JPH0558361A - 車輪の取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、容易に自動化を図ることので
きる車輪の取付方法を提供することにある。 【構成】本発明に係る車輪の取付方法は、初期状態に占
位するロボット（Ｒ）に、該初期状態から基準状態に設
置された車両（ＡＭ）のホイールハブ（Ｈ）に車輪
（Ｔ）を取り付けるまでの作業データを教示する工程
と、搬入された車両（ＡＭ）のホイールハブ（Ｈ′）の
上記基準状態からの位置の偏差および姿勢の偏差を検出
する工程と、これら検出した位置の偏差および姿勢の偏
差に応じて上記ロボット（Ｒ）に教示した上記作業デー
タを補正する工程とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の組立ライン等に
おいて、該車両のホイールハブに車輪を取り付ける方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両のホイールハブに車輪を
取り付ける作業は人手により行われているが、該車両の
組立ラインにおいては、作業者の負担低減等の観点から
その自動化が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両のホイ
ールハブに車輪を取り付けるにあたっては、該車輪の位
置およびその姿勢をホイールハブの姿勢および位置に合
致させる必要がある。

【０００４】このホイールハブの姿勢および位置は、組
立ラインを搬送される車両の設置位置、あるいは前車輪
の場合にはその操舵状態によって変化するものであるた
め、上記作業の自動化を困難なものにしている。

【０００５】本発明の目的は、上記実情に鑑みて、容易
に自動化を図ることのできる車輪の取付方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車輪の取付
方法は、初期状態に占位するロボットに、該初期状態か
ら基準状態に設置された車両のホイールハブに車輪を取
り付けるまでの作業データを教示する工程と、搬入され
た車両のホイールハブの上記基準状態からの位置の偏差
および姿勢の偏差を検出する工程と、これら検出した位
置の偏差および姿勢の偏差に応じて上記ロボットに教示
した上記作業データを補正する工程とを含んでいる。

【０００７】また、本発明に係る車輪の取付方法は、初
期状態に占位するロボットに、該初期状態から基準状態
に設置された車両のホイールハブに車輪を取り付けるま
での作業データを教示するとともに、上記基準状態に設
置されたホイールハブの位置および姿勢を計測し、これ
ら計測したホイールハブの位置および姿勢に基づいて該
ホイールハブの車輪取付面に対応した基準座標系を作成
し、上記ロボットに教示した上記作業データをこの基準
座標系のデータに変換する工程と、搬入された車両のホ
イールハブの上記基準状態からの位置の偏差および姿勢
の偏差を計測する工程と、これら計測した位置の偏差お
よび姿勢の偏差に基づいて上記搬入された車両のホイー
ルハブの車輪取付面に対応した作動座標系を作成する工
程と、上記ロボットに教示した上記作業データを上記基
準座標系のデータから上記作動座標系のデータに変換す
る工程とを含んでいる。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、基準状態に設置された車両
のホイールハブに対する搬入された車両のホイールハブ
の姿勢の偏差および位置の偏差に基づいて、ロボットに
教示された作業データが補正される。

【０００９】また、上記構成によれば、基準座標系のデ
ータに変換されたロボットの作業データが、搬入された
車両のホイールハブの姿勢の偏差および位置の偏差に対
応した作動座標系のデータに変換される。

【００１０】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明
を詳細に説明する。図２は、本発明に係る車輪の取付方
法を適用した四輪自動車用組立ラインにおける車輪取付
工程ＬＴを概念的に示したものである。ここで例示する
車輪取付工程ＬＴは、車両ＡＭの操舵輪に対応するホイ
ールハブＨのハブ端面（車輪取付面）ＨＴに順次車輪Ｔ
を取り付けるもので、上記組立ラインの両側方域にそれ
ぞれホイールハブＨの位置計測装置１０および車輪取付
ロボットＲが配設されている。なお、図には明示してい
ないが、これら位置計測装置１０および車輪取付ロボッ
トＲは、組立ラインを挟んで互いに対応する部位に、互
いに対称の構成をもって配設されているため、以下には
一方についてのみ説明する。また、上記車輪取付ロボッ
トＲが備える絶対座標系Ｘ−Ｙ−Ｚにおいては、上記組
立ラインの幅方向をＸ軸方向、該組立ラインにおける車
両ＡＭの搬送方向をＹ軸方向、鉛直上下方向をＺ軸方向
としている。

【００１１】位置計測装置１０は、図３および図４に示
すように、床面Ｆに敷設された一対のレール部材１１，
１１と、これら一対のレール部材１１，１１上に移動自
在に配設された装置本体１２と、該装置本体１２および
上記床面Ｆ間に配設された移動用シリンダアクチュエー
タ１３とを備えている。一対のレール部材１１，１１
は、それぞれ断面が矩形の直棒状を成し、互いに平行を
成す態様で配設されており、上記組立ラインにおける車
両ＡＭの搬送方向に直交する方向（Ｘ軸方向）に延在さ
れている。

【００１２】装置本体１２は、矩形箱状を成しており、
その内部に昇降用シリンダアクチュエータ１４を備えて
いる。昇降用シリンダアクチュエータ１４は、その内部
に図示していないリニアエンコーダを内蔵するもので、
作動ロッド１４ａの先端部に下部スライド部材１５を備
えており、そのシリンダ本体１４ｂを介して、上記作動
ロッド１４ａを鉛直上方に向ける態様で上記装置本体１
２の上板１２ａに取り付けられている。

【００１３】下部スライド部材１５は、図５に示すよう
に、上記組立ラインにおける車両ＡＭの搬送方向（Ｙ軸
方向）に沿う方向の辺が長く形成された矩形板状を成
し、その一端部に下部当接部材１６を備えるとともに、
その中央部に軌道部材１７を備え、さらにその他端部に
スライド用シリンダアクチュエータ１８を備えており、
上記昇降用シリンダアクチュエータ１４の伸縮作動によ
って鉛直上下方向（Ｚ軸方向）に昇降移動される。下部
当接部材１６は、矩形状を成す主部１６ａの一端縁から
矩形状の当接部１６ｂが直角方向に延在された断面略Ｌ
字状を成しており、該当接部１６ｂを鉛直上方に向ける
態様で上記主部１６ａを介して下部スライド部材１５の
上面に固着されている。軌道部材１７は、断面が矩形の
直棒状を成しており、上記組立ラインにおける車両ＡＭ
の搬送方向（Ｙ軸方向）に沿って延在されている。スラ
イド用シリンダアクチュエータ１８は、その内部に図示
していないリニアエンコーダを内蔵するもので、作動ロ
ッド１８ａの先端部に側部スライド部材１９を備えてお
り、そのシリンダ本体１８ｂを介して、上記作動ロッド
１８ａを水平で、かつ下部スライド部材１５の一端側に
向ける態様で、該下部スライド部材１５の上面に取り付
けられている。

【００１４】なお、上記下部スライド部材１５には、そ
の下面両端部にそれぞれ下方に向けてガイドロッド２
０，２０が延設されており、上記装置本体１２に配設さ
れたブッシュ２１，２１内に嵌合されている。また、上
記スライド用シリンダアクチュエータ１８における作動
ロッド１８ａの軸心は、上記昇降用シリンダアクチュエ
ータ１４における作動ロッド１４ａの軸心と、同一平面
内において互いに直交する態様で配設されている。

【００１５】側部スライド部材１９は、上記軌道部材１
７上に移動自在に配設された案内部材２２と、この案内
部材２２から鉛直上方に向けて延設された縦壁部材２３
と、この縦壁部材２３に配設された側部当接部材２４と
を備えており、上記スライド用シリンダアクチュエータ
１８の伸縮作動により、上記下部スライド部材１５に対
して上記組立ラインにおける車両ＡＭの進行方向（Ｙ軸
方向）に沿って往復移動される。側部当接部材２４は、
上記下部当接部材１６と同様に、矩形状を成す主部２４
ａの一端縁から矩形状の当接部２４ｂが直角方向に延在
された断面略Ｌ字状を成しており、該当接部２４ｂが鉛
直上方に沿う態様で上記主部２４ａを介して縦壁部材２
３の外側面に固着されている。

【００１６】移動用シリンダアクチュエータ１３は、図
４に示すように、その作動ロッド１３ａの先端が上記装
置本体１２に固着され、かつそのシリンダ本体１３ｂが
ブラケット２５を介して上記床面Ｆに取り付けられてお
り、伸縮作動することによって、上記装置本体１２を上
記組立ラインに最も近接した位置（測定位置）、および
該組立ラインから最も離反した位置（待機位置）の２位
置に選択的に占位させる。

【００１７】なお、上記位置計測装置１０は、通常状態
において装置本体１２が待機位置に占位され、また昇降
用シリンダアクチュエータ１４およびスライド用シリン
ダアクチュエータ１８が最も縮退した状態に保持されて
いる。

【００１８】一方、上記車輪取付ロボットＲは、図２に
示すように、床面Ｆに設置され、鉛直軸（Ｚ軸）回りに
回動自在に配設された主ボディＲ１と、この主ボディＲ
１から延在され、水平軸回りに揺動自在に配設された第
１アームＲ２と、この第１アームＲ２の先端部から延在
され、水平軸回りに揺動自在に配設された第２アームＲ
３と、この第２アームＲ３の先端部に配設され、互いに
直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）回りに回動するリス
ト部Ｒ４とを備えており、さらにこのリスト部Ｒ４の先
端部に姿勢計測装置３０、位相規整装置４０、車輪保持
装置６０およびナット締結装置７０からなる装置アセン
ブリ８０を備えている。

【００１９】姿勢計測装置３０は、ホイールハブＨの姿
勢を計測するもので、ブラケット３１の先端部にレーザ
ー式の測距センサ３２を備えている。この測距センサ３
２は、図１４に示すように、先端面にレーザーの投光部
３２ａを有しており、この投光部３２ａから被測定物
（ホイールハブ）Ｈにレーザー光を照射することによ
り、該被測定物Ｈまでの距離を測定する。なお、図には
明示していないが、この測距センサ３２には、その周面
に表示灯が設けられており、この表示灯は、投光部３２
ａから被測定物Ｈまでの距離が１００±４０ｍｍになっ
た際に緑色に点灯する。

【００２０】位相規整装置４０は、任意の状態にある複
数のハブボルトＨＢ1，ＨＢ2…の位相を所定の位相に規
整するもので、図６および図７に示すように、装置本体
４１に軸部材４２を備えている。軸部材４２は、その中
間部にピニオンギヤ４３を備え、かつその外端部にレバ
ー部材４４を備えており、ベアリング４５，４５を介し
て上記装置本体４１にその中心軸回りに回動自在に保持
されている。

【００２１】また、この位相規整装置４０には、上記軸
部材４２の中心軸を中心とし、かつホイールハブＨのハ
ブボルトＨＢ1，ＨＢ2…が配設された円周ＨＢπと同一
径の円周上に固定部材４６と移動部材４７とが配設され
ている。

【００２２】これら固定部材４６および移動部材４７
は、図９に示すように、それぞれ先端が開口する有底筒
状の基部材４６ａ，４７ａと、この基部材４６ａ，４７
ａ内にスプリング４８を介装した状態で内蔵されたピン
部材４６ｂ，４７ｂとを備えており、上記固定部材４６
がこの基部材４６ａを介して上記装置本体４１に固定さ
れ、かつ上記移動部材４７が基部材４７ａを介して上記
レバー部材４４の先端部に固定されている。

【００２３】さらに、上記位相規整装置４０は、規整用
シリンダアクチュエータ４９を備えている。このシリン
ダアクチュエータ４９は、作動ロッド４９ａの先端に上
記ピニオンギヤ４３に歯合するラック部材５０を備えて
おり、そのシリンダ本体４９ｂを介して上記装置本体４
１に取り付けられている。

【００２４】上記のように構成された位相規整装置４０
では、上記規整用シリンダアクチュエータ４９を最も縮
退させた状態が初期状態となり、このとき、図８に示す
ように、上記移動部材４７は、上記固定部材４６との間
に１８０°以上の中心角を有している。

【００２５】今、装置本体４１をホイールハブＨのハブ
端面ＨＴに対向接近させ、かつ互いの中心軸を合致させ
ると、図１０（ａ）に示すように、上記固定部材４６お
よび移動部材４７のピン部材４７ｂがそれぞれ複数のハ
ブボルトＨＢ1，ＨＢ2…が配設された円周ＨＢπ上に占
位されることになる。

【００２６】この状態から、上記規整用シリンダアクチ
ュエータ４９を伸長作動させると、ピニオンギヤ４３を
介してレバー部材４４が揺動され、上記移動部材４７が
上記固定部材４６との中心角を狭めるべく移動される。
このとき、移動部材４７のピン部材４７ｂが移動経路中
にあるハブボルトＨＢ1に当接してこれを移動させるた
め、ホイールハブＨが回動することによってハブボルト
ＨＢ1，ＨＢ2…の位相が変化する。

【００２７】ホイールハブＨの回動が進むと、やがてハ
ブボルトＨＢ2が固定部材４６のピン部材４６ｂに当接
し、図１０（ｂ）に示すように、該固定部材４６のピン
部材４６ｂと移動部材４７のピン部材４７ｂとの間にハ
ブボルトＨＢ1，ＨＢ2が挟装保持された状態となり、複
数のハブボルトＨＢ1，ＨＢ2…が所定の位相、たとえば
図１０（ｂ）においては、時計の１２時、３時、６時お
よび９時の位置に規整され、このとき上記規整用シリン
ダアクチュエータ４９の作動が停止する。

【００２８】図１１は、装置本体４１をホイールハブＨ
に対向接近させた際に、移動部材４７のピン部材４７ｂ
とハブボルトＨＢ4とが合致した場合の位相規整状態を
順に示したものである。この図１１（ａ）に示す状態に
おいては、図９（ａ）に示すように、移動部材４７のピ
ン部材４７ｂがスプリング４８の押圧力に抗して基部材
４７ａ内に縮退されるため、該移動部材４７の初期の移
動によってはホイールハブＨは回動しない。

【００２９】しかしながら、図１１（ｂ）に示すよう
に、移動部材４７の移動によってそのピン部材４７ｂと
ハブボルトＨＢ4との位置がずれると、図９（ｂ）に示
すように、スプリング４８の押圧力によって該ピン部材
４７ｂが突出し、次のハブボルトＨＢ1に当接するた
め、図１１（ｃ）に示すように、上述した作用と同様の
作用によってハブボルトＨＢ1，ＨＢ2…の位相が規整さ
れることとなる。

【００３０】また、図１２は、装置本体４１をホイール
ハブＨに対向接近させた際に、固定部材４６のピン部材
４６ｂとハブボルトＨＢ3とが合致した場合の位相規整
状態を順に示したものである。この図１２（ａ）に示す
状態においても、図９（ａ）に示すように、固定部材４
６のピン部材４６ｂがスプリング４８の押圧力に抗して
基部材４６ａ内に縮退されるため、該固定部材４６はハ
ブボルトＨＢ3の移動を規整することができない。

【００３１】しかしながら、この場合にも移動部材４７
の移動に伴うホイールハブＨの回動により、図１２
（ｂ）に示すように、固定部材４６のピン部材４６ｂと
ハブボルトＨＢ3の位置がずれると、図９（ｂ）に示す
ように、スプリング４８の押圧力によって該ピン部材４
６ｂが突出し、次のハブボルトＨＢ2に当接するため、
図１２（ｃ）に示すように、上述した作用と同様の作用
によってハブボルトＨＢ1，ＨＢ2…の位相が規整される
こととなる。

【００３２】車輪保持装置６０は、図１４に示すよう
に、アクチュエータ（図示せず）の作動によって互いに
開閉する複数の爪部材６１，６１…を備えており、互い
に閉塞することによってこれら爪部材６１，６１…間に
車輪Ｔを保持する。なお、車輪保持装置６０によって保
持される車輪Ｔは、図示していない前工程によって予め
ボルト孔（図示せず）の位相が規整され、常に同一の状
態で爪部材６１，６１…間に保持される。

【００３３】ナット締結装置７０は、複数のハブボルト
ＨＢ1，ＨＢ2…に一時にホイールナット（図示せず）を
締結させるもので、該ハブボルトＨＢ1，ＨＢ2…に対応
する部位に、対応する数の駆動部７１，７１…を備えて
いる。これら駆動部７１，７１…には、それぞれ図示し
ていないアクチュエータが連係されており、該アクチュ
エータの作動によって個々の中心軸回りに予設定された
トルクで回動する。

【００３４】上記のような構成を備えた車輪取付工程Ｌ
Ｔでは、実際に組立ラインを稼働させる前に、まず、車
両ＡＭを車輪取付工程ＬＴの所定の位置に位置決め設置
した状態で、上記車輪取付ロボットＲに以下に示すよう
な車輪取付作業のティーチングが行われ、そのときの位
置データおよび姿勢データ等の作業データが順次ロボッ
ト制御部（図示せず）に設定記憶される。なお、このテ
ィーチングを行う場合には、図示していないステアリン
グを適宜操作することによってホイールハブＨのハブ端
面ＨＴが上記組立ラインにおける車両ＡＭの搬送方向
（Ｙ軸方向）に沿うように修正しておく。

【００３５】（ステップＡ１）まず、任意の状態にある
車輪取付ロボットＲを作動させ、図１３に示すように、
装置アセンブリ７０の位相規整装置４０を、上記基準状
態にあるホイールハブＨのハブ端面ＨＴから所定距離だ
け離隔した位置に、互いの中心軸が合致する態様で配置
する（車輪取付ロボットＲの初期状態）。

【００３６】（ステップＡ２）この初期状態から上記位
相規整装置４０をホイールハブＨのハブ端面ＨＴに接近
させ、該位相規整装置４０を作動させることによってハ
ブボルトＨＢ1，ＨＢ2…の位相を所定の位相に規整す
る。

【００３７】（ステップＡ３）次いで、上記車輪取付ロ
ボットＲを作動させ、前工程で予めボルト孔（図示せ
ず）の位相が規整された車輪Ｔを車輪保持装置６０が備
える複数の爪部材６１，６１…間に保持させる。

【００３８】（ステップＡ４）図１４に示すように、複
数の爪部材６１，６１…間に車輪Ｔを保持した車輪保持
装置６０を、上記基準状態にあるホイールハブＨのハブ
端面ＨＴから所定距離だけ離隔した位置に、互いの中心
軸が合致する態様で配置する。

【００３９】（ステップＡ５）さらにそこから車輪保持
装置６０をホイールハブＨに接近させて複数のボルト孔
（図示せず）にそれぞれハブボルトＨＢ1，ＨＢ2…を貫
挿させることにより、上記車輪ＴをホイールハブＨに搭
載する。

【００４０】（ステップＡ６）ホイールハブＨに車輪Ｔ
を搭載した後、今度はナット締結装置７０を上記基準状
態にあるホイールハブＨのハブ端面ＨＴから所定距離だ
け離隔した位置に配置し、それぞれの駆動部７１，７１
…の先端をハブボルトＨＢ1，ＨＢ2…の先端にそれぞれ
対向配置させる。

【００４１】（ステップＡ７）この状態から、上記ナッ
ト締結装置７０をホイールハブＨのハブ端面ＨＴに接近
させ、駆動部７１，７１…の図示していないアクチュエ
ータを作動させることによって該駆動部７１，７１…を
予設定されたトルクで回動させる。

【００４２】（ステップＡ８）上述した作業が終了した
時点で車輪取付ロボットＲを作動させ、上記初期状態に
復帰させる。

【００４３】上述した車輪取付作業のティーチングが終
了すると、上記車輪取付工程ＬＴでは、次ぎに上記車輪
取付ロボットＲに以下に示すような姿勢計測作業のティ
ーチングが行われる。なお、この姿勢計測作業のティー
チングは、上記ホイールハブＨから車輪Ｔを取り外した
状態で、しかも該ホイールハブＨが上記車輪取付作業の
ティーチングを行った時と同一の位置および同一の姿勢
で行われる。

【００４４】（ステップＢ１）まず、図１５に示すよう
に、任意の状態にある車輪取付ロボットＲを作動させ、
姿勢計測装置３０の測距センサ３２を上記基準状態にあ
るホイールハブＨのハブ端面ＨＴに対向させる。

【００４５】（ステップＢ２）この状態から上記測距セ
ンサ３２を作動させ、その表示灯が緑色に点灯する任意
の計測位置、すなわち上記ホイールハブＨのハブ端面Ｈ
Ｔから約１００ｍｍ離隔した任意の計測位置を設定記憶
させる。

【００４６】（ステップＢ３）上記（ステップＢ２）で
示した計測位置の設定記憶作業を、さらに上記ハブ端面
ＨＴ上の異なる２点において行い、それぞれの計測位置
を設定記憶させる。

【００４７】上述した姿勢計測作業のティーチングが終
了すると、上記車輪取付工程ＬＴでは、さらに以下に示
すような上記位置計測装置１０および上記姿勢計測装置
３０のそれぞれの初期値設定が行われる。なお、この初
期値設定作業も、上記姿勢計測作業のティーチングと同
様に、上記ホイールハブＨから車輪Ｔを取り外した状態
で、しかも該ホイールハブＨが上記車輪取付作業のティ
ーチングを行った時と同一の位置および同一の姿勢で行
われる。

【００４８】（ステップＣ１）まず、位置計測装置１０
の移動用シリンダアクチュエータ１３を伸長作動させ、
装置本体１２を組立ラインに接近させて測定位置に占位
させる。

【００４９】（ステップＣ２）次いで、図１６に示すよ
うに、昇降用シリンダアクチュエータ１４を伸長作動さ
せることによって、下部スライド部材１５を上動させ、
その下部当接部材１６が、上記基準状態にあるホイール
ハブＨのハブ周面ＨＳに当接するまでの移動距離ｚ0を
記憶させる。

【００５０】（ステップＣ３）この状態から、今度はス
ライド用シリンダアクチュエータ１８を伸長作動させる
ことによって側部スライド部材１９を移動させ、その側
部当接部材２４が上記基準状態にあるホイールハブＨの
ハブ周面ＨＳに当接するまでの移動距離ｙ0を記憶させ
る。

【００５１】（ステップＣ４）スライド用シリンダアク
チュエータ１８、昇降用シリンダアクチュエータ１４お
よび移動用シリンダアクチュエータ１３を順次縮退作動
させ、上記位置計測装置１０を待機位置に復帰させる。

【００５２】（ステップＣ５）次ぎに、ティーチングし
た姿勢計測作業をプレイバックさせるとともに、上記姿
勢計測装置３０を作動させ、図１５に示すように、上述
した異なる３つの計測位置からそれぞれホイールハブＨ
のハブ端面ＨＴに１００ｍｍずつ近接した基準位置Ｍ
1，Ｍ2，Ｍ3を設定記憶する。 Ｍ1（ＸＭ1，ＹＭ1，ＺＭ1） Ｍ2（ＸＭ2，ＹＭ2，ＺＭ2） Ｍ3（ＸＭ3，ＹＭ3，ＺＭ3）

【００５３】（ステップＣ６）基準位置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3
を設定記憶した後、図１７に示すように、今度は該基準
位置Ｍ1，Ｍ2，Ｍ3から上記基準状態にあるホイールハ
ブＨのハブ端面ＨＴにおいてそれぞれに対応する３つの
計測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3までの実際の距離ｘ01，ｘ02，ｘ0
3を計測し、これを記憶させる。

【００５４】（ステップＣ７）これら計測した各距離デ
ータから、上記基準状態にあるホイールハブＨにおける
ハブ端面ＨＴ上の３つの計測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3の各座標
を設定し、これを記憶させる。 Ｐ1（ＸＭ1＋ｘ01，ＹＭ1，ＺＭ1）⇒Ｐ1（ＸＰ1，ＹＰ
1，ＺＰ1） Ｐ2（ＸＭ2＋ｘ02，ＹＭ2，ＺＭ2）⇒Ｐ2（ＸＰ2，ＹＰ
2，ＺＰ2） Ｐ3（ＸＭ3＋ｘ03，ＹＭ3，ＺＭ3）⇒Ｐ3（ＸＰ3，ＹＰ
3，ＺＰ3） なお、ＹＭ1＝ＹＰ1，ＹＭ2＝ＹＰ2，ＹＭ3＝ＹＰ3 ＺＭ1＝ＺＰ1，ＺＭ2＝ＺＰ2，ＺＭ3＝ＺＰ3

【００５５】（ステップＣ８）これらハブ端面ＨＴ上の
３つの計測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3から、図１８に示すよう
に、ハブ端面ＨＴをＸ′−Ｙ′平面とし、計測点Ｐ1が
原点で、かつ計測点Ｐ2の方向がＸ′方向となる基準ユ
ーザ座標系（基準座標系）Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′を作成し、
これを記憶させる。

【００５６】（ステップＣ９）上記車輪取付ロボットＲ
に教示した車輪取付作業の位置データおよび姿勢データ
等の作業データを、（ステップＣ８）で作成した基準ユ
ーザ座標系Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′に対応したデータに変換
し、これを記憶させる。

【００５７】上述した車輪取付ロボットＲへの車輪取付
作業および姿勢計測作業のティーチング、上記位置計測
装置１０および上記姿勢計測装置３０への初期値設定作
業が全て終了すると、実際に組立ラインが稼働され、図
１に示す手順にしたがって、車輪取付工程ＬＴに搬送さ
れてくる車両ＡＭのホイールハブＨ′に車輪Ｔが順次取
付られる。なお、実際に組み立てラインを稼働させる場
合にも、上記ティーチングを行ったときと同様に、図示
していないステアリングを適宜操作することによってホ
イールハブＨ′のハブ端面ＨＴ′が上記組立ラインにお
ける車両ＡＭの搬送方向（Ｙ軸方向）に沿うように修正
しておく。

【００５８】上記車両ＡＭが組立ライン上を搬送され、
図示していない位置決センサによって該車両ＡＭが車輪
取付工程ＬＴの所定の位置に位置決設置されたことが確
認されると（ステップ１００）、まず、図１９に示すよ
うに、位置計測装置１０が測定位置に占位され、搬送さ
れた車両ＡＭのホイールハブＨ′のハブ周面ＨＳ′に下
部当接部材１６および側部当接部材２４がそれぞれ当接
するまでの移動距離ｙ1，ｚ1が計測される（ステップ１
０１）。

【００５９】図示していないロボット制御部は、上記計
測距離ｙ1，ｚ1からホイールハブＨ′の基準状態に対す
るＹ軸方向およびＺ軸方向の偏差距離Δｙ，Δｚを算出
し（ステップ１０２）、これを記憶するとともに、上記
姿勢計測作業のティーチングデータおよび初期値データ
をこれらＹ軸方向の偏差距離ΔｙおよびＺ軸方向の偏差
距離Δｚに応じて補正する（ステップ１０３）。 ここで、Ｙ軸方向の偏差距離：Δｙ＝ｙ1−ｙ0 Ｚ軸方向の偏差距離：Δｚ＝ｚ1−ｚ0 また、補正した測距センサ３２の基準位置Ｍ′1，Ｍ′
2，Ｍ′3の座標は、 Ｍ′1（ＸＭ1，ＹＭ1＋Δｙ，ＺＭ1＋Δｚ） Ｍ′2（ＸＭ2，ＹＭ2＋Δｙ，ＺＭ2＋Δｚ） Ｍ′3（ＸＭ3，ＹＭ3＋Δｙ，ＺＭ3＋Δｚ）

【００６０】ホイールハブＨ′の計測作業が終了する
と、上記位置計測装置１０が待機位置に復帰し、次に、
図２０に示すように、補正されたティーチングデータに
基づいて姿勢計測装置３０が作動され、上記基準位置
Ｍ′1，Ｍ′2，Ｍ′3からそれぞれホイールハブＨ′の
ハブ端面ＨＴ′までの距離ｘ11，ｘ12，ｘ13が計測され
る（ステップ１０４）。

【００６１】上記ロボット制御部（図示せず）は、上記
計測距離ｘ11，ｘ12，ｘ13から操舵によるホイールハブ
Ｈ′の基準状態に対するＸ軸方向の各位置の偏差距離Δ
ｘ1，Δｘ2，Δｘ3を算出し、これに応じてホイールハ
ブＨ′の計測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3の各座標を補正すること
により、補正点Ｐ′1，Ｐ′2，Ｐ′3を得る（ステップ
１０５）。ここで、 計測点Ｐ1と補正点Ｐ′1とのＸ軸方向の偏差距離：Δｘ1＝ｘ11−ｘ01 計測点Ｐ2と補正点Ｐ′2とのＸ軸方向の偏差距離：Δｘ2＝ｘ12−ｘ02 計測点Ｐ3と補正点Ｐ′3とのＸ軸方向の偏差距離：Δｘ3＝ｘ13−ｘ03 また、ホイールハブＨ′の補正点Ｐ′1，Ｐ′2，Ｐ′3
の各座標は、 Ｐ′1（ＸＰ1＋Δｘ1，ＹＰ1＋Δｙ，ＺＰ1＋Δｚ） ⇒Ｐ′1（ＸＨ1，ＹＨ1，ＺＨ1） Ｐ′2（ＸＰ2＋Δｘ2，ＹＰ2＋Δｙ，ＺＰ2＋Δｚ） ⇒Ｐ′2（ＸＨ2，ＹＨ2，ＺＨ2） Ｐ′3（ＸＰ3＋Δｘ3，ＹＰ3＋Δｙ，ＺＰ3＋Δｚ） ⇒Ｐ′3（ＸＨ3，ＹＨ3，ＺＨ3）

【００６２】Ｘ軸方向の位置の偏差に応じて各計測点の
座標を補正したロボット制御部（図示せず）は、今度は
上記計測距離ｘ11，ｘ12，ｘ13から操舵によるホイール
ハブＨ′のＺ軸回りの姿勢の偏差を算出し（ステップ１
０６）、この姿勢の偏差に応じて上記各補正点Ｐ′1，
Ｐ′2，Ｐ′3の座標をさらに補正することにより、基準
状態における個々の計測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3に対応した対
応点Ｐ″1，Ｐ″2，Ｐ″3を得る（ステップ１０７）。 Ｐ″1（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1） Ｐ″2（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2） Ｐ″3（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3）

【００６３】ここでまず、対応点Ｐ″1，Ｐ″2，Ｐ″3
のＺ軸座標Ｚ1，Ｚ2，Ｚ3は、それぞれ操舵によるＺ軸
回りの姿勢の偏差の影響を受けないため、上記補正点
Ｐ′1，Ｐ′2，Ｐ′3のＺ軸座標ＺＨ1，ＺＨ2，ＺＨ3と
同一となる。 すなわち、Ｚ1＝ＺＨ1，Ｚ2＝ＺＨ2，Ｚ3＝ＺＨ3

【００６４】また、対応点Ｐ″1，Ｐ″2，Ｐ″3のＹ軸
座標Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3は、基準状態における計測点Ｐ1，Ｐ
2，Ｐ3のＹ軸座標ＹＰ1，ＹＰ2，ＹＰ3に、姿勢の相違
にのみ起因する偏差距離Ｙθ1，Ｙθ2，Ｙθ3と、位置
の相違にのみ起因する偏差距離Ｙｓとを加えたものとな
る。 Ｙ1＝（ＹＨ1−Δｙ）＋Ｙθ1＋Ｙｓ （ＹＰ1＝ＹＨ1−Δｙ） Ｙ2＝（ＹＨ2−Δｙ）＋Ｙθ2＋Ｙｓ （ＹＰ2＝ＹＨ2−Δｙ） Ｙ3＝（ＹＨ3−Δｙ）＋Ｙθ3＋Ｙｓ （ＹＰ3＝ＹＨ3−Δｙ）

【００６５】ここで、上記姿勢の相違にのみ起因する偏
差距離Ｙθ1，Ｙθ2，Ｙθ3については、基準状態にあ
るホイールハブＨ（図中の実線で示す）と、搬送された
車両ＡＭのホイールハブＨ′（図中の２点鎖線で示す）
とが、操舵中心Ｏ回りに角度θだけ偏差した状態を示す
図２２から、それぞれ以下の式によって算出される。 Ｙθ1＝Ｄ・sin（α−θ）−Ｓ13 Ｙθ2＝Ｓ23−Ｋ・sin（β＋θ） Ｙθ3＝−Ｌ・sinθ tanθ＝（Δｘ2−Δｘ1）／Ｓ12 なお、上記式中のＤ，Ｋ，Ｌは、それぞれホイールハブ
Ｈの操舵中心Ｏから各計測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3までの距離
である。また、Ｓ12，Ｓ23，Ｓ13は、それぞれ各計測点
Ｐ1，Ｐ2間、Ｐ2，Ｐ3間およびＰ1，Ｐ3間のＹ軸方向ス
パンである。さらに、α，βは、それぞれ上記操舵中心
Ｏに対する計測点Ｐ1，Ｐ3間の中心角および計測点Ｐ
2，Ｐ3間の中心角で、下式によって算出されるものであ
る。 tanα＝Ｓ13／Ｌ tanβ＝Ｓ23／Ｌ

【００６６】また、位置の相違にのみ起因する偏差距離
Ｙｓについては、上記側部当接部材２４の移動距離Δｙ
が、この位置の相違にのみ起因する偏差距離Ｙｓと、姿
勢の偏差に基づく偏差距離ΔＹθとから構成されている
ため、基準状態にあるホイールハブＨ（図中の実線で示
す）と、搬送された車両ＡＭのホイールハブＨ′（図中
の２点鎖線で示す）とが、操舵中心Ｏ回りに角度θだけ
偏差した状態を示す図２４から、下式により算出され
る。 Ｙｓ＝Δｙ−ΔＹθ ΔＹθ＝Ｗ・sin（γ−θ）−Ｊ−ｙ′ ｙ′＝ΔＸθ・tanθ ΔＸθ＝Ｗ・cosγ−Ｗ・cos（γ−θ） なお、上記式中のＷはホイールハブＨの操舵中心Ｏから
基準状態において側部当接部材２４が当接するハブ周面
ＨＳ上の点ａまでの距離、ＪはホイールハブＨの中心軸
からハブ周面ＨＳまでの距離である。また、γは上記ホ
イールハブＨの中心軸から基準状態において側部当接部
材２４が当接するハブ周面ＨＳ上の点ａまでの間の中心
角であり、下式によって算出される。 tanγ＝Ｊ／Ｉ なお、上記式中のＩはホイールハブＨの操舵中心Ｏから
基準状態において側部当接部材２４が当接するハブ周面
ＨＳ上の点ａまでのＸ軸方向距離である。

【００６７】以上により、対応点Ｐ″1，Ｐ″2，Ｐ″3
のＹ軸座標Ｙ1，Ｙ2，Ｙ3は、下式のようになる。 Ｙ1＝ＹＨ1＋Ｙθ1−ΔＹθ Ｙ2＝ＹＨ2＋Ｙθ2−ΔＹθ Ｙ3＝ＹＨ3＋Ｙθ3−ΔＹθ

【００６８】一方、上記対応点Ｐ″1，Ｐ″2，Ｐ″3の
Ｘ軸座標Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3は、上記Ｙ軸方向の偏差によ
り、基準状態にあるホイールハブＨ（図中の実線で示
す）と、搬送された車両ＡＭのホイールハブＨ′（図中
の２点鎖線で示す）とが、操舵中心Ｏ回りに角度θだけ
偏差した状態の要部を拡大して示す図２３から、それぞ
れ以下の式によって算出される。 Ｘ1＝ＸＨ1＋εｘ1 εｘ1＝Δｎ・tanθ Δｎ＝ｎ−Ｙθ1 以下、同様にして、 Ｘ2＝ＸＨ2＋εｘ2 Ｘ3＝ＸＨ3＋εｘ3

【００６９】結局、上述した基準状態における個々の計
測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3に対応した対応点Ｐ″1，Ｐ″2，
Ｐ″3の座標は、以下のように算出される。 Ｐ″1（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1） ⇒Ｐ″1（ＸＨ1＋εｘ1，ＹＨ1＋Ｙθ1−ΔＹθ，ＺＨ1） Ｐ″2（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2） ⇒Ｐ″2（ＸＨ2＋εｘ2，ＹＨ2＋Ｙθ2−ΔＹθ，ＺＨ2） Ｐ″3（Ｘ3，Ｙ3，Ｚ3） ⇒Ｐ″3（ＸＨ3＋εｘ3，ＹＨ3＋Ｙθ3−ΔＹθ，ＺＨ3）

【００７０】上記のようにして基準状態における個々の
計測点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3に対応した対応点Ｐ″1，Ｐ″2，
Ｐ″3を得たロボット制御部（図示せず）は、図２１に
示すように、これらハブ端面ＨＴ′上の３つの計測点
Ｐ″1，Ｐ″2，Ｐ″3から、該ハブ端面ＨＴ′をＸ″−
Ｙ″平面とし、計測点Ｐ″1が原点で、かつ計測点Ｐ″2
の方向がＸ″方向となる作動ユーザ座標系（作動座標
系）Ｘ″−Ｙ″−Ｚ″を作成し、これを記憶する（ステ
ップ１０８）。

【００７１】作動ユーザ座標系Ｘ″−Ｙ″−Ｚ″を作成
したロボット制御部（図示せず）は、まず、上述した
（ステップＡ１）から（ステップＡ２）までの作業内容
に係る位置データおよび姿勢データ等の作業データを、
上記作動ユーザ座標系Ｘ″−Ｙ″−Ｚ″に対応したデー
タに変換し、図２５に示すように、この変換したデータ
に基づいて車輪取付ロボットＲを作動ユーザ座標系Ｘ″
−Ｙ″−Ｚ″で作動させることにより、上記搬送された
車両ＡＭのホイールハブＨ′におけるハブボルトＨＢ′
1，ＨＢ′2…の位相を所定の位相に規整させる（ステッ
プ１０９）。

【００７２】次いで、車輪取付ロボットＲが備える絶対
座標系Ｘ−Ｙ−Ｚにおいて上記車輪取付ロボットＲを作
動させ、前工程で予めボルト孔（図示せず）の位相が規
整された車輪Ｔを車輪保持装置６０が備える複数の爪部
材６１，６１…間に保持させる（ステップ１１０）。

【００７３】車輪保持装置６０に車輪Ｔが保持される
と、今度は、上述した（ステップＡ４）から（ステップ
Ａ７）までの作業内容に係る位置データおよび姿勢デー
タ等の作業データを、上記作動ユーザ座標系Ｘ″−Ｙ″
−Ｚ″に対応したデータに変換し、図２６に示すよう
に、この変換したデータに基づいて上記車輪取付ロボッ
トＲを作動ユーザ座標系Ｘ″−Ｙ″−Ｚ″で作動させる
ことにより、搬送された車両ＡＭのホイールハブＨ′に
車輪Ｔが取り付けられる（ステップ１１１、ステップ１
１２）。

【００７４】その後、車輪取付ロボットＲが初期状態に
復帰され、車輪取付作業が終了する（ステップ１１
３）。

【００７５】以下、基準ユーザ座標系Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′
に対応したデータに変換された位置データおよび姿勢デ
ータ等の作業データを、搬送された車両ＡＭのホイール
ハブＨ′に対応する作動ユーザ座標系Ｘ″−Ｙ″−Ｚ″
のデータに都度変換することにより、基準状態に対して
位置や姿勢が偏差するホイールハブＨ′に順次車輪Ｔが
自動的に取り付けられることとなる。

【００７６】なお、上記実施例では、車両ＡＭの操舵輪
に対応するホイールハブＨに車輪Ｔを取り付ける方法に
ついてのみ説明しているが、同一の作用によって操舵輪
以外の車輪を取り付けることができるのはもちろんであ
る。また、ホイールハブＨ′のハブ端面ＨＴ′およびハ
ブ周面ＨＳを計測することによって、基準状態に対する
このホイールハブＨ′の位置の偏差および姿勢の偏差を
検出するようにしているが、ディスク面ＨＤを備えるホ
イールハブであれば、このディスク面ＨＤを計測して位
置の偏差や姿勢の偏差を検出しても構わない。さらに、
シリンダアクチュエータ１４，１８のストローク量によ
って位置の偏差を検出する位置計測装置１０およびレー
ザー式の測距センサ３２によって姿勢の偏差を検出する
姿勢計測装置３０を例示しているが、本発明はこれらに
限定されない。なお、実施例においては、唯一の測距セ
ンサ３２によって３点の計測を行うようにしているが、
予め計測点の数だけ測距センサを備えた姿勢計測装置を
用いれば、計測時間の大幅な短縮化を図ることができ
る。さらに、位置計測装置１０を床面Ｆに設置するよう
にしているが、その他の装置と同様に、車輪取付ロボッ
トＲに配設しても構わない。

【００７７】また、上記実施例では、車輪取付ロボット
Ｒに位相規整や車輪搭載等の車輪取付作業をティーチン
グする際、また位置計測装置１０や姿勢計測装置３０に
初期値設定を行う際、さらには実際に組立ラインを稼働
する際に、それぞれ図示していないステアリングを適宜
操作することによってホイールハブＨ，Ｈ′のハブ端面
ＨＴ，ＨＴ′が上記組立ラインにおける車両ＡＭの搬送
方向（Ｙ軸方向）に沿うように修正しているため、対応
点Ｐ″1，Ｐ″2，Ｐ″3のＸ軸座標Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3に含ま
れるＺ軸回りの姿勢の偏差εｘ1，εｘ2，εｘ3が微少
となり、これを無視しても構わない。

【００７８】さらに、上記実施例では、組立ラインを実
際に稼働する前に、まず車輪取付ロボットＲに車輪取付
作業のティーチングを行い、次いで上記車輪取付ロボッ
トＲに姿勢計測作業のティーチングを行い、さらに位置
計測装置１０および姿勢計測装置３０のそれぞれの初期
値設定を行うようにしているが、これらはいずれを先に
行っても構わない。

【００７９】またさらに、上記実施例では、ホイールハ
ブＨ′に車輪を取り付ける場合、常に基準ユーザ座標系
Ｘ′−Ｙ′−Ｚ′に対応したデータに変換された位置デ
ータおよび姿勢データ等の作業データを、搬送された車
両ＡＭのホイールハブＨ′に対応する作動ユーザ座標系
Ｘ″−Ｙ″−Ｚ″のデータに都度変換するようにしてい
るが、直前の作動ユーザ座標系を次の車両の基準ユーザ
座標系として用いてももよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車輪
の取付方法によれば、基準状態に設置された車両のホイ
ールハブに対する搬入された車両のホイールハブの姿勢
の偏差および位置の偏差に基づいて、ロボットに教示さ
れた作業データが補正されるため、車輪の取付作業の自
動化を容易に図ることができる。

【００８１】また、本発明によれば、基準座標系のデー
タに変換されたロボットの作業データが、搬入された車
両のホイールハブの姿勢の偏差および位置の偏差に対応
した作動座標系のデータに変換されるため、車輪の取付
作業の自動化を容易に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る車輪の取付方法の実施例
を示したフローチャートである。

【図２】図２は、本発明に係る車輪の取付方法を適用し
た組立ラインの車輪取付工程を概念的に示した斜視図で
ある。

【図３】図３は、本発明に係る車輪の取付方法に適用さ
れるホイールハブの位置計測装置を概念的に示した側面
図である。

【図４】図４は、その正面図である。

【図５】図５は、その平面図である。

【図６】図６は、本発明に係る車輪の取付方法に適用さ
れるハブボルトの位相規整装置を概念的に示した断面正
面図である。

【図７】図７は、その断面側面図である。

【図８】図８は、その側面図である。

【図９】図９は、位相規整装置の要部を概念的に示した
もので、図９（ａ）は係合ピンとホイールハブのハブボ
ルトの位相が合致した状態を示した断面図、図９（ｂ）
は係合ピンがホイールハブのハブボルトに作用している
状態を示した断面図である。

【図１０】図１０は、位相規整装置の作用を概念的に示
した模式図である。

【図１１】図１１は、位相規整装置の作用を概念的に示
した模式図である。

【図１２】図１２は、位相規整装置の作用を概念的に示
した模式図である。

【図１３】図１３は、位相規整装置によってハブボルト
の位相を規整している状態を示した斜視図である。

【図１４】図１４は、車輪保持装置によってホイールハ
ブに車輪を搭載している状態を示した斜視図である。

【図１５】図１５は、姿勢計測装置によってホイールハ
ブの姿勢を計測している状態を示した正面図である。

【図１６】図１６は、位置計測装置によってホイールハ
ブの位置を計測している状態を示した斜視図である。

【図１７】図１７は、姿勢計測装置によってホイールハ
ブの姿勢を計測している状態を示した斜視図である。

【図１８】図１８は、ホイールハブにおける車輪取付面
の計測点および基準座標系を示した斜視図である。

【図１９】図１９は、位置計測装置によって搬入された
車両のホイールハブの位置の偏差を計測している状態を
示した斜視図である。

【図２０】図２０は、姿勢計測装置によって搬入された
車両のホイールハブの姿勢の偏差を計測している状態を
示した斜視図である。

【図２１】図２１は、搬入された車両のホイールハブに
おける車輪取付面の計測点および作動座標系を示した斜
視図である。

【図２２】図２２は、基準状態にあるホイールハブと搬
入された車両のホイールハブとの姿勢の偏差を概念的に
示した平面図である。

【図２３】図２３は、その要部拡大図である。

【図２４】図２４は、基準状態にあるホイールハブと搬
入された車両のホイールハブとの位置の偏差および姿勢
の偏差を概念的に示した平面図である。

【図２５】図２５は、位相規整装置によって搬入された
車両のホイールハブにおけるハブボルトの位相を規整し
ている状態を示した斜視図である。

【図２６】図２６は、車輪保持装置によって搬入された
車両のホイールハブに車輪を搭載している状態を示した
斜視図である。

【符号の説明】

ＡＭ 車両 Ｈ，Ｈ′ ホイールハブ ＨＴ，ＨＴ′ 車輪取付面 Ｒ ロボット Ｔ 車輪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 初期状態に占位するロボットに、該初期
   状態から基準状態に設置された車両のホイールハブに車
   輪を取り付けるまでの作業データを教示する工程と、 搬入された車両のホイールハブの上記基準状態からの位
   置の偏差および姿勢の偏差を検出する工程と、 これら検出した位置の偏差および姿勢の偏差に応じて上
   記ロボットに教示した上記作業データを補正する工程と
   を含むことを特徴とする車輪の取付方法。
2. 【請求項２】 初期状態に占位するロボットに、該初期
   状態から基準状態に設置された車両のホイールハブに車
   輪を取り付けるまでの作業データを教示するとともに、
   上記基準状態に設置されたホイールハブの位置および姿
   勢を計測し、これら計測したホイールハブの位置および
   姿勢に基づいて該ホイールハブの車輪取付面に対応した
   基準座標系を作成し、上記ロボットに教示した上記作業
   データをこの基準座標系のデータに変換する工程と、 搬入された車両のホイールハブの上記基準状態からの位
   置の偏差および姿勢の偏差を計測する工程と、 これら計測した位置の偏差および姿勢の偏差に基づいて
   上記搬入された車両のホイールハブの車輪取付面に対応
   した作動座標系を作成する工程と、 上記ロボットに教示した上記作業データを上記基準座標
   系のデータから上記作動座標系のデータに変換する工程
   とを含むことを特徴とする車輪の取付方法。