JPH01182104A - タイヤの自動取付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は自動車等の車両の車体にタイヤを自動的に取
付ける装置に関する。

〔従来の技術〕

自動車等の車両の組立ラインでは、車体に数多くの部品
が人手により取付けられている。この部品の中には重量
の重いものや軽いもの等種々のものがあるが、特に重量
の重いもの又は嵩の大きいものを人手により車体に取付
ける作業には多くの困難が伴なう。

そこで、最近は重量または嵩が大きいエンジン、バッテ
リー又はタイヤ等の部品を人手によらずロボットで車体
に取付けることが検討されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら例えばタイヤを車両に自動的に取付けるた
めの具体的手段については未だ有効なるものが提案され
ておらず、そのため、相変らず人手によってタイヤを車
両に取付けているのが実情であり、時間的にも労力的に
も能率が悪い作業を強いられているという課題があった
。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、人手によることなく、正確かつ迅速に車両にタイヤを
取付けることのできるタイヤの自動取付装置を得ること
を目的する。

（課題を解決するための手段〕 この発明に係るタイヤの自動取付装置は、タイヤ供給装
置によりタイヤを所定位置に供給し、タイヤ回転方向位
置決め装置により、所定位置に供給された上記タイヤを
回動させて、該タイヤに穿設されたボルト用孔を所定位
置に配置させ、車体移動装置により車体を所定位置に移
動させ、ボルト位置決め装置により、所定位置に移動し
た車体のタイヤ取付部材を回動させて、該タイヤ取付部
材に設けられたボルトを所定位置に位置決めし、ボルト
位置測定装置により、位置決めされた該ボルトの位置を
測定し、ナツト供給装置によりボルト用のナツトを供給
し、演算装置により上記各装置からの情報を演算すると
ともにロボットに指令を出力し、この指令を受けたロボ
ットにより上記タイヤを把持移動させてタイヤの孔に上
記ボルトを挿入させるとともに上記ナツト供給装置から
供給されたナツトを上記ボルトに螺着させたものである
。

〔作用〕

こ９発明においては、タイヤ、車体等の供給を自動化す
るとともに、タイヤ供給装置等の各装置からの情報を演
算装置に入力して、この演算装置がロボットにタイヤ取
付の動作を指令するから、ロボットによりタイヤを自動
釣に車体に取付けることができる。

〔実施例〕

以下図示実施例に基づいてこの発明を説明する。第１図
はこの発明の全体を示す平面図であり、図中（１）は、
タイヤ　（２）を所定位置に１個づつ連続的に供給する
ためのタイヤ・供給装置、　（３）は所定位置に供給さ
れたタイヤ　（２）を回動させて、該タイヤ　（２）に
穿設されたボルト用孔を所定位置に配置させるためのタ
イヤ回転方向位置決め装置、（４）は車体　（５）を図
中矢印ａ方向に移動させるとともに、所定の位置に一時
的に該車体　（５）を静止させるための車体移動装置、
　（６）は所定位置に移動した車体　（５）のタイヤ取
付部材（以下「ドラム」と称す）（７）を回動させて、
該ドラム（７）に設けられたボルトを所定位置に位置決
めするためのボルト位置決め装置、　（８）は位置決め
された該ボルトの位置を測定するためのボルト位置測定
装置、　（９）はボルト用のナツトを供給するためのナ
ツト供給装置であり、４個のナツトが本体（ｌＯ）から
４木のナツト経路（１１）をそれぞれ通った後、上面が
水平面に配置されたナツト受取台（１２）上に、ボルト
と同一のピッチとなるような所定の配置状態に供給され
る。

（１３）は車体　（５）にタイヤ　（２）を取付けるた
めのロボットであり、上記各装置（１）　、　（３）　
、　（４）　、　（６）　。

（８）　、　（９）からの情報を演算する演算装置から
の指令に基づいて、タイヤ　（２）を把持移動させて該
タイヤ　（２）のボルト用孔にボルトを挿入させるとと
もに、ナツト供給装置　（９）から供給されたナツトを
上記ボルトに螺着させるためのものである。このロボッ
ト（１３）には、タイヤ　（２）を把持すべく駆動機に
より開閉動作を行なう一組の爪（１４）を備えたハンド
（１５）と、ナツトを取扱うための、ボルトと同数（こ
の実施例では４本）のナツトランナ（１６）とか設けら
れている。このナツトランナ（１６）は要時に本体に対
し突出、没入自在で、かつ回動自在となっており、しか
も４木のナツトランナ（１６）のピッチはドラム　（７
）の４本のボルト及びタイヤホイールの４つの孔のピッ
チと同一になっている。さらにこのロボット（１３）は
、車体　（５）の１つのドラム　（７）、タイヤ供給装
置（１）及びナツト受取台（１２）をサービスできるた
めの動作エリアを有し、各機器（７）　、　（１）　、
　（１２）に対してハンド（１５）及びナツトランナ（
１６）の姿勢が自由にとれるように構成されている。

上記のように構成されたタイヤの自動取付装置は、車体
　（５）の後輪用のタイヤを取付けるための後輪対応シ
ステム（八）として設備されているが、第１図に示すよ
うに、同一構成のものか、前輪対応システム（Ｂ）　と
しても設備されており、いずれのシステム（Ａ）　、　
（Ｂ）も自動車の車体　（５）が移動する側方に設置さ
れている。

次に、タイヤ供給装置（１）及びタイヤ回転方向位置決
め装置　（３）を第２〜５図に基づいて説明する。第２
図に示すように、タイヤ　（２）はタイヤ供給装置（１
）のフレーム（２０）の右上方より連続的に自由落下方
式で供給される。このフレーム（２０）には、タイヤ　
（２）をタイヤ回転方向位置決め装置（３）への対峙位
置に１個づつ供給するためのストッパ（２１）が設けら
れており、出没自在なピストン（２２）が要時にタイヤ
通路（２３）内に突出するように制御されている。この
ストッパ（２１）のピストン（２２）の動作によって、
タイヤ回転方向位置決め装置　（３）に対峙する位置に
供給されたタイヤ（２ａ）のホイール（２４）に穿設さ
れた４個の締付ボルト用孔（２５）の位置は、必ずしも
水平、垂直状態になっていない。上記対峙位置に供給さ
れたタイヤ（２ａ）はフレーム（２０）の先端部に設け
られたタイヤ支持機構（２６）によって支持されている
。この支持機構（２６）は、フレーム（２０）に係合す
るビン（２７）を介して揺動するタイヤ上端支え（２８
）と、このタイヤ上端支え（２８）に回動自在に支持さ
れた上端支えローラ（２９）と、フレーム（２０）に固
定されたタイヤ下部支え　（３０）に回動自在に設けら
れた一対の下端支えローラ（３１）とを備えている。タ
イヤ（２ａ）は、上端を上端支えローラ（２９）で、下
端を２個の下端支えローラ（３１）でそれぞれ支持され
、これにより強固に３点支持をされている。上記各ロー
ラ（２９）、（３１）は中央部が凹形に形成されており
、タイヤ（２ａ）が倒れないようになっている（第４図
参照）。ロボット（１３）が、この支持機構（２６）に
支持されたタイヤ（２ａ）を持ち出す場合には、ビン（
２７）に軸支された揺動自在なタイヤ上端支え（２８）
がビン（２７）を中心に時計方向に回動し、これにより
タイヤ（２ａ）から上端支えローラ（２９）が離れるか
ら、このタイヤ（２ａ）を容易に持ち出すことができる
。

なお、第３図に示すように、フレーム（２０）のタイヤ
通路（２３）側には上端支え溝（３２）と転動溝（３３
）とが形成され、この溝（３２）　、　（３３１に沿っ
てタイヤ（２）が移動するようになっているから、タイ
ヤ（２）かフレーム（２０）から外れることはない。

タイヤ回転方向位置決め装置　（３）の詳細構造を第４
図に示しており、この装置　（３）は、タイヤ支持機構
（２６）に供給されたタイヤ（２ａ）のボルト用孔（２
５）の位置を、この孔（２５）を使って所定位置に強制
的に配置させるための装置であって、この実施例では孔
（２５）が４個穿設されているから、第２図に示すよう
な水平、垂直状態にさせるためのものである。この位置
決め装置　（３）は、第４図に示すように、退避駆動モ
ータ（４０）により駆動されて中心軸（４１）まわりに
揺動可能になっており、タイヤ（２）がタイヤ支持機構
（２６）に供給される時、及びロボット（１３）がタイ
ヤ（２ａ）をタイヤ支持機構（２６）から持ち出す時に
は、図中２点鎖線に示す退避位置に退避するようになっ
ている。この装置　（３）は、上述のモータ（４０）と
、中心軸（４１）に支持され、モータ（４０）により揺
動自在な本体（４２）と、本体（４２）に取付けらね、
出力軸（４３）を介して歯車（４４）を回動させる回動
駆動機（４５）と、本体（４２）外方にベアリング（４
６）を介して回動自在に取付けられ、外周部が歯車（４
４）と噛合する回転部材（４７）と、押しばね（４８）
を介して回転部材（４７）に弾撥保持され、タイヤホイ
ール（２４）の表面（４９）に対し垂直方向に出没自在
なホイール駆動ビン（５０）とを備えている。このホイ
ール駆動ビン（５０）は少なくとも１個設けてあればよ
いが、この実施例では４個設けられている。またこのビ
ン（５０）はタイヤ（２ａ）のホイール（２４）の孔（
２５）に嵌入自在な寸法に形成されている。（５１）は
このビン（５０）の突出の有無を検出するための検出器
である。

しかして、この装置　（３）により、タイヤ（２ａ）の
ボルト用孔（２５）が水平、垂直方向の所定位置となる
ように位置決めする場合には、まず、退避位置にあった
位置決め装置　（３）が、モータ（４０）の駆動力によ
って第４図中の実線で示す位置まで起こされる。次いで
突出状態のホイール′駆動ピン（５０）の先端部がタイ
ヤ（２ａ）のホイール（２４）の表面（４９）に衝突す
ると、押しはね（４８）が押されて該ビン（５０）は回
転部材（４７）に没入するとともにホイール（２４）方
向に付勢される。なお、第５図に示すように、ホイール
（２４）の４ケ所の孔（２５）と４個のピン（５０）の
配置は互いに一致しており、且つ鎖孔（２５）及びピン
（５０）の総合中心（Ｃ）も一致するように各機器が構
成されている。次いで、回動駆動機（４５）を駆動する
と、出力軸（４３）に固着された歯車（４４）が回転し
、この歯車（４４）と噛合する回転部材（４７）も回転
する。この時点ではタイヤ（２ａ）は静止しているが、
この回転部材（４７）の回転によって駆動ピン（５０）
が回転してホイール（２４）の孔（２５）に達すると、
押ばね（４８）の付勢力によって駆動ピン（５０）が突
出して孔（２５）内に嵌入係合する。このピン（５０）
が突出したことを検出器（５１）により検出した後、４
本の駆動ピン（５０）が第５図に示すような水平、垂直
になるまで回動駆動機（４５）を駆動させる。この回動
駆動機（４５）の回転角度と駆動ピン（５０）の位置と
の関係は、予め特定関係にあるように機器構成されると
ともに、中央処理装置（ＣＰＵ）に記憶されている。

次に、ドラム　（７）から突出したボルトを複数方向か
らはさみ、該ボルトを強制的に特定位置に持ち来たすた
めのボルト位置決め装置　（６）と、この装置　（６）
によりボルトを強制的に特定位置に持ち来たした時、該
ボルトの位置を複数方向から測定するためのボルト位置
測定装置　（８）とを第６〜１０図に基づいて説明する
。第６図に示すように、ボルト位置決め装置　（６）は
、退避駆動モータ（６０）により駆動されて中心軸（６
１）まわりに本体（６２）が揺動可能になっており、通
常時は、図中２点鎖線に示す退避位置に退避しているが
、車体　（５）か、タイヤを取付けるための所定の作業
位置に来ると、矢印の様に実線の位置に起ぎ上がる。と
ころで、車体　（５）は、車体移動装置（４）を構成す
る、床に敷設されたコンベア（４ａ）によって移動させ
ているが、天井に配設されたオーバヘッドコンヘアから
吊下して移動させる場合であってもよい。

第７〜８図はこのボルト位置決め装置　（６）の詳細図
であり、本体（６２）端部にはコの字形のフレーム（６
３）が一体的に設けられ、フレーム（６３）の後面中央
には駆動モータ（６４）が取付けられており、モータ（
６４）の出力軸（６５）は、フレーム（６３）を貫通し
てフレーム（６３）の前面に突出し、先端にはピニオン
（６６）が固着されている。（６７）　、　（６８）は
一端がフレーム（６３）に移動自在に挿通し、他端が移
動ブロック（６９）　、　（７０）にそれぞれ固定され
た２本の角形バーであり、上記ピニオン（６６）に噛合
するラック（７１）　、　（７２）が一部に形成されて
いる。また、角形バー（６７）は移動ブロック（７０）
を移動自在に挿通し、角形バー（６８）は移動ブロック
（６９）を移動自在に挿通し、これにより姿勢を保持し
ている。各移動ブロック（８９）　、　（７０）には平
行リンク（７３）　、　（７４）が揺動自在に枢支され
、その先端にはそれぞれ押し棒（７５）　、　（７６）
が枢着されて平行四辺形が形成されている。押し棒（７
５）　、　（７６）は押しばね（７７）。

（７８）で常時押し出される方向（ピニオン（６６）側
方向）に付勢されているが、押し出し最大位置は図示し
ないストッパで規制されている。左右の移動ブロック（
６９）、、　（７０）には−組の光電装置、（７９）が
設けられており、一方が投光器、他方が受光器である。

第８図に示すように、車体　（５）の車輪用回転軸（５
ａ）にはドラム　（７）が固定されておりこのドラム　
（７）には４木のボルト（８０）が固定されている。

上記−組の光電装置（７９）はこのボルト（８０）によ
って光が遮蔽されることにより該ボルト（８０）の位置
を測定できるようになっている。さらに、各移動ブロッ
ク（６９）　、　（７０）には、この各移動ブロック（
６９）　、　（７０）　と各押し棒（７５）　、　（７
６１との相対位置を測定するためのダイヤルゲージ式測
定器（８１）。

（８２）が移動ブロック（６９）　、　（７０）に固定
された取付台（８３）に設けられている。これら光電装
置（７９）、測定器（８１）　、　（８２）等により、
ボルト（８０）の位置を測定するボルト位置測定装置　
（８）を構成している。

次にボルト（８０）の位置決め動作について説明する。

まず車体（５）が所定の作業位置に来ると、ボルト位置
決め装置（６）がモータ（６０）によって第６図中の実
線位置に起き上がって、この装置（６）と、ドラム（７
）のボルト（８０）とが第７図、第８図のような関係に
対峙する。ところで上記押し棒（７５）、　（７６）は
、その初期間隔ｌが、４木のボルト（８０）がどの方向
を向いても挟み込める寸法となる様に当初は開いている
。次いでモータ（６４）によりビニオン（６６）を第７
図中の反時計まわりに回動させると、ラック（７１）、
（７２）を介してＢ動ブロック（６９）、（７０）の間
隔が縮まり、押し棒（７５）、（７６）がボルト（８０
）に接触しつつ、更にボルト（８ｏ）が第９〜】０図に
示すような水平、垂直の配置となるまで、該ボルト（８
０）を押し付けてドラム（７）を回動させる。押付は完
了時点で、光電装置（７９）によってポルｌ−（８０）
の上下方向の位置を読み取り、測定器（８１）、（８２
）で左右方向の位置を読み取る（第９図参照）。こうし
てボルト（８０）の位置を読み取った後で、ピニオン（
６６）を逆転させ、第７〜８図のように押し棒（７５）
、（７６）を開き、次いでモータ（６０）によりこのボ
ルト位置決め装置（６）を第６図中の退避位置まで退避
させる。これによりドラム（７）のボルト（８０）は水
平、垂直の位置を保持する。

次に、ロボット（１３）によってタイヤ（２ａ）をドラ
ム　（））に取付ける動作について第１１−１５図に基
づいて説明する。まず、ナツト供給装置　（９）がナツ
ト受取台（１２）上の４個所にナツト（９ｏ）を４個供
給したか否かをチエツクしくステップ２００）　、未だ
供給されていないときはナツトフィーダによりナツト（
９０）を受取台（１２）上に供給する（ステップ２０１
）、なお、この４個のナツト（９ｏ）のピッチは、ドラ
ム　（７）のボルト（８０）及びタイヤホイール（２４
）の孔（２５）のピッチに合致させている。ナツト（９
ｏ）がｆ＃末合されると、ロボット（１３）を勤イ乍さ
せて、ナツトランナ（１６）をナツト受取台（１２）に
持ち来たして対峙させる。（１６ａ）はナツトランナ（
１５）の先端に設けられたナツトホルダであり、磁石に
より構成されている。次いで、ナツトランナ（１６）を
回転させながらナツトホルダ（１６ａ）を下方に突出さ
せてナツト受取台（１２）上に載置されているナツト（
９０）をナツトホルダ（１６ａ）　に吸着させた後ナツ
トランナ（１６）を上方に移動させる（ステップ２ｏ２
）（第１１図参照）。次いで、タイヤ回転方向位置決め
装置　（３）の検出器（５１）により、位置決めの完了
したタイヤ（２ａ）が規定位置にあるか否かチエツクす
る（ステップ２０３）。タイヤ（２ａ）がない時はタイ
ヤ供給装置（１）を動作させてタイヤ　（２）を供給し
くステップ２０４）、タイヤ回転方向位置決め装置（３
）によりタイヤホイール（２４）の孔（２５）の位置決
めを行なった後（ステップ２０５）　、該装置　（３）
を退避位置に退避させる（ステップ２０６）。上記ステ
ップ２０３でタイヤの位置決め完了を確認すると、ロボ
ット（１３）のハンド（１５）の爪（１４）でタイヤ（
２ａ）を把持する（ステップ２０７）　（第１２図参照
）。

次いで車体　（５）が規定位置にあるか否かをチエツク
しくステップ２０８）、ない場合には車体Ｂ動装置（４
）により車体　（５）を所定位置に供給する（ステップ
２０９）。次に、車体　（５）のドラム　（７）のボル
ト（８０）の位置調整が完了したか否かをチエツクしく
ステップ２１Ｏ）、未完了ならば、ボルト位置決め装置
　（６）によりボルト（８０）の位置を調整するととも
に、ボルト位置測定装置　（８）によりボルト（８０）
の位置を読み取り（ステップ２１１）、ボルト位置決め
装置　（６）を退避位置に退避させる（ステップ２１２
）。こうしてボルト（８０）の位置の調整が完了すると
、ドラム　（７）のボルト（８ｏ）の位置情報に基づい
て演算装置がロボット（１３）の行先を演算する（ステ
ップ２１３）。次いで、ロボット（１３）は、第１３〜
１４図に示すようにタイヤ（２ａ）の中心°とドラム（
７）の中心とを合わせつつ、ドラム　（７）のボルト（
８０）がタイヤホイール（２４）の孔（２５）に入るよ
うに、タイヤ（２ａ）をドラム　（７）に近づけ、タイ
ヤホイール（２４）とドラム　（７）とが接触するまで
前進させる（ステップ２１４）。次いで、ナツトランナ
（１６）を駆動して第１４図中の２点鎖線の位置まで回
転させながら突出させ、ボルト（８０）にナツト（９ｏ
）を螺着させる（ステップ２１５）。この時ナツト（９
０）がボルト（８０）にかかり且つナツト（９ｏ）の締
付完了前に爪（１４）を開放してタイヤ（２ａ）をフリ
ーにし、上記ナツト（９０）を強く締付けできるように
する（ステップ２１６）。こうしてナツト締付が完了し
くステップ２１７）、ハンド（１５）を退避させて１個
のドラム　（７）への１個のタイヤ（２ａ）の取付作業
が終了する（ステップ２１８）。次いで予定された所定
数量の車体への全タイヤの取付作業が完了したか否かを
チエツクしくステップ２１９）、未完了ならステップ２
００に戻り、作業をくり返す。作業完了であれば本作業
は終了する（ステップ２２０）。

第１６図はこの発明に係る信号を示すブロック図であり
、（３００）は演算装置で、基本的にはＣＰＵ（３０１
）　、ＲＡ　Ｍ　（３０２）　、ＲＯＭ　（３０３）に
より構成されている。この演算装置（３００）は、Ｉ１
０ポート（３０４）を介して、ロボット（１３）の制御
装置（３０５）　、ハンド（１５）の制御装置（３０６
）　、ナツトランナ（１６）の制御装置（３０７）　、
タイヤ供給の制御装置（３０８）　、及びドラム　（７
）の方向決め制御装置（３０９）　　と信号の授受を行
なっており、しかも各制御装置（３０５〜３０９）によ
ってそれぞれの駆動装置（３１０〜３１４）が駆動され
るようになっている。さらにＩ１０ポート（３０４）に
はドラムのボルトの位置情報（３１５）や、車体コンベ
アライン（図示せず）の情報（３１Ｂ）が入力される。

なお、上記実施例は、ドラム　（７）のボルト（８０）
が４本の場合を示したが、これが他の数であつも、タイ
ヤホイール（２４）の孔（２５）の位置、ボルト（８０
）の位置を適宜調整することにより応用することもでき
る。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、タイヤホイールの孔と
ドラムのボルトとの位置を位置決めしてロボットにより
タイヤをドラムに取付けるという構成をとったことから
、タイヤ取付作業を自動化できることとなり、正確かつ
迅速にタイヤを車両に取付けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すタイヤの自動取付装
置の平面図、第２図は第１図中のＩＩ　−ＩＩ線拡犬矢
視図、第３図は第２図中のＩＩＩ　−ＩＩＩ線断面図、
第４図は第２図中のＩＶ　−ＩＶ線要部拡大断面図、第
５図は第４図中のＶ−Ｖ線断面図、第６図は第１図中の
ＶＴ　−Ｖｌ線矢視図、第７図は第６図中の■−■線に
沿う拡大正面図、第８図は第７図の平面図、第９図は第
７図の動作説明図、第１０図は第９図の平面図、第１１
−１４図はこの発明に係るロボットの動作を示す図であ
り、第１１図はロボットがナツトを取り上げた状態図、
第１２図はタイヤを把持した状態図、第１３図はタイヤ
をドラムに取付ける前の状態図であって第１図中の■−
■線矢視図、第１４図はタイヤをドラムに取付けた後の
状態図であって第１３図中のＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視図、
第１５図はこの発明に係るタイヤをドラムに取付ける動
作を示すフローチャート、第１６図はこの発明に係るブ
ロック図である。 （１）・・・タイヤ供給装置、（２）　、　（２ａ）・
・・タイヤ、（３）・・・タイヤ回転方向位置決め装置
、（４）・・・車体移動装置、　　（５）・・・車体、
（６）・・・ボルト位置決め装置、 （７）・・・タイヤ取付部材（ドラム）、（８）・・・
ボルト位置測定装置、 （９）・・・ナツト供給装置、（１３）・・・ロボット
、（２５）・・・ボルト用孔、　　　（８０）・・・ボ
ルト、（９０）・・・ナツト、　　　　　（３００）・
・・演算装置。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タイヤを所定位置に供給するタイヤ供給装置と、所定位
   置に供給された上記タイヤを回動させて、該タイヤに穿
   設されたボルト用孔を所定位置に配置させるタイヤ回転
   方向位置決め装置と、車体を所定位置に移動させる車体
   移動装置と、所定位置に移動した上記車体のタイヤ取付
   部材を回動させて、該タイヤ取付部材に設けられたボル
   トを所定位置に位置決めするボルト位置決め装置と、位
   置決めされた該ボルトの位置を測定するボルト位置測定
   装置と、該ボルト用のナットを供給するナット供給装置
   と、上記各装置からの情報を演算する演算装置の指令に
   基づき、上記タイヤを把持移動させてタイヤの孔に上記
   ボルトを挿入させるとともに上記ナット供給装置から供
   給されたナットを上記ボルトに螺着させるロボットとを
   備えたこと特徴とするタイヤの自動取付装置。