ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОЛЕСА СТАНКА ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ КОЛЕС И СПОСОБ РЕВЕРСИВНОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА НА ЗАЖИМНОМ УСТРОЙСТВЕ СТАНКА ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ КОЛЕС
CLAMPING DEVICE FOR MACHINE WHEEL FOR SERVICING OF WHEELS AND METHOD OF REVERSE FIXING OF WHEEL IN CLAMPING DEVICE OF MACHINE FOR WHEEL SERVICING

Изобретение относится к зажимному устройству для колеса на поворотных столах станков для обслуживания колес с только одним приводным узлом и также к способу закрепления колеса на зажимном устройстве для колеса станка для обслуживания колес с только одним приводным узлом.
Устройство для монтажа колес, на котором может быть установлен обод колеса автомобиля, известно из патента EP 2110270. Обод может быть жестко соединен с устройством для монтажа колес. Кроме того, обод может центрироваться относительно центральной оси средства для закрепления колеса.
Из патента US № 5244029 далее известно использование конуса для закрепления и центрирования колеса автомобиля на опорном фланце. Указанный конус навинчивают вручную на полый крепежный вал с внешней резьбой, выступающий над фланцем, на который помещено колесо.
В известных устройствах и способах, коротко описанных выше, обод шины может быть закреплен на поворотном столе дополнительным приводным устройством. Указанное дополнительное приводное устройство может приводиться в действие, например, пневматическим приводом, гидравлическим приводом, электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания и т.п. Дополнительное приводное устройство делает станок для обслуживания колес более дорогим, и, кроме того, использование дополнительных приводов создает увеличенный риск отказа станка. Кроме того, может использоваться даже дополнительный привод, приводимый в действие вручную пользователем. Установка колеса для его обслуживания на станок для обслуживания колес, выполняемая вручную, может поддерживаться при помощи рычагов и т.п., например, посредством вставки конуса в центральное отверстие обода и далее введения в резьбовое зацепление с поворотным столом. Использование ручного привода для регулирования обода на поворотном столе не вызывает увеличенного риска отказа станка, но процедура регулирования является более длительной, чем автоматизированная процедура. Кроме того, установка колеса на станок для обслуживания колес вручную неудобна для пользователя, особенно когда должно быть обслужено большое количество колес, включая монтаж, балансировку и т.п.
Таким образом, целью настоящего изобретения является преодоление недостатков известного уровня техники благодаря получению зажимного устройства для колеса станка для обслуживания колес, приспособленного для быстрого закрепления обода на станке для обслуживания колес с только одним приводным узлом и без потребности в дополнительных приводных средствах.
В отношении устройства недостатки известного уровня техники преодолены благодаря признакам по п. 1.
Новаторское зажимное устройство для колеса станка для обслуживания колес в соответствии с настоящим изобретением, содержит раму, имеющую сквозное отверстие, и шпиндель, с возможностью вращения удерживаемый в сквозном отверстии рамы. Кроме того, шпиндель имеет установочный конец, снабженный отверстием, и конец со стороны привода. Шпиндель может быть соединен своим концом со стороны привода с приводным средством, которое предназначено для сообщения вращательного движения шпинделю, при этом шпиндель имеет наружную резьбу на внешней круговой части. Кроме того, зажимное устройство для колеса содержит муфту с поворотным столом для колеса, которое необходимо временно закрепить, причем муфта имеет часть с внутренней резьбой, которая находится в резьбовом соединении с частью с наружной резьбой шпинделя. Кроме того, стопорные/удерживающие средства способны по меньшей мере временно удерживать муфту, и предусмотрено зажимное средство для временного прикрепления крепежного элемента к шпинделю, при этом крепежный элемент вставлен в отверстие на установочной стороне шпинделя.
Приводное средство, которое предназначено для сообщения вращательного движения шпинделю, может вращать шпиндель в первом направлении вращения, а также во втором направлении вращения. Кроме того, посредством резьбового зацепления шпинделя и муфты шпиндель может вращать муфту в первом направлении вращения, а также во втором направлении вращения. Кроме того, новаторское зажимное устройство для колеса может использоваться в качестве самоцентрирующегося и блокирующего устройства.
В варианте осуществления настоящего изобретения рама является цилиндрической, и муфта с возможностью вращения удерживается на раме при помощи подшипников.
В другом варианте осуществления изобретения муфта имеет поворотный стол и резьбовую часть, причем поворотный стол приспособлен для движения в его осевом направлении. Поворотный стол может быть расположен смежно с частью стороны поворотного стола. Кроме того, часть поворотного стола, образующая часть муфты, подвижной в осевом направлении, может быть приспособлена для удерживания поворотного стола.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения стопорное/удерживающее средство может содержать гаечный профиль. Кроме того, гаечный профиль может содержать расцепляющий уклон и сцепляющий уклон.
Гаечный профиль может быть расположен на муфте в направлении внешней окружности. Гаечный профиль может составлять единое целое с муфтой или может быть установлен на внешнюю окружность муфты. Эта возможная фиксация гаечного профиля на внешней окружности муфты может быть осуществлена посредством запрессовки гаечного профиля на муфте или при помощи крепежных средств, таких как винты, болты и т.п. Гаечный профиль может иметь разные сегменты гайки, в котором сегменты гайки расположены в направлении внешней окружности на гаечном профиле. Сегменты гайки в целом имеют форму кромки, где один сегмент гайки содержит по меньшей мере один сцепляющий уклон и по меньшей мере один расцепляющий уклон. Сцепляющий уклон и расцепляющий уклон могут быть отделены друг от друга вдоль окружности радиальным выступом. Гаечный профиль может иметь многоугольную форму, имеющую множество сегментов гайки или кромок, соответственно, или может иметь конфигурацию с одним сегментом гайки.
Уклоны, которые могут быть выполнены на гаечном профиле, могут быть в форме линейно поднимающегося или линейно снижающегося уклона в направлении, следующем окружности муфты, на которой находится гаечный профиль. Кроме того, уклоны могут следовать нелинейной прогрессии. Расцепляющий уклон и сцепляющий уклон в целом имеют разные градиенты. Кроме того, возможно, что градиент расцепляющего уклона, который может быть линейным или нелинейным, больше, чем градиент сцепляющего уклона. Градиент сцепляющего уклона также может быть линейным или нелинейным.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения может быть предусмотрен по меньшей мере один движок, при этом указанный по меньшей мере, один движок приспособлен для сцепления с гаечным профилем стопорного/удерживающего средства. Движок может быть зафиксирован от вращения.
Зацепление движка с гаечным профилем может быть фрикционным соединением, соединением с принудительным сопряжением, а также любым другим возможным соединением. Предпочтительно, зацепление гаечного профиля и стопорного/удерживающего средства является легко разъединяемым. Также возможно применение двух или больше движков, способных сцепляться с гаечным профилем. Кроме того, по меньшей мере два движка могут быть расположены в одинаковом радиальном положении или в разных радиальных положениях, противостоящих гаечному профилю.
Кроме того, указанный по меньшей мере один движок может удерживаться держателем. Держатель может удерживаться рамой, а также основанием, на которое опирается рама. Посредством держателя может обеспечиваться фиксация движка от вращения. Указанный по меньшей мере один движок, который может сцепляться с гаечным профилем, может быть нагружен пружиной. Предпочтительно, нагрузка пружины ориентирована в направлении возможного зацепления с гаечным профилем. Вместе с тем, нагрузка пружины может поддерживать процесс установления фрикционного соединения между нагруженным пружиной указанным по меньшей мере одним движком и гаечным профилем.
Предпочтительно, движок подвижен в направлении, которое по меньшей мере приблизительно параллельно средней оси новаторского зажимного устройства для колеса. Это перемещение, являющееся по меньшей мере приблизительно параллельным средней оси, может осуществляться при помощи линейного исполнительного механизма любого возможного типа, например гидравлического или пневматического цилиндра или электрического линейного двигателя. Также возможно применение шагового электродвигателя.
Кроме того, часть движка, которая приспособлена для вхождения в контакт с гаечным профилем и сцепления с гаечным профилем, может быть геометрически приспособлена или настроена таким образом, что геометрическая форма сцепляющейся части движка соответствует уклонам, с которыми часть движка входит в контакт.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения стопорное/удерживающее средство может содержать по меньшей мере один зажимной узел. Кроме того, указанный по меньшей мере один зажимной узел может удерживаться держателем. Держатель, который является частью стопорного/удерживающего средства, предпочтительно, может удерживаться рычагом, шарнирно соединенным с рамой. Кроме того, сам держатель может приводиться в действие, например, пневматическими приводами, гидравлическими приводами, магнитным или электромагнитным средствами, вручную или согласно любому другому принципу приведения в действие, который позволяет держателю удерживать по меньшей мере один зажимной узел. Зажимной узел может состоять, например, из первого зажима и второго зажима, но также может содержать больше зажимов. Первый и второй зажимы могут быть расположены симметрично вокруг муфты, но также могут быть расположены только на одной стороне муфты.
Кроме того, согласно изобретению в зажимном устройстве для колеса также может применяться больше зажимных узлов, в частности два или больше зажимных узлов. Таким образом, с множеством зажимов, работающих в разных направлениях вращения, сила трения, которую может прилагать множество зажимов, может быть увеличена.
Стопорные/удерживающие средства приспособлены для приложения первой величины сил трения к муфте при вращении в первом направлении вращения, и стопорные/удерживающие средства приспособлены для приложения второй величины сил трения к муфте при вращении во втором направлении вращения, при этом вторая величина сил трения больше, чем первая величина сил трения.
В варианте осуществления настоящего изобретения муфта может соединяться с рамой через стопорное/удерживающее средство, и стопорное/удерживающее средство приспособлено для приведения в действие приводным средством. Приводные средства могут содержать по меньшей мере одну приводную пружину или по меньшей мере один гидравлический привод или по меньшей мере один механический или электрический привод, а также любую возможную их комбинацию.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения зажимное средство приспособлено для приведения в действие перемещением муфты. Указанное перемещение может быть линейным перемещением муфты вдоль средней оси шпинделя.
Это приведение в действие может осуществляться при помощи выемки, вырезанной во внутренней поверхности муфты. Выемка, вырезанная в муфте, предпочтительно, такова, что она проходит в направлении внешней окружности, но также может быть вырезана в форме сегмента во внутренней поверхности муфты. Выемка, вырезанная в муфте, может иметь по меньшей мере один скос. Этот по меньшей мере один скос может быть расположен в радиальном направлении между выемкой муфты и внутренней поверхностью муфты на ее стороне, примыкающей к раме. Скос также может быть подставлен округленным переходом между выемкой муфты и внутренней поверхностью муфты.
Кроме того, зажимное средство содержит по меньшей мере один зажимной кулачок и по меньшей мере один привод зажимного кулачка. Кроме того, шпиндель имеет по меньшей мере одну выемку шпинделя, проходящую по меньшей мере в осевом направлении шпинделя для расположения зажимного средства. Выемка шпинделя также может проходить в направлении внешней окружности, и ее геометрическая форма может содержать паз, изогнутую прорезь или любую другую возможную конфигурацию, приспособленную для размещения зажимного средства.
Кроме того, могут быть применены два зажимных средства, расположенные с разнесением на 180° в направлении внешней окружности шпинделя. Однако также больше двух зажимных средств могут быть расположены с равным угловым разнесением в направлении внешней окружности шпинделя.
Согласно способу недостатки известного уровня техники могут быть преодолены благодаря признакам по п.10.
Согласно способу реверсивного закрепления колеса на зажимном устройстве для колеса станка для обслуживания колес, используется зажимное устройство для колеса станка для обслуживания колес по п.1. Кроме того, способ содержит вращение шпинделя в первом направлении вращения, который перемещает муфту, которая временно удерживается от вращения стопорным/удерживающим средством, в направлении к колесу. Таким образом, зажимное средство приводится в действие для освобождения обода крепежным элементом.
Согласно способу, соответствующему настоящему изобретению, возможно выполнение функции закрепления колеса зажимным устройством для колеса станка для обслуживания колес только посредством главной вращающей силы, создаваемой приводным средством для вращательного движения, предназначенным в целом для привода самого станка для обслуживания колес.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения шпиндель может вращать муфту в первом направлении вращения и во втором направлении вращения.
Согласно другому объекту настоящего изобретения стопорное/удерживающее средство прилагает к муфте силы трения первой величины, вращаясь в первом направлении вращения, и стопорное/удерживающее средство прилагает к муфте силы трения второй величины, вращаясь во втором направлении вращения, при этом силы трения второй величины больше, чем силы трения первой величины.
Кроме того, зажимное средство приспособлено для приведения в действие перемещением муфты. Указанное перемещение может быть линейным перемещением муфты вдоль средней оси шпинделя.
Кроме того, зажимные средства содержат по меньшей мере один зажимной кулачок и по меньшей мере один привод зажимного кулачка, и муфта воздействует на указанный по меньшей мере один привод зажимного кулачка. Это может осуществляться при помощи выемки, вырезанной в муфте, смежной с зажимным средством.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанный по меньшей мере один привод зажимного кулачка, который приведен в действие перемещением муфты, приводит в действие указанный по меньшей мере один зажимной кулачок для фиксации крепежного элемента.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения указанный по меньшей мере один зажимной кулачок приспособлен для подпружинивания пружиной, и указанный по меньшей мере один зажимной кулачок имеет тенденцию сцепляться с резьбовым стержнем, который является частью крепежного элемента, в результате нагрузки пружиной.
На основе соображения, что какие-либо внешняя сила или средства не используются для процесса закрепления колеса на поворотном столе посредством способа реверсивного закрепления колеса на зажимном устройстве для колеса, настоящее изобретение стремится использовать вращательное движение приводного средства, которое в любом случае должно присутствовать в станках для обслуживания колес для приведения в действие зажимного устройства для колеса.
Таким образом, колесо размещают на станке для обслуживания колес, в частности на поворотном столе, который является в целом наиболее внешней частью станка для обслуживания колес в направлении от главного и единственного приводного средства. В случае, если шпиндель расположен вертикально, поворотный стол расположен в целом на высшей части станка для обслуживания колес в направлении, противоположном главному приводному средству. Затем крепежный элемент направляют через центральное отверстие обода колеса и вставляют во внутреннее трубчатое отверстие шпинделя привода на стороне его установочного конца, при этом шпиндель приводится во вращение вращательным движением главного приводного средства.
Указанное вращательное движение главного приводного средства может быть частично преобразовано из только вращательного движения в линейное перемещение. Это частичное преобразование главного вращательного движения, которое инициирует приводное средство, в линейное перемещение, например, может осуществляться резьбовым зацеплением, системой с использованием центробежных сил, производимых вращательным движением, в комбинации с конусообразной частью, по которой могут скользить два или больше компонентов трансмиссии, системой, содержащей резьбовое зацепление двух или больше сцепляющихся компонентов, системой с использованием ведущей шестерни, сцепляющейся с зубчатой поверхностью, или также любой конфигурацией частей, позволяющей преобразовывать вращательное движение в линейное перемещение. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения частичное преобразование вращательного движения в линейное перемещение в целом осуществляется посредством резьбового зацепления сцепляющихся компонентов, в частности, двух сцепляющихся компонентов.
Первый из указанных сцепляющихся компонентов прямо соединен с главным вращательным движением, которое инициируется приводным средством, и осуществляет аналогичное главное вращательное движение. Его осевое положение относительно центральной оси сцепляющегося с ним компонента зафиксировано. Для осуществления вращательного движения первый сцепляющийся компонент удерживаться с возможностью вращения в корпусе, трубе, опоре и т.п. Вместе с тем, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первый сцепляющийся компонент представляет собой шпиндель.
Второй сцепляющийся компонент, находящийся в резьбовом соединении с первым сцепляющимся компонентом по меньшей мере в течение периода времени установления жесткого соединения между первым и вторым сцепляющимися компонентами, зафиксирован от вращения стопорным/удерживающим средством, но без фиксации вдоль оси. Эта фиксация от вращения может быть осуществлена, например, фрикционной муфтой, фрикционным зацеплением, силами магнитного поля, нагруженным пружиной захватом или ограждением или любой другой конфигурацией частей, позволяющей второму сцепляющемуся компоненту двигаться в осевом направлении и также предотвращающей его вращательное движение в ходе процесса соединения первого и второго сцепляющихся компонентов. Вместе с тем, вращательное движение первого сцепляющегося компонента вызывает движение сцепляющегося с ним компонента в направлении вдоль центральной оси резьбового зацепления. Направление, в котором второй сцепляющийся компонент принудительно движется вдоль указанной центральной оси, может зависеть от направления ввинчивания, которое означает направление вращательного движения, и также от типа резьбы, которая может быть левой резьбой или правой резьбой. Вместе с тем, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения второй сцепляющийся компонент представляет собой муфту.
Создаваемое линейное перемещение второго сцепляющегося компонента может использоваться для зажима обода, лежащего на поворотном столе станка для обслуживания колес, относительно первого конца крепежного элемента. Таким образом, второй сцепляющийся компонент может быть перемещен вдоль его центральной оси в направлении обода колеса. Вместе с тем, второй сцепляющийся компонент прижимает поворотный стол к ободу, и обод прижимается к первому концу крепежного элемента. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения крепежный элемент является вращательно симметрическим. Первый конец крепежного элемента может иметь коническую форму, и второй конец может содержать стержень. В случае, если первый конец крепежного элемента имеет коническую форму, меньший диаметр конической формы примыкает ко второму концу крепежного элемента. Кроме того, линейное перемещение второго сцепляющегося компонента может использоваться для прижимания линейно перемещающегося второго сцепляющегося с ним компонента к ободу, и обода к коническому первому концу крепежного элемента, смежному со стержнем. Таким образом, коническая форма крепежного элемента приспособлена для осуществления центрирования на ободе, поскольку коническая форма центрирует центральное отверстие обода.
Линейное перемещение второго сцепляющегося компонента может использоваться для приведения в действие зажимного средства. Приведение в действие зажимного средства может осуществляться, например, при помощи выемки, выполненной в поверхности второго сцепляющегося компонента, смежной с зажимным средством. Указанная выемка может проходить вдоль окружности, в кольцевой форме, в форме сегмента или в любой другой возможной геометрической форме, будучи вырезанной в поверхности второго сцепляющегося компонента, приспособленного для вхождения в контакт с зажимным средством, например, на внутренней поверхности второго сцепляющегося компонента. Кроме того, также выступ, расположенный на поверхности, приспособленной для вхождения в контакт с зажимным средством, может использоваться для приведения в действие зажимного средства. В целом, второй сцепляющийся компонент имеет геометрический элемент на его поверхности, способный входить в контакт с зажимным средством, который может использоваться для приведения в действие зажимного средства.
Сами зажимные средства расположены на первом сцепляющемся компоненте, который может быть шпинделем привода. Кроме того, зажимные средства расположены, например, в выемках, вырезанных в первом сцепляющемся компоненте, и могут проходить в осевом направлении самого первого сцепляющегося компонента.
Кроме того, зажимные средства могут содержать привод зажимного кулачка, который приводится в действие вторым сцепляющимся компонентом. Привод зажимного кулачка зажимного средства сам может приводить в действие зажимной кулачок. Привод зажимного кулачка может зажимать крепежный элемент в трубчатом отверстии шпинделя привода. В другом варианте осуществления настоящего изобретения зажимной кулачок может содержать штифт, приспособленный для взаимодействия с отверстием под штифт, вырезанным в крепежном элементе. Указанным кулачковым зажимным средством, приспособленным для зажима крепежного элемента, может быть пружина, нагруженный пружиной болт или анкер, плоский прихват, нагруженный пружиной зажим, имеющий внутреннюю резьбу кольцевой, полукруглый или сегментальный зажим или соединение, зажимные кулачки, которые также могут быть нагружены пружиной, или любое другое приспособление, которое в состоянии зажать крепежный элемент в трубчатом отверстии. Кроме того, зажимное средство также может применяться, когда второй сцепляющийся компонент прямо приводит в действие сам зажимной кулачок. В такой конфигурации какой-либо дополнительный привод зажимного кулачка не требуется.
Зажимные средства могут быть приведены в действие вторым сцепляющимся компонентом и приспособлены для временного зажима крепежного элемента, который направляется внутри первого сцепляющегося с ним компонента. Кроме того, зажимные средства в целом вращаются с вращающимся шпинделем. Таким образом, выемки для расположения зажимного средства должны иметь проход от внешней поверхности шпинделя к внутренней поверхности шпинделя для получения возможности приведения в действие зажимного средства вторым сцепляющимся компонентом на внешней поверхности шпинделя и временного зажима крепежного элемента, который расположен внутри шпинделя.
После успешного выполнения процесса закрепления между крепежным элементом и зажимными средствами зажимные средства, в целом вращающиеся с вращающимся шпинделем, соединены с крепежным элементом. Как уже указано выше, крепежный элемент первоначально направляется через центральное отверстие обода в отверстие опоры станка для обслуживания колес. Кроме того, крепежный элемент устанавливает соединение обода шины, которая будет обслужена, с главной движущей силой через соединение с зажимными средствами, установленное в процессе закрепления.
В то время как второй сцепляющийся компонент движется в осевом направлении вдоль его центральной оси, что вызвано вращательным движением первого сцепляющегося с ним компонента, второй сцепляющийся компонент достигает прижимного контакта с ободом колеса и конической частью крепежного элемента. В случае, если второй сцепляющийся компонент стремится продвигаться дальше, давление на обод увеличивается, при этом сила трения в резьбовом соединении первого и второго сцепляющихся компонентов также увеличивается. В случае, если сила трения между первым и вторым сцепляющимися компонентам превышает заданную силу, которая может быть порогом, который может быть установлен, например, в зависимости от свойств материала обода, стопорное/удерживающее средство, в частности зажимной узел, принудительно освобождает соединение со вторым сцепляющимся компонентом.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения это может осуществляться, например, посредством использования фрикционного сцепления, как уже указано выше. Использование фрикционного сцепления также дает преимущество в том, что не требуется использование какого-либо дополнительного приводного средства. В случае, если сила трения между первым и вторым сцепляющимися компонентами превышает заданную пороговую силу, сцепление освобождает фрикционный контакт со вторым сцепляющимся компонентом, и второй сцепляющийся компонент следует за главным вращательным движением первого сцепляющегося с ним компонента.
Вместе с тем, расстояние перемещения, которое означает длину, на которую второй сцепляющийся компонент в состоянии пройти в направлении вдоль своей центральной оси, может зависеть от максимального давления, которое может прилагаться к ободу, максимальной силы трения в резьбовом соединении с величиной заданного порогового значения для силы трения в зажиме, а также длины резьбового зацепления первого и второго сцепляющихся компонентов.
Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для станка для обслуживания колес, не требующему дополнительных приводных усилий или ручных усилий пользователя.
Способ, соответствующий настоящему изобретению, обеспечивает пользователя полностью автоматическим способом закрепления шины или обода на опоре станка для обслуживания колес без каких-либо дополнительных этапов обработки, требуемых пользователем.
Кроме того, благодаря отсутствию дополнительных приводных частей настоящее изобретение снижает частоту возможных погрешностей, описывая отказоустойчивую систему для закрепления обода или колеса на станке для обслуживания колес.
С устройством согласно настоящему изобретению главная вращательная движущая сила может использоваться сначала для инициирования процесса соединения первого и второго сцепляющихся компонентов. Кроме того, генерируемое линейное перемещение второго сцепляющегося компонента позволяет зажимным средством зажать крепежный элемент. В ходе линейного перемещения второго сцепляющегося компонента поворотный стол затем прижимается к крепежному элементу, что приводит к процессу закрепления и центрирования обода, помещенного на поворотный стол. Другим преимуществом настоящего изобретения является тот факт, что используется только одно вращательное движение для первоначального зажима крепежного элемента зажимными средствами в и на приводном шпинделе вращательной движущей силой, и это же вращательное движение используется далее для непосредственного приведения в действие станка для обслуживания колес в ходе его рабочего цикла. Главная вращательная сила может быть прервана между зажиманием и центрированием обода зажимным устройством для колеса на поворотном столе и рабочим циклом, но эта остановка не обязательна. Напротив, тот факт, что одно и то же вращательное движение может использоваться для закрепления колеса, а также для рабочего цикла на станке для обслуживания колес ускоряет процесс обслуживания колеса, например монтажа и демонтажа шины на ободе, балансировки колеса и т.п.
Другие преимущества и один вариант осуществления настоящего изобретения будут теперь быть описаны со ссылками на прилагаемые чертежи. Термины "верх", "низ", "верхний", "нижний", "левый" и "правый", используемые при описании варианта осуществления изобретения, относятся к чертежам, ориентированным таким образом, что ссылочные позиции и нумерация чертежей могут нормально читаться.
Фиг.1 - вид сечения первого варианта выполнения зажимного устройства для колеса согласно изобретению на поворотном столе станка для обслуживания колес в расцепленном состоянии; и
фиг.2 - вид сечения зажимного устройства для колеса согласно изобретению, показанного на фиг.1, в сцепленном состоянии;
фиг.3 - подробный вид А зажимного средства, предусмотренного в соответствующем изобретению зажимном устройстве для колеса, показанном на фиг.1;
фиг.4 - вид сечения второго варианта выполнения зажимного устройства для колеса согласно изобретению на поворотном столе станка для обслуживания колес в расцепленном состоянии;
фиг.5 - подробный вид B зажимного средства, предусмотренного в соответствующем изобретению зажимном устройстве для колеса, показанном на фиг.4, в расцепленном состоянии;
фиг.6 - вид сечения по линии C-C на фиг.4, соответствующего изобретению зажимного устройства для колеса в расцепленном состоянии;
фиг.7 - вид сечения зажимного устройства для колеса согласно изобретению, показанного на фиг.4, в сцепленном состоянии;
фиг.8 - подробный вид D зажимного средства, предусмотренного в соответствующем изобретению зажимном устройстве для колеса, показанном на фиг.7, в сцепленном состоянии;
фиг.9 - вид сечения по линии E-E на фиг.7 при использовании соответствующего изобретению зажимного устройства для колеса, находящегося в сцепленном состоянии.
В первом варианте осуществления настоящего изобретения зажимное устройство 10 для колеса, как показано на фиг.1-3, содержит, как главные компоненты, раму 20, шпиндель 30, крепежный элемент 40 для временного прикрепления обода R колеса, на котором должна быть смонтирована или демонтирована шина, к зажимному устройству 10 для колеса, муфту 50, зажимное средство 60 и стопорное/удерживающее средство 70 соответственно. Далее эти компоненты будут описаны подробно.
Рама 20 сформирована цилиндрической трубой, предпочтительно, выполненной из стали. Трубчатая рама 20, которая может быть жестко прикреплена к корпусу станка для обслуживания колес (не показан), снабженного зажимным устройством 10 для колеса согласно изобретению, с возможностью вращения удерживает шпиндель 30 внутри его цилиндрического сквозного отверстия 22, например, роликовыми подшипниками.
Шпиндель 30, который также, предпочтительно, выполнен из стали, соединен с приводным узлом, который не показан на фиг.1. Приводной узел может быть сформирован активным приводным устройством. Предпочтительно, приводное устройство представляет собой электродвигатель, который также используется для привода станка для обслуживания колес, в котором предусмотрено устройство 10, соответствующее изобретению. Кроме того, приводное устройство может приводить шпиндель 30 в первом направлении вращения, а также во втором направлении вращения.
Следует отметить, что шпиндель 30 расположен на фиг.1 с вертикальной ориентацией. Однако шпиндель 30, а также все зажимное устройство 10 для колеса, также может быть расположен с горизонтальной ориентацией или с любой другой ориентацией между горизонтальной и вертикальной ориентацией.
Шпиндель 30 имеет конец 30a со стороны привода, установочный конец 30b и цилиндрическое сквозное отверстие 32, имеющее по меньшей мере по существу круговое поперечное сечение. На конце 30a со стороны привода шпиндель 30 с возможностью отсоединения соединен с не показанным приводным узлом. Для указанной цели диаметр сквозного отверстия 32, проходящего от конца 30a со стороны привода, больше диаметра сквозного отверстия 32, проходящего от установочного конца 30b. Установочный конец 30b обращен к местоположению, в котором располагают обод R колеса, которое должно обслуживаться, например, на котором должна быть смонтирована или демонтирована шина.
В верхней половине осевой длины шпинделя 30 расположена часть 34 с наружной резьбой. Для указанной цели шпиндель 30 снабжен частью 30c наружной поверхности (см. фиг.2), диаметр которой больше диаметра шпинделя 30 вдоль его остальной осевой длины. Уступ, сформированный таким образом, используется для удерживания одного из подшипников, с возможностью вращения поддерживающих шпиндель 30 внутри рамы 20. Кроме того, над частью 30c наружной поверхности расположены одна или более выемок 30d в наружной поверхности шпинделя 30. В случае, если предусмотрена одна выемка 30d в наружной поверхности шпинделя 30, выемка 30d может быть круговой. В случае, если предусмотрены две выемки 30d в наружной поверхности шпинделя 30, выемки 30d располагаются с разнесением на 180° в направлении внешней окружности шпинделя 30. Выемки 30d служат для размещения зажимного средства 60, описанного ниже.
Крепежный элемент 40 содержит резьбовой стержень 42, жестко соединенный с центрирующим конусом 44 (см. фиг.2), при этом оба они расположены вдоль центральной оси крепежного элемента 40 таким образом, что конус 44 расположен над резьбовым стержнем 42. Кроме того, как можно видеть на фиг.2, оконечная поверхность конуса 44, имеющая меньший диаметр, чем другая оконечная поверхность конуса 44, жестко прикреплена к верхней оконечной поверхности резьбового стержня 42. Другими словами, резьбовой стержень 42 примыкает к первому концу 44a центрирующего конуса 44, который меньше, чем второй конец 44b центрирующего конуса 44. Кроме того, диаметр второго конца 44b центрирующего конуса 44, который шире первого конца 44a центрирующего конуса 44, больше диаметра сквозного отверстия 32 шпинделя 30. Центральная ось крепежного элемента 40 коаксиальна центральной оси шпинделя 30 и муфты 50. Крепежный элемент 40, предпочтительно, выполнен из стали.
Резьбовой стержень 42 крепежного элемента 40 может быть вставлен через центральное отверстие обода R колеса, размещаемого на поворотном столе 58 муфты 50, описанной ниже, и далее в сквозное отверстие 32 шпинделя 30 вдоль центральной оси шпинделя 30. В соответствии с этим движением, первый конец 44a центрирующего конуса 44, который меньше, чем его второй конец 44b, и примыкает к резьбовому стержню 42, входит в устойчивый контакт с центральным отверстием обода R для фиксации обода R на поворотном столе 58 муфты 50.
Муфта 50 окружает верхнюю часть внешней поверхности шпинделя 30, на которой находится часть 34 с наружной резьбой в верхней половине осевой длины шпинделя 30. Центральные оси шпинделя 30 и муфты 50 совпадают друг с другом и также совпадают с осью рамы 20. Муфта 50 с возможностью вращения удерживается рамой 20 при помощи подшипников.
Кроме того, муфта 50 проходит вдоль центральной оси от рамы 20. Кроме того, муфта 50 предпочтительно выполнена из стали.
Муфта 50 содержит часть 52 с внутренней резьбой, расположенную в нижней части осевой длины муфты 50, как можно видеть на фиг.1. Часть 52 с внутренней резьбой муфты 50 расположена на такой же осевой высоте вдоль центральной оси, как и часть 34 с наружной резьбой шпинделя 30. Кроме того, часть 52 с внутренней резьбой муфты 50 находится в зацеплении с частью 34 с наружной резьбой шпинделя 30 в резьбовом соединении 54. Указанное сцепление 54 используется с целью приведения в действие зажимного средства 60, как описано ниже.
На верхнем конце 50a кольцевой муфты 50, который примыкает к установочному концу 30b шпинделя 30, расположен поворотный стол 58, жестко соединенный с муфтой 50 (в принципе, муфта 50 и поворотный стол 58 также могут быть сформированы как единый компонент). На поворотном столе 58 может быть размещен обод R колеса для его обслуживания.
Муфта 50, которая частично окружает шпиндель 30, имеет, предпочтительно, полностью кольцевую выемку 56 в ее внутренней поверхности в осевом положении, смежном с зажимным средством 60. В исходном состоянии, в котором шпиндель 30 не вращается, осевое положение выемки 56 находится ниже осевого положения зажимного средства 60.
Как уже указано выше, зажимные средства 60 расположены в выемке 30d шпинделя 30. Зажимные средства 60 содержат в каждой выемке 30d привод 62 зажимного кулачка, который может вращаться или поворачиваться по меньшей мере в по существу вертикально проходящей плоскости вокруг оси или пальца, соответственно, проходящего в по меньшей мере приблизительно горизонтальном направлении и показанного на фиг.1-3, но не обозначенного, и который может приводить в действие зажимной кулачок 64, который также может вращаться или поворачиваться в по меньшей мере по существу вертикально проходящей плоскости вокруг оси или пальца, соответственно, проходящего в по меньшей мере приблизительно горизонтальном направлении и показанного на фиг.1-3, но также не обозначенного.
Как можно видеть на фиг.3, привод 62 зажимного кулачка каждого зажимного средства 60 расположен главным образом на внешней поверхности шпинделя 30, обращенной к внутренней поверхности муфты 50, в то время как зажимной кулачок 64 находится главным образом на внутренней поверхности шпинделя 50. Кроме того, зажимной кулачок 64 нагружен на его нижнем конце пружиной 66 в направлении наружу от шпинделя 30. Нижний конец 64a зажимного кулачка 64 имеет резьбовую поверхность, обращенную к внутренней поверхности шпинделя 30 и смежную с ней. В результате нагрузки пружиной часть зажимного кулачка 64, обращенная к внутренней поверхности шпинделя 30 и имеющая резьбовую поверхность, имеет тенденцию зацепляться с резьбовой поверхностью резьбового стержня 42. Привод 62 зажимного кулачка, который подвергается давлению внутренней поверхности муфты 50, оказывает давление на верхний конец 64b зажимного кулачка 64. Таким образом, нижний конец 64a зажимного кулачка 64 отклонен от резьбового стержня 42, и, таким образом, зажимной кулачок 64 не может сцепляться с резьбовым стержнем 42 внутри сквозного отверстия 32 шпинделя 30 его нагруженным пружиной нижним концом 64a. Таким образом, в исходном или свободном состоянии без перемещения муфты 50 в осевом направлении крепежный элемент 40 может двигаться без сопротивления в сквозном отверстии 32 шпинделя 30.
Для зажима крепежного элемента 40 в сквозном отверстии 32 шпинделя 30 зажимные средства 60 должны блокировать резьбовой стержень 42 крепежного элемента 40. Таким образом, привод 62 зажимного кулачка каждого зажимного средства 60 должен освободить его давление на верхний конец 64b зажимного кулачка 64. Это позволяет нагруженному пружиной зажимному кулачку 64 сцепляться с резьбовым стержнем 42 крепежного элемента 40 и входить в запертое положение.
Чтобы позволить приводу 62 зажимного кулачка освободить его давление на зажимной кулачок 64, выемка 56, выполненная в муфте 50, должна двигаться вместе с муфтой 50 таким образом, что внутренняя поверхность муфты 50 больше не оказывает давления на привод 62 зажимного кулачка. Чтобы муфта 50 могла совершать перемещение в осевом направлении, муфта 50 соединена со стопорным/удерживающим средством 70.
Стопорное/удерживающее средство 70 содержит зажимной узел 72, который показан на фиг.1 и который окружает осевое сечение наружной поверхности муфты 50. Держатель 74, являющийся частью стопорного/удерживающего средства 70, удерживает зажимной узел 72 в зафиксированном от вращения положении. Зажимной узел 72 непосредственно прилагает силы трения к муфте 50, которая, таким образом, также зафиксирована от вращения. Держатель 74 также расположен на конце 76a со стороны держателя поворотного рычага 76, в то время как конец 76b со стороны рамы поворотного рычага 76 шарнирно соединен с трубчатой рамой 20. Кроме того, держатель 74, предпочтительно, выполнен из стали. Зажимной узел 72 также в целом выполнен из стали, но дополнительно может быть снабжен фрикционными накладками и т.п., имеющими свойства материала, которые позволяют зажимному узлу 72 прилагать силы трения, достигающие необходимой величины.
Как уже указано выше, зажимной узел 72 в целом расположен так, что он охватывает окружность осевого сечения наружной поверхности муфты 50, тогда как внутренняя поверхность зажимного узла 72 касается окружности нижней части муфты 50. Кроме того, зажимной узел 72 содержит первый зажим 72a и второй зажим 72b, расположенные смежно друг с другом вдоль осевого направления центральной оси муфты 50. Первый зажим 72a прилагает силы трения к муфте 50, когда шпиндель 30 вращается в первом направлении вращения. Таким образом, муфта 50 также должна приводиться в первом направлении вращения из-за ее резьбового зацепления со шпинделем 30.
В случае, если муфта 50 должна приводиться шпинделем 30 во втором направлении вращения, второй зажим 72b прилагает силы трения к муфте 50. В целом силы трения, которые могут прилагаться вторым зажимом 72b, более высоки, чем силы трения, которые может прилагать первый зажим 72a.
Первый вариант выполнения зажимного устройства 10 для колеса согласно изобретению работает следующим образом.
Блокирование и рабочий цикл
Колесо, содержащее комбинацию шины/обода или обод R, соответственно, предназначенное для обслуживания, размещают на поворотном столе зажимного устройства 10 для колеса согласно изобретению, находящемся в свободном состоянии, как показано на фиг.1. Затем резьбовой стержень 42 крепежного элемента 40 направляется через центральное отверстие обода R в сквозное отверстие 32 шпинделя 30 (см. фиг.2). Таким образом, резьбовой стержень 32 скользит вниз в сквозное отверстие 32 без сопротивления так, что первый конец 44a центрирующего конуса 44 входит в устойчивый контакт с центральным отверстием обода R.
В случае, когда шпиндель 30 начинает вращаться в первом направлении вращения, муфта 50, которая зафиксирована от вращения зажимным узлом 72, в частности первым зажимом 72a, удерживаемым держателем 74, движется вверх вдоль центральной оси в направлении к установочному концу 30b шпинделя 30. Таким образом, муфта 50 осуществляет линейное перемещение вдоль центральной оси шпинделя 30, вызванное резьбовым зацеплением между шпинделем 30 и муфтой 50 и вращением шпинделя 30. В частности, муфта 50 не в состоянии следовать вращательному движению шпинделя 30, так как муфта 50 удерживается в угловом положении фрикционным контактом, вызванным стопорным/удерживающим средством 70, в частности первым зажимом 72a, удерживаемым держателем 74. Второй зажим 72b не используется, когда шпиндель 30 вращается в первом направлении вращения. Так как поворотный стол 58 жестко соединен с муфтой 50, поворотный стол 58 принудительно следует линейному перемещению муфты 50, вызванному вращательным движением шпинделя 30.
Как уже указано выше, выемка 56 расположена во внутренней поверхности муфты 50. В исходном состоянии осевое положение выемки 56 примыкает к осевому положению зажимного средства 60. Линейное перемещение муфты 50 в результате винтового движения шпинделя 30 включает также линейное перемещение выемки 56. Вместе с этим в результате линейного перемещения муфты 50 осевое положение выемки 56 совпадает с осевым положением закрепления привода 62 зажимного кулачка на внешнем шпинделе 50.
При этом привод 62 зажимного кулачка больше не прижимается к зажимному кулачку 64, поскольку привод 62 зажимного кулачка движется наружу в выемку 56, которая вырезана во внутренней поверхности муфты 50, как уже указано выше. Это движение привода 62 зажимного кулачка позволяет нагруженному пружиной зажимному кулачку 64 входить в резьбовое зацепление с резьбовым стержнем 42. Таким образом, резьбовой стержень 42, являющийся частью крепежного элемента 40, устанавливается в сквозном отверстии 32 шпинделя 30.
Как описано выше, резьбовой ход муфты 50 также перемещает поворотный стол 58, который жестко соединен с муфтой 50 и примыкает к установочному концу 30b шпинделя 30, и, таким образом, прижимается к ободу R колеса. Сам обод R колеса, таким образом, прижимается к центрирующему конусу 44. Это линейное перемещение муфты 50, вместе с ободом R колеса относительно центрирующего конуса 44, также центрирует обод R колеса относительно центральной оси.
Таким образом, линейное перемещение муфты 50 в осевом направлении установочного конца 30b шпинделя 30 начинает процесс закрепления крепежного элемента 40 и, кроме того, одновременно начинает процесс центрирования обода R относительно центральной оси шпинделя 30 и крепежного элемента 40.
Когда вращательное движение в первом направлении вращения, сообщаемое шпинделю 30 приводным средством, преодолевает заданную движущую силу, фрикционный контакт между зажимным узлом 72, в частности первым зажимом 72a, который удерживается в угловом положении держателем 74, и муфтой 50, ослабляется. Тогда муфта 50 непосредственно следует вращательному движению в первом направлении вращения, инициируемому шпинделем 30. Таким образом, муфта 50, которая теперь жестко соединена со шпинделем 30 и больше не удерживается в угловом положении стопорным/удерживающим средством 70, может следовать вращательному движению шпинделя 30, и рабочий цикл может немедленно следовать реверсированию фиксации шпинделя 30 и муфты 50. Это дальнейшее вращательное движение может теперь использоваться для выполнения операции обслуживания колеса на станке для обслуживания колес, например операции замены шины на станке для замены шин, где инструмент проходит через колесо.
Таким образом, вращательное движение шпинделя 30, инициируемое приводом, в первую очередь используется и преобразуется трансмиссией в линейное перемещение муфты 50 для приведения в действие зажимного средства 60 для зажима крепежного элемента 40 и, таким образом, жесткой установки обода R колеса для приведения в действие шпинделя 30. На фиг.2 показано запертое состояние зажимного устройства 10 для колеса согласно изобретению.
Разблокирование и освобождение обода
После завершения рабочего цикла на станке для обслуживания колес крепежный элемент 40 должен быть отсоединен от муфты 50 до удаления колеса с его ободом R колеса или одного обода R соответственно с поворотного стола 58.
Таким образом, шпиндель 30, начиная от положения остановки без вращения, должен вращаться во втором направлении вращения. Когда шпиндель 30 начинает приводное движение к муфте 50 во втором направлении вращения, стопорное/удерживающее средство 70, в частности второй зажим 72b, прилагает силы трения к муфте 50, противодействуя вращательному движению, инициируемому шпинделем 30. Первый зажим 72a не используется, когда шпиндель 30 вращается во втором направлении вращения. Таким образом, вращательное движение во втором направлении вращения, сообщаемое муфте 50 шпинделем 30, приводит к линейному перемещению муфты 50 вдоль центральной оси шпинделя 30 в направлении его конца 30a стороны привода. Линейное перемещение вызывается вращательным движением шпинделя 30, входящего в резьбовое сцепление с муфтой 50, в то время как муфта 50 зафиксирована от вращения вторым зажимом 72b, удерживаемым держателем 74. В целом силы трения, необходимые для разъединения резьбового соединения 54, более высоки, чем силы трения, необходимые для зацепления резьбового соединения 54. Таким образом, силы, которые могут прилагаться вторым зажимом 72b, более высоки, чем силы трения, которые может прилагать первый зажим 72a.
Поворотный стол 58, жестко соединенный с муфтой 50, следует линейному перемещению муфты 50, посредством чего давление поворотного стола 58 на обод R колеса и центрирующий конус 44 уменьшается.
Кроме того, выемка 56, расположенная на внутренней поверхности муфты 50, перемещается совместно с линейным перемещением муфты 50 в направлении конца 30a со стороны привода от установочного конца 30b. Таким образом, внутренняя поверхность муфты 50 снова скользит по приводу 62 зажимного кулачка. Таким образом, внутренняя поверхность муфты 50 прижимается к приводу 62 зажимного кулачка, который сам нажимает на верхний конец 64b зажимного кулачка 58. Это приводит к тому, что нагруженный пружиной нижний конец 64a зажимного кулачка 64 поднимается из его резьбового зацепления с резьбовым стержнем 42.
Когда нижний конец 64a зажимного кулачка 64 поднят из его положения резьбового зацепления с резьбовым стержнем 42, крепежный элемент 40 больше не оказывается зажатым в сквозном отверстии 32. Кроме того, как уже указано выше, центрирующий конус 44 больше не подвергается силе давления, поскольку поворотный стол 58 и помещенный на него обод R колеса следуют линейному перемещению муфты 50 вдоль центральной оси шпинделя 30 в направлении его конца 30a со стороны привода.
В результате линейного перемещения муфты 50 для достижения исходного состояния, которое инициируется вращением шпинделя 30 во втором направлении вращения, крепежный элемент 40 может извлекаться из сквозного отверстия 32 шпинделя 30, и обод R может быть снят с поворотного стола 58.
При этом зажимное устройство 10 для колеса, соответствующее изобретению, оказывается в расцепленном состоянии, как показано на фиг.1.
На фиг.4-9 показано соответствующее изобретению зажимное устройство 100 для колес на поворотном столе станка для обслуживания колес во втором варианте осуществления настоящего изобретения. Главные компоненты, то есть рама 20, шпиндель 30, крепежный элемент 40 и муфта 50 соответствуют первому варианту осуществления настоящего изобретения, уже описанному выше. Расположение рамы 20, шпинделя 30, крепежного элемента 40 и муфты 50 также соответствует первому варианту осуществления изобретения, при этом далее используются аналогичные ссылочные позиции. Кроме того, предусмотрены зажимное средство 160 и стопорное/удерживающее средство 180. Зажимное средство 160 и стопорное/удерживающее средство 180 будут описаны подробно далее.
Как уже указано выше для первого варианта осуществления настоящего изобретения, приводное устройство, соединенное со шпинделем 30 на его конце 30a со стороны привода, может приводить шпиндель 30 в первом направлении вращения, а также во втором направлении вращения.
Кроме того, следует отметить, что шпиндель 30, а также все зажимное устройство 100 для колеса расположены на фиг.4 в вертикальной ориентации, но они также могут быть расположены в горизонтальной ориентации или в любой другой ориентации между горизонтальной и вертикальной ориентацией, которая также является справедливой для первого варианта осуществления изобретения, показанного на фиг.1-3.
Зажимные средства 160 расположены в выемках 30d, расположенных в верхней половине шпинделя 30 в направлении поворотного стола 58. Выемки 30d вырезаны в шпинделе 30 от наружного диаметра шпинделя 30, обращенного к внутреннему диаметру рамы 20, к внутреннему диаметру шпинделя 30, обращенному к резьбовому стержню 42 крепежного элемента 40, при этом крепежный элемент 40 вставлен в сквозное отверстие 32 шпинделя 30. При использовании соответствующего изобретению зажимного устройства 100 для колеса, находящегося в свободном состоянии, как показано на фиг.4, выемка 56 находится в таком же осевом положении, как и выемка 30d, в котором выемка 56 расположена на средней секции в осевом направлении муфты 50 и вклинена в ее внутреннюю поверхность. При этом выемка 56 и выемка 30d обращены друг к другу. Во втором варианте осуществления изобретения выемка 56 вырезана по окружности во внутренней поверхности муфты 50. Кроме того, выемка 56 может не быть вырезанной по окружности, но могут быть вырезаны несколько отдельных сегментных выемок 56 в муфте 50, причем количество выемок 56 равно или отличается от количества зажимных средств 160, и выемки 56 распределяются с равными угловыми расстояниями.
По меньшей мере два зажимных средства 160 расположены так, что угловые расстояния, на которые зажимные средства 160 отнесены друг от друга, равны. Зажимные средства 160, находящиеся в свободном состоянии, подробно показаны на фиг.5.
Каждое зажимное средство 160 имеет привод 162 зажимного кулачка и зажимной кулачок 164. Зажимной кулачок 164 имеет форму закрытого с одной стороны цилиндра, расположенного по меньшей мере приблизительно в радиальном направлении относительно шпинделя 30, при этом закрытая внешняя сторона цилиндра имеет наружную резьбу и приспособлена для сцепления с резьбовым стержнем 42 крепежного элемента 20. Таким образом, зажимной кулачок 164 расположен так, что закрытая внешняя сторона зажимного кулачка 164 направлена к внутренней поверхности шпинделя 30, в то время как открытая сторона цилиндра с одной закрытой стороной направлена радиально внутрь от шпинделя 30. Следует отметить, что длина цилиндрической стороны зажимного кулачка 164 приспособлена таким образом, что зажимной кулачок 164 не выступает за пределы диаметра шпинделя 30.
Привод 162 зажимного кулачка также имеет форму закрытого с одной стороны цилиндра и также расположен по меньшей мере приблизительно радиально относительно шпинделя 30. Закрытый конец закрытого с одной стороны цилиндра, который представляет привод 162 зажимного кулачка, приспособлен для расположения в выемке 56 муфты 50. Цилиндрические стенки закрытого с одной стороны цилиндра, который представляет привод 162 зажимного кулачка, достигают выемки 30d шпинделя 30, где располагается зажимной кулачок 164. Кроме того, закрытый конец закрытого с одной стороны цилиндра привода 162 зажимного кулачка имеет больший диаметр, чем часть привода 162 зажимного кулачка, расположенная внутри закрытого с одной стороны цилиндра, представляющая зажимной кулачок 164 таким образом, что привод зажимного кулачка, имеющий грибовидную форму, имеет скос 162a на его самом внешнем конце. Осевая высота выемки 56, вырезанной во внутренней поверхности муфты 50, имеет по меньшей мере размер максимального наружного диаметра закрытой стороны цилиндра привода 162 зажимного кулачка. Кроме того, выемка 56 имеет скос 156a на ее нижней стороне, направленной к раме 20 и против поворотного стола 58. Скос 162a привода 162 зажимного кулачка и скос 156a выемки 56 приспособлены для сопряжения и скольжения относительно друг друга.
Привод 162 зажимного кулачка имеет меньший наружный диаметр цилиндра, чем диаметр закрытого с одной стороны цилиндра, представляющего зажимной кулачок 164. При этом направленный радиально наружу закрытый с одной стороны привод 162 зажимного кулачка размещен в направленном радиально внутрь закрытом с одной стороны зажимном кулачке 164 телескопическим образом так, что цилиндрическая внешняя поверхность привода 162 зажимного кулачка частично касательно входит в контакт с цилиндрическим внутренним диаметром зажимного кулачка 164.
Усиливающая пружина 166 размещена внутри цилиндрического объема, ограниченного закрытыми с одной стороны цилиндрами привода 162 зажимного кулачка и зажимного кулачка 164 (см. фиг.6, 8). Усиливающая пружина 166 упирается во внутренние поверхности закрытых сторон цилиндров обоих компонентов, а именно привода 162 зажимного кулачка и зажимного кулачка 164. В случае, если привод 162 зажимного кулачка движется радиально внутрь в направлении к крепежному элементу 40, расположенному внутри сквозного отверстия 32 шпинделя 30, усиливающая пружина 166 нажимает на зажимной кулачок 164 и инициирует движение зажимного кулачка 164 в направлении к крепежному элементу 40 и резьбовому стержню 42 соответственно.
Кроме того, предусмотрена расцепляющая пружина 168. Расцепляющая пружина 168 расположена частично в шпинделе 30 и упирается в кольцевой выступ 170, отступающий наружу от цилиндрических стенок открытого конца открытого с одной стороны цилиндра зажимного кулачка 164. Таким образом, зажимной кулачок 164 находится под первоначальным действием расцепляющей пружины 168 так, что не входит в зацепление с резьбовым стержнем 42 внутри сквозного отверстия 32 шпинделя 30.
Нижний конец 50b муфты 50 находится в резьбовом соединении 54 посредством его части 52 с внутренней резьбой с частью 34 с наружной резьбой на шпинделе 30, как уже описано в отношении первого варианта осуществления настоящего изобретения.
Как можно видеть на фиг.6, которая является видом в сечении по линии C-C на фиг.4, муфта 50 окружена гаечным профилем 182, который расположен вдоль оси в области нижнего конца 50b муфты 50. Также возможно, чтобы нижний конец 50b муфты 50 сам имел геометрическую внешнюю форму гайки, подобной показанной на фиг.6. Однако применение выполненного с возможностью отсоединения гаечного профиля 182 дает преимущество использования альтернативных профилей или замены изношенного гаечного профиля 182 без замены самой муфты 50.
Движок 184, показанный также на фиг.4, приспособлен для вхождения в контакт с гаечным профилем 182. Движок 184 расположен в корпусе 186 движка и нагружен в корпусе 186 движка пружиной 188 движка. Корпус 186 движка соединен с цилиндром 190, который может быть, например, пневматическим цилиндром. Цилиндр 190 имеет поршень 192, причем цилиндр 190, а также направление движения поршня 192 ориентированы параллельно общей средней оси X зажимного устройства 100 для колеса, шпинделя 30, крепежного элемента 40 и муфты 50. Кроме того, цилиндр 190 с возможностью отсоединения соединен с рамой 20 средством 190а крепления цилиндра. Цилиндр 190 может приводиться в действие подающим трубопроводом 194 цилиндра. Включение подающего трубопровода 194 цилиндра вызывает движение поршня 192 в направлении, параллельном общей средней оси X.
Корпус 186 движка, содержащий движок 184, жестко соединен с поршнем 192. Это приводит к тому, что приведение в действие цилиндра 190 при помощи подающего трубопровода 194 цилиндра вызывает перемещение корпуса 186 движка вместе с движком 184 вдоль направления, параллельного общей средней оси X. Как можно видеть на фиг.4, цилиндр 190 активизирован подающим трубопроводом 194 цилиндра, и поршень 192 вместе с корпусом 186 движка выдвинут к поворотному столу 58. Поршень 192 вместе с корпусом 186 движка выдвинут таким образом, что движок 184 обращен к гаечному профилю 182. Пружина 188 движка подпружинивает или нагружает движок 184 таким образом, что движок 184 прижимается к гаечному профилю 182.
Гаечный профиль 182, окружающий нижний конец 50b муфты 50, как подробно показано на фиг.6, вдоль окружности разделен на сегменты 182a гайки. Как можно видеть на фиг.6, настоящий вариант выполнения имеет восемь сегментов 182a гайки. Каждый сегмент 182a гайки имеет два радиальных выступа 182b, граничащих с расцепляющим уклоном 182c, смежным в радиальном направлении со сцепляющим уклоном 182d. Движок 184 приспособлен для скольжения вдоль расцепляющего уклона 182c, а также вдоль сцепляющего уклона 182d. Благодаря тому, что оконечность 184a движка 184 приспособлена для скольжения как по расцепляющему уклону 182c, так и по сцепляющему уклону 182d, конфигурация оконечности 184а движка приспособлена для соответствия как расцепляющему уклону 182c, так и сцепляющему уклону 182d.
В случае, если первое направление вращения является вращением по часовой стрелке, сегменты 182a гайки расположены таким образом, что радиальный выступ 182b примыкает к сцепляющему уклону 182d, который примыкает к расцепляющему уклону 182c, который сам примыкает к радиальному выступу 182b, который далее примыкает к сцепляющему уклону 182d, и так далее. Если первое направление вращения является вращением против часовой стрелки, то ориентация сцепляющего уклона 182d и расцепляющего уклона 182c реверсируется.
Если шпиндель 30 вращает муфту 50 посредством их резьбового соединения 54 в первом направлении вращения, являющемся направлением по часовой стрелке, движок 184, имеющий оконечность 184а движка, который нагружен пружиной 188 движка и вдоль оси установлен цилиндром 190, прижимается и скользит по расцепляющему уклону 182c с уменьшающимся градиентом и по сцепляющему уклону 182d с увеличивающимся градиентом. В случае, если шпиндель 30 вращает муфту 50 посредством их резьбового соединения 54 во втором направлении вращения, движок 184 прижимается и скользит по сцепляющему уклону 182d с теперь уменьшающимся градиентом и по расцепляющему уклону 182c с повышающимся градиентом.
Радиальный градиент расцепляющего уклона 182c больше, чем радиальный градиент сцепляющего уклона 182d. Шпиндель 30 вместе с муфтой 50 при вращении в первом направлении вращения вызывают силы трения в резьбовом соединении.
Как можно видеть на фиг.6, где зажимное устройство 100 для колеса согласно изобретению показано в расцепленном состоянии, движок 184, имеющий оконечность 184a движка 184, находятся в фрикционно зафиксированном соединении с расцепляющим уклоном 182d.
На фиг.7 соответствующее изобретению зажимное устройство для колеса во втором варианте осуществления изобретения показано в сцепленном состоянии. Очевидно, что муфта 50 вместе с поворотным столом 58 и нижним концом 50b муфты 50 находится в немного поднятом положении от конца рамы 20 на стороне муфты в направлении к колесу, которое приспособлено для помещения на поворотный стол 58. Кроме того, цилиндр 190 активизирован таким образом, что поршень 192 выдвинут к поворотному столу 58 параллельно общей средней оси X. Вместе с поршнем 192 был перемещен корпус 186 движка 184. Движок 184 находится в фрикционно зафиксированном соединении с гаечным профилем 182.
С линейным перемещением муфты 50 выемка 56, вырезанная во внутренней поверхности муфты 50, также перемещена к колесу. Зажимные средства 160, которые расположены на зафиксированном вдоль оси шпинделе 30, не перемещены в осевом направлении. Таким образом, привод 162 зажимного кулачка больше не расположен в выемке 56 муфты 50, как это показано на фиг.8. Привод 162 зажимного кулачка упирается во внутреннюю стенку муфты 50, и усиливающая пружина 166 прижата приводом 162 зажимного кулачка к зажимному кулачку 164 таким образом, что зажимной кулачок 164 введен в зацепление с резьбовым стержнем 42 крепежного элемента 40, расположенным в сквозном отверстии 32 шпинделя 30. Очевидно, что расцепляющая пружина 168 также нагружена перемещением зажимного кулачка 164 к резьбовому стержню 42 крепежного элемента 40, расположенному в сквозном отверстии 32 шпинделя 30.
Кроме того, как показано на фиг.9, движок 184 вместе с его оконечностью 184a прижат к сцепляющему уклону 182d гаечного профиля 182, окружающего нижний конец 50b муфты.
Второй вариант выполнения зажимного устройства 100 для колеса согласно изобретению работает следующим образом:
Сцепление и рабочий цикл
Как уже описано в отношении первого варианта осуществления изобретения, во втором варианте осуществления изобретения комбинацию шины/обода колеса или один обод R, соответственно, предназначенные для обслуживания, также помещают на поворотный стол 58 зажимного устройства 100 для колеса согласно изобретению, которое находится в расцепленном состоянии, как показано на фиг.4. Резьбовой стержень 42 направляется через центральное отверстие обода R (на фиг.2 можно видеть колесо вместе с ободом R, расположенное на поворотном столе 58) сквозным отверстием 32. Как также уже описано относительно первого варианта осуществления изобретения, центрирующий конус 44, в частности первый конец 44a центрирующего конуса, входит в устойчивый контакт с центральным отверстием обода R.
Цилиндр 190 приводят в действие его подающим трубопроводом 194 таким образом, что его поршень 192 вместе с корпусом 186 движка 184 перемещается вверх к поворотному столу 58 до такой степени, что движок 184, в частности оконечность 184а движка, достигает контакта с гаечным профилем 182, окружающим нижний конец 50b муфты, как уже показано на фиг.4.
Когда шпиндель 30, соединенный с приводным средством на его конце 30a стороны привода, начинает вращаться в первом направлении вращения, муфта 50, которая сцеплена со шпинделем 30 в резьбовом соединении 54, также начинает вращаться. Движок 184, нагруженный пружиной 188 движка, упирается в гаечный профиль 182. В частности, оконечность 184а движка упирается в гаечный профиль 182. Независимо от любого исходного положения, от которого гаечный профиль 182 испытывает фрикционный контакт с оконечностью движка 184, вращение в первом направлении вращения, инициируемое шпинделем 30, приводит оконечность движка 184 к достижению фрикционно зафиксированного соединения со сцепляющим уклоном 182d. Градиент подъема сцепляющего уклона 182d, с которым движок 184 фрикционно соединен, предотвращает продолжение вращательного движения гаечного профиля 182 вместе с муфтой 50 в первом направлении вращения. Таким образом, муфта 50 удерживается от вращения движком 184, находящимся в фрикционно зафиксированном соединении со сцепляющим уклоном 182d. Муфта 50 осуществляет линейное перемещение вдоль центральной оси шпинделя 30, соответствующей общей оси X вращения, вызванное резьбовым зацеплением между шпинделем 30 и муфтой 50 и вращением шпинделя 30. Поворотный стол 58, который жестко соединен с муфтой 50, вынужден следовать за линейным перемещением муфты 50, вызванным вращательным движением шпинделя 30. Результат указанного линейного перемещения вдоль центральной оси шпинделя 30 можно видеть на фиг.7, где муфта поднята от конца рамы 20 на стороне муфты.
Муфта 50 линейно перемещается вдоль оси вверх в направлении от рамы 20. Линейное перемещение муфты 50 приводит к тому, что выемка 56 больше не совпадает с зажимным средством 160 зажимного устройства 100 для колеса. Закрытый конец привода 162 зажимного кулачка, который был расположен в выемке 56 муфты 50 в расцепленном состоянии, проскальзывает благодаря его скосу 162a по скосу 156a выемки 56 из выемки 56, как можно видеть на фиг.8. Это приводит к тому, что привод 162 зажимного кулачка осуществляет радиальное перемещение к зажимному кулачку 164, и наконец, закрытый конец привода 162 зажимного кулачка упирается во внутреннюю поверхность муфты 50. При этом усиливающая пружина 166 нагружена закрытым концом привода 162 зажимного кулачка. Радиальное движение привода 162 зажимного кулачка вместе с нагрузкой от усиливающей пружины 166 приводит к радиальному перемещению зажимного кулачка 164 к резьбовому стержню 42 крепежного элемента 40. Вместе с тем линейное перемещение муфты 50 вдоль осевого направления от рамы 20 приводит к зацеплению зажимного кулачка 164 с резьбовым стержнем 42.
Как уже описано в отношении первого варианта осуществления изобретения, линейное перемещение муфты 50 также перемещает поворотный стол 58 благодаря его жесткому соединению с муфтой 50. Вместе с тем поворотный стол 58 прижимается к ободу R расположенного на нем колеса. Сам обод R колеса прижимается к центрирующему конусу 44, в частности к первому концу 44a центрирующего конуса. Центрирующий конус 44 центрирует обод R колеса относительно общей средней оси X.
Кроме того, линейное перемещение муфты 50 служит для принудительного фрикционного контакта в резьбовом соединении 54, который приводит к тому, что даже когда муфта 50 больше вращательно не удерживается стопорным/удерживающим средством, автономное развинчивание муфты 50 предотвращается принудительным фрикционным контактом. Автономное развинчивание муфты 50 также может предотвращаться шпонкой на лыске (не показана), расположенной между муфтой 50 и шпинделем 30. Шпонка на лыске может быть расположена смежно с зажимным средством 160 в направлении к поворотному столу 58.
Муфта 50 должна совершать заданное линейное перемещение, определенное ее высотой таким образом, чтобы осуществлялось надежное замыкание резьбового стержня 42 зажимным кулачком 164. Достижение заданного линейного перемещения муфты 50 может быть определено датчиком. Когда заданное линейное перемещение муфты 50 достигнуто, цилиндр 190 выключается таким образом, что поршень 192 оттягивается в обратном направлении. Вместе с тем корпус 186 движка вместе с движком 184 также перемещается параллельно общей средней оси X в направлении к концу 30b приводной стороны шпинделя 30. Это приводит к тому, что оконечность 184а движка 184 выводится из его фрикционно зафиксированного соединения со сцепляющим уклоном 182d гаечного профиля 182. Когда фрикционно зафиксированное соединение оконечности 184a движка 184 со сцепляющим уклоном 182d разъединено, муфта 50 больше не заблокирована и также может следовать вращательному движению в первом направлении вращения, инициируемому шпинделем 30 посредством резьбового соединения 54.
Для выполнения возвратного перемещения поршня 192 шпиндель 30 может быть замедлен до положения остановки, однако это не обязательно.
Когда движок 184 больше не входит в контакт с гаечным профилем 182 фрикционно зафиксированным образом, и вместе с тем движок 184 больше не удерживает муфту 50 зафиксированной от вращения, муфта 50 может следовать вращению в первом направлении вращения, инициируемому шпинделем 30. Таким образом, муфта 50 теперь жестко соединена со шпинделем 30 и больше не удерживается в зафиксированном от вращения положении. Рабочий цикл может немедленно осуществляться таким образом, что вращательное движение в первом направлении вращения может использоваться для выполнения операции обслуживания колеса на станке для обслуживания колес, используя зажимное устройство 100 для колеса.
Разблокирование и освобождение обода
После завершения рабочего цикла на станке для обслуживания колес крепежный элемент 40 должен быть отсоединен от его зацепления таким образом, что комбинация из шины/обода колеса или один обод R, соответственно, могут быть подняты с поворотного стола 58.
Таким образом, начиная от невращающегося состояния шпинделя 50, цилиндр 190 приводят в действие при помощи подающего трубопровода 194 цилиндра так, что поршень 192 перемещается в направлении к поворотному столу 58 параллельно общей средней оси X. Перемещение поршня 192 также перемещает корпус 186 движка вместе с подпружиненным движком 184 благодаря жесткому соединению поршня 192 и корпуса 186 движка, при этом перемещение поршня 192 осуществляется до такой степени, что движок 184, в частности оконечность 184а движка 184, снова входит в контакт с гаечным профилем 182. Это положение показано на фиг.7.
Для разблокирования зажима и освобождения обода R шпиндель 30 должен вращаться приводным узлом во втором направлении вращения, противоположном первому направлению вращения. Когда шпиндель 30 вращается во втором направлении вращения, муфта 50, которая входит в зацепление со шпинделем 30 в резьбовом соединении 54, также приводится во вращение. Теперь, когда шпиндель 30 вращается во втором направлении вращения, движок 184 упирается в гаечный профиль 182 с другой стороны сегмента 182a гайки, с которым движок 184 входит в контакт. Вращение во втором направлении вращения вводит оконечность 184a движка 184 во фрикционный контакт с расцепляющим уклоном 182c, что показано на фиг.6. Градиент подъема расцепляющего уклона 182c, с которым движок 184 входит в фрикционный контакт, выше, чем градиент подъема сцепляющего уклона 182d. Таким образом, при равном давлении оконечность 184a движка 184 прилагает давление к уклонам 182c, 182d в результате действия пружины 188 движка. Силы трения, которые могут прилагаться движком 184 к гаечному профилю 182 при фрикционном контакте с расцепляющим уклоном 182c, заметно выше, чем сила трения, которая может прилагаться движком 184 к гаечному профилю 182 при фрикционном контакте со сцепляющим уклоном 182d. Применение разных градиентов подъема расцепляющего уклона 182c и сцепляющего уклона 182d предусматривает, что отпирание фрикционного контакта требует более высоких сил для преодоления фрикционного контакта, чем силы, которые прилагались для установления фрикционного контакта.
Когда движок 184 входит в фрикционный контакт с расцепляющим уклоном 182c, как можно видеть на фиг.9, устанавливается фрикционно зафиксированное соединение, и нижний конец 50b муфты вместе с муфтой 50 удерживаются от следования вращательному движению во втором направлении вращения, инициируемому шпинделем 30. Удерживаемая от вращения муфта 50 находится в резьбовом соединении 54 со шпинделем 30. Это приводит к тому, что муфта 50 вместе с поворотным столом 58 осуществляет линейное перемещение вдоль общей средней оси X в направлении к раме 20 в результате продолжающегося вращения шпинделя 30 во втором направлении вращения.
Линейное перемещение муфты 50 также приводит к линейному перемещению выемки 56, вырезанной во внутренней поверхности муфты 56, в направлении к раме 20. Когда выемка 56 опущена в ее начальное положение против выемки 30d, вырезанной в шпинделе 30, привод 162 зажимного кулачка перебрасывается назад в его расцепленное положение. Расцепленное положение привода 162 зажимного кулачка таково, что закрытый конец цилиндра с одной закрытой стороной привода 162 зажимного кулачка расположен в выемке 56 муфты 50. Процесс перебрасывания назад осуществляется таким образом, что цилиндр с одной закрытой стороной привода 162 зажимного кулачка скользит его скосом 162a по скосу 156a выемки 56, пока привод 162 зажимного кулачка не достигает его расцепленного положения, как показано на фиг.4.
Закрытый конец закрытого с одной стороны цилиндра, который представляет привод 162 зажимного кулачка, приспособлен для расположения в выемке 56 муфты 50. Когда закрытый конец привода 162 зажимного кулачка перебрасывается назад в его расцепленное положение, усиливающая пружина 166 больше не нагружена относительно зажимного кулачка 164, и, таким образом, какая-либо сила не прижимает зажимной кулачок 164 к резьбовому стержню 42. Кроме того, расцепляющая пружина 168 упирается в кольцевой выступ 170 зажимного кулачка 164 и толкает зажимной кулачок 164 для его радиального перемещения в радиальном направлении к муфте 50 из зацепления с резьбовым стержнем 42.
В результате, крепежный элемент 40 может быть удален из сквозного отверстия 32 шпинделя 30. После этого комбинация шины/обода колеса или обод R, соответственно, могут быть подняты с поворотного стола 58. Соответствующее изобретению зажимное устройство 100 для колеса снова оказывается в расцепленном состоянии, как показано на фиг.4.
Список ссылочных позиций
10 - Зажимное устройство для колеса;
R - обод колеса;
20 - рама;
22 - сквозное отверстие;
30 - шпиндель;
30a - конец со стороны привода;
30b - установочный конец;
30c - часть наружной поверхности;
30d - выемка;
32 - сквозное отверстие;
34 - часть с наружной резьбой;
40 - крепежный элемент;
42 - резьбовой стержень;
44 - центрирующий конус;
44a - первый конец конуса;
44b - второй конец конуса;
50 - муфта;
50a - верхний конец муфты;
50b - нижний конец муфты;
52 - часть с внутренней резьбой;
54 - резьбовое соединение;
56 - выемка;
58 - поворотный стол;
60 - зажимные средства;
62 - привод зажимного кулачка;
64 - зажимной кулачок;
64a - нижний конец зажимного кулачка;
64b - верхний конец зажимного кулачка;
64c - резьбовая поверхность нижнего конца зажимного кулачка;
66 - пружина;
70 - стопорное/удерживающее средство;
72 - зажимной узел;
72a - первый зажим;
72b - второй зажим;
74 - держатель;
76 - поворотный рычаг;
76a - конец поворотного рычага на стороне держателя;
76b - конец поворотного рычага на стороне рамы;
100 - зажимное устройство для колеса;
X - общая средняя ось;
156a - скос выемки;
160 - зажимное средство;
162 - привод зажимного кулачка;
162a - скос;
164 - зажимной кулачок;
166 - усиливающая пружина;
168 - расцепляющая пружина;
170 - кольцевой выступ;
180 - стопорное/удерживающее средство;
182 - гаечный профиль;
182a - сегмент гайки;
182b - радиальный выступ;
182c - расцепляющий уклон;
182d - сцепляющий уклон;
184 - движок;
184а - оконечность движка;
186 - корпус движка;
188 - пружина движка;
190 - цилиндр;
190a - соединительное средство цилиндра;
192 - поршень;
194 - подающий трубопровод цилиндра.