JP3118144B2 - ハブボルト位相検出方法及び装置 - Google Patents

ハブボルト位相検出方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タイヤ取付けの自動化
のために、車輪のハブ面の傾斜角の検出と併せて、ハブ
面の中心点を回転中心とするハブボルトの基準回転位置
からの回転位置のずれ、即ち位相ずれを検出するための
ハブボルト位相検出方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ハブボルトの位相ずれの検出装置とし
て、特開平1−218903号公報により、ハブ面に直
交する回転軸を中心に回転駆動され、かつハブボルト側
面の外側に位置してハブボルト側面までの距離を測定す
る超音波式距離センサを取付けられた回転体と、その回
転角を検出する回転角センサとを備え、回転体の回転時
に距離センサが出力する距離信号から順に検出する少な
くとも3個所のハブボルト側面までの距離データ及びそ
の発生時点の回転角データからハブボルト位置或は基準
回転位置からの位相を測定可能にしたのが周知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな超音波センサを用いる場合、ハブボルトに付着した
異物からの反射ビームを受信したり或は回路素子の温度
変動特性により誤差を生じる場合があった。本発明は、
このような点に鑑みて、ハブボルトへ機械的に直接接触
して測定し、しかも簡単な構造のハブボルト位相検出方
法及び装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、特開平1−218904号公報により、
標準的なハブ面位置に向けて前進駆動される本体に、全
てのハブボルトの先端に対接し得る面積で、対接面が平
坦な倣い板を回転自在に支承させ、標準的なハブ面に平
行な基準面及びこの面に対して直交する基準面に対する
倣い板の角度を検出するためのセンサを本体に設けたハ
ブ面角度検出装置が、本出願人から提案されていること
に鑑みて、その進退駆動される倣い板を用いて構成し
た。即ち、倣い板の側部に、少なくとも2個のハブボル
トに達し得る長さのレバーの基端部を倣い板に平行に回
動自在に支持させ、倣い板を進退駆動してレバーを双方
向から回動させることにより、2個のハブボルトのそれ
ぞれについて両側の接触時点で基準回動位置からの回動
角をそれぞれ測定し、両側の回動角から算出したハブボ
ルトの中心点回動角と両側の回動角の一方との差角Δθ
及び既知のハブボルトの直径Dより、各ハブボルト中心
点の動径LをL=(D/2)/sinΔθを基に演算
し、演算した動径L及び中心点回動角を基にレバーの回
動中心点を原点とする2個のハブボルト中心点の2次元
座標値を算出し、これらの2次元座標値を基に4個のハ
ブボルトの位置関係が既知であることを前提にハブ面中
心点に対するハブボルトの基準回転位置からの位相ずれ
を検出することを特徴とする。
【0005】
【作用】レバーは倣い板に支持されることにより、ハブ
面に対して進退可能であり、したがってハブボルトに回
動接触可能な位置においてレバーを回動させることによ
り、両側の接触時点の回動角が2個のハブボルトについ
てそれぞれ測定される。これにより、各ハブボルトの中
心点回動角及びこの回動角と両側の回動角の一方との差
角Δθも一義的に求められる。この際、接触時点でレバ
ーは断面円形のハブボルトの接線となり、その接点とハ
ブボルト中心点を結ぶ線は直角となり、各ハブボルト中
心点の動径Lが算出可能となる。動径は所属の両側の回
動角の一方に差角Δθを加えた回動角を占め、この回動
角θとすると、レバーの回動中心点を原点とする2個の
ハブボルトの中心点の2次元座標値がLcosθ、Ls
inθとして算出される。これら2次元座標値を基に4
個のハブボルトの位置関係が既知であることを前提に直
接又はハブ面中心点に対する2次元座標値に変換してハ
ブボルトの基準回転位置からの位相ずれが検出される。
【0006】
【実施例】本発明のハブ面角度検出方法を適用した装置
例について図1及び図2を基に説明する。9はこの装置
の本体フレームであり、その本体ベース9aに取付けら
たガイドブロック13が、ガイド台15に支持されたガ
イド棒12に沿って、シリンダ14によりハブ1に向け
て前進駆動される。本体フレーム9の前部には、両面が
平坦で全てのハブボルト2を含む面積を有する円形の倣
い板10が、標準的な位置に在るハブ面1aの鉛直な表
面の中心点を直交する中心線Aの一点Pを回転中心とす
る球面軸受18の内部に固定されることにより、回転自
在に支承されている。
【0007】本体フレーム9には3個の光式の距離セン
サ19(2個のみ図示する)が取付けられ、倣い板10
の裏面に向けて光照射し、その反射光の入射角より距離
を測定する。シリンダ14にはその駆動回路14aが付
属しており、倣い板10を前進駆動させて少なくとも3
個のハブボルト2に対接して拘束されると、そのシリン
ダ内室の圧力センサ14bが、過負荷による圧力上昇を
検出する。そして、シリンダ14の駆動が停止されると
共に、検出データ出力手段16にその時点の3種の距離
データを出力させる。これにより、演算手段17は、ハ
ブ面の傾斜角を算出する。
【0008】このような装置は、特開平1−21890
4号公報により周知であるが、その倣い板10の側部に
は、本発明のハブボルト位相検出装置が付属している。
即ち、倣い板10の半径方向の側部には、モータ21が
取付けられ、その回転軸21aに倣い板10の表面に平
行にレバー20が支持されている。このレバーの長さ
は、ハブ面1aの中心線Aを回転中心として回転移動す
る可能性のある2個のハブボルト2に達し得る程度に設
定されている。レバー20の表面は例えば静電容量式の
タッチセンサ20aとして形成され、その基端部分23
にその付属回路部が収納されている。モータ21の背後
には、レバー20の回動角を検知するための回転軸21
aの回転角センサとしてのロータリエンコーダ22が取
付けられている。
【0009】モータ21及びシリンダ14には、シーケ
ンス制御手段25が付属している。このシーケンス制御
回路は、図3に示すように、ハブ面1aの傾斜角の測定
時にレバー20を図2に示す位置からハブボルト2に干
渉しないように、水平の基準位置(図3Aで2点鎖線で
示す)に回動させるように、モータ駆動回路21bを介
してモータ21を駆動する。続く、4個のハブボルトの
基準回転位置からの位相検出に際しては、2個のハブボ
ルト2の位置を測定するために、レバー20を水平の基
準位置に回動させた状態で、シリンダ駆動回路14aを
介してシリンダ14を前進駆動してレバー20を回動接
触可能なハブボルト領域へ侵入させる。そして、正転
(図2で見て反時計方向)させて手前のハブボルト21
への接触をタッチセンサ20aが検知すると、モータ2
1を停止させると共に逆転させ、別のハブボルト22
の接触をタッチセンサ20aが検知した時点で停止させ
る。
【0010】双方の停止時点で互に逆方向からの回動角
θF1、θR2をロータリエンコーダ22から取込んで、下
記の式1により、ハブボルト21 及び22 間の逆転方向
からの中間回動角θR0を演算し、一旦シリンダ14を後
退させ、レバー20をこの中間回動角θR0に回動させ、
再度ハブボルト領域へ位置付けするようにシリンダ14
を前進駆動する。
【0011】 θR0=(θF1+θR2)/2+θR2 ……(1)
【0012】さらに、図3B及び図3Dに示すように、
双方のハブボルト21、2 の互に対向する面に順に接触
させるように、先ず逆転させてタッチセンサ20aの検
知時点で正方向へ反転させる。これにより、測定を終了
し、シリンダ14を後退駆動させると共に、レバー20
を不使用時の回動角に復帰させる。
【0013】26は回転軸21aの中心を回転中心とし
てハブボルト21、2 に正転方向から接触する線を始線
としてそれぞれの中心点OH の動径L1 、L2 を演算す
る動径演算手段である。また、図3Cに示すように、ハ
ブボルト21 の中心点OH に対する正転方向からの回動
角θF3は下記の式2となる。
【0014】 θF3=(θF1+θR1)/2+180°……(2)
【0015】ここで、逆転方向からの回動角θR1は符号
が負の角度値となる。θF3との正転方向から接触する回
動角θF1との差角Δθ、即ち始線と動径L1 の作る角は
下記の式3となる。
【0016】Δθ=θF3−θF1……(3)
【0017】ハブボルト2の直径Dは既知であり、した
がって回転軸21aの中心に対するハブボルト21 の中
心点OH の動径L1 をレバー20のハブボルト21 に対
する接点と中心点OH を結ぶ線がレバー20に直角にな
ることにより下記の式4より演算する。
【0018】L1 =(D/2)/sinΔθ……(4)
【0019】同様に、ハブボルト22 に対して、式2乃
至式4を基にその中心点OH の動径L2 をθF1、θR1
θF2、θR2への置換により演算する。
【0020】27は、ハブボルト21 、22 の中心点O
H に対して回転軸21aの中心を原点としたハブ面1a
に平行な2次元面のXーY座標値を算出するハブボルト
座標値演算手段である。即ち、図3Cに示す関係からハ
ブボルト21 の中心点OH の座標値を(L1 cos
θF3、L1 sinθF3)として算出する。図3Eに示す
関係からハブボルト22 の中心点OH の座標値は、式2
を基に算出したこの中心点に対する正転方向からの回動
角をθF4として(L2 cosθF4、L2 sinθF4)と
なる。
【0021】28は座標値変換手段であり、回転軸21
aの中心を原点とした座標値からハブ面1aの中心点O
を原点とした座標に変換する。この変換は、回転軸中心
点及びハブ面中心点が既知の位置関係に在ることを前提
に単に平行移動により変換可能である。即ち、図3Fに
示すように、ハブ面原点に対する回転軸21aの中心を
原点とした座標系における座標XO 、YO をそれぞれの
検出座標値に加算する。変換されたハブボルト2の座標
値とこの座標系での標準の座標値とを対比して、基準回
転位置からの位相ずれを演算する。
【0022】このように構成されたハブボルト位相検出
装置の動作を図3を参照して説明する。シーケンス制御
手段25のモータ21及びシリンダ14に対する制御に
より、ハブ面傾斜角の測定後、同図Aに示すように、レ
バー20を水平の基準位置からハブ面1aに対して僅か
に離間したハブボルト領域へ侵入可能にした状態で正転
及び逆転させて2個のハブボルト21 、22 に互に逆方
向の側方から接触させ、回動角θF1、θR2をタッチセン
サ20aの検知信号に応答してロータリエンコーダ22
から取込む。
【0023】レバー20を後退させると共に、式1によ
り算出したハブボルト2とレバー20との干渉を確実に
回避できる中間回動角θR0にレバー20を回動及び前進
させ、同図B及びDに示すように、双方のハブボルト2
1 、22 の互に対向する側の表面へ接触させる。動径演
算手段26は回動角θR1、θF2を取込んで、同図C及び
Eに示すように、ハブボルト21 、22 のそれぞれの中
心点OH に対する正転方向からの回動角θF3、θF4を式
2から算出する。続いて、式3及び4を基に動径L1
2 を算出する。
【0024】これにより、ハブボルト座標値演算手段2
7は、それぞれの中心点OH のモータ21の回転軸中心
を原点とした2次元のXーY座標値を(L1 cos
θF3、L1 sinθF3)及び(L2 cosθF4、L2
inθF4)として演算する。さらに、座標値変換手段2
8は同図Fに示すように、ハブ面1aの中心点Oを原点
とする座標に変換し、残りの2個を含む4個のハブボル
ト2が既知の寸法の正方形状の関係に在ることを前提に
その回動角の基準状態からのずれ角を算出して、位相ず
れデータを出力する。
【0025】このような位相ずれデータよりハブボルト
2の回転位置を確認でき、或は後続する工程で画像処理
によりハブボルト2の回転位置をより詳細に確認する際
に、その撮像範囲に位置し得るか否かの判断データとし
て利用できる。尚、座標値変換手段28は、敢えてハブ
面1aの中心点を原点とする座標値を必要としない場合
には廃止し、ハブボルト座標値演算手段27で回転軸中
心を原点とした座標値から直接換算することもできる。
【0026】図4はタッチセンサとして、それ自体周知
のアンテナ付リミットスイッチ、例えば松下電工製VL
−Tシリーズを用いた別の実施例を示すもので、倣い板
10の側部においてモータ21の回転軸に取付けられた
ブラケット35にレバーといてのアンテナ31を備えた
リミットスイッチ30が取付けられている。これによ
り、アンテナ31のいずれかの側がハブに接触すると検
知信号が得られる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、レバーを直接ハブボル
トへ接触させる簡単な構成のハブボルト位置の位相検出
装置により、ハブボルトの異物で生じる超音波の乱反射
或はエレクトロニクスの温度特性の影響を蒙ることな
く、安価に測定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるハブボルト位相検出装
置付のハブ面角度検出装置の側面図である。
【図2】同装置の正面図である。
【図3】同装置の動作を説明する図である。
【図4】別の実施例によるレバーのタッチセンサ部分の
正面図である。
【符号の説明】
1 ハブ 1a ハブ面 2 ハブボルト 10 倣い板 20 レバー 21 モータ 22 ロータリエンコーダ 30 リミットスイッチ 31 アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−218904(JP,A) 特開 平1−218905(JP,A) 特開 平3−273902(JP,A) 特開 昭54−30863(JP,A) 実開 昭56−151910(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 5/00 - 5/30 B60B 29/00 B62D 41/00 - 67/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハブ面に向けて進退駆動可能で、かつ回
    転自在に支持された倣い板と、4個の断面円形のハブボ
    ルト中の少なくとも3個の先端に前記倣い板が対接した
    時点で標準的な前記ハブ面に対する前記倣い板の角度を
    検出するセンサとを備えたハブ面角度検出装置を用いた
    ハブボルト位相検出方法であって、 前記倣い板の側部に、少なくとも2個の前記ハブボルト
    に達し得る長さのレバーの基端部を前記倣い板に平行に
    回動自在に支持させ、 前記倣い板を進退駆動して前記レバーを双方向から回動
    させることにより、2個の前記ハブボルトのそれぞれに
    ついて両側の接触時点で基準回動位置からの回動角をそ
    れぞれ測定し、 両側の前記回動角から算出した前記ハブボルトの中心点
    回動角と両側の前記回動角の一方との差角Δθ及び既知
    のハブボルトの直径Dより、前記各ハブボルト中心点の
    動径LをL=(D/2)/sinΔθを基に演算し、 演算した前記動径L及び前記中心点回動角を基に前記レ
    バーの回動中心点を原点とする2個の前記ハブボルト中
    心点の2次元座標値を算出し、 これらの2次元座標値を基に4個の前記ハブボルトの位
    置関係が既知であることを前提に前記ハブ面中心点に対
    する前記ハブボルトの基準回転位置からの位相ずれを検
    出することを特徴とするハブボルト位相検出方法。
  2. 【請求項2】 ハブ面に向けてシリンダにより進退駆動
    可能で、かつ回転自在に支持された倣い板と、4個の断
    面円形のハブボルト中の少なくとも3個の先端に前記倣
    い板が対接した時点で標準的な前記ハブ面に対する前記
    倣い板の角度を検出するセンサとを備えたハブ面角度検
    出装置を用いたハブボルト位相検出装置であって、 前記倣い板の側部に、前記ハブボルトへの接触を検知す
    るタッチセンサを備え、かつ前記倣い板に平行に少なく
    とも2個の前記ハブボルトに達し得る長さのレバーの基
    端部を前記倣い板に直交方向のモータの回転軸に支持さ
    せると共に、 前記回転軸の回転角を検知する回転角センサと、 前記タッチセンサの検知信号に応答して2個の前記ハブ
    ボルトに双方向からレバーを接触させ得るように前記モ
    ータを逐次制御し、かつこのモータの回転時に前記レバ
    ーを所定の前記ハブボルトに干渉することなく接触させ
    るように前記シリンダを逐次制御するシーケンス制御手
    段と、 前記各ハブボルトに双方向から前記レバーが接触した時
    点で前記回転角センサにより基準回動位置からのそれぞ
    れの両側の回動角を検知すると共に、これらの回動角の
    一方とこれらの回動角から算出した前記ハブボルトの中
    心点回動角との差角Δθ及び既知の前記ハブボルトの直
    径Dより、前記回転軸中心に対する前記各ハブボルト中
    心点の動径LをL=(D/2)/sinΔθを基に演算
    する動径演算手段と、 演算した前記動径L及び前記中心点回動角を基に前記回
    転軸中心を原点とする2個の前記ハブボルト中心点の2
    次元座標値を算出して、4個の前記ハブボルトの位置関
    係が既知であることを前提に前記ハブ面中心点に対する
    前記ハブボルトの基準回転位置からの位相ずれを検出さ
    せるハブボルト座標値演算手段と、を備えたことを特徴
    とするハブボルト位相検出装置。
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