JPH0794201B2 - ホイールハブの姿勢検出装置および姿勢検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車の組み立て工程において、車体側の
ホイールハブに対してホイール付きタイヤを自動的に組
み付けるにあたり、ホイールハブの姿勢を検出する装置
および方法に関する。

従来の技術 従来より専ら人手によって行われていたタイヤ取付作業
を、人手に代わってタイヤ装着からボルト締めまで一貫
して自動的に行うようにした装置が既に知られている
（例えば特開昭50−122783号公報）。この種の装置にあ
っては、車体搬送ラインのラインサイドにタイヤつかみ
装置を配設するとともに、このタイヤつかみ装置と一体
にハブボルト位置検出器を設け、ハブボルト位置検出器
の検出値に基づいて車体側のホイールハブと、タイヤつ
かみ装置に把持されているタイヤとの位置合わせを行
い、そののちにタイヤつかみ装置をホイールハブの前面
側より前進させることで車体側のホイールハブにタイヤ
を装着してナット締めまでも行うものである。

なお、上記のタイヤつかみ装置は直交３軸方向にそれぞ
れ移動する機能と垂直軸回り方向およびタイヤ円周方向
に旋回する機能とを有している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、例えば特開昭50−122783号公報に示され
るように、ハブボルト位置検出器にてハブボルトの二次
元平面的な位置を非接触で検出した上でホイールハブの
中心を求めてタイヤを装着するのみでは必ずしも十分で
なく、場合によってはハブボルトにホイール側のボルト
穴を挿入することができないことがある。すなわち、タ
イヤが取り付けられるホイールハブはトーインおよびキ
ャンバという一定の傾斜角を有しているのが通常である
から、上記のように単にハブボルトの二次元平面的な位
置を検出してタイヤを装着しても上記の傾斜角のために
ハブボルトとボルト穴とが合致しないことがあり、それ
によってタイヤの自動装着が不可能となる。

また、上記のタイヤ自動装着に用いられる他の位置検出
装置として例えば特開昭52−69352号公報に開示されて
いるものがある。この装置は、２本のハブボルトの先端
面に接触体を押し当てた時の接触体の変位量からホイー
ルハブのトーインを検出する検出器を設け、この検出器
の信号をタイヤハンドリング装置に与えてタイヤの自動
装着を行うようにしたものである。

しかしながら、ホイールハブのトーインを検出しただけ
では、キャンバをもつホイールハブのタイヤ取り付けに
対応できないばかりでなく、ハブボルトの先端面はそれ
ほど高精度に仕上げられていないのが通常であるから、
ハブボルトの先端面を基準としてトーインを検出しても
その位置検出精度の向上に限界があり、タイヤ自動装着
の完全自動化を実現する上でなおも問題を残している。

本発明は以上のような問題点に鑑みなされたもので、単
にハブボルトの二次元平面的な位置に基づいてホイール
ハブの中心を求めるだけでなく、ホイールハブのトーイ
ン，キャンバを検出して、タイヤ自動装着の完全自動化
を可能としたホイールハブの姿勢検出装置および方法を
提供するものである。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

最初に本発明を含むタイヤ自動取付装置の全体の概略を
第１図および第２図をもとに説明すると、１は台車２上
に車体Ｂを位置決めして直線的に搬送するための車体搬
送ライン、10は車体搬送ライン１の上方に設置されたタ
イヤ搬送コンベア、S₁はタイヤ取付ステーション、Sbは
タイヤ取付ステーションS₁の後段に設置されたバックア
ップステーションである。タイヤ取付ステーションS
₁は、車体搬送ライン１の両サイドに設置された合計４
台のタイヤ取付ユニット50と、タイヤ受け渡し装置を兼
ねたタイヤ位相合わせ装置20と、ナット供給装置110
と、タイヤ取付ユニット50の側部に付設されたホイール
ハブ姿勢検出装置80（第３図〜第５図参照）のほか、タ
イヤ排出エリアであるタイヤ排出コンベア140およびナ
ット排出装置150等から構成され、一方、バックアップ
ステーションSbは上記のタイヤ取付ユニット50に代わる
手動式のラットランナー８を備えている。

そして、タイヤ取付ステーションS₁においては、タイヤ
搬送コンベア10から投下されたタイヤＷをタイヤ位相合
わせ装置20が受け取って位相合わせを行い、この位相合
わせが完了したタイヤＷをタイヤ取付ユニット50上のハ
ンドユニット55（第３図〜第５図参照）が把持してホイ
ールハブＨに装着してナット締めを施すものである。

この時、万一タイヤＷをホイールハブＨ（第11図参照）
側に装着できない場合など何らかの異常が発生した場合
には、当該するタイヤ取付ユニット50は後退位置まで後
退してその把持しているタイヤＷをタイヤ排出コンベア
140に排出し、これによりタイヤ取付ステーションS₁に
おいて装着できなかったタイヤＷはバックアップステー
ションSbへと送られ、このバックアップステーションSb
においてタイヤ取付ステーションS₁から送られてくる車
体Ｂを待って作業者による手作業にて装着される。そし
て、例えばタイヤ取付ユニット50そのものの故障等のた
めに上記の異常の処理に長時間を要するような場合に
は、本来、タイヤ搬送コンベア10からタイヤ取付ステー
ションS₁に対して行われるタイヤＷの投入は行われず
に、タイヤＷはタイヤ搬送コンベア10の終端部まで搬送
されてバックアップステーションSbへと直接送られ、こ
のバックアップステーションSbにおいて暫定的に作業者
の手作業にてタイヤＷの取付作業が行われることにな
る。

次に、前記各装置の詳細を順を追って説明する。

先ず、車体Ｂは第３図および第５図に示すように台車２
上の適宜位置に設けられたクランプ装置４とゲージプレ
ート５とにより堅固に位置決め・クランプされており、
車体搬送ライン１上を台車２ごと直線的に搬送される。
すなわち、車体Ｂは例えば車体前後の牽引フック部に係
合するクランプ装置４で車体全体を下方に押し下げるこ
とでゲージプレート５を基準として台車２に対して位置
決めがなされている。

タイヤ搬送コンベア10は車体搬送ライン１の真上に所定
の傾きをもって配設されているので、第１図に示すよう
にタイヤ取付ステーションS₁の前段で左右のサブコンベ
ア11a,11bに分岐され、これらのサブコンベア11a,11bは
バックアップステーションSbまで延設されている。そし
て、分岐部12には第６図（Ａ），（Ｂ）に示すようにエ
アシリンダ13によって水平方向に往復運動するスライダ
ー14が設けられており、これによってタイヤＷを左右の
サブコンベア11a,11bに振り分けるようにしてある。

また、左右のサブコンベア11a,11bにおいてタイヤ位相
合わせ装置20の真上に相当する位置にはそれぞれタイヤ
投入機構15が設けられている。このタイヤ投入機構15
は、第７図に示すようにサブコンベア11a,11b上を搬送
されてきたタイヤＷを停留せしめる可倒式のストッパー
16と、このストッパー16にて停止させられたタイヤＷを
直立姿勢に姿勢変更させて自重落下させる可動コンベア
17と、その直立姿勢に姿勢変更されたタイヤＷをシュー
タ18内に一時的に停留せしめるスライド式のシャッター
19とから構成され、後述するタイヤ位相合わせ装置20の
リフター24が受け取りにくるまでそのタイヤＷを直立状
態で保持するものである。そしてまた、ストッパー16を
退避状態下におくことでタイヤＷをタイヤ取付ステーシ
ョンS₁に落下させることなく直接バックアップステーシ
ョンSbまで搬送することができる構成となっている。

タイヤ位相合わせ装置20はホイールハブＨのハブボルト
21（第８図および第11図参照）の位相にホイールＲ側の
ボルト穴９（第10図）の位相を合わせるためのもので、
第９図および第18図に示す如く構成されている。

第９図および第18図において、22はベース、23はベース
22上に設けられて鉛直な基板43を備えた本体部、18は本
体部23の上方に位置して本体部23側にタイヤＷを投入す
るためのシュータである。基板43にはタイヤＷの投入お
よびタイヤＷの回転を円滑にするための多数のボールキ
ャスター211が取り付けられており、各ボールキャスタ
ー211のボールが共有する接平面が鉛直なタイヤ規制面
として機能する。ここで、多数のボールキャスター211
は、タイヤＷのサイズが変わった場合でもサイドウォー
ル部の最も高い部分に当接するように所定のピッチで数
列にわたって配置されている。

24はエアシリンダ25のはたらきによりガイドロック26に
案内されて第18図の実線位置とシュータ18の直下の仮想
線位置との間を昇降動作するリフターで、リフター24に
はタイヤＷを受けるローラ212が取り付けられている。

また、27はリフター24と干渉しないようにリフター24を
股いで昇降可能に設けられたタイヤ受台で、このタイヤ
受台27は、その駆動源であるモータ28に対して外部から
車種信号を付与することでその車種のタイヤサイズ径に
見合った位置まで昇降動作するとともに、タイヤ受面に
はモータ29によってベルト等を介して回転駆動されるロ
ーラ30を備えている。そして、タイヤ受台27の高さ位置
がその側部に設けた多連式の光電スイッチ群31によって
確認・検出されるようになっている。つまり、リフター
24がシュータ18の下部まで上昇することでシュータ18の
下部のシャッター19が一時的に退避動作し、それによっ
てシュータ18内で直立状態にて待機していたタイヤＷが
リフター24に移し替えられ、さらにリフター24が再び下
降することでタイヤＷがタイヤ受台27に移し替えられる
ようになっている。

32はタイヤ受台27の上方に設置されて、エアシリンダ33
の作動によって水平方向にスライドするスライダーで、
このスライダー32には２本のロケートピン34と検出器で
ある光電スイッチ35の受光器35Bのほか、スライダー32
に対してさらに相対移動可能なタイヤ芯出し用のセンタ
ー36が設けられている。つまり、センター36の周囲に配
置されたロケートピン34および受光器35BはホイールＲ
側の４個のボルト穴９のピッチ円上に位置しており、か
つそれらのロケートピン34と受光器35Bの配列ピッチは
ボルト穴９同士のピッチと一致するように設定されてい
る。そして、センター36はスライダー32に対してエアシ
リンダ213の作動により前進後退動作するようになって
おり、センター36とスライダー32の前進限および後退限
位置はそれぞれリミットスイッチ214〜217によって検出
される。

ここで、タイヤ位相合わせ位置20にはサイズの異なる複
数種類のタイヤＷが投入されるが、タイヤのサイズにか
かわらずホイールＲのボルト穴９の数およびピッチ円径
は予め統一されている。

37はエアシリンダ38の作動によりヒンジピン39を回転中
心として旋回可能なスイングアームで、このスイングア
ーム37の先端には前記受光器35Bに対応する光電スイッ
チ35の投光器35Aが取着されており、スイングアーム37
を旋回させて受光器35Bと投光器35Aと相対向させること
で初めて光電スイッチとして機能するようにしてある。

40はタイヤ受台37上のタイヤＷを挟んでその両側部に互
いに対向するように設けられた一対のタイヤ位置決めア
ームで（ただし、第９図においては作図上、１本の位置
決めアーム40をタイヤＷの上方に描いてある）、この位
置決めアーム40はエアシリンダ41の作動によってスライ
ドするとともに、回転シリンダ44の作動により回動し、
先端にはガイドローラ42を備えている。

このように構成されたタイヤ位相合わせ装置20において
は、前述したようにリフター24が上昇してシュータ18か
らタイヤＷを受け取るとリフター24が再び下降する。そ
して、タイヤＷはボールキャスター211に案内されなが
ら徐々に下降し、タイヤＷは予めタイヤサイズ径に見合
った位置で待機しているタイヤ受台27上に移し替えられ
る。タイヤＷがタイヤ受台27に移載されると、位置決め
アーム40が第９図の右方向に移動してタイヤＷを拘束
し、そのサイドウォール部を基板43側に押し付けて位置
決めする。これにより、タイヤＷは鉛直姿勢となるよう
に拘束される。

次いで、エアシリンダ33の作動によりスライダー32がタ
イヤＷに対しその背面側から前進する。この前進動作は
エアシリンダ33の総ストロークの中間位置で一旦停止
し、代わってエアシリンダ213の作動によりセンター36
が単独で前進し、センター36はホイールＲのセンター穴
218に嵌合して芯出しを行う。この時、タイヤＷがセン
ター36によってセンタリングされることでタイヤ受台27
のローラ30からわずかに浮き上がるため、これを後追い
するようにタイヤ受台27がわずかに上昇し、タイヤＷと
ローラ30とは再び圧接する。なお、この時の上昇動作は
エアシリンダ200によってなされる。

その後、ローラ30がモータ29によって回転駆動されるこ
とでタイヤＷがセンター36を中心として回転し、その回
転中においてボルト穴９のいずれか１つを通して光電ス
イッチ35の投・受光器35A,35B間の光軸が結ばれるとロ
ーラ30の回転が直ちに停止する。それによって４個のボ
ルト穴９の割り出しが行われることから、上記ローラ30
の回転停止と同時にエアシリンダ33の作動によりスライ
ダー32が前進することで、ロケートピン34がホイールＲ
の２つのボルト穴９と嵌合し、タイヤＷの回転方向の位
置決めを行うことによってタイヤＷの位置合わせが完了
する。

上記のようにロケートピン34がボルト穴９に挿入される
と、エアシリンダ213の作動によりセンター36が単独で
後退するとともにエアシリンダ200の作動によりタイヤ
受台27がわずかに下降し、これによってタイヤＷはロケ
ートピン34のみによって支持されてなおも位置決め状態
が継続される。

さらに、エアシリンダ38の作動によりスイングアーム37
が第18図の仮想線位置まで旋回して退避し、この退避動
作が終わると第９図に示すようにタイヤＷを把持するた
めにナットランナー73とタイヤハンド74とを備えたハン
ドユニット55がタイヤＷの前面側より前進してきて、第
18図に示すようにタイヤＷの円周上の三箇所をタイヤハ
ンド74で把持する。

タイヤハンド74がタイヤＷを把持すると、ロケートピン
34がスライダー32ごと後退するとともに、位置決めアー
ム40が第９図の左方向に所定量だけ移動した上で90度程
度旋回することで位置決めアーム40がタイヤＷの正面か
ら退避する。そして、タイヤハンド74に把持されたタイ
ヤＷがハンドユニット55の後退動作によってハンドリン
グされる一方、位置決めアーム40,スイングアーム37お
よびタイヤ受台27がそれぞれ初期状態に復帰することで
１サイクルが終了する。

また、サイズの異なるタイヤが投入された場合には、そ
のタイヤサイズ情報に応じてタイヤ受台27の高さが変化
するだけで上記と同様に作用する。

タイヤ取付ユニット50は、位相合わせが完了したタイヤ
Ｗをタイヤ位相合わせ装置20から受け取って、これを車
体Ｂ側のホイールハブ（ブレーキディスク）Ｈに装着し
てナット締めまでを行うためのもので、その詳細を第３
図〜第５図および第10図に示す。

このタイヤ取付ユニット50は、ベース51をＸ方向（車幅
方向）にスライド可能なＸ軸ベース52と、Ｘ軸ベース52
上をＹ方向（車体前後方向）にスライド可能なＹ軸ベー
ス53と、Ｙ軸ベース53上に上下動可能に支持されてスリ
ーブ62が一体に搭載されたＺ軸ベース63と、Ｚ軸ベース
63のスリーブ62にθ方向に旋回可能に支持されたθ軸ベ
ース301と、θ軸ベース301上に搭載されたハンドユニッ
ト55と、ハンドユニット55の側部に付設されたホイール
ハブ姿勢検出装置80とから構成され、さらにＺ軸ベース
63はγ方向に傾動可能に構成されている。これにより、
上記の構成要素のうちベース51、Ｘ軸ベース52、Ｙ軸ベ
ース53、Ｚ軸ベース63およびθ軸ベース301は直交３軸
回転２軸の５軸タイプの一種のロボットのような移動手
段302を構成している。

すなわち、第10図（ただし、第10図は作図上、異なる断
面の図を合成して１つの図面としてある）に示すように
Ｘ軸ベース52はモータ56とボールねじ57とから成るＸ軸
駆動機構によりガイドレール58上をＸ方向にスライド可
能であり、Ｙ軸ベース53はモータ59とボールねじ60とか
らなるＹ軸駆動機構によりガイドレール61上をＹ方向に
スライドする。また、スリーブ62はＺ軸ベース63に一体
に固定され、さらにこのＺ軸ベース63は筒状のカラー64
に対してピン65により回転可能に支持されている。この
カラー64はＹ軸ベース53上に垂設した３本のガイドポス
ト66（第３図参照）にそれぞれに上下動可能に案内され
ており、したがって各ガイドポスト66ごとに設けたモー
タ67とボールねじ68とから成るＺ軸駆動機構を駆動させ
て各カラー64を一斉に上下動させることでスリーブ62を
含むＺ軸ベース63がＺ方向に上下動する。

また、モータ67とボールねじ68およびカラー64等はＺ軸
ベース63をγ方向に傾動させるγ軸駆動機構をも兼ねて
おり、前述したピン65による三箇所の結合部のうち第10
図の左方の一箇所のカラー64側が長穴69となっているこ
とから、第10図の左右のモータ67の回転量を互いに異な
らせることでスリーブ62を含むＺ軸ベース63全体がγ方
向に傾動する。ここにいうγ方向の傾動角は、後述する
ようにタイヤＷを取り付けようとするホイールハブＨが
有しているキャンバに対応するものである。また、θ軸
ベース301はモータ70とチェーン71とからなるθ軸駆動
機構によりθ方向に旋回可能である。ここにいうθ方向
の旋回角はハンドユニット55の首振り旋回角としての機
能のみならず、前述したホイールハブＨが有しているト
ーインに対応するものである。したがって、タイヤ取付
ユニット50は後述するホイールハブ姿勢検出装置80から
のトーイン，キャンバに関する検出信号を受けて、それ
に合わせて姿勢制御を行いつつタイヤ取付作業を実行す
るものである。

ハンドユニット55は同じく第10図に示すように、θ軸ベ
ース301の上にハンドベース54を固定するとともに、ハ
ンドベース54上に、基体72の外周にヒンジ回転式の３本
のフィンガーを配してなるタイヤハンド74をスライド可
能に搭載し（ただし、第10図では残りの２本のフィンガ
ーは図示省略した）、さらに４つのナットランナー73を
持たせたナットランナーユニット79をタイヤハンド74と
同芯状に、かつタイヤハンド74と同方向にスライド可能
に搭載したものである。

そして、タイヤハンド74の各フィンガーはエアシリンダ
75によりブラケット76をスライドさせることで一斉に開
閉動作する一方、タイヤハンド74はスライド駆動手段で
あるエアシリンダ77の作動によりハンドベース54上をθ
軸ベース301の回転中心と直交方向にスライドし、また
ナットランナーユニット79は別のエアシリンダ78の作動
によりハンドベース54に対してタイヤハンド74と同方向
にスライドする構造となっている。

ホイールハブ姿勢検出装置80は、前述したように位相合
わせが行われたタイヤＷ側の４つのボルト穴９の位相と
ホイールハブＨ側の同じく４つのハブボルト21の位相と
を合致させるとともに、ホイールハブＨの中心とトーイ
ンおよびキャンバを検出するためのもので、その詳細を
第11図，第19図および第20図に示す（ただし、第11図は
作図上、異なる断面の図面を合成して１つの図面として
ある）。

このホイールハブ姿勢検出装置80は、前述したハンドユ
ニット55の基体72の側面、より詳しくはθ軸ベース301
の回転中心を基準とした場合にタイヤハンド74の中心軸
線からθ方向に90度位相をずらした位置に設置してあ
る。81は略Ｌ字状のベースプレートで、このベースプレ
ート81の下端は基体72に対して回動可能にヒンジ結合さ
れている一方、その上端はコイルばね82とクッションロ
ッド83とからなるダンパーユニット84を介して弾性支持
されている。そして、このダンパーユニット84に隣接し
てハブボルト21のＸ方向の位置を検出するための位置検
出器（ポテンショメータ）85が設けられており、ハンド
ユニット55がホイールハブＨに対し前進してベースプレ
ート81と一体のリング状の接触板86がハブボルト21の先
端面に当接した場合に、後述するようにヒンジピン102
を回転中心とするベースプレート81の回転変位に基づい
てハブボルト21のＸ方向の位置を検出するようにしてあ
る。

88はベースプレート81の水平脚部81aの先端に鉛直状態
にて取り付けられた略くさび状のＺ方向規制板で、この
Ｚ方向規制板88はエアシリンダ89の作動によりリニアガ
イド90に案内されて昇降動作するもので、第８図および
第19図に示すようにＺ方向に上昇させることで隣り合う
２つのハブボルト21（例えば21bと21c）がその傾斜した
規制面88aに接するまでホイールハブＨを強制的に回転
させて拘束するようになっている。

また、93は接触板86を挟んでその水平方向両側部に互い
に平行に対向配置された一対のアーム、94はアーム93の
先端にそれぞれに取着されたＹ方向規制板で（ただし、
第11図においてアーム93およびＹ方向規制板94は作図
上、その位置を上下方向にずらして描いてある）、この
Ｙ方向規制板94は両者の間に架橋的に配設されたエアシ
リンダ96の作動によりアーム93とともにガイドロッド97
に沿って相互に近接離間して、予めＺ方向規制板88で予
備規制されている４本のハブボルト21をホイールハブＨ
の両側から挟み込むようになっている。

つまり、一対のＹ方向規制板94は、第８図に示すように
各Ｙ方向規制板94に各一対のハブボルト21が当接する状
態となるまでホイールハブＨを強制的に回転させて、４
本のハブボルト21の位相を、予めタイヤハンド74に把持
されるタイヤＷ側のボルト穴９（第10図参照）の位相と
一致させる役目をする。そして、上記のアーム93の変位
量に基づいて、ベースプレート81に取り付けられた一対
の第１の位置検出器（ポテンショメータ）98によりハブ
ボルト21のＹ方向位置を検出するものである。

ここで、一対のＹ方向規制板94でハブボルト21を拘束す
るのに先立って、傾斜した規制面88aを有するＺ方向規
制板88で予備規制しているのは、例えばＹ方向規制板94
とハブボルト21との関係が第21図のようにいわゆるデッ
ドポイント状態となった場合にはホイールハブＨを回転
させてハブボルト21の位相をタイヤＷ側の位相と一致さ
せることが困難となるからである。したがって、第８図
に示すように傾斜した規制面88aを有するＺ方向規制板8
8で予めハブボルト21を予備規制することにより、一対
のＹ方向規制板94でハブボルト21を拘束する際には上記
のデッドポイント状態は確実に回避される。

95は一方のＹ方向規制板94に取り付けられて、先端にＺ
方向検出子92を有する第２の位置検出器（ポテンショメ
ータ）で、上記のように一対のＹ方向規制板94でハブボ
ルト21を拘束した状態でＺ方向検出子92をエアシリンダ
91の作動により下降させることにより、第８図のハブボ
ルト21aのいずれか一方のＺ方向の位置が第２の位置検
出器95にて検出される。

99A,99B,99Cは接触板86に付設されてホイールハブＨの
傾き（トーイン，キャンバの双方を含む）を検出するた
めの傾き検出子で、この傾き検出子99A〜99Cは第８図お
よび第19図に示すようにホイールハブＨのハブ面（タイ
ヤ取付面）の三箇所P₁,P₂,P₃に対応する位置にそれぞれ
配設されており（ただし、第11図においては３つの検出
子を同一平面上に描いてある）、各々の傾き検出子99A
〜99Cをエアシリンダ100の作動によりホイールハブＨの
ハブ面に押し当ててその変位量をそれぞれの第３の位置
検出器（ポテンショメータ）101A,101B,101Cにて検出し
て演算することでホイールハブＨ全体としての傾きを検
出するようにしてある。そして、上記の位置検出器85の
ほか、第1,第２および第３の位置検出器98,95,101A〜10
1Cの出力は第22図に示すようにホイールハブ姿勢演算部
303に入力されるようになっている。

すなわち、傾き検出子99Aに対応する第３の位置検出器1
01Aと傾き検出子99Bに対応する第３の位置検出器101Bで
検出された値をもとに所定の演算をすることでホイール
ハブＨの左右方向の傾きであるトーインが求められ、同
様に傾き検出子99Bに対応する第３の位置検出器101Bと
傾き検出子99Cに対応する第３の位置検出器101Cで検出
された値をもとに所定の演算をすることでホイールハブ
Ｈの上下方向の傾きであるキャンバが求められることに
なる。

ここで、上記のホイールハブ姿勢検出装置80の一連の作
用を第８図，第10図，第11図のほか第12図を用いて説明
する。

このホイールハブ姿勢検出装置80は、θ軸ベース301が
θ方向に90度旋回してハンドユニット55がタイヤ位相合
わせ装置20と向き合っている状態、つまりホイールハブ
姿勢検出装置80がホイールハブＨと向き合っている状態
のもとでホイールハブＨの姿勢の検出を行うものであ
る。この時、タイヤハンド74は前述したようにタイヤ位
相合わせ装置20から位相合わせが完了したタイヤＷを予
め受け取って把持している。

先ず、Ｘ軸モータ56の起動によりＸ軸ベース52が前進
し、それによって接触板86がハブボルト21の先端面に当
接することからベースプレート81全体がヒンジピン102
を回転中心として傾動する。そして、このベースプレー
ト81の傾動変位量からハブボルト21（ホイールハブＨ）
全体のＸ方向の比較的ラフな位置が位置検出器85によっ
て検出され、Ｘ軸ベース52は再び後退する。

次にＺ方向規制板88が上昇し、第８図および第19図に示
すように規制面88aに対して２本のハブボルト21b,21cが
接するまでホイールハブＨを強制的に回転させてハブボ
ルト21の位置を予備規制し、そののちにＺ方向規制板88
が下降する。次いで一対のＹ方向規制板94が互いに前進
し、第８図および第19図に示すように各Ｙ方向規制板94
にそれぞれ２本のハブボルト21が接するまでホイールハ
ブＨ全体を回転させ、双方のＹ方向規制板94間に全ての
ハブボルト21を挟み込む。これにより、ハブボルト21の
位相が既にタイヤハンド74に把持されているタイヤＷ側
のボルト穴９の位相と一致する。この時のＹ方向規制板
94の変位量から第１の位置検出器98にてハブボルト21の
Ｙ方向の位置を検出するとともに、第２の位置検出器95
によりハブボルト21のＺ方向の位置を検出する。そし
て、第22図のホイールハブ姿勢演算部303では前記ハブ
ボルト21のＹ方向位置とＺ方向位置に基づいてホイール
ハブＨの中心位置を演算して求め、この中心位置情報を
タイヤ取付ユニット50の制御装置304にフィードバック
して、タイヤ取付ユニット50をY,Z方向に動かし、その
タイヤ取付ユニット50のY,Z方向中心をホイールハブＨ
の中心位置と一致させる。ただし、タイヤ取付ユニッオ
50のY,Z方向中心がホイールハブＨの中心と一致しては
いてもホイールハブＨのハブ面に対して面直角とはなっ
ていない。尚、この時にはＹ方向規制板94等は一旦後退
している。

続いて、傾き検出子99A〜99Cを一斉に前進させて第８図
に示すようにホイールハブＨのハブ面上の３位置P₁,P₂,
P₃にそれぞれ押し当て、それにより第３の位置検出器10
1A〜101CにてホイールハブＨの３位置P₁,P₂,P₃のホイー
ルハブ中心軸線方向での位置を検出し、第22図のホイー
ルハブ姿勢演算部303では第３の位置検出器101A〜101C
の出力に基づいてホイーイハブＨの傾き、すなわちトー
インおよびキャンバをそれぞれ演算して求める。そし
て、このトーイン，キャンバの値に基づいてタイヤ取付
ユニット50のθ，γ方向の姿勢の補正を行い、タイヤ取
付ユニット50のY,Z方向中心がホイールハブＨのハブ面
に対して面直角となるように修正する。この時、タイヤ
取付ユニット50をθ，γ方向に動かすことでそのタイヤ
取付ユニット50のY,Z方向中心とホイールハブＨの中心
とがY,Z方向にもずれてくることから、同時にタイヤ取
付ユニット50をY,Z方向にも動かしてその芯ずれ補正を
行う。以上の操作により、タイヤ取付ユニット50のY,Z
方向中心がホイールハブＨのハブ面に対していわゆる面
直角となる。

次に、再びＹ方向規制板94が前進してハブボルト21を拘
束した上で第１の位置検出器98にてハブボルト21のＹ方
向位置を検出するとともに、Ｚ方向検出子92も再度下降
して第２の位置検出器95にてハブボルト21のＺ方向位置
を検出し、これらの値に基づいて再度ホイールハブＨの
中心位置を演算して求める。そして、こうして最終的に
求められたホイールハブＨの中心位置データに基づいて
再度タイヤ取付ユニット50のY,Z方向の姿勢の補正を行
い、タイヤ取付ユニット50のY,Z方向中心をホイールハ
ブＨのハブ面の中心と一致させる。

その結果、タイヤ取付ユニット50のY,Z方向中心はホイ
ールハブＨの中心と一致するとともにそのハブ面に対し
ても面直角となり、したがってハンドユニット55をθ軸
ベース301ごとθ方向に90度旋回させてタイヤハンド74
に把持されているタイヤＷをホイールハブＨと対向させ
れば直ちにタイヤＷの中心軸線がホイールハブＨのハブ
面の中心に対して面直角で一致する状態となる。

以上のようにしてタイヤ取付ユニット50とホイールハブ
Ｈの位置合わせが完了するとタイヤ取付ユニット50が一
旦Ｘ方向に後退し、第10図に示すようにすでにタイヤ位
相合わせ装置20からタイヤＷを受け取って把持している
ハンドユニット55がθ軸ベース301とともに90度回転
し、それによってハンドユニット55に把持されているタ
イヤＷとホイールハブＨとが相対向するかたちとなる。

そして、タイヤ取付ユニット50が、先にハブボルト位置
を検出した位置までＸ方向に前進し、さらにハンドユニ
ット55がエアシリンダ77でタイヤハンド74を単独で前進
させてその把持しているタイヤＷをハブボルト21に装着
する。そして、最後にエアシリンダ78によってナットラ
ンナーユニット79を前進させて、後述するようにナット
ランナー73に事前に挿入されているナットＮを締め付け
ることでタイヤＷの取り付けが完了する。

ナット供給装置110は、予め整列されたナットをナット
ランナー73に挿入・供給するための装置で、その詳細を
第13図〜第15図に示す（ただし、第３図〜第５図参照の
こと）。このナット供給装置110は、図に示すように、
エアシリンダ111の作動によりフレーム112に横架された
ガイドレール113上をＹ方向に走行して、マガジンシュ
ータ114内に整列されたナットを１個づつ取り出すため
のナット取り出しユニット115と、このナット取り出し
ユニット115からナットを受け取ってハンドユニット55
側のナットランナー73に挿入・供給するためのナット受
け渡しユニット116とからなり、ナット受け渡しユニッ
ト116はエアシリンダ117の作動によりフレーム112に横
架されたガイドレール118上をＹ方向に走行するように
なっている。

ナット取り出しユニット115は、第14図および第15図に
示すように、スライドベース119に鉛直状態にて取り付
けられてエアシリンダ120の作動により昇降可能なナッ
ト受台121と、エアシリンダ122の作動により回動動作し
てマガジンシュータ114の端末のグリッパー123を押し開
くためのアーム124と、水平配置されたエアシリンダ125
の作動により前後進するプッシュロッド126とからな
り、アーム124の先端のテーパ部124aがグリッパー123側
のローラ123aと接触してグリッパー123を左右に押し開
くことでマガジンシュータ114内のナットＮが１個づつ
ナット受台121上に取り出され、プッシュロッド126が前
進することでその取り出されたナットＮがナット受け渡
しユニット116のナット保持孔126a内に挿入されるもの
である。

一方、ナット受け渡しユニット116は、４個のナット保
持孔126aが形成されたインデックスプレート127を備え
ており、このインデックスプレート127は回転シリンダ1
28によって90度づつ定角間欠的に回転駆動されるととも
に、該プレート127の背面側には各ナット保持孔126aに
対応して、エアシリンダ129によって作動されるプッシ
ュロッド130が設けられている。そして、このナット受
け渡しユニット116は、前記のナット取り出しユニット1
15と対応する位置まで走行し、該ナット取り出しユニッ
ト115との協働によりナット保持孔126a内に合計４個の
ナットＮをもらい受け、再び所定の待機位置まで走行し
て待機する。そののち、この待機位置にタイヤ取付ユニ
ット50がナットＮを受け取りにくると、前記のプッシュ
ロッド130が前進してそのナットＮをナットランナー73
の先端に押し込んでナット供給を行うことになる。

次に、タイヤ排出コンベア140は、一旦ハンドユニット5
5に把持されたにもかかわらずタイヤ取付ユニット50側
の故障あるいはナット締め付け時のトルク不良等により
ホイールハブＨ側に装着不能なタイヤを排出してタイヤ
取付ステーションS₁の後段のバックアップステーション
Sb側に移送するためのもので、その詳細を第１図，第２
図および第３図に示す。図に示すように、各タイヤ取付
ユニット50の側部にそれぞれに若干傾斜したサブコンベ
ア141を配設するとともに、これらサブコンベア141と交
差するようにして同じく若干傾斜したメインコンベア14
2をバックアップステーションSb側へ延設するようにし
て設けてある。

そして、一旦タイヤハンド74に把持されたタイヤＷが装
着不能である場合には、その異常信号を受けてハンドユ
ニット55が第５図の排出位置まで旋回して後退すること
でそのタイヤＷをサブコンベア141上に載置する。そし
て、タイヤハンド74が開動作することでタイヤＷはサブ
コンベア14上を転動し、メインコンベア142との合流部
で転倒してそのまま該メインコンベア142上をバックア
ップステーションSbへと自重により落下して搬送される
ことになる。

一方、ナット排出装置150は、上記のように装着不能な
タイヤＷを排出するのに併せてそのタイヤのために用意
されたナットＮをナットランナー73から排出するための
もので、第１図に示すようにタイヤ位相合わせ装置20の
側部にそれぞれに設けられている。

このナット排出装置150は、第16図に示すようにその本
体151内に４個の電磁石152を備えるとともに、ナット受
け箱153を有しており、前記のタイヤ排出後にナットラ
ンナー73をナット排出装置150と対向させて、電磁石152
を励磁しつつナットランナー73を後退させることでその
ナットＮが電磁石152に吸引される。その後、電磁石152
を消磁することによってナットＮがナット受け箱153内
に排出されることになる。

次に、以上の構成からなるタイヤ自動取付装置の一連の
作用を第17図をもとにして説明する。

先ず、車体Ｂを位置決めしている台車２がタイヤ取付ス
テーションS₁に到達して位置決めされると、第３図およ
び第５図のリフター６が上昇することでサスペンション
系を押し上げてホイールハブＨを一定高さ位置に拘束す
る。この時、タイヤ取付ユニット50のハンドユニット55
が第３図の左旋回位置にあって、予めタイヤ位相合わせ
装置20からその車種に見合ったタイヤＷを受け取って把
持しており、したがってホイールハブ姿勢検出装置80が
ホイールハブＨに面している。そして、タイヤ取付ユニ
ット50がＸ方向に前進し、第11図に示したホイールハブ
姿勢検出装置80により前述したようにハブボルト21の位
置等が検出されるとともに、その値に基づいてホイール
ハブＨの中心やトーイン，キャンバの算出が行われ、そ
の算出された値に基づいてホイールハブＨに対するタイ
ヤ取付ユニット50の位置合わせが行われる。

一方、このタイヤ取付ユニット50の位置決めと併行して
ナット供給装置110側では次のタイヤに備えてナットの
受け渡しが行われており、ナットＮを受け取ったナット
受け渡しユニット116が所定位置で待機している（現
在、ハンドユニット55に把持されているタイヤＷを固定
するためのナットは、すでにナットランナー73内に挿入
されている）。また、タイヤ位相合わせ装置20側につい
ても次のタイヤ取り付けに備えてタイヤ位相合わせ作業
が進行している。

続いて、前記ホイールハブＨに対するタイヤ取付ユニッ
ト50の位置合わせが完了すると、該タイヤ取付ユニット
50が一旦Ｘ方向に後退し、ハンドユニット55が第３図右
方向に90度旋回してその実線で示す状態となる。これに
よって、ハンドユニット55に把持されているタイヤＷと
ホイールハブＨとが初めて相対向するかたちとなる。そ
して、タイヤ取付ユニット50がＸ軸ベース52を動かすこ
とによって再びＸ方向に前進し、さらにエアシリンダ77
の作動によりハンドユニット74が単独で前進することで
ハブボルト21とボルト穴９が合致してタイヤＷの装着が
行われる。その後、さらにエアシリンダ78の作動により
ナットランナーユニット79が前進してナットＮを締め付
け、同時にそのトルクチェックが行われる。

こうして、タイヤＷの取り付けが完了すると、タイヤハ
ンド74が開動作してタイヤハンド74およびナットランナ
ーユニット79がそれぞれ後退する一方、タイヤ取付ユニ
ット50もまたＸ方向に後退してハンドユニット55が90度
旋回するとともに、各軸の姿勢がハブボルト検出時の補
正前の姿勢に戻される。そして、タイヤ取付ユニット50
とナット受け渡しユニット116とが相互に対向する位置
まで個別に前進し、ナットランナー73がナット受け渡し
ユニット116から次なる４個のナットＮを受け取ったの
ちにタイヤ取付ユニット50はタイヤ位相合わせ装置20に
対して次のタイヤＷを受け取りにゆくことになる。

ここで、前述したような何らかの理由によりタイヤ装着
が不能となった場合、その該当するタイヤ取付ユニット
50は第５図に示すように後退限位置まで後退してその把
持しているタイヤＷをサブコンベア141に排出するとと
もにナットＮをナット排出装置150にて排出し、それに
よってタイヤ取付ステーションS₁において装着できなか
ったタイヤＷはメインコンベア142により後段のバック
アップステーションSbへと送られる。この時、バックア
ップステーションSbにおいてはタイヤ未装着の発生と原
因箇所が図外の表示装置により表示されることから、バ
ックアップステーションSbで待機している作業者はタイ
ヤ取付ステーションS₁から送られてくる車体Ｂを待って
そのタイヤＷをナットランナー８を用いて手作業で装着
する。

そして、タイヤ取付ユニット50側の異常のためにタイヤ
装着が不能となって万一その異常処理に長時間を要する
ような場合には、本来、タイヤ搬送コンベア10からタイ
ヤ取付ステーションS₁のタイヤ位相合わせ装置20に対し
て行われるタイヤＷの投入は行われず、タイヤＷはタイ
ヤ搬送コンベア10の終端部まで搬送されてバックアップ
ステーションSbへと直接送られ、このバックアップステ
ーションSbにおいて暫定的に作業者の手作業にてタイヤ
の取付作業が行われる。その結果としてライン全体を停
止しないで済むことから、稼動率の向上が図られること
になる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、単に
ホイールハブのハブボルトの二次元平面的な位置を検出
してホイールハブの中心を求めるのではなく、第1,第２
の位置検出器によりハブボルトの二次元平面的な位置を
検出してホイールハブの中心を求めた上で、ホイールハ
ブのタイヤ取付面を基準としてそのタイヤ取付面の少な
くとも三箇所の位置を第３の位置検出器により検出して
トーイン，キャンバを求めるようにしているので、相手
側のホイールハブが傾いていてもトーイン，キャンバを
有するホイールハブの姿勢を一動作で正確に検出するこ
とができ、ホイールハブの姿勢検出時間の短縮化が図れ
るとともに、従来のようにハブボルトの先端面を基準と
してホイールハブの傾きを検出する場合と比べて、ホイ
ールハブのタイヤ取付面がハブボルトよりも高精度に仕
上げられているためにトーイン，キャンバの検出精度が
向上し、タイヤ装着時にハブボルトとロードホイール側
のボルト穴とを確実に合致させることができるようにな
って、タイヤ取付作業の完全自動化に大きく寄与でき
る。

また、上記第３の位置検出器は、ハブボルトの先端面で
なくホイールハブのタイヤ取付面そのものに当接させる
ようにしているので、複数のハブボルトの先端面に接触
子等を当接させる従来の方式と異なり検出対象物が回転
方向の方向性を有しておらず、しかもホイールハブのタ
イヤ取付面の面積がハブボルトの先端面の面積よりも大
きいために、第３の位置検出器をタイヤ取付面に押し付
けた際にその検出器がタイヤ取付面から外れてしまうお
それがなく、それによって第３の位置検出器を相手側の
面に押し付けるべき位置の制御が容易となる。

さらに、上記第３の位置検出器は、そのタイヤ取付面の
うちハブボルト設置位置よりもホイールハブ直径方向外
側の少なくとも三箇所に押し付けるようにしているの
で、従来のようにハブボルトの先端面を基準としてホイ
ールハブのトーインを検出する場合と比べて、タイヤ取
付面上の少なくとも三箇所の検出位置同士のスパンを大
きく確保でき、これによってもまたトーインおよびキャ
ンバの検出精度さらにはホイールハブの姿勢の検出精度
が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を含むタイヤ自動取付装置全体の概
略を示す平面説明図、第２図は第１図の正面説明図、第
３図はタイヤ取付ユニットの平面図、第４図は第３図の
正面図、第５図は第３図の側面図、第６図（Ａ）はタイ
ヤ搬送コンベアの要部の詳細を示す断面説明図、第６図
（Ｂ）は同図（Ａ）の側面説明図、第７図はタイヤ投入
機構の詳細を示す説明図、第８図はホイールハブの詳細
を示す正面図、第９図はタイヤ位相合わせ装置の詳細を
示す断面説明図、第10図は前記タイヤ取付ユニットの詳
細を示す断面説明図、第11図はホイールハブ姿勢検出装
置の詳細を示す断面説明図、第12図は第11図に示す装置
の作用を示すフローチャート、第13図はナット供給装置
の全体説明図、第14図は第13図の側面説明図、第15図は
第14図の要部の側面説明図、第16図はナット排出装置の
詳細を示す説明図、第17図はタイヤ自動取付装置全体の
作用を説明するためのタイミングチャート、第18図は第
９図のタイヤ位相合わせ装置の左側面図、第19図は第11
図のホイールハブ姿勢検出装置の右側面図、第20図は第
19図の側面説明図、第21図はハブボルトとＹ方向規制板
との関係を示す説明図、第22図は各位置検出器の出力処
理系統のブロック回路図である。 20……タイヤ位相合わせ装置、21……ハブボルト、50…
…タイヤ取付ユニット、51……ベース、52……Ｘ軸ベー
ス、53……Ｙ軸ベース、55……ハンドユニット、63……
Ｚ軸ベース、72……基体、74……タイヤハンド、79……
ナットランナーユニット、80……ホイールハブ姿勢検出
装置、81……ベースプレート、93……アーム、94……Ｙ
方向規制板、95……第２の位置検出器、98……第１の位
置検出器、101A,101B,101C……第３の位置検出器、301
……θ軸ベース、302……移動手段、303……ホイールハ
ブ姿勢演算部、Ｂ……車体、Ｈ……ホイールハブ、Ｎ…
…ナット、Ｒ……ホイール、Ｗ……タイヤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 直治 東京都中央区銀座６丁目17番１号 日産自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−69352（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−18502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−176102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−227502（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トーインおよびキャンバを有する自動車の
   ホイールハブにホイール付きタイヤを装着するに先立っ
   て、ホイールハブの姿勢を検出する装置であって、 直交３軸の動作自由度と前記トーインおよひキャンバに
   対応する二方向の回転自由度を備える移動手段と、 前記移動手段に設けられ、前記ホイールハブに対向する
   面を有するベースプレートと、 前記ベースプレートに互いに接近離間可能に設けられ、
   その対向間隙内にホイールハブのハブボルトを挟み込む
   ことによりホイールハブの回転方向位置を規制する一対
   のアームと、 前記アームに連結されて、アームの変位に基づいてハブ
   ボルトの径方向の位置を検出する第１の位置検出器と、 前記ベースプレートに設けられ、前記アームの移動方向
   と直交方向からハブボルトの外周に当接して前記アーム
   の移動方向と直交方向のハブボルトの位置を検出する第
   ２の位置検出器と、 前記ベースプレートに設けられ、ホイールハブのダイヤ
   取付面のうちハブボルト設置位置よりもホイールハブ直
   径方向外側の少なくとも三箇所に当接してその当接箇所
   のホイールハブ中心軸線方向の位置を検出する複数の第
   ３の位置検出器と、 前記第1,第２の位置検出器の検出値に基づいてホイール
   ハブの中心位置を算出するとともに、前記第３の位置検
   出器の検出値に基づいてホイールハブのトーインおよび
   キャンバを算出する演算手段、 とから構成されていることを特徴とするホイールハブの
   姿勢検出装置。
2. 【請求項２】トーインおよびキャンバを有する自動車の
   ホイールハブにホイール付きタイヤを装着するに先立っ
   て、ホイールハブ規制用のアームと第1,第2,第３の位置
   検出器を備えた姿勢検出装置でホイールハブの姿勢を検
   出する方法であって、 互いに接近離間可能な一対のアームでホイールハブのハ
   ブボルトを挟み込んでホイールハブの回転方向位置を規
   制した後、前記アームの変位に基づいて第１の位置検出
   器によりハブボルトの径方向の位置を検出するととも
   に、前記アームの移動方向と直交方向からハブボルトの
   外周に第２の位置検出器を当接させて前記アームの移動
   方向と直交方向のハブボルトの位置を検出する工程と、 前記第1,第２の位置検出器の検出値に基づいてホイール
   ハブの中心位置を算出する工程と、 中心位置が算出された前記ホイールハブのタイヤ取付面
   のうちハブボルト設置位置よりもホイールハブ直径方向
   外側の少なくとも三箇所に第３の位置検出器を当接させ
   てその当接箇所のホイールハブ中心軸線方向の位置を検
   出する工程と、 前記第３の位置検出器の検出値に基づいてホイールハブ
   のトーインおよびキャンバを算出する工程、 とを含むことを特徴とするホイールハブの姿勢検出方
   法。