JPS6042892B2 - 接触式位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車のハブボルトの位置を検出し、車輪の装
着を行なう車輪装着装置に用いられる接触式位置検出装
置に関するものてある。

本発明は上述したように自動組立て機械、たとえば自動
車組立てラインにおける車輪の自動装置およびナット自
動締結作業におけるハブボルト位置検出などに用いられ
る接触式位置検出装置にするものであるが、本発明に最
も近い従来技術を第１図について説明する。

この従来の技術は、出願人が特願昭５０−１０６９５４
号（特開昭５２−３１４０７号）として提案したもので
ある。自動車のハブに車輪を装着しようとする場合、ハ
ブに植設されたハブボルトの位置から何らかの手段で検
出することが必要となる。

この検出手段の一例であるハブボルト位置検出装置は第
１図に示すように、車体１と同期して移動される基台２
と、この基台２上に固定された揺動モータ３と、揺動モ
ータ３の出力軸３ａに結合された第１シリンダ４と、こ
の第１シリンダ４のピストンロッド４ａにより上下動さ
れ、かつ例えば電気容量形近）接スイッチの電極板のよ
うなハブボルトの接触検出板５ａ〜５ｄおよび位置検出
板６を有するハブボルトの位置修正体７と、この位置修
正体７の変位を検出する第１ポテンショメータ８と前記
位置検出板６を移動させる第２シリンダ９と第２シリン
ダ９に連結する第２ポテンショメータ１０とから構成さ
れている。ハブ１１に植設されたハブボルト１１ａ〜１
１ｄの位置を検出する場合には、まず基台２を任意のハ
ブボルト１１ａのほぼ真下位置に移動せしめた後に、揺
動モータ３を回動せしめて第１シリンダ４を直立させ、
第１シリンダ４のピストンロッド４ａを介して位置修正
体７を上昇させ、その接触検出板５ｂをハブボルト１１
ａに接触させてこれを押し上ける。

このためハブ１１は車軸１２を中心として、反時計もし
くは時計方向のいずれかの方向に回動される。

そして接触検出板５ｂ，５ｄが２個のハブボルト１１ａ
，１１ｂに接触する位置まで上昇すると、第１シリンダ
４の作動は停止されるから、接触検出板５ａ〜５ｄも上
昇を中止し第１図に示す状態に保持される。次に第２シ
リンダ９を駆動し、ピストンロッド９ａに摺動可能に押
嵌された押し板１３および押し板１３と位置検出板６と
を互いに離す方向に力を作用させているばね１４を介し
て位置検出板６を接触検出板５ａ〜５ｄの上面と平行に
移動せしめる。

そして位置検出板６がハブボルト１１ｂに接触したこと
を、押し板１３に取付けたリミットスイッチ１５の動作
によつて検出して、第２シリンダ９の作動を停止せしめ
ると位置検出板６は第１図に示す状態に保持される。こ
の場合、第１シリンダ４のピストンロッド４ａの伸張方
向の変位はそのピストンロッド４ａに、ロッド８ａを介
して連結した第１ポテンショ．メータ８により検出され
、この検出値をζとし、また位置検出板６の変位は、こ
の位置検出板６に罎ンド１０ａを介して連結した第２ポ
テンショメータ１０により検出され、この検出値をζと
すれば、車軸１２の中心、すなわちハブボルト１１ａ〜
１１ｄの中心が固定座標原点に対する位置座標Ｘ，Ｚは
次の様な関数で表わされる。

すなわち但し、θ：位置修正体７の傾斜角（図では水平
一面に対して４５修）Ｄ：ハブボルト１１ａ〜１１ｄの
ピツチサーク ル直径ｄ：ハブボルト１１ａ〜１１ｄの
各外径上記（１）式および（２）式においてハブボルト
１１ａ〜１１ｄのピツチサークル直径Ｄ１ハブボルト１
１ａ〜１１ｄの外径ｄおよび位置修正体７の傾斜角θは
一定であるから、更に上記の（１）式および（２）式は
次のように表わすことができる。

そして上記（３）式および（４）式から車軸１２の中心
座標ξとζとの値から求められることがわかる。

） したがつて上記座標Ｘ，Ｚの信号を利用し、車輪装
着およびナット締付装置（図示せず）を操作してその中
心位置を操作すれば、車輪装着およびナット締付け作業
の自動化を図ることができる。また、以上説明した接触
式位置検出装置はハブ・ボルトの位置修正作業時に生ず
る位置修正不能領域の排除手段を備えている。このハブ
ボルト１１ａ〜１１ｄの位置修正不能領域を第２図につ
いて説明する。

第２図において、車軸１２とハブボルト１１ａとを結ぶ
線が位置修正体７からハブボルト１１ａに作用する力Ｎ
が車軸１２の中心を向くため、ハブボルトを回動させる
トルクが発生しない。

一般に位置修正体７の上面とハブボルト１１ａとの間の
摩擦力と車軸１２における摩擦トルクによつて第２図状
態から±δの角度にハブボルト１１ａがある場合には車
軸１２のまわりのハブボルト１１ａ〜１１ｄの位置を修
正することは不可能である。ところが位置修正体７は水
平面に対して例えば４５こ傾斜しているので、第１シリ
ンダ４の押上げ力Ｆｚによつて水平方向の反力Ｆｘが生
ずる。この反力Ｆｘに対抗する揺動モータ３のトルクを
適当な値に制御すると、水平方向の反力Ｆｘによつて生
ずるトルクが揺動モータ３のトルクに打ち勝つて、揺動
モータ３の出力軸３ａは時計方向に回動させられ、それ
にともなつて位置修正体７の傾斜角θが小さくなり、ハ
ブボルト１１ａに作用する力Ｎの方向が車軸１２の方向
とずれるため、ハブ１１を回転させるためのトルクが生
じて、ハブ１１は車軸１２まわりに反時計方向に回転す
る。このハブボルト位置修正不能領域の排除手段の一実
施例を第３図に示す。第３図は油圧源１６と揺動モータ
３の回転方向を切換えるための切換弁１７と第１シリン
ダ４の起立、退避を高速化させるに必要な高油圧に設定
された減圧弁１８とハブボルト位置修正可能な低油圧に
設定された減圧弁１９と第１シリンダ４が垂直に起立し
たときに減圧弁１９を揺動モータ３に連結する切換弁２
０とで構成されている。

次にハブボルト位置修正不能領域排除手段の動作順序を
説明する。第１シリンダ４が退避している初期状態にお
いて、揺動モータ３を反時計方向に回動させ、第１シリ
ンダ４を垂直に起立させる。

このとき揺動モータ３の動作油圧は高圧であるので、揺
動モータ３は角加速度が大となり、すみやかに回動する
。そして揺動モータ３の回動が終端近くに達すると、揺
動モータ３の出力軸３ａがクッション機構（図示せず）
により回動終端での衝撃を緩和され停止されると共に揺
動モータ３の動作油圧は切換弁２０の作動により適正な
低油圧まで低下される。次に第１シリンダ４のピストン
ロッド４ａを伸張させハブボルト位置検出動作を行なう
。次にハブボルト位置検出動作が完了すると、揺動モー
タ３の動作油圧は切換弁２０の作動により高圧にされ、
揺動モータ３の出力軸３ａを高速で時計方向に回動せし
めて、第１シリンダ４を退避せしめ、ハブボルト位置検
出作業を終了する。上述した従来の装置においてはつぎ
の問題点があつた。

それは、位置修正不能領域排除手段によつてハブボルト
１１ａ〜１１ｄの位置修正作業時に生ずる位置修正不能
領域の排除を行なつているが、車軸１２の摩擦トルクが
非常に大きくハブ１１を回転させることができない場合
には、その方式ではハブボルト１１ａ〜１１ｄの位置を
修正することができず、車軸１２の中心位置Ｘ，Ｚを検
出することが不可能である。本発明は上記の事柄にもと
づいてなされたものて車軸の摩擦トルクが非常に大きい
等の原因によつて、ハブボルトの位置修正が不能な場合
にも、車軸の中心位置Ｘ，Ｚを検出することができる接
触式位置検出装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的と達成するために、車軸の如き回転
可能な水平軸に直角に配置したハブの如き基板に植設さ
れた一定間隔を有する２個の突起物の側面に接触する接
触検出板を取付けた位置修正体と、この位置修正体を上
下動せしめる第１シリンダと、前記接触検出板の上面に
沿つて平行に移動するように位置修正体に設けた位置検
出板と、この位置検出板を移動せしめる第２シリンダと
を有し、前記第１シリンダおよびこの第２シリンダの移
動量により、基板上の突起物の位置を検出する位置検出
装置において、前記位置検出板、第２シリンダ、接触検
出板を備える位置修正体を、第１シリンダのピストンロ
ッド先端の部材に前記基板の水平軸と平行な軸によつて
回転可能に支持し、前記軸に、位置修正体の２個の突起
物への接触終了後に位置修正体を突起物より退避回動さ
せるための揺動モータとその回転量を検出する検出器と
を設け、前記部材と位置修正体との間に、位置修正体の
突起物への接触により突起物の移動修正が不可能なとき
に突起物からの反力による位置修正体の後退を許容する
ばねを設けたものである。このように構成したことによ
り、水平軸の摩擦トルクが非常に大きい等の原因により
突起物の位置修正が不能な場合にも、位置修正体の移動
対応により、車軸の中心位置を検出することができる。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第４図および第５図は、本発明の装置の一例を示すもの
で、図において第１図〜第３図と同符号のものは同一部
分である。

第１シリンダ４のピストンロッド４ａの先端には部材２
１が取り付けられている。この部材には揺動モータ２２
が設けられている。この揺動モータ２２の出力軸２２ａ
にはその軸・を中心に回動できるように位置修正体７が
取り付けられている。

前記揺動モータ２２は位置検出終了後、位置修正体７を
退避回動させられるために用いられる。揺動モータ２２
の出力軸２２ａには第３ポテンショメータ２３が取り付
けられてい，る。このポテンショメータ２３はハブボル
ト１１ａ〜１１ｄの位置修正体７の回動角量を検出する
ものである。また、位置修正体７は部材２１に設けた案
内孔２１ａと位置修正体７に取り付けた案内ロッド２４
とにより、その回動を確実に逐行さノれると共に初期状
態ではばね２５によつて水平面からある角度（第４図で
は４５２）に規制されており、その位置から揺動モータ
２２の出力軸２２ａを中心として時計方向に９０２また
はそれ以上回動することができるように構成されている
。つぎに上述した本発明の装置の一例の動作を第４図お
よび第５図について説明する。

ハブ１１に植設されたハブボルト１１ａ〜１１ｄの位置
を検出するには、まず基台２をハブ１１の下に移動せし
めた後に、揺動モータ３を回動せしめて第１シリンダ４
を直立させる。

つぎに第１シリンダ４のピストンロッド４ａ１部材２１
を介して位置修正体７を上昇させ、その接触板５ａをハ
ブボルト１１ａに接触させる。この時、車軸１２の摩擦
トルクが非常に大きく、ハブ１１を回転させることがで
きない場合を例にあげると次の動作は以下のようになる
。このハブボルト１１ａ〜１１ｄの位置検出動作時には
、揺動モータ２２は働らいていないので、第１シリンダ
４のピストンロッド４ａが上昇するにしたがつて、ハブ
ボルト１１ａからの反力によりばね２５がかたわみ、位
置修正体７は揺動モータ２２の出力軸２２ａを中心にし
て時計方向に回動する。

そして接触検出板５ａ〜５ｄのうち２個が例えば２個の
ハブボルト１１ａ，１１ｂに接触すると、第１シリンダ
４の作動は停止する。次に第２シリンダ９を駆動し、ピ
ストンロッド９ａに摺動可能に押嵌された押し板１３お
よび押し板１３と位置検出板６とを互いに離す方向に力
を作用させているばね１４を介して、位置検出板６を接
触検出板５ａ〜５ｄの上面に沿つて平行に移動せしめる
。そして位置検出板６がハブボルト１１ｄに接触したこ
とを、押し板１３に取り付けたリミットスイッチ１５の
動作によつて検出して、第２シリンダの作動を停止せし
めると水平位置検出板６は第５図に示す状態に保持され
る。この場合、第１シリンダ４のピストンロッド４ａの
伸張方向の変位はそのピストンロッド４ａに、ロッド８
ａを介して連結した第１ポテンショメータ８により検出
され、この検出値をζとし、また位置検出板６の変位は
、この位置検出板６にロッド１０ａを介して連結した第
２ポテンショメータ１０により検出され、この検出値ζ
とし、また、位置修正体７の回動角量は、揺動モータ２
２の出力軸２２ａに連結した第３ポテンショメータ．２
３により検出され、この検出値０とすれば車軸１２の中
心、すなわちハブボルト１１ａ〜１１ｄの中心が固定座
標原点に対する位置座標Ｘ，Ｚは次の様な関数で表わさ
れる。すなわち但しＤ：ハブボルト１１ａ〜１１ｄのピ
ツチサ ークル直径 ｄ：ハブボルト１１ａ〜１
１ｄの各外径上記（５）式および（６）式においてハブ
ボルト１１ａ〜１１ｄのピツチサークル直径Ｄ１ハブボ
ルト１１ａ〜１１ｄの外径ｄは一定であるから、更に上
記の（５）式および（６）式は次のように表わすことが
で１きる。

そして上記（７）式および（８）式から車軸１２の中心
座標はξとζと０との値から求められることがわかる。

したがつて上記座標Ｘ，Ｚおよびθの信号を利用し、車
輪接着装置では車輪１２の中心まわりにおけるボルト穴
の位相と、ナット締結装置では多軸ナットランナの中心
まわりにおけるナットラン”ナソケツトの位相を操作す
れば、車輪装着およびナット締付作業の自動化を図るこ
とができる。第５図の状態で上記座標Ｘ，Ｚおよび０を
求めた後、第２シリンダ９のピストンロッド９ａを伸張
する。その伸張完了後、退避時にハブ１１を回動させる
ようなりをハブボルト１１ａ〜１１ｄに加えないように
するために揺動モータ２２の出力軸２２ａを時計方向に
回動し、位置修正体７を退避させ、次に第１シリンダ４
のピストンロッド４ａを引き込んだ後、揺動モータ３の
出力軸３ａを時計方向に回動することにより、装置全体
は作業初期位置に戻る。なお、以上の説明では、車軸１
２の摩擦トルクが非常に大きく、ハブ１１を回転させる
ことができない場合の例であつたが、車軸１２の摩擦ト
ルクが小さく、車軸１２に小さな回転トルクを与えるこ
とにより、ハブ１１が回転する場合についても、位置修
正体７の回動角量θが小さくなるだけで動作は変らない
。

以上詳述したように、本発明によれば、車軸の摩擦トル
クが非常に大きく、ハブを回転させることができない場
合においても、車軸の中心を検出することができ、この
車軸の中心座標Ｘ，Ｚおよび位置修正体の回動角量おな
わちハブボルトの車軸の中心まわりのおける位相を車輪
装着装置およびナット締結装置に与えることにより高精
度な車輪装着置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の接触式位置検出装置を一部断面にて示す
正面図、第２図は従来におけるハブボルト位置修正不能
領域を示す説明図、第３図はハブボルト位置修正不能領
域排除手段の一例を示す図、第４図は本発明の接触式位
置検出装置の一実施例を示す正面図、第５図は本発明接
触式位置検出装置の位置検出完了時を示す動作説明図で
ある。 １・・・・・・車体、４・・・・・・第１シリンダ、５
ａ〜５ｄ・・・・・接触検出板、６・・・・・・位置検
出板、７・・・・・・位置修正体、９・・・・・・第２
シリンダ、１１・・・・・・ハブ、１１ａ〜１１ｄ・・
・・・ハブボルト、２１・・・・・・部材、２３・・・
・・・ポテンショメータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転可能な水平軸に直角に配置した基板に植設され
   た一定間隔を有する２個の突起物の側面に接触する接触
   検出板を取付けた位置修正体と、この位置修正体を上下
   動せしめる第１シリンダと、前記接触検出板の上面に沿
   つて平行に移動するように位置修正体に設けた位置検出
   板と、この位置検出板を移動せしめる第２シリンダとを
   有し、前記第１シリンダおよび第２シリンダの移動量に
   より、基板上の突起物の位置を検出する位置検出装置に
   おいて、前記位置検出板、第２シリンダ、接触検出板を
   備える位置修正体を、第１シリンダのピストンロッド先
   端の部材に前記基板の水平軸と平行な軸によつて回転可
   能に支持し、前記軸に、位置修正体の２個の突起物への
   接触終了後に位置修正体を突起物より退避回動させるた
   めの揺動モータとその回転量を検出する検出器とを設け
   、前記部材と位置修正体との間に、位置修正体の突起物
   への接触により突起物の移動修正が不可能なときに突起
   物からの反力による位置修正の後退を許容するばねを設
   けたことを特徴とする接触式位置検出装置。