbierten bzw. verbrauchten Strom zwischen 10A und 15A.
Motoren, die mit Gleichstrom und Wechselstrom
betrieben werden können, werden in "Series Alternating
current Motors - III" von J. L. Watts, erschienen in
"Practical Engineering", 27. März 1953, Seiten 317-
318, besprochen.
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Diese Figur zeigt den Stator bzw. Ständer 23 mit
seiner Ständerwicklung 24, den mit den
Stromabnehmerbürsten 26 versehenen Rotor bzw. Läufer 25 und den
Klemmenblock 27, mit dem die Enden des Stator und
Rotorkreises, 240, 241 und jeweils 260, 261 verbunden sind.
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Die Anschlußleitungen 280, 281 des
Drehzahl-Geschwindigkeitsmesser und die Anschlußleitungen 290, 291 der
Wärmeschutzvorrichtung des Motors sind ebenso mit dem
Klemmenblock 27 verbunden.
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Die charakteristische Drehmoments/Umdrehungszahl-Kurve
eines Hauptschlußmotors ist in Fig. 4 abgebildet.
Diese Kurve zeigt, dass, sobald sich das Widerstand
leistende Drehmoment erhöht, die Umdrehungszahl des Motors
abnimmt und das entwickelte Drehmoment ansteigt.
Dennoch besitzt diese Motorart eine Umdrehungszahl, die
sich mit schwankender bzw. ändernder Belastung
beträchtlich verändert, eine auf
Reifen-Entfernungsmaschinen zutreffende Besonderheit, bei welchen geringe
Geschwindigkeiten mit hohen Widerstand leistenden
Drehmomenten gefordert sind und einer hohen
Geschwindigkeit, wenn das Widerstand leistende Drehmoment
gering ist.
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Zwischen den Klemmenblocks des Elektromotors 15 und
der Hauptleitung befinden sich eine elektronische
Karte 20 zur Steuerung und zum Schutz des Elektromotors
und ein durch das Start-Stopp-Pedal der
Reifen-Entfernungsmaschine betriebener Umkehrschalter 21.
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Besagter Elektromotor 15 wird mit 220 V Wechselstrom
betrieben, in Regionen, in denen diese elektrische
Spannung verfügbar ist, oder im anderen Fall mit 110 V
Wechselstrom.
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In diesem zweiten Fall enthält die elektronische Karte
20 einen Gleichrichter, um die 110 V
Wechselstrom-Zufuhr auf 150 V Gleichstrom (gleichgerichtet) zu
korrigieren, und um den benötigten Strom zum Anbringen und/
oder Entfernen des Reifens auf die oder von der Felge
zur Verfügung zu stellen.
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Die elektronische Karte 20 zum Antrieb des Motors mit
einer Gleichstrom-Spannung von ungefähr 150 V ist in
dem Blockdiagramm der Fig. 3 gezeigt.
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Diese Figur zeigt eine Anfangsstufe 200 mit Teilen zum
Herausfiltern der verunreinigenden Oberschwingungen,
die in der Netz-Wechselstromversorgung vorhanden sind,
und die Schutzeinrichtungen an der Eingangsstelle zu
der Karte 20.
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Der Anfangsstufe 200 nachgeschaltet befindet sich eine
Stufe 201 zum messen des durch den Elektromotor 15
verbrauchten Stroms, die zum Beispiel aus einem
gewöhnlichen Amperemeter-Wandler besteht, der den Strom
durch die Versorgungsleitung mißt und das erhaltene
Signal einem Mess- und Steuerstromkreis, dargestellt
im Block 202, zuführt. Die in Block 202 dargestellten
Stromkreise, welche nicht abgebildet sind, da sie von
gewöhnlicher Bauart sind, werden durch eine
Stromversorgungseinheit angetrieben, angezeigt durch Block 203
in Fig. 3.
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Dieser Block 202 enthält im Besonderen eine
Eingangsstufe, die aus einem Gleichrichter und Filter besteht,
in welchem das Wechselstromsignal des
Amperemeterwandler gleichgerichtet wird, einen Vergleichsmesser
in welchem dieses gleichgerichtete Stromsignal mit
einem Bezugswert verglichen wird, so dass der durch den
Motor erlaubte Maximalstrom das gewünschte Drehmoment
im allgemeinen nicht übersteigt und im Block 204
gesetzt bzw. eingegeben wird, einen Speicherkreis, in
welchem der gemessene Wert dieses Stromsignals
gespeichert wird, und einen Kreis zum öffnen und schließen
des Relais, dargestellt im Block 205.
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Besagtem Block 205 nachgeschaltet befindet sich ein
Gleichrichter gewöhnlicher Bauart, durch 206
angezeigt, der den von dem Elektromotor 15 erforderten
Wechselstrom gleich richtet.
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Zwischen dem Elektromotor 15 und dem Block 205 sind
ein Block 207 mit einem Motorfilter und ein Block 208
geschaltet, der aus einem gewöhnlich wirkenden
Umkehrschalter besteht und der Rotationsrichtung des Rotors
des Elektromotors 15 ermöglicht durch Einwirken auf
die Kontaktstellen des Klemmblock 27, umgekehrt zu
werden.
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Während des Arbeitsvorgangs der
Reifen-Entfernungsmaschine ist der durch die Leitung verbrauchte
elektrische Strom proportional zu dem auf die Welle des
Elektromotor 15 angelegten. Widerstand leistenden
Drehmoments, welches selbst von der auf das Werkzeug
14 übertragenen Kraft abhängt, sobald dieses zwischen
der Felgenkante und der Reifenwulst einwirkt.
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Wenn das Werkzeug während der Montage oder Entfernung
des Reifens auf die oder von der Felge auf
Schwierigkeiten stößt, erhöht sich das Widerstand leistende
Drehmoment mit entsprechender Abnahme der
Motor-Umdrehungszahl gemäß der Kurve in Fig. 4. Sobald das
Werkzeug den Punkt des Widerstands überwindet, nimmt das
Widerstand leistende Drehmoment ab und die
Motor-Umdrehungszahl erhöht sich.
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Während der Montage oder Entfernung des Reifens auf
die oder von der Felge muss der verbrauchte Strom
immer geringer als ein durch den Hersteller des
Elektromotors 15 vorbestimmter Wert sein, um eine
Beschädigung der Rotor-Bürsten 26 zu vermeiden. Im
dargestellten Beispiel ist dieser vorbestimmte Wert 15A und ist
im Block 204 voreingestellt um einen Betriebsgrenzwert
fest zu setzten.
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Wenn der verbrauchte Strom während des Betriebes der
Reifen-Entfernungsmaschine den im Block 204
vorgegebenen Stromwert übersteigt, öffnet der Steuerkreis des
Relais dieses, um die Stromzufuhr zum Elektromotor 15
zu unterbrechen.
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Die Stromzufuhr wird nur dann wieder hergestellt, wenn
die Bedienungsperson das Startpedal 22 der
Reifen-Entfernungsmaschine löst, und so den im Speicherkreis
gespeicherten blockierten Zustand aufhebt, wobei der
Steuerkreis des Relais 205 dieses dann wieder
schließt.
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Die beschriebene Reifen-Entfernungsmaschine kann
ebenso mit 220 V Wechselstrom betrieben werden, wenn die
elektronische Karte 20 durch eine gleichartige
elektronische Karte, jedoch ohne Gleichrichter-Stufe 206,
ausgetauscht wird.