JPH05246203A - 自動車の車輪自動取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リヤドラムブレーキのブレーキドラムを仮締
めしている仮締めナットを取り外す手間を省く。 【構成】 ＣＣＤカメラ１９でブレーキドラムＤ１を撮
像してハブボルトＢ１〜Ｂ４の位置を検出する際に、同
時にいずれかのハブボルトＢに装着されている仮締めナ
ットＮの位置を検出する。車輪取付ロボット１０が持つ
ハンド１６のナットランナー１８のいずれかで仮締めナ
ットＮを取り外してナット回収装置１３に回収したの
ち、ハンド１６で車輪供給装置１２の車輪Ｗを把持して
ブレーキドラムＤ１の上に装着し、ホイールナットを締
め付けることでブレーキドラムＤ１と車輪Ｗを共締めし
て固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の組立ラインに
おいて車輪取付ロボットにより車輪を自動的に取り付け
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の組立ラインにおいては、その車
体組立の自動化の一つとして、車輪取付ロボットを用い
て前後のアクルスに対し車輪を自動的に取り付けること
が行われている。この従来の車輪自動取付方法は、車輪
取付ロボットのハンドに例えばＣＣＤカメラ等の視覚セ
ンサを取り付けておき、この視覚センサにより、車輪が
取り付けられるべきアクスルハブの複数のハブボルトの
位置を検出し、前記ハンドが把持した車輪の姿勢を、そ
の車輪のボルト穴の位置が前記ハブボルトの位置と一致
するように前記ハブボルトの位置情報に基づいて補正し
た上で前記車輪をアクスルハブに装着する。そして、前
記ハンドに取り付けられた複数のナットランナーにより
ハブボルトに対してホイールナットを締め付けて車輪を
アクスルハブに固定することを基本としている（類似技
術が例えば特開昭６３−１３４３８４号公報に開示され
ている）。

【０００３】一方、自動車のなかには、リヤブレーキに
ディスクブレーキを採用したリヤディスクブレーキ仕様
のもののほかに、リヤブレーキにドラムブレーキを採用
したリヤドラムブレーキ仕様のものが存在し、複数車種
を同一の組立ラインで組み立てるいわゆる混流組立ライ
ンにおいては上記のリヤディスクブレーキ仕様の車体と
リヤドラムブレーキ仕様の車体とが混在して流れること
になる。

【０００４】そして、上記のドラムブレーキはディスク
ブレーキと異なり、そのブレーキドラムが車輪のロード
ホイールとともにホイールナットによって共締めされて
固定される構造であることから、ブレーキドラムの組付
後であって車輪が装着されるまでの間はブレーキドラム
を拘束するものが存在せず、ラインを流れている間の搬
送途上でブレーキドラムが安定しない。

【０００５】そのため、従来は、例えば図７に示すよう
に、リヤアクスルのアクスルハブにブレーキドラムＤ１
を組み付けたならば複数のハブボルトＢ１〜Ｂ４のうち
の少なくともいずれか一つに仮締めナットＮを装着して
ブレーキドラムＤ１に仮締めを施しておき、前述した車
輪取付ロボットによる車輪取付工程の前工程で作業者が
エアインパクトレンチＴ等を用いて仮締めナットＮを外
すようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の車
輪取付方法においては、リヤドラムブレーキ仕様の車体
であるかどうかを作業者が見きわめた上でその都度仮締
めナットＮを外さなければならず省力化が図れない。ま
た、作業者が注意力を怠ると仮締めナットＮを外し忘れ
るおそれがあり、それによって車輪取付工程でのトラブ
ルを招くことになる。

【０００７】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、ドラムブレーキの仮締めナットを取り外す
作業を車輪取付ロボットに行わせることによって省力化
を図り、併せて仮締めナットの外し忘れを防止すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、車
輪が取り付けられるべきアクスルハブの複数のハブボル
トの位置を視覚センサにより検出し、車輪取付ロボット
のハンドが把持した車輪の姿勢を、その車輪のボルト穴
の位置が前記ハブボルトの位置と一致するように前記ハ
ブボルトの位置情報に基づいて補正した上で前記車輪を
アクスルハブに装着し、前記ハンドに取り付けられた複
数のナットランナーによりハブボルトに対してホイール
ナットを締め付けるようにした自動車の車輪自動取付方
法において、前記ハブボルトの位置検出に先立って、車
輪が取り付けられるべき車体がドラムブレーキ仕様であ
るかディスクブレーキ仕様であるかどうかを予め知り得
た車種情報をもとに判別し、車体がドラムブレーキ仕様
の場合には、前記ハブボルトの位置検出の際に、前記複
数のハブボルトのうちのいずれか一つに予め装着されて
ブレーキドラムをアクスルハブに仮締めしている仮締め
ナットの位置を前記視覚センサで検出し、前記仮締めナ
ットの位置情報に基づいてハンド側のいずれか一つのナ
ットランナーを前記仮締めナットに嵌合させてこの仮締
めナットを取り外すことを特徴としている。

【０００９】

【実施例】図１，２は本発明の一実施例を示す図で、図
１はリヤドラムブレーキ仕様の車体を、図２はリヤディ
スクブレーキ仕様の車体をそれぞれ示しており、車輪取
付対象となる車体１は台車２に載せられた状態でコンベ
ヤ３により車輪取付工程４に搬入されて位置決めされ
る。

【００１０】車輪取付工程４には、前後のアクスルの各
アクスルハブ（ディスクブレーキの場合にはブレーキデ
ィスク、ドラムブレーキの場合にはブレーキドラム）Ｈ
１，Ｈ２ごとに独立したアクスル押し上げ装置５が設け
られている。このアクスル押し上げ装置５は、エアシリ
ンダ６の伸縮動作に応じてガイドロッド７に案内されな
がら昇降動作する規制板８を備えており、上記のように
車輪取付工程４に車体１が搬入されて位置決めされると
各アクスル押し上げ装置５の規制板８が上昇し、前後の
アクスルハブＨ１，Ｈ２を所定量だけ押し上げることに
よって各アクスルの組付ばらつきを吸収してアクスルハ
ブＨ１，Ｈ２を所定の高さ位置に拘束する役目をする。

【００１１】また、車輪取付工程４には、前後の各アク
スルハブＨ１，Ｈ２ごとに独立した車輪取付ロボット
９，１０と、各車輪取付ロボット９，１０に付帯するナ
ット供給装置１１および車輪供給装置１２のほか、後輪
側の車輪取付ロボット１０に付帯するナット排出装置１
３が設けられており、ナット供給装置１１および車輪供
給装置１２は上記のアクスル押し上げ装置５とともに車
輪取付制御装置１４によって制御される。１５はロボッ
ト制御盤である。

【００１２】そして、ナット供給装置１１は後述するハ
ンド１６のナットランナー１８にホイールナットを供給
する役目をし、また、車輪供給装置１２は車体１に取り
付けられるべき車輪Ｗの回転方向の位置の割り出しすな
わち位相合わせを行った上でその車輪Ｗを車輪取付ロボ
ット９，１０のハンド１６に供給する役目をする。

【００１３】前記車輪取付ロボット９，１０のハンド１
６は、ハンド本体１７および複数のナットランナー１８
のほか、視覚センサとしてのＣＣＤカメラ（以下、単に
カメラという）１９と照明用のライト２６とを備えてい
る。そして、カメラ１９は車輪取付に先立ってその車輪
Ｗが取り付けられるべきアクスルハブＨ１，Ｈ２のハブ
ボルトＢ（Ｂ１〜Ｂ４）を撮像し、その画像が視覚処理
装置２１に取り込まれてハブボルトＢの位置が検出され
ることになる。

【００１４】より詳しくは、図１，２の車輪取付工程４
にはリヤブレーキの仕様が異なる複数車種の車体、すな
わちリヤディスクブレーキ仕様であるとリヤドラムブレ
ーキ仕様であるとを問わず複数車種の車体１がランダム
に投入され、その車体１の投入に先立って上位の生産指
示装置から車輪取付制御装置１４に対して車種情報（リ
ヤブレーキの仕様を含む車体固有の情報）が転送され
る。

【００１５】そして、車輪取付制御装置１４では、図３
に示すように上記の車種情報をもとに、車輪Ｗを取り付
けるべき車体１がリヤディスクブレーキ仕様であるかリ
ヤドラムブレーキ仕様であるかを判別し（ステップＳ
１，Ｓ２）、リヤディスクブレーキ仕様の場合には図２
に示すように車輪取付工程４に投入された車体１のアク
スルがアクスル押し上げ装置５で押し上げられるのを待
ってハブボルトＢの位置検出に移行する（図３のステッ
プＳ３）。

【００１６】このハブボルトＢの位置検出は、図４，５
に示すように各ハンド１６のカメラ１９がとらえた前後
のアクスルハブ（前後ともにブレーキディスク）Ｈ１，
Ｈ２の画像を視覚処理装置２１に取り込み、その取り込
まれた画像のなかから予め教示してある大きさの複数
（４つまたは５つ）の目標物すなわち複数のハブボルト
Ｂ１〜Ｂ４の像をパターンマッチング法により認識して
その位置を検出する。そして、同一カメラ１９の視野内
の複数のハブボルトＢ１〜Ｂ４の位置データに基づいて
各ハブボルトＢ１〜Ｂ４の中心を通る円Ｑの中心点Ｐ１
と回転角度θとを算出する。

【００１７】この場合、上記の円Ｑの中心点Ｐ１とはア
クスルハブＨ１，Ｈ２の中心位置であり、カメラ１９の
視野の座標中心Ｐとハンド１６の中心Ｐ２とが一致して
いることから、上記のようにアクスルハブＨ１，Ｈ２の
中心点Ｐ１が求まることによって、アクスルハブＨ１，
Ｈ２の中心Ｐ１とハンド１６の中心Ｐ２とを一致させる
のに必要なＹ，Ｚ方向の偏差Ｙｏ，Ｚｏが決定される。

【００１８】また、上記の回転角度θは、ハンド１６で
車輪Ｗを把持した場合にその車輪Ｗのボルト穴Ｍ１〜Ｍ
４とハブボルトＢ１〜Ｂ４の位相とを一致させるのに必
要な回転角度であり、この回転角度θが求まることによ
って車輪Ｗのボルト穴Ｍ１〜Ｍ４とハブボルトＢ１〜Ｂ
４との位相を一致させることが可能となる。

【００１９】そして、上記の中心点Ｐ１と回転角度θの
認識データは、カメラ座標系からロボット座標系に変換
された上で車輪取付ロボット９，１０の位置補正データ
としてロボット制御盤１５に送信される。

【００２０】こうしてハブボルトＢ１〜Ｂ４の位置検出
が終了すると、車輪取付ロボット９，１０はナット供給
装置１１にホイールナットを取りにゆく（図３のステッ
プＳ８）。すなわち、車輪取付ロボット９，１０は、そ
のハンド１６のナットランナー１８の先端部をナット供
給装置１１と対峙させ、ナットランナー１８の先端のソ
ケット部内にナット供給装置１１からホイールナットを
受け取る。

【００２１】さらに、ホイールナットを受け取った車輪
取付ロボット９，１０は車輪供給装置１２に車輪Ｗを取
りにゆき（図３のステップＳ９）、そのハンド１６のハ
ンド本体１７で車輪Ｗを把持する。この時、車輪供給装
置１２では予め車輪Ｗの位相合わせが行われており、ハ
ンド１６で車輪Ｗを把持する際にはナットランナー１８
と車輪Ｗのボルト穴Ｍ１〜Ｍ４の位相とが一致する。

【００２２】このようにしてハンド１６で車輪Ｗを把持
すると、車輪取付ロボット９，１０はアクスルハブＨ
１，Ｈ２に対して車輪Ｗを装着し（図３のステップＳ１
０）、ナットランナー１８でホイールナットを締め付け
て車輪ＷをアクスルハブＨ１，Ｈ２に固定する。この
時、車輪取付ロボット９，１０は、車輪供給装置１２か
ら車輪Ｗを受け取ったのち、先に検出されたアクスルハ
ブＨ１，Ｈ２の中心点Ｐ１および回転角度θの補正デー
タに基づいてハンド１６で把持した車輪Ｗの姿勢を修正
した上で車輪ＷをアクスルハブＨ１，Ｈ２に対して装着
する。これによって、ハンド１６に把持されている車輪
Ｗの中心とその車輪Ｗが取り付けられるべきアクスルハ
ブＨ１，Ｈ２の中心とが一致するとともに、車輪Ｗ側の
ボルト穴Ｍ１〜Ｍ２の位相とアクスルハブＨ１，Ｈ２の
ハブボルトＢ１〜Ｂ４との位相が一致し、アクスルハブ
Ｈ１，Ｈ２に対して車輪Ｗをスムーズに装着することが
できる。

【００２３】一方、図３のステップＳ２に示すように車
種判別の際に、車輪Ｗを取り付けるべき車体１がリヤド
ラムブレーキ仕様と判定された場合には、ハブボルトＢ
１〜Ｂ４の位置検出の際にリヤアクスルについてそのブ
レーキドラムＤ１を仮締めしている仮締めナットＮの検
出を行う（ステップＳ４，Ｓ５）。すなわち、図１，７
に示したようにリヤドラムブレーキ仕様の車体１につい
ては、リヤブレーキのブレーキドラムＤ１の脱落防止の
ために仮締めナットＮが仮締めされていることから、上
記のようなアクスルハブの中心点Ｐ１および回転角度θ
の検出とは別に仮締めナットＮの検出を行う。

【００２４】この仮締めナットＮの検出は、図４，６に
示すように画像処理により認識された４つのハブボルト
Ｂ１〜Ｂ４のうちどのハブボルトに六角形の仮締めナッ
トＮが装着されているかをパターンマッチングにより検
出して、仮締めナットＮが装着されたハブボルトＢ（Ｂ
２）を特定する。そして、その特定されたハブボルトＢ
２の位置データに基づき、前述したように複数のハブボ
ルトＢ１〜Ｂ４の位相と車輪Ｗ側のボルト穴Ｍ１〜Ｍ４
の位相とを一致させた場合に、前記仮締めナットＮが装
着されたハブボルトＢ２に対応するナットランナー１８
を特定する。

【００２５】このようにして仮締めナットＮの位置が検
出されると、リヤアクスルに対応する車輪取付ロボット
１０はブレーキドラムＤ１に接近して仮締めナットＮの
取り外し作業を行う（図３のステップＳ６）。すなわ
ち、リヤアクスルに対応する車輪取付ロボット１０は、
先に検出されたアクスルハブの中心Ｐ１および回転角度
θの補正データに基づいてハンド１６の姿勢を修正した
上で、ナットランナー１８を対応するアクスルハブＨ２
すなわちリヤブレーキのブレーキドラムＤ１と対峙させ
る。これにより、ハンド１６の中心とアクスルハブＨ２
の中心とが一致するとともに、ナットランナー１８，１
８…の位相とアクスルハブＨ２のハブボルトＢ１〜Ｂ４
の位相とが一致し、いずれか一つのハブボルトＢ２に装
着された仮締めナットＮには特定のいずれか一つのナッ
トランナー１８が嵌合することになる。

【００２６】そして、上記の仮締めナットＮに嵌合した
特定のナットランナー１８が逆転駆動されることによっ
てその仮締めナットＮがハブボルトＢ２から取り外され
る。ハブボルトＢ２から取り外された仮締めナットＮは
一旦ナットランナー１８のソケット部に収容され、車輪
取付ロボット１０がハンド１６をナット回収装置１３と
対峙させることにより回収される。すなわち、車輪取付
ロボット１０が、ハンド１６に付帯しているナットラン
ナー１８の先端部をナット回収装置１３の円板部２２に
対峙させ、円板部２２に設けられた図示外の電磁石等に
より仮締めナットＮを吸着することによってその仮締め
ナットＮがナットランナー１８から抜き取られ、仮締め
ナットＮは円板部２２の下方の回収ボックス２３に落下
して回収される（図３のステップＳ７）。

【００２７】上記のようにして仮締めナットＮが回収さ
れると、車輪取付ロボット９，１０は各ナットランナー
１８にナット供給装置１１からホイールナットを受け取
るとともに（図４のステップＳ８）、ハンド１６で車輪
供給装置１２の車輪Ｗを把持した上（図４のステップＳ
９）、以降はリヤディスクブレーキ仕様の場合と同様の
手順で車輪Ｗの装着を行うことになる（図４のステップ
Ｓ１０）。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の車輪自動取付方法
によれば、リヤドラムブレーキ仕様の車体についてはリ
ヤアクスルのブレーキドラムを仮締めしている仮締めナ
ットを車輪取付ロボットの自律動作により取り外した上
で車輪の取り付けを行うものであるため、従来では手作
業に頼っていた仮締めナットの取り外しの手間を省いて
車輪取付作業の完全自動化を実現できるほか、仮締めナ
ットの外し忘れが皆無となることによって車輪取付時の
トラブルの発生を未然に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で、リヤドラムブレ
ーキ仕様の車体の車輪取付状態を示す説明図。

【図２】本発明の一実施例を示す図で、リヤディスクブ
レーキ仕様の車体の車輪取付状態を示す説明図。

【図３】車輪取付時の手順を示すフローチャート。

【図４】ハブボルト位置検出時の手順を示すフローチャ
ート。

【図５】ハブボルトとボルト穴との関係を示す説明図。

【図６】仮締めナットが装着されたハブボルトとボルト
穴との関係を示す説明図。

【図７】従来の仮締めナットの取り外し手順を示す説明
図。

【符号の説明】

１…車体 ４…車輪取付工程 ９，１０…車輪取付ロボット １６…ハンド １８…ナットランナー １９…視覚センサとしてのＣＣＤカメラ Ｂ，Ｂ１〜Ｂ４…ハブボルト Ｄ１…ブレーキドラム Ｄ２…ブレーキディスク Ｈ１，Ｈ２…アクスルハブ Ｍ（Ｍ１〜Ｍ４）…ボルト穴 Ｎ…仮締めナット Ｗ…車輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪が取り付けられるべきアクスルハブ
   の複数のハブボルトの位置を視覚センサにより検出し、 車輪取付ロボットのハンドが把持した車輪の姿勢を、そ
   の車輪のボルト穴の位置が前記ハブボルトの位置と一致
   するように前記ハブボルトの位置情報に基づいて補正し
   た上で前記車輪をアクスルハブに装着し、 前記ハンドに取り付けられた複数のナットランナーによ
   りハブボルトに対してホイールナットを締め付けるよう
   にした自動車の車輪自動取付方法において、 前記ハブボルトの位置検出に先立って、車輪が取り付け
   られるべき車体がドラムブレーキ仕様であるかディスク
   ブレーキ仕様であるかどうかを予め知り得た車種情報を
   もとに判別し、 車体がドラムブレーキ仕様の場合には、前記ハブボルト
   の位置検出の際に、前記複数のハブボルトのうちのいず
   れか一つに予め装着されてブレーキドラムをアクスルハ
   ブに仮締めしている仮締めナットの位置を前記視覚セン
   サで検出し、 前記仮締めナットの位置情報に基づいてハンド側のいず
   れか一つのナットランナーを前記仮締めナットに嵌合さ
   せてこの仮締めナットを取り外すことを特徴とする自動
   車の車輪自動取付方法。