充气轮胎车轮的维护设备 【技术领域】
本发明涉及一种对汽车充气轮胎车轮进行自动维护，即用于更换轮胎或轮辋的设备。
背景技术
在对汽车充气轮胎车轮进行维护或保养时，操作人员(轮胎工)利用配备的常规轮胎装卸工具，或轮胎装卸机器时，需要利用视力，或通过测量轮辋的直径和/或厚度来根据给定的轮辋选择适当类型的轮胎，或反之根据给定的轮胎选择适当的轮辋，以确定充气阀的位置和进行其他几项任务。不仅如此，必须手动执行许多操作，其中有些操作很困难，并且必须十分注意采取一整套措施来防止造成轮胎或轮辋，特别是用轻合金材料制造的轮辋，损坏。
由于必须进行许多复杂的操作，并且利用大量的知识，所以有时不可避免地发生错误，造成轮胎的损坏和引起额外的维护费用。
为了方便轮胎工的工作，已经提出了某些解决方法，这些方法，虽然并不满意，用意是加速单个操作，比如安装在旋转平台，或工作台上，或轮胎装卸机器的自定心单元上的自动轮胎装载设备，或用于刚被更换的轮胎在充气时发生爆胎事故时地防弹出系统，或在轮胎中植入芯片从而可在适当的嵌入轮胎的显示设备上显示轮胎特性以向轮胎工提供可靠的信息。
不仅如此，这些均是孤立的方法，它们最低限度地，如果不是在某些场合可以忽略的话，可使轮胎工在日常工作中避免面临的困难。
【发明内容】
本发明的主要目的是提出一种汽车充气轮胎车轮维护的设备，该设备可以自动地进行装卸充气轮胎车轮外，还可执行一整套测量和控制操作，在保证必要精度的条件下，如果上述操作由轮胎工进行需要很长的时间。
本发明的另一个目的是提出一种十分有效的保养设备，该设备的控制和操作十分方便。
本发明的又一个目的是提出一种汽车充气轮胎车轮保养设备，该设备可以进行许多麻烦的操作，比如向轮胎装卸机器上装上一个计划检查和维护的车轮，以及在保养完成后从机器上卸下轮胎。
本发明的另一个重要目的是提出一种汽车车轮保养设备，该设备可用于对被保养的车轮的进行信息的注入和更新，从而在今后可以通过联网对车轮进行识别。
本发明的上述和其他一些目的，在下面会变得更加明显，是实现一种汽车充气轮胎车轮的维护设备，它由一个具有旋转的，用于支撑需要维护的车轮的电动支架的轮胎装卸机器，用于控制位置和放在所述旋转平台上的负荷的传感装置，作用在轮辋中部以在旋转时将车轮和旋转支架牢固地固定在一起的闭锁工具，用于测量轮辋大小的检测机构，和程序控制装置构成。
有利的是，本充气轮胎车轮的维护设备中的轮胎装卸机器具有一对可伸长且可折叠的操作臂，该操作臂具有可以控制自身位置和其上负荷的方法，可以用来自动进行由轮辋中取出胎圈和卸胎操作，以及装配胎和轮辋的操作。
更可取的是根据本发明的维护设备具有可以自动将充气轮胎车轮放在所述轮胎装配机器的旋转支架上，和将车轮从轮胎装卸机器上取下。
【附图说明】
通过对本发明的多个现在推荐的实施例的详细说明以及附图，本发明的进一步的内容和优点将变得更加明显。
图1：根据本发明的维护设备的局部概略正视图；
图1A：图1所示设备的荷重架的侧视图；
图1B：对图1A所示部件加以变更后的侧视图；
图1C：对图1A和图1B所示部件的详图；
图2：在放大比例尺条件下，图1所示的电动旋转平台或支承单元的轴向纵断面图；
图3：包括在图1所示的维护设备中的，用于将轮辋固定在轮胎装卸机器的旋转平台上的工具的第一实施例的径向截面的概略正视图；
图3A：图3细部的横截面图；
图4：包括在图1所示的维护设备中的，用于将车轮固定在轮胎装卸机器的旋转平台上的工具的第二实施例的径向截面的概略正视图；
图5：包括在图1所示的维护设备中的，用于将轮辋固定在轮胎装卸机器的旋转平台上的工具的第三实施例的概略和径向截面的正视图；
图6：图1所示设备的，上下一对可伸长和折叠的操作臂在放大比例尺条件下的详细透视图；
图7：图6所示细部的侧视图；
图8：由一个位于顶部的锥形滚轴，一个可伸长和折叠的轮胎拆卸工具，和一个位置传感装置组成的上部操作臂的透视图；
图9：图8所示操作臂的纵截面图；
图10：图8所示具有紧靠胎圈的锥形滚轴的操作臂；
图11：图8所示操作臂当胎圈拆卸工具位于伸长位置的说明图；
图12：图11所示操作臂的纵截面图，图中胎圈拆卸工具位于伸长位置，此时轮胎的内缘已与下面的轮辋解开；
图13：稍由上部观察的一个用于在工作台上将胎圈装入轮辋的工具的透视图；
图14：图1所示维护设备的一个变型的稍由上部观察的透视图；
图15：为说明本发明的设备为了有效地进行将轮胎装入轮辋或由其中卸出的全部操作所必须遵循的操作程序的流程图或作业图；
图16：从轮辋中卸出轮胎的工序的结构图或流程图；
图17：向轮辋中装入轮胎的工序的结构图或流程图；
图18：说明可以与根据本发明的若干种设备进行连接和对话的数据库的结构图；
在附图中相同的或类似的组件和/或部件采用相同的参考序号。
【具体实施方式】
首先参见图1和2，应当注意用于汽车充气轮胎车轮维护的设备1包括一个轮胎装卸机器2，该机器具有一个用于放置准备维护的车轮的电动旋转支承工作台3，用于控制旋转工作台3的位置的控制和传感装置，比如一个编码器4，和控制位于工作台上的负荷位置的控制和传感装置，比如一个离合器5，一个作为锁定手段的向下加压的推力装置6，该装置作用在轮辋的中部使得在旋转时车轮被牢固地固定在旋转支承工作台3上，用于测量放在支承工作台3上的车轮的轮辋大小的检测装置7，该装置最好还能读入一个可能植入轮胎中或装在轮辋上的芯片中的数据，以及一个电子控制处理单元EC。
具体地说，轮胎装卸机器2具有支承底板8(图2)的一个支架F。底板之下有一个可以采用任何适当形状，比如蜗杆减速齿轮，的减速齿轮9，该齿轮适于由一个可逆电动机10经由带齿皮带传送带10a进行驱动。减速齿轮9的输出轴11沿垂直方向伸出，经过一个端部14具有螺纹的内销13和套筒相啮合。套筒12起一个具有多种外径的心轴的作用，旋转时安装在底部轴承15和上部轴承16上，将运动传递到摩擦离合器，比如电磁耦合的摩擦离合器5上，该离合器将运动传递给围绕轴承16上的套筒12旋转的第5轮18。
位于第5轮18上方并与其啮合的4个相同的小齿轮，沿水平方向分布且相互间距90度角。每个齿轮和一个对应的丝杆20啮合，使丝杆随其旋转。4个丝杆20彼此相同，在其另一端与相应的蜗杆21相啮合，驱动一个相应的夹板22通过在工作台上开的一个径向的槽从支承工作台3向上升起。每个夹板22的顶部有是一个平面22a，该平面涂有某种摩擦系数大的合成材料24，比如橡胶，用来和轮辋的外(下)部边缘接触。所有这些平面22a位于和输出轴11，即旋转工作台3的轴，的旋转轴垂直的同一个平面上。
采用上述结构，当一个充气轮胎车轮或充气轮胎车轮的轮辋被放在夹板22上时，一旦电动机10启动，将通过摩擦离合器5驱动套筒14，以及第5轮18旋转。第5轮18驱动丝杆20，拖动夹板22向套筒14的轴向运动，带动一个外部的，最好是曲线状的，装在每个夹板22顶部的推力环22b，靠紧轮辋外部(下部)的边缘，直到轮辋被精确定位在旋转工作台3中心为止。
在轮辋被定心后，推力装置6向下运动，将轮辋固定在具有高摩擦系数的材料22a上。仅当轮辋被完全锁定在夹板22确定的位置之后，由夹板22和支承工作台3组成的总成才开始旋转。使用中的工作台3可以在，比如每分钟8到30转(rpm)的，速度范围内变速运行，其转矩正比于施加其上的负荷，比如在维护特殊类型的车轮时所需的最大负荷为1000-1100Nm。
编码器4使得持续地控制工作台或平台3的角位置以确定充气阀或放置充气阀的孔的角位置，以及车轮压力传感器的角位置，成为可能，这一点下面将加以进一步说明。
推力总成6包括一个推进缓冲器或板25，其下表面最好是具有高摩擦系数材料，比如橡胶，的涂层。推进缓冲器或板可在垂直的枢轴26上旋转并且受其控制。枢轴26的一端与流体，最好是空气，推动的圆柱形活塞27相连，另一端悬挂在支承悬臂28下。支承悬臂28适于在支承工作台3上的工作位置和休止位置之间移动，从而保持支承工作台3上的空间开放，这一点将在下面加以说明。
在结构上，悬臂28可以，比如从一个位于支架F上，并且最好位于轮胎装卸机器2的后侧的上支架30的叉状上端29向外伸出。其最接近支承工作台3的端部与流体驱动的液压缸27相连，而其远端则围绕一个水平方向的销31转动。流体驱动的液压缸27受到第二个水平销32的控制，被安全地约束在其工作位置。该销与悬臂28的端部邻近销31处的孔(图中没有示出)相啮合。在一个空气驱动的传动装置或一对并列的空气驱动的传动装置33控制下，该销被拔出使得悬臂28可向上翻转，移动到其休止位置。
悬臂28最好是在流体控制的传动装置作用下翻转。
放置在支承工作台3上的一个车轮或轮辋，在夹板22(材料24)和一个轮辋的边缘之间的摩擦力，以及在推力装置6作用在轮辋上的压力作用下发生旋转。
图3和图3A为推力装置6的简图，如上所述将轮辋放在具有夹板22的旋转支承工作台3上，该装置作用在具有轮胎T和一个充气阀34的轮辋C的法兰的中部。
图4表示上述设备的一个变型，其中旋转支承工作台3被一个支承板35替代，而该板被套筒12的顶部支承(注：图中为14)，板的上部有一个定心的圆锥体36，用来与轮辋C法兰的中心孔啮合。
在图5所示的实施例中，代替旋转支承工作台3的是一个截头圆锥体形状的支柱37。该支柱由套筒12进行驱动，并与轮辋C下边缘的内侧相啮合对其进行定心并且驱动其旋转。
位于支架F上的任何类型的检测装置7，可以采用比如红外传感器，或摄像机，或激光传感器，最好还包括一个任何形式的芯片阅读器；这些用来测量安装在轮胎装卸机器2上的轮辋的大小和厚度的检测装置均是熟悉电子技术的人员所熟知的。
如图3所示，一个激光红外传感器或摄像机7装在旋转支承工作台3之上，通过观测放置于工作台3上的轮辋C外轮廓的一个部分来测量轮辋C的大小和厚度，以及充气阀34的位置，而以夹板22的表面22a的水平位置的高度作为零高度的参考点。
在图4和5所示的实施例中，包括一对检测器，即一个如图3所示的上检测器7a，和一个作为检测器进行任何检测的零参考点的下检测器7b。
任何检测到的数据均将被输入电子控制处理单元EC进行所需的处理，这一点将在下面进行详细的说明。
有利的是，本发明的充气轮胎车轮的维护设备中，轮胎装卸机器2具有一对可以伸长和折叠的操作臂：上臂40和下臂41(图6-12)，和用于控制位置和放置在臂上的负荷的控制装置，使得它们可以进行取出胎圈和从轮辋C上拆卸轮胎T的典型操作外的其他操作。
具体地说，操作臂40和41基本位于水平方向，并且安装在一对或并列的导向立柱42和43上，并可沿其滑动(图6)。每个臂受到相应的与丝杆46相啮合的螺母44，45(图7)的控制。该丝杆与导向立柱42，43相平行，并且依次受可逆驱动单元47的驱动，该单元最好采用无刷电机，并且通常包括一个齿轮减速装置，一个负荷控制的摩擦离合器，和一个用于控制其角位置的编码器(图7)。
每个操作臂40，41包括一个固定在相应的螺母44，45上的支承滑道或滑架50(图6)，并且滑动安装在各自的导向立柱42，43上，一个由各自的支承滑道和支架50支承的第一中空直线部分51，一个包括一个滑块或滑架的滑块单元52，该单元可以相对于第一中空部分51的纵向滑动，并且可由其伸出，一个由相应的滑块52支承的第二直线部分53和一个控制滑块或滑架52的可逆电动机54，从而使第二直线部分53可以相对于第一部分51伸出和缩回。例如电动机54可以通过驱动丝杆55再经过螺母以与图7所示的丝杆46工作相似的方式控制滑块或滑架52。
直线部分53的头部具有一个空转的截头圆锥体的滚轴56和一个由相应的空气驱动的传动装置58驱动的可以缩回的胎圈拆卸装置57(图8)，具体可见比如2001年11月21日提出的意大利专利申请No.VR2001A000124所公开的传动装置。
本发明包括一个位置传感器7，该传感器采用悬挂的方式，装在截头圆锥体的滚轴56附近(图8和9)，它最好包括一个芯片阅读器以及一个由悬挂在由部分53支承的夹板62上的液压缸61驱动的推进机构60。不仅如此，最好用一个充气帽C作为加油嘴G，一个用于除去和取下由橡胶制成且装入轮辋中的充气阀的夹紧装置P，和一个用于将充气阀自动装配或安装在轮辋中相应位置的臂V(图6，7)。
图10所示为当轮胎T处于胎圈被取出位置时的截头圆锥体的滚轴56，而图11和12所示为胎圈拆卸装置57处于全部伸长位置并且和利用胎圈拆卸装置由轮辋C卸出的轮胎T的内缘相接合时的状态。
如图1所示，本发明的维护设备1最好具有一个自动装卸装置65，该装置主要包括一个比如由管状构件制成的扁平的支架，该支架包括两个并列的可伸长的连接在一起的半构件66a和66b，这样支架就成为可以伸长和折叠。在支架的一侧或多侧具有一个或多个相应的线形操作装置，比如可逆的电动机减速装置67，用来驱动一个双星形丝杆68，丝杆上有两个螺母69a，69b分别与支架上的半构件66a，66b相连进行调节。因此，当丝杆68被设定沿一个方向转动时，支架的两个半构件66a，66b向相互分离的方向运动，而当丝杆沿相反方向运动时两个半构件则向接近的方向运动。
支架的两个半构件66a，66b最好采用涂橡胶的销或轴70以约束和夹住放在支承平台上的轮胎或充气轮胎车轮，从而对轮胎或车轮在支承平台的范围内进行强制定心。
图1C的剖面图表示一个在一端具有支承销70a的涂橡胶轴，轴上装有一个用橡胶或其它高摩擦系数材料制成的套筒70b，该套筒可在其上进行滑动。更具体的是，套筒70b具有两个不同的内径：较小的内径大体与销70a相同，销上有一个环状的槽70c，用于放置密封垫圈，对应销70a的顶部有一个内径较大的部分，用来提供一个放置一个放在套环70f中的回位弹簧70e的空腔70d。
套筒70b的顶部被一个具有内部释放环70h的盖70g所封闭，该环紧靠环70f并且限定一个空腔70i，该空腔通过销70a中的轴向孔70k和在销70a没有被套筒挡住的部分的侧面出口70m和压缩空气源交换空气。当压缩空气输入孔70k时，在空腔70i中产生压力，引起套筒70b轴向运动，使销70a伸出；而当孔70k处于和环境交换空气时，在回位弹簧70e作用下套筒70b将回到其收缩的位置如图1C所示。
每个销70a最好具有第二个轴向孔70p，该孔具有一个和压缩空气源连接的轴向进口70r，和一个用来将压缩空气输入到轮辋下边和放在装载架66上的轮胎的胎圈之间的空隙中的径向出口70s，从而可以在轮胎安装在轮辋中后进行快速充气。
支架被固定在两个支架或控制杆71，72一端的中线上，其另一端则以一对位于立柱74上，且在同一水平轴布置的销73为枢轴。立柱74位于滑动安装在水平的部分76之上的相应的滑块或滑架75之上，且沿与销73垂直的方向伸出并且最好和轮胎装卸机器2的支架F刚性连接。
至少一个支架或控制杆71，72与流体，比如空气，推动的压力缸77的一端铰接，压力缸的另一端则和滑块或滑架75铰接，这样支架66a，66b就可以在压力缸77作用下在如图1所示的与垂直线稍有倾斜的下部空转位置和高于旋转支承平台3的工作位置之间发生角位移。不仅如此，滑块或滑架75受液压缸78的控制，该缸使其与支架66a，66b一起沿作为导轨的部分76运动，从而使支架从相对于轮胎装卸机器2侧面的位置移动到位于旋转支承工作台3上方的中心位置。
图1B所示为图1A的一个变型，其中一对机架69c和69d受到电动机减速装置67的驱动，并且与齿轮68a相啮合。
采用上述结构，一旦支架66a，66b位于其空转或工作的位置(图1a)，被维护的轮辋或充气轮胎车轮首先在电动机减速装置67的作用下被支架的销70所夹紧。销70在压缩空气的作用下将车轮由支架构成的支承平面移开或略微抬起，随后或同时，车轮被升起并在旋转支承工作台3上定心。此时，输入销70的压缩空气是断续的，从而使车轮被略微放低，定心并且放在夹板22上凸起的推力环22b之间(图2)的位置。夹板22然后向旋转平台3的中心运动利用凸起的推力环22b将轮辋夹紧。
一旦维护完成，支架66a，66b自动卸下车轮并将其放到地面。此时，压缩空气被输入销70，将车轮升起到高于凸起的推力环22b的高度，其后液压缸77和78动作使得支架回到起始的位置。
图13给出在放大的比例尺下图1所示的维护设备在进行将轮胎T装配到位于旋转支承平台3上的轮辋C中的操作时的局部图。装配工具是一个安装在外伸的支架，如从导向立柱42，43，或采用任何一种适当的方式支架顶部，伸出的悬臂80上的一个推力滑块81，它与液压缸83的下端铰接，该缸的上端与悬臂80上的销85以任何一种适当的方式铰接，这样在使用时液压缸83可以将滑块81放入待修的轮胎中，且在轮胎旋转条件下通过加压使轮胎经过一个给定的角位移，将其装入轮辋C中(图13)。
在图14所示的实施例中，一对立柱42和43可以围绕一个共同的垂直轴旋转，这样它们在，比如任何适当类型的可逆电动机，的控制下可以相对于轴产生角位移。操作臂40和41先夹紧待修的轮胎T或充气轮胎车轮，并且在定心后将车轮放入旋转支承平台3，而在维护介绍后将车轮由平台3取下。
图15至17表示由存储在电子加工装置EC中的控制软件提供的若干加工步骤的操作程序。
首先，对维护设备1进行检查以确保正常运行，任何对系统进行复位，使其和轮胎装卸装置(图1中的装载支架66a，66b，或图14中的操作臂40和41)同步。利用安装在靠近检测装置7或其他位置的适当的芯片阅读器，可以从可能植入轮胎T的芯片中读出所存储的系统的运行参数。
此时，位于旋转支承工作台3上的夹板22打开或相互分开，并且充气轮胎车轮或轮辋被放在夹板22上。车轮或轮辋被夹板22定心，其后在凸起的推力环22b的作用下被锁紧在该位置，参见图2。
激光传感器7或7a利用光学三角测量方法测量轮辋C的厚度和大小，并且对充气阀或孔或放置充气阀的位置进行定位。可能车轮还需加以转动以防止损坏靠近轮辋中的充气阀的传感器。
现在，就可以开始如图16所示的轮胎拆卸工序。
首先对上操作臂40进行定位，这样其滚轴56将处于接近轮辋外缘的位置。相似地对下操作臂41进行定位，使相应的滚轴56将处于接近轮辋下缘的位置。
将推力或压力板25下降到轮辋C的法兰以下，这样就切断了从销70来的空气，从而将车轮压向夹板22并将轮辋夹紧在旋转平台3上，安置后的车轮将进行旋转。操作臂41，40对接近轮辋边缘的胎圈施加压力以达到取出胎圈的目的。
胎圈拆卸装置57然后由两个臂40，41伸出从轮辋C中拆出轮胎T。其后装置56在控制下同步上升，在略微向后移动超过轮辋直径后，轮胎T就从轮辋中被拆出。然后胎圈拆卸装置57缩回，充气阀取出的一种可能的方法就是利用取出装置P。
有关已经执行过的检测和拆卸的步骤的信息可以被存入安装在轮胎中的芯片中，并将轮胎卸出。如果发现轮辋损坏，将其放开并且更换一个新的。不仅如此关于所执行的操作的报告被打印出来，并且将设备1置于备用状态或控制模式以便开始一个新的维护操作。
另一方面，如果仅需更换轮胎，推力装置6将抬起或，在任何情况下，移开，磨损的轮胎被卸下，并且将一个新的轮胎放入位于支承平台上的轮辋中。在图14的实施例中，老的轮胎被卸下而一个新的轮胎在操作臂40和41的作用下被装入。
推力或压力装置6再一次动作，将轮辋靠紧夹板22，一个新的充气阀在臂V的作用下被装入，而如图17所示的一个气动的安装过程开始。
首先，首先对下操作臂41进行定位，这样其滚轴56将处于接近轮辋下缘的位置，并且胎圈拆卸装置57由臂41伸出。其后，如果存在的话，图13所示的装配工具被定位在位于轮辋上的轮胎P的开放构造中。降低推力或压力装置60，最好将其放低到轮胎上，在旋转工作台3转动时动作，在其压力作用下轮辋和轮胎也进行转动，而轮胎在滑块81压力作用下靠紧轮辋。
最后，一旦上述安装完成，充气阀盖V，以及加油嘴G被打开，胎圈拆卸装置57折叠起来，而装置56(臂41)位于其休止位置。
其后，随着推力装置6移开，充气轮胎车轮在先升起滚轴70的条件下(图1)利用支架66a，66b，或利用操作臂42，43(图14)的作用被卸出。
最后打印出列举已执行的操作的报告，并且将维护设备置于空转模式。
图18是本发明的维护设备自学习系统的简图，同时对包括一个具有芯片的特殊轮胎的装卸的正确操作顺序的指南的适当的数据库不断进行更新。
多个维护设备均与网络进行连接，最好是既与全球的中央数据库，或服务器连接，也和本地数据库连接。存储在数据库中的信息可以被任何得到授权的维护设备1下载。同时，每个维护设备1也在帮助更新本地数据库。
预期每个维护设备适于进行向中央数据库或服务器上载的操作。具体的是可以存储在中央数据库中最新版本中没有的向相应的轮辋装配和/或拆卸轮胎的程序。
其后存储的操作程序被传送到中央数据库，并且可能的话，一旦其被指定的机构评估和检查后，进入中央数据库，进而生成新版的数据库。
为了进行数据库上载和下载，可以利用任何可利用的通讯网，比如互联网(internet)，电话网，或基于卫星的网络。
上述网络也可用于单个轮胎维护中心，此时可以对多个维护设备1进行互联或与现有的网络进行连接。此时，可以利用以太网或无线网作为通讯网，通过上述网络，每个维护设备1可以使用负责利用最新的版本对数据库进行更新的本地中央服务器。
因此很容易在权利要求书规定的范围内对上述发明进行许多改进和变更。