JP2010012938A

JP2010012938A - 自動タイヤ組付方法及びタイヤ組付装置

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Publication number: JP2010012938A
Application number: JP2008174726A
Authority: JP
Inventors: Saeko Komatsu; 彩絵子小松; Yoshito Otake; 義人大竹
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21
Anticipated expiration: 2028-07-03
Also published as: JP5091033B2

Abstract

【課題】簡単且つコンパクトな構成で、タイヤの自動組付作業を効率的に行うことが可能な自動タイヤ組付方法及びタイヤ組付装置を提供する。
【解決手段】第１作業機構２２によりタイヤＷの把持及びナット３０の締付けを行うと共に、第２作業機構２４によりナット３０締付け用の回転駆動力を生成し、この回転駆動力を第１作業機構２２のナット締付機構５２に伝達することによりナット３０を締め付ける。このため、単一の作業機構のみによりタイヤＷの把持及びナット３０の締付けを行う場合に比べ、第１作業機構２２及び第２作業機構２４を有効に小型化及び簡素化することができる。また、タイヤＷの把持及びナット３０の締付けを単一の作業機構（第１作業機構２２）により行うため、タイヤＷとナット３０の相対位置が変化し辛くなり、ナット３０の締付け位置の特定が容易となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のハブボルトに対してタイヤを自動的に組み付ける自動タイヤ組付方法及びタイヤ組付装置に関する。

自動車の組立ラインにおいて、重量物部品の一つであるタイヤを、ロボットを用いて自動車車体に対して自動的に組み付ける作業が行われている。

この種の作業に適用されるタイヤ組付装置は、通常、タイヤを把持するタイヤ把持部と、自動車車体側に設けられているハブボルトにナットを締め付けるための複数のナットランナとを備えている。

この種のタイヤ組付装置は、例えば、特許文献１に開示されているように、車両のハブボルトの数に対応するナットを、それぞれ所定の円周間隔に配置可能な複数のナットランナを有し、タイヤを前記車両に自動的に組み付けるタイヤ組付機構と、前記ナットを１本ずつ鉛直姿勢で供給するナット供給機構と、前記ナット供給機構から送給される前記ナットを、前記ナットランナ全てが周回配置される円周間隔に対応して周回配置させるとともに、前記ナットを前記ナットランナに受け渡すナット配列機構とを備えている。

特開２０００−２１０８２５号公報

上記のタイヤ組付装置では、タイヤを把持するタイヤ把持手段及び前記タイヤを車両に締め付ける複数のナットランナが、単一のロボットに設けられている。

ところで、最近、設備全体を小型化及び簡素化することが望まれており、タイヤ組付装置においても、この種の要請がなされている。

本発明はこの種の要請に対応するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、タイヤの自動組付作業を効率的に行うことが可能な自動タイヤ組付方法及びタイヤ組付装置を提供することを目的とする。

本発明に係る自動タイヤ組付方法は、タイヤ把持部とナット締付部とを有する第１作業機構と、ナットを締め付けるための回転駆動力を生成する第２作業機構と、を備えるタイヤ組付装置を用いるものであって、前記第１作業機構の前記ナット締付部に複数のナットを保持させるナット保持工程と、前記第１作業機構の前記タイヤ把持部によりタイヤを把持するタイヤ把持工程と、前記第１作業機構により前記タイヤを車両のタイヤ組付部に対して位置決めするタイヤ位置決め工程と、前記タイヤ把持部により前記タイヤを把持した状態で、前記第２作業機構から前記第１作業機構の前記ナット締付部に前記回転駆動力を伝達し、前記複数のナットそれぞれを前記車両の複数のハブボルトそれぞれに締め付けるナット締付工程と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１作業機構によりタイヤの把持及びナットの締付けを行うと共に、第２作業機構によりナット締付け用の回転駆動力を生成し、この回転駆動力を第１作業機構に伝達することによりナットを締め付ける。このため、単一の作業機構のみによりタイヤの把持及びナットの締付けを行う場合に比べ、第１作業機構及び第２作業機構を有効に小型化及び簡素化することができる。また、タイヤの把持及びナットの締付けを単一の作業機構（第１作業機構）により行うため、タイヤとナットの相対位置が変化し辛くなり、ナットの締付け位置の特定が容易となる。

前記第１作業機構では、前記複数のハブボルトそれぞれに対応させて前記複数のナットそれぞれを配置し、前記ナット締付工程は、前記タイヤ把持部の位置を固定して行うことができる。これにより、ナット締付工程では、第１作業機構の姿勢を一定に保つことが可能となり、第１作業機構の制御が容易となる。

本発明に係るタイヤ組付装置は、タイヤ把持部とナット締付部とを有する第１作業機構と、ナットを締め付けるための回転駆動力を生成し、この回転駆動力を前記ナット締付部に伝達する第２作業機構と、を備えるものであって、前記タイヤ把持部によりタイヤを把持した状態で、前記第２作業機構から前記第１作業機構の前記ナット締付部に前記回転駆動力を伝達し、前記ナットを車両のハブボルトに締め付けることを特徴とする。

本発明によれば、第１作業機構によりタイヤの把持及びナットの締付けを行うと共に、第２作業機構によりナット締付け用の回転駆動力を生成し、この回転駆動力を第１作業機構に伝達することによりナットを締め付ける。このため、単一の作業機構のみによりタイヤの把持及びナットの締付けを行う場合に比べ、第１作業機構及び第２作業機構を有効に小型化及び簡素化することができる。また、タイヤの把持及びナットの締付けを単一の作業機構（第１作業機構）により行うため、タイヤとナットの相対位置が変化し辛く、ナットの締付け位置の特定が容易となる。

前記ナット締付部は、複数のハブボルトそれぞれに対応させて複数のナットそれぞれを保持することができる。これにより、ナット締付け時に第１作業機構の姿勢を一定に保つことが可能となり、第１作業機構の制御が容易となる。

前記第１作業機構は、前記回転駆動力を伝達するための回転駆動力伝達部を備え、前記ナット締付部は、前記複数のハブボルトそれぞれに対応して、前記回転駆動力伝達部に係合して回転するロッドと、前記ロッドを回転可能に支持するベアリングと、前記ロッドと一緒に回転し且つ前記ロッドの軸方向に進退して前記ナットを前記ハブボルトに締め付けるレンチ部と、前記ロッドと前記レンチ部との間に配置され、前記レンチ部を前記ハブボルトに向かって付勢する付勢手段と、を備えてもよい。これにより、タイヤ把持部によりタイヤの位置を固定しつつ、ナット締付部によりナットの締付けを行うことが容易となる。

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ組付装置１２が一対で配置される組立ライン１０の斜視説明図である。

組立ライン１０は、前記タイヤ組付装置１２と、搬送路１４とを備える。搬送路１４は、自動車車体（車両）１６を台車１４ａに載置した状態で、タイヤ組付位置にピッチ搬送する。すなわち、搬送路１４は、自動車車体１６の前輪側である第１取付部１８ａと、自動車車体１６の後輪側である第２取付部１８ｂとが、タイヤ取付作業ステーションに、順次、配置されるように、自動車車体１６を間欠搬送する。

タイヤ組付装置１２は、搬送路１４の両側に配設され（図１では一側のみ記載されている。）、自動車車体１６のハブボルト２０にタイヤＷを自動的に組み付ける（図２参照）。タイヤ組付装置１２は、第１作業機構２２と、第２作業機構２４とを備える。

第１作業機構２２は、タイヤ投入コンベア２６で運ばれてきたタイヤＷを第１取付部１８ａ又は第２取付部１８ｂに搬送及び位置決めすると共に、ナット供給機構２８から複数のナット３０の供給を受け、第２作業機構２４から伝達される回転駆動力によりナット３０をハブボルト２０に締め付ける。

なお、ナット供給機構２８は、ナット３０を収容するナットストック部３２と、ナットストック部３２から所定数（５本又は４本）のナット３０を取り出してナット置き台３４に整列して配置させるナットピッキングロボット３６とを有する。ナットピッキングロボット３６のアーム先端には、ナットストック部３２に収容されているナット３０を取り出してナット置き台３４に配置する開閉自在なナットチャック部３８が設けられる。

図１に示すように、第１作業機構２２は、ロボット本体４０を備え、このロボット本体４０のアーム部４２の先端に設けられる手首部４４には、回転自在な割出台４６が装着される。図３及び図４に示すように、割出台４６には、タイヤＷを把持するタイヤ把持機構５０と、タイヤＷが配置されたハブボルト２０にナット３０を締め付けるナット締付機構５２と、ナット締付機構５２のナット締付ユニット１２２（後述）を着脱するためのロック機構５４（図９参照）とが設けられる。

さらに、図１に示すように、第１作業機構２２の近傍には、２台のナット締付ユニット用スタンド５６ａ、５６ｂ（以下「スタンド５６ａ、５６ｂ」とも称する。）が配置されている。２台のスタンド５６ａ、５６ｂのうちスタンド５６ｂには、割出台４６に装着されているナット締付ユニット１２２ａとは別のナット締付ユニット１２２ｂが載置されている。このナット締付ユニット１２２ｂは、ナット締付部１２６の配置が、ナット締付ユニット１２２ａと異なっている。

図３及び図４に示すように、タイヤ把持機構５０は、図示しないモータにより駆動されるリニアガイド６０を備える。リニアガイド６０は、その内部に駆動軸（図示せず）を有し、この駆動軸が前記モータに駆動されて回転すると、２本の把持アーム６２がリニアガイド６０に沿って変位する。前記駆動軸は、中央を境に互いに反対方向に螺回するねじ山が形成されており、前記駆動軸が回転すると、２本の把持アーム６２は互いに反対方向にセンタリングしながら移動する。このように、２本の把持アーム６２を接近又は離間させることにより、タイヤＷの把持及び開放が可能となる。

第１作業機構２２のナット締付機構５２及びロック機構５４の説明に入る前に、第２作業機構２４について説明する。

図１に示すように、第２作業機構２４は、ロボット本体７０を構成するアーム部７２の先端に手首部７４が設けられる。手首部７４には、割出台７６が回転自在に装着される。図５に示すように、割出台７６には、第１取付部１８ａ及び第２取付部１８ｂでハブボルト２０にナット３０を締め付けるための回転駆動力を生成する回転駆動力生成部７８と、ハブボルト２０の位置を検出するために第１取付部１８ａ及び第２取付部１８ｂの画像を撮影するＣＣＤカメラ８０、８２（以下「カメラ８０、８２」とも称する。）とが装着される。なお、以下では、ＣＣＤカメラのことを単にカメラとも称する。

回転駆動力生成部７８は、２つのモータ８４と、これらのモータ８４に連結され、モータ８４が発生させた回転駆動力を伝達する２つの回転駆動力伝達部８６とを備える。

図６に示すように、回転駆動力伝達部８６は、第１ロッド９０、第１連結部材９２、第２ロッド９４、第２連結部材９６、筒状凹部９８及びコイルばね１００とを有する。

第１ロッド９０は、その一端がモータ８４の出力軸（図示せず）に連結され、他端が第１連結部材９２に連結されている。第１連結部材９２は中空形状であり、第１円筒部１０２と、第１円筒部１０２よりも直径が小さい第２円筒部１０４と、第１円筒部１０２と第２円筒部１０４との間に形成された第１テーパ部１０６とを有する。第１円筒部１０２にはねじ山が形成され、同じくねじ山が形成された第１ロッド９０の端部と螺合する。第２連結部材９６も第１連結部材９２と同様の構成であり、第３円筒部１０８と、第３円筒部１０８よりも直径が小さい第４円筒部１１０と、第３円筒部１０８と第４円筒部１１０との間に形成された第２テーパ部１１２とを有する。第３円筒部１０８にはねじ山が形成され、同じくねじ山が形成された筒状凹部９８の端部と螺合する。

第２ロッド９４は、円柱部１１４と、その両端に形成され、端部に向かって直径が大きくなる第３テーパ部１１６及び第４テーパ部１１８とを有する。第２ロッド９４の円柱部１１４の直径は、第１連結部材９２の第１円筒部１０２及び第２連結部材９６の第４円筒部１１０の直径よりも若干小さい。また、第２ロッド９４の第３テーパ部１１６は、第１連結部材９２（第１テーパ部１０６）の内部に収容され、第２円筒部１０４よりも直径が大きい。第２ロッド９４の第４テーパ部１１８は、第２連結部材９６（第２テーパ部１１２）の内部に収容され、第４円筒部１１０よりも直径が大きい。コイルばね１００は、第２ロッド９４を覆い且つ第１連結部材９２と第２連結部材９６との間に挟持されている。

回転駆動力伝達部８６は、以上のように構成されるため、図７に示すように、回転軸を偏位（オフセット）することができる。すなわち、第１連結部材９２の回転軸Ｙ１と第２連結部材９６の回転軸Ｙ２とが偏位（オフセット）していても、第１連結部材９２から第２連結部材９６に回転駆動力を伝達することができる。すなわち、第１連結部材９２、第２ロッド９４及び第２連結部材９６によりユニバーサルジョイント機構が形成される。これにより、後述するように、第１作業機構２２においてナット締付ユニット１２２の配置が変化しても、第２作業機構２４から第１作業機構２２へと回転駆動力を伝達することが可能となる。

第１作業機構２２の説明に戻り、図３及び図４に示すように、ナット締付機構５２は、割出台４６に固着された取付板１２０と、この取付板１２０に対して着脱自在なナット締付ユニット１２２ａとを備える。取付板１２０には、ナット締付ユニット１２２ａを取付板１２０に固定するための上述した２つのロック機構５４が設けられている。本実施形態では、ナット締付ユニット１２２ａは、ハブボルト２０及びボルト孔Ｗａの配置（すなわち、タイヤＷの種類）に対応して交換可能であり、スタンド５６ｂには、交換用のナット締付ユニット１２２ｂが配置されている。

図２に示すように、取付板１２０には、第２作業機構２４の回転駆動力伝達部８６が連結される開口案内部１２４が複数設けられる。

図３及び図４に示すように、ナット締付ユニット１２２ａは、５つのナット締付部１２６を有する。ナット締付部１２６の数はハブボルト２０及びボルト孔Ｗａの数と同じである。

図８に示すように、各ナット締付部１２６は、第３ロッド１２８と、ベアリング１３０と、レンチ部１３２と、コイルばね１３４とを有する。

第３ロッド１２８は、その端部１２８ａが取付板１２０の開口案内部１２４内に配置されている。端部１２８ａは、先端が先細りしている。この端部１２８ａが、第２作業機構２４の回転駆動力伝達部８６の筒状凹部９８と連結することにより、第３ロッド１２８には、第２作業機構２４から回転駆動力が伝達される。その結果、第３ロッド１２８は、ベアリング１３０に支持されながら回転する。第３ロッド１２８には、２本の円柱状の突起部１３６が形成されており、この突起部１３６を介して第３ロッド１２８からレンチ部１３２に回転駆動力が伝達される。

レンチ部１３２には、各突起部１３６を収納するための孔部１３８が形成されている。孔部１３８は、ナット締付ユニット１２２の長手方向（軸方向）に形成され、その幅は、突起部１３６の直径より若干大きい。このため、突起部１３６は、孔部１３８内をナット締付ユニット１２２の軸方向に変位可能である。レンチ部１３２には、ナット３０を保持する凹部１４０が形成されている。凹部１４０の断面形状は、ナット３０の断面形状と略等しい。このため、凹部１４０が回転することによりナット３０も回転する。

コイルばね１３４は、第３ロッド１２８とレンチ部１３２との間に挟持される。第３ロッド１２８は、ナット締付ユニット１２２ａの軸方向の変位が規制されている。その一方、レンチ部１３２は、突起部１３６が孔部１３８内を変位可能である範囲については、前記軸方向の変位が可能である。従って、コイルばね１３４は、レンチ部１３２を第３ロッド１２８から離間する方向に付勢する。従って、レンチ部１３２が回転することによりナット３０がハブボルト２０に締め付けられるに連れてレンチ部１３２も第３ロッド１２８から離間する。これにより、ハブボルト２０に対してナット３０を所望の位置まで締め付けることができる。

次に、図９〜図１２を参照して、第１作業機構２２のロック機構５４とスタンド５６ａ、５６ｂについて説明する。上述の通り、ロック機構５４は、ナット締付ユニット１２２ａを取付板１２０に固定するものであり、ロック機構５４による固定を解除することでナット締付ユニット１２２ａを取付板１２０から取り外すことができる。

ロック機構５４は、ストッパ１４２と、切替レバー１４４と、リンク部材１４６とを有する（図１０Ａ及び図１０Ｂでは、一方のロック機構５４のみを示している。）。ストッパ１４２は、ナット締付ユニット１２２ａを選択的に押圧することが可能であり、ストッパ１４２がナット締付ユニット１２２ａを押圧するとき、ナット締付ユニット１２２ａを取付板１２０に固定する。ストッパ１４２がナット締付ユニット１２２ａを押圧しないとき、ナット締付ユニット１２２を取付板１２０から取り外すことができる。切替レバー１４４は、その位置に応じて、ストッパ１４２の押圧状態を切り替える。リンク部材１４６は、切替レバー１４４と協働して、ストッパ１４２によるナット締付ユニット１２２ａの押圧状態又は非押圧状態を保持する。

具体的には、切替レバー１４４は、その一端にローラ１４８が配置されると共に、他端にカム部１５０が形成されており、また、切替レバー１４４は、その略中央において折れ曲がっている。切替レバー１４４は、第１支軸Ａ１で旋回可能に支持される。また、カム部１５０に形成された第２支軸Ａ２には、リンク部材１４６の一端が旋回可能に支持される。リンク部材１４６の他端は、ストッパ１４２を支持する折曲部材１５２が第３支軸Ａ３により旋回可能に支持されている。折曲部材１５２は、第４支軸Ａ４によっても旋回可能に支持されている。

図１１には、ナット締付ユニット１２２ａ、１２２ｂを保持していないスタンド５６ａの斜視図が示されている。図１１に示すように、スタンド５６ａは、基台１５６と、略Ｕ字状の保持板１５８と、２本の位置決めピン１６０と、２つのシリンダ１６２と、シリンダ１６２の先端に設けられ、水平部１６４ａと垂直部１６４ｂとを有する略Ｌ字状の係合部材１６４と、支軸Ｂ１を中心として係合部材１６４を旋回可能に支持し、第２支持部材１６８に固着された第１支持部材１６６とを備える。このため、シリンダ１６２の押圧部１７０が上昇すると、水平部１６４ａ及び垂直部１６４ｂが支軸Ｂ１を中心に旋回する。

次に、図１２を参照して、ナット締付ユニット１２２ａ、１２２ｂを交換する場合（ナット締付ユニット１２２ａをスタンド５６ａに載置する場合）について説明する。ナット締付ユニット１２２ａ、１２２ｂを交換する場合とは、タイヤＷを取り付ける車両の種類が変更され、これに伴いハブボルト２０及びボルト孔Ｗａ（図１）の配置が変更された場合である。

ナット締付ユニット１２２ａとナット締付ユニット１２２ｂとを交換する際、現時点で第１作業機構２２に装着されているナット締付ユニット１２２ａを取付板１２０から取り外し、スタンド５６ａに載置する。具体的には、第１作業機構２２のアーム部４２を変位させ、ナット締付ユニット１２２ａをスタンド５６ａの真上に位置させる。そして、ナット締付ユニット１２２ａを、鉛直方向に下ろしていき、ナット締付ユニット１２２ａの位置決め孔１７２と、位置決めピン１６０とを係合させる。これにより、ナット締付ユニット１２２ａの位置を安定させることができる。

そして、ロック機構５４のローラ１４８が、スタンド５６の係合部材１６４の水平部１６４ａに当接すると、ナット締付機構５２の自重により、ローラ１４８が上方に変位される（図１０Ａ参照）。これにより、ストッパ１４２が押圧状態から非押圧状態に変化し、取付板１２０からナット締付ユニット１２２ａを取り外し可能となる。

この状態で、第１作業機構２２のアーム部４２が上方に移動すると、ナット締付ユニット１２２ａは、スタンド５６ａに載置されたまま残され、取付板１２０には、ナット締付ユニット１２２ａが取り付けられていない状態となる。

そして、今度は、別のナット締付ユニット１２２ｂが載置されているスタンド５６ｂにアーム部４２を移動させ、位置決めピン１６０を取付板１２０に係合させる。取付板１２０がナット締付ユニット１２２ｂに当接した状態で、シリンダ１６２が作動し、支軸Ｂ１を中心に係合部材１６４の水平部１６４ａ及び垂直部１６４ｂが旋回する。これにより、垂直部１６４ｂがローラ１４８を下方に変位させ、ストッパ１４２によりナット締付ユニット１２２ｂを取付板１２０に固定する。そして、この新たなナット締付ユニット１２２ｂを用いてタイヤＷの取付けが行われる。なお、上述の通り、ナット締付ユニット１２２ａとナット締付ユニット１２２ｂとは、ナット締付部１２６の配置が異なっている。すなわち、ナット締付部１２６が形成する同心円の直径が異なる。なお、両者は、ナット締付部１２６が保持するナット３０の大きさやナット締付部１２６の数が異なる点で相違してもよい。

図１３には、タイヤ組付装置１２の制御系が示されている。図１３に示すように、第２作業機構２４のカメラ８０、８２は、第１画像処理装置２００に第１取付部１８ａ及び第２取付部１８ｂの画像情報を出力する。

第１画像処理装置２００には、さらにタイヤ投入コンベア２６上に配置されているタイヤＷを撮影するためのカメラ２０２（ボルト孔検出センサ）からタイヤＷの画像情報（タイヤＷのボルト孔Ｗａ）が入力される。

ナット供給機構２８のナットピッキングロボット３６の近傍には、ナット置き台３４上に配列されているナット３０の画像を撮影するカメラ２０４が固定される。このカメラ２０４により撮影されたナット３０の画像情報は、第２画像処理装置２０６に入力される。

第１画像処理装置２００は、演算部２０８に接続され、この演算部２０８では、第１取付部１８ａのハブボルト２０の位置、第２取付部１８ｂのハブボルト２０の位置及びタイヤ投入コンベア２６上のタイヤＷのボルト孔Ｗａの位置の相対位置が演算され、主制御装置（制御機構）２１０に出力される。演算部２０８には、第２画像処理装置２０６が接続され、カメラ２０４により撮影されたナット３０の画像情報は、演算部２０８で演算されて主制御装置２１０に出力される。

主制御装置２１０は、演算部２０８から入力された演算情報、並びに第１作業機構２２の位置情報（アーム部４２の位置情報、把持アーム６２の位置情報等）及び第２作業機構２４の位置情報（アーム部７２の位置情報、回転駆動力伝達部８６の位置情報等）に基づいて、第１作業機構２２の動作を制御するとともに、第２作業機構２４及びナット供給機構２８の動作制御も行う。

本実施形態に係るタイヤ組付装置１２は、上記のように構成されるものであり、次に、図１４及び図１５に示すフローチャート及び図１６に示すタイミングチャートを参照してタイヤ組付装置１２の動作を説明する。図１４は、第１作業機構２２を中心とする動作を示し、図１５は、第２作業機構２４を中心とする動作を示す。図１６は、第１作業機構２２、第２作業機構２４及びナット供給機構２８の動作の関連性を示す。

先ず、第１作業機構２２を中心とする動作について説明すると、図１４のステップＳ１において、第１作業機構２２は、ナット置き台３４上に配列されている５本のナット３０を５本のレンチ部１３２により保持させる。

続くステップＳ２において、タイヤ把持機構５０によりタイヤ投入コンベア２６上のタイヤＷを把持する。具体的には、図３及び図４に示すように、タイヤ把持機構５０の２本の把持アーム６２の間にタイヤＷを位置させた状態で、図示しないモータによりリニアガイド６０が駆動される。これにより、２本の把持アーム６２が互いに接近する方向に移動し、タイヤＷの外周面（接地面）が把持される。

タイヤＷを把持する際、２本の把持アーム６２は、タイヤＷの各ボルト孔Ｗａの位置（回転位相）と、ナット締付機構５２の各ナット締付部１２６の位置（回転位相）とが一致するように位置決めされる。この結果、各ナット３０は、タイヤＷの各ボルト孔Ｗａに対応して配置される。

上記位置決めは、例えば、次のように行われる。すなわち、主制御装置２１０が、タイヤＷの各ボルト孔Ｗａの位置と各ナット締付部１２６の位置を検出する。各ボルト孔Ｗａの位置は、カメラ２０２の画像情報に基づいて検出する。また、各ナット締付部１２６の位置は、２本の把持アーム６２と各ナット締付部１２６との相対位置が固定されているため、２本の把持アーム６２の位置又は把持アーム６２を支持する割出台４６の位置に基づいて検出する。そして、各ボルト孔Ｗａの位置と各ナット締付部１２６の位置とを一致する位置に割出台４６を移動させることにより、把持アーム６２が位置決めされる。このように、把持アーム６２の把持位置とタイヤＷの各ボルト孔Ｗａとが対応付けられているため、把持アーム６２の位置、割出台４６の位置を把握することにより、各ボルト孔Ｗａの位置も知ることができる。

ステップＳ３において、ナット３０及びタイヤＷを把持した第１作業機構２２は、ロボット本体４０の旋回作用下に取付待機位置に移動する。その際、自動車車体１６は、前輪側である第１取付部１８ａが、タイヤ取付作業ステーションに配置されている。また、前記取付待機位置では、２本の把持アーム６２が互いに上下方向に並ぶように配置される。

すなわち、主制御装置２１０は、アーム部４２の位置情報、把持アーム６２の位置情報等に基づき、把持アーム６２の一方がタイヤＷを把持する位置が、タイヤＷの最上部（図１７の位置Ｐｕ１に対応する位置）となるように当該一方の把持アーム６２を配置させ、把持アーム６２の他方がタイヤＷを把持する位置が、タイヤＷの最下部（図１７の位置Ｐｌ１に対応する位置）となるよう当該他方の把持アーム６２を配置させる。

そして、第１作業機構２２が取付待機位置に配置された状態で、第２作業機構２４のカメラ８０、８２が第１取付部１８ａの画像情報（以下「前輪画像情報」とも称する。）を取得し、この前輪画像情報に基づいて第１画像処理装置２００が、各ハブボルト２０の基準位置に対する補正量を算出すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、主制御装置２１０は、タイヤＷを把持している把持アーム６２を変位させる量（以下「アーム変位量」とも称する。）を算出する。このアーム変位量は、把持アーム６２のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向（図１参照）の変位量及びタイヤＷの回転角度を含む。タイヤＷの回転角度は、タイヤＷをハブボルト２０の手前に配置し、タイヤの中心Ｏとハブボルト２０が形成する同心円の中心が図１中Ｙ方向に一致したとき、ハブボルト２０の位置（回転位相）とボルト孔Ｗａの位置（回転位相）を一致させるために把持アーム６２によりタイヤＷを回転させる角度であり、タイヤＷの中心Ｏを基準にタイヤＷを回転させる角度として算出される。

本実施形態では、主制御装置２１０は、タイヤＷの回転角度を±３６°に制限する（図１７参照）。これは次の理由による。すなわち、ボルト孔Ｗａは、同心円上に等角度で配置される。このため、車両の高さ方向（図１のＺ方向）に対して最も上側に位置するボルト孔Ｗａは、常に、前記同心円上の最上部から前記同心円上の正負それぞれの所定角度の範囲内に存在する。ボルト孔Ｗａ間の角度は、３６０°をボルト孔Ｗａの数で割った角度であるから、前記所定角度は、これをさらに２等分した角度（１８０°をボルト孔Ｗａの数で割った角度）の正負の値となる。本実施形態では、ボルト孔Ｗａの数が５つであるから、前記所定角度は±３６°となる。従って、タイヤＷの回転角度を最大でも±３６°に制限しても、常に、ハブボルト２０とボルト孔Ｗａの位置（回転位相）を合わせることができる。

上記のように、タイヤＷの回転角度を±３６°に制限しながら、ハブボルト２０とボルト孔Ｗａの位置（回転位相）を合わせるためには、以下のような演算を行う。すなわち、第２作業機構２４のカメラ８０、８２からの画像情報によりハブボルト２０の位置（回転位相）を判定する。例えば、ハブボルト２０の同心円の中心から高さ方向（図１のＺ方向）に延びる仮想軸Ｚ１を設定しておく。次いで、５つのハブボルト２０のうち最も高い位置にあるものを検出し、仮想軸Ｚ１に対して当該ハブボルト２０がどちら側にあるか及び仮想軸Ｚ１に対する当該ハブボルト２０の距離によりハブボルト２０の位置（回転位相）を特定する。

また、ボルト孔Ｗａの位置（回転位相）については、ステップＳ２において演算した把持アーム６２とボルト孔Ｗａの相対位置により特定可能である。

続くステップＳ６において、主制御装置２１０は、ステップＳ５で算出したアーム変位量に基づいて把持アーム６２を変位させて、タイヤＷを第１取付部１８ａに位置決めする。これにより、タイヤＷは、ナット３０の締付けを待つ位置に配置される。

なお、上述の通り、本実施形態では、取付待機位置において、把持アーム６２は、タイヤＷの最上部及び最下部を把持しており、また、タイヤＷの回転角度を±３６°に制限している。このため、図１７に示すように、把持アーム６２のうちタイヤＷの上部を把持するものは、タイヤＷの中心ＯとタイヤＷの最上部Ｐｕ１とを通過する仮想軸Ｚ２（上述した仮想軸Ｚ１に一致する。）をその対称軸とし且つ７２°の第１中心角α１に対応するタイヤＷの接地面のいずれかの部分を把持する。同様に、把持アーム６２のうちタイヤＷの下部を把持するものは、仮想軸Ｚ２をその対称軸とし且つ７２°の第２中心角α２に対応するタイヤＷの接地面のいずれかの部分を把持する。換言すると、本実施形態では、上記制限の下に把持アーム６２が把持可能な接地面の範囲をタイヤＷの上部及び下部としている。

これにより、把持アーム６２のうちタイヤＷの上部を把持するものは、自動車車体１６のフェンダ２２０とタイヤＷの間のクリアランス２２２との間に変位する。

なお、把持アーム６２が把持する位置を上記のように制限するためには、取付待機位置において、把持アーム６２がタイヤＷの最上部及び最下部を把持していなくてもよい。例えば、タイヤＷを自動車車体１６に対し位置決めするときにタイヤＷを回転することで、把持アーム６２がタイヤＷを把持する位置を上記の範囲に制限することもできる。

また、上記のような把持位置の制限は、ボルト孔Ｗａ又はハブボルト２０の数が、少ないとき（具体的には３つ以下の場合）はあまり有効ではない。そこで、ボルト孔Ｗａ又はハブボルト２０の数が、４つ以上であるときに上記制限を行うことが好ましい。

タイヤＷの位置決めが完了すると、ステップＳ７において、主制御装置２１０は、第２作業機構２４を第１作業機構２２に連結させる。すなわち、第２作業機構２４の回転駆動力生成部７８の筒状凹部９８を、第１作業機構２２のナット締付機構５２の第３ロッド１２８に係合させる。そして、ステップＳ８において、第２作業機構２４から第１作業機構２２に回転駆動力が伝達され、ナット３０をハブボルト２０に締め付ける。具体的には、回転駆動力生成部７８からナット締付機構５２に回転駆動力が伝達される。これにより、第１作業機構２２のレンチ部１３２が回転することにより、レンチ部１３２に保持されていたナット３０がハブボルト２０に締め付けられる。当該締付けの間、把持アーム６２の位置は固定され、上述した制限範囲内に維持される。

第１取付部１８ａに前輪としてタイヤＷが組み付けられた後、第２作業機構２４が干渉外に移動されると（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ１０において、第１作業機構２２のロボット本体４０は、第１取付部１８ａから離間してナット置き台３４側の原位置に移動する。

上述した第１取付部１８ａに対する処理は、第２取付部１８ｂに対しても同様に行われる。すなわち、ステップＳ１〜Ｓ１０と同様のステップＳ１１〜Ｓ２０が第２取付部１８ｂのために行われる。なお、ステップＳ１０〜Ｓ１４の間において、搬送路１４を介して自動車車体１６が、図１中、Ｘ方向に間欠搬送される。このため、自動車車体１６は、後輪側である第２取付部１８ｂが、タイヤ取付作業ステーションに配置される。

第２取付部１８ｂに対するタイヤＷの取付けが終了すると、別の自動車車体１６に対しても同様の処理が行われる。

次に、第２作業機構２４を中心とする動作について、図１５を参照して以下に説明する。

第２作業機構２４では、ロボット本体７０の作用下に、カメラ８０、８２がタイヤ取付作業ステーションに対応して配置されている。そして、このタイヤ取付作業ステーションに、自動車車体１６の前輪側である第１取付部１８ａが配置されると（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ステップＳ３２において、第２作業機構２４は、カメラ８０、８２を介して第１取付部１８ａの前輪用ハブボルト２０の画像情報を読み取る。

カメラ８０、８２の読取画像情報は、第１画像処理装置２００に出力され、ステップＳ３３において、第１画像処理装置２００は、各ハブボルト２０の基準位置に対する補正量を算出する。例えば、５本のハブボルト２０の同心円の中心から自動車車体１６の高さ方向に延びる仮想軸Ｚ１を想定し、５本のハブボルト２０のうち最も高い位置にあるハブボルト２０が、仮想軸Ｚ１上にある場合を基準位置とすることができる。前記補正量は、演算部２０８から主制御装置２１０に出力される。

ステップＳ３４において、第２作業機構２４は、第１取付部１８ａにおける第１作業機構２２による作業に干渉しない位置に移動する。そして、第１作業機構２２がタイヤＷの位置決めを完了すると（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、ステップＳ３６において、第２作業機構２４は、第１作業機構２２に連結する。すなわち、第１取付部１８ａにおいて、第２作業機構２４の回転駆動力伝達部８６を、第１作業機構２２のナット締付部１２６に連結する。

ステップＳ３７において、第２作業機構２４は、モータ８４により回転駆動力を生成し、この回転駆動力を回転駆動力伝達部８６からナット締付部１２６に伝達する。これにより、ナット３０をハブボルト２０に締め付け、タイヤＷを第１取付部１８ａに取り付ける。なお、回転駆動力伝達部８６の数が２つであるのに対し、ナット締付部１２６の数は、５つである。このため、回転駆動力伝達部８６とナット締付部１２６との連結は、複数回行われる（ナット３０は、２本、２本及び１本の順にハブボルト２０に締め付けられる。）。

第１取付部１８ａにタイヤＷが取り付けられた後、ステップＳ３８において、第２作業機構２４は、干渉外に移動する。次いで、ステップＳ３９において、第２作業機構２４は、後輪用ハブボルト検出位置に移動し、ステップＳ４０において、第２作業機構２４は、自動車車体１６が搬送路１４に沿って半ピッチ搬送されたか否かを判断する。

自動車車体１６が半ピッチ搬送されたと判断されると（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、すなわち、後輪側である第２取付部１８ｂがタイヤ取付作業ステーションに配置されたと判断されると、ステップＳ３２〜Ｓ３８と同様のステップＳ４１〜Ｓ４７を第２取付部１８ｂのために行う。そして、ステップＳ４８において、第２作業機構２４は、前輪用ハブボルト位置に移動する。

第２取付部１８ｂに対するタイヤＷの取付けが終了すると、別の自動車車体１６に対して同様の処理が行われる。

なお、図１６に示すように、ナット供給機構２８は、ナットチャック部３８を介して、ナットストック部３２からナット置き台３４に前輪用のナット３０の搬送及び整列作業と、後輪用のナット３０の搬送及び整列作業とを繰り返し行っている。

また、上述の通り、組立ライン１０では、自動車車体１６の両側にタイヤ組付装置１２が配置されており、上記と同様の作業が略同時に遂行される。

さらに、ナット締付ユニット１２２ａ、１２２ｂの交換は、ハブボルト２０やボルト孔Ｗａの位置に応じて行われる。例えば、第１画像処理装置２００で得られた画像情報に基づくボルト孔Ｗａの位置が、現在用いられているナット締付ユニット１２２ａ、１２２ｂの位置と異なるかどうかを、主制御装置２１０が判定し、異なる場合、ナット締付ユニット１２２ａ、１２２ｂの一方から他方に交換することができる。

以上のように、本実施形態によれば、第１作業機構２２によりタイヤＷの把持及びナット３０の締付けを行うと共に、第２作業機構２４によりナット３０締付け用の回転駆動力を生成し、この回転駆動力を第１作業機構２２のナット締付機構５２に伝達することによりナット３０を締め付ける。このため、単一の作業機構のみによりタイヤＷの把持及びナット３０の締付けを行う場合に比べ、第１作業機構２２及び第２作業機構２４を有効に小型化及び簡素化することができる。また、タイヤＷの把持及びナット３０の締付けを単一の作業機構（第１作業機構２２）により行うため、タイヤＷとナット３０の相対位置が変化し辛くなり、ナット３０の締付け位置の特定が容易となる。

第１作業機構２２では、複数のハブボルト２０それぞれに対応させて複数のナット３０それぞれを配置し、ナット締付工程（図１４のＳ８、Ｓ１８、図１５のＳ３７、Ｓ４６）を、タイヤ把持機構５０の位置を固定して行うことができる。これにより、ナット締付工程では、第１作業機構２２の姿勢を一定に保つことが可能となり、第１作業機構２２の制御が容易となる。

第２作業機構２４は、回転駆動力を伝達するための回転駆動力伝達部８６（筒状凹部９８）を備え、第１作業機構２２のナット締付機構５２は、複数のハブボルト２０それぞれに対応して、第３ロッド１２８と、ベアリング１３０と、レンチ部１３２と、コイルばね１３４と、を備える。これにより、タイヤ把持機構５０によりタイヤＷの位置を固定しつつ、ナット締付機構５２によりナット３０の締付けを行うことが容易となる。

なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の一実施形態に係るタイヤ組付装置が配置される組立ラインの斜視説明図である。前記タイヤ組付装置によりタイヤを組み付けている状態を示す斜視説明図である。前記タイヤ組付装置を構成する第１作業機構の要部斜視説明図である。前記第１作業機構の要部正面説明図である。前記タイヤ組付装置を構成する第２作業機構の要部斜視説明図である。前記第２作業機構を構成する回転駆動力伝達部の要部断面説明図である。前記回転駆動力伝達部が作動している状態の一例を示す要部断面説明図である。前記第１作業機構を構成するナット締付ユニット及び前記回転駆動力伝達部の要部一部断面説明図である。前記第１作業機構を構成するロック機構及び前記ナット締付ユニットの要部正面説明図である。図１０Ａは、前記ロック機構が、前記ナット締付ユニットを固定していない状態の正面説明図である。図１０Ｂは、前記ロック機構が、前記ナット締付ユニットを固定している状態の正面説明図である。前記タイヤ組付装置を構成するナット締付ユニット用スタンドの斜視説明図である。前記ナット締付ユニット用スタンドを用いて前記ナット締付ユニットを交換する状態を示す正面説明図である。前記タイヤ組付装置の制御系のブロック図である。前記第１作業機構を中心とする動作を説明するフローチャートである。前記第２作業機構を中心とする動作を説明するフローチャートである。前記タイヤ組付装置が自動車車体にタイヤを組み付けるタイミングチャートである。前記第１作業機構を構成する把持アームとタイヤ及びフェンダとの位置関係を示す説明図である。

符号の説明

１２…タイヤ組付装置１６…自動車車体
１８ａ…第１取付部（タイヤ取付部）１８ｂ…第２取付部（タイヤ取付部）
２０…ハブボルト２２…第１作業機構
２４…第２作業機構３０…ナット
５０…タイヤ把持機構５２…ナット締付機構
６２…把持アーム８６…回転駆動力伝達部
１２８…第３ロッド１３０…ベアリング
１３２…レンチ部１３４…コイルばね（付勢手段）
１４０…凹部Ｗ…タイヤ

Claims

タイヤ把持部とナット締付部とを有する第１作業機構と、ナットを締め付けるための回転駆動力を生成する第２作業機構と、を備えるタイヤ組付装置を用いる自動タイヤ組付方法であって、
前記第１作業機構の前記ナット締付部に複数のナットを保持させるナット保持工程と、
前記第１作業機構の前記タイヤ把持部によりタイヤを把持するタイヤ把持工程と、
前記第１作業機構により前記タイヤを車両のタイヤ組付部に対して位置決めするタイヤ位置決め工程と、
前記タイヤ把持部により前記タイヤを把持した状態で、前記第２作業機構から前記第１作業機構の前記ナット締付部に前記回転駆動力を伝達し、前記複数のナットそれぞれを前記車両の複数のハブボルトそれぞれに締め付けるナット締付工程と、
を備えることを特徴とする自動タイヤ組付方法。
請求項１記載の自動タイヤ組付方法において、
前記第１作業機構では、前記複数のハブボルトそれぞれに対応させて前記複数のナットそれぞれを配置し、
前記ナット締付工程は、前記タイヤ把持部の位置を固定して行う
ことを特徴とする自動タイヤ組付方法。
タイヤ把持部とナット締付部とを有する第１作業機構と、
ナットを締め付けるための回転駆動力を生成し、この回転駆動力を前記ナット締付部に伝達する第２作業機構と、
を備えるタイヤ組付装置であって、
前記タイヤ把持部によりタイヤを把持した状態で、前記第２作業機構から前記第１作業機構の前記ナット締付部に前記回転駆動力を伝達し、前記ナットを車両のハブボルトに締め付ける
ことを特徴とするタイヤ組付装置。
請求項３記載のタイヤ組付装置において、
前記ナット締付部は、複数のハブボルトそれぞれに対応させて複数のナットそれぞれを保持する
ことを特徴とするタイヤ組付装置。
請求項４記載のタイヤ組付装置において、
前記第２作業機構は、前記回転駆動力を伝達するための回転駆動力伝達部を備え、
前記ナット締付部は、前記複数のハブボルトそれぞれに対応して、
前記回転駆動力伝達部に係合して回転するロッドと、
前記ロッドを回転可能に支持するベアリングと、
前記ロッドと一緒に回転し且つ前記ロッドの軸方向に進退して前記ナットを前記ハブボルトに締め付けるレンチ部と、
前記ロッドと前記レンチ部との間に配置され、前記レンチ部を前記ハブボルトに向かって付勢する付勢手段と、
を備える
ことを特徴とするタイヤ組付装置。