专利名称：用于装配车轮的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将车轮装配到一个在由一吊架悬挂的状态下连续(即不停顿)地输送的车体上的系统。
日本公开专利公报No.2-169303公开了一种将车轮装配到在由一吊架悬挂的状态下输送的车体上的系统。图21示意地示出了该系统。如图所示，该系统主要包括一转向角自动调整装置212和一车轮自动安装装置213，用于调整轮毂的相位，将车轮放置于相位已调整好的轮毂上，然后拧紧上面的轮毂螺母。
转向角自动调整装置212能在固定的车体211的前轮安装位置215和退回位置214之间自行运行。车轮自动安装装置213能自动运行至固定的车体211的前轮安装位置215及后轮安装位置216并可自动运行至一车轮接收位置217。
该车轮装配系统通过执行图21所示的一系列程序步骤而将车轮装配到车体211上。
(1)首先，悬挂车体211的吊架停止，使车体211固定不动。
(2)然后，车轮自动安装装置213接收一用于后轮的车轮。此时，该自动装置接收其相位(轮毂螺栓插入孔的角度)已经预先调整好的车轮。
(3)此后，自动装置213移至后车轮安装位置216。
(4)接着，自动装置213调整后轮轮毂的相位(即轮毂螺栓的位置角)。
(5)其后，自动装置213将车轮放置在后轮轮毂上，即将每个轮毂螺栓插入每个轮毂螺栓插入孔中。此时，由于车轮及轮毂的相位已经在上述的步骤(2)及(4)中经过了调整，可通过将车轮移向轮毂，将车轮安置在轮毂上。
(6)接下来，自动装置213拧紧每个轮毂螺栓上的轮毂螺母，从而完成后轮的装配工作。
(7)此后，自动装置213返回车轮接受位置217。
(8)然后，自动装置213接收一个用于前轮的车轮。此时，自动装置213仍然接收其相位经过预先调整的车轮。
(9)接着，自动装置213移至前轮安装位置215。
在步骤(2)至(8)中，转向角自动调整装置212执行以下的程序步骤[1]自动装置212从退回位置214移至前轮安装位置215。其后，自动装置212沿预定方向调整前轮轮毂的方向，即调整该轮毂的转向角。然后，自动装置212返回退回位置214。
步骤[3]在执行步骤(9)之前进行，以避免自动装置212和213的相互干扰。
在步骤(9)之后，车轮自动安装装置213执行以下步骤。
(10)自动装置213调整前轮轮毂的相位。
(11)然后，自动装置213将车轮放置在前轮轮毂上。
此时，由于车轮和轮毂的相位已经在步骤(8)和(10)中进行了调整并且前轮轮毂的转向角已在步骤[2]中进行了调整，故而可通过将车轮移向轮轮毂，将车轮安置在前轮轮毂上。
(12)此后，车轮自动安装装置213拧紧轮毂螺栓上的轮毂螺母，从而完成前轮的装配。
(13)接下来，自动装置213返回车轮接收位置217，为在下一个车体上安装车轮的程序作准备。
(14)在上述程序完成之后，恢复吊架的运动，将车体211移至与一辆汽车对应的程度。
在下一车体上重复上述程序，以将车轮装配于该车体上。
上述车轮装配系统是非常出色的，但它仍然有以下几点需要改进。
(a)悬挂并输送车体211的吊架在相对于需要将车轮装配到一车体上的操作时间(以下称之为循环时间)内重复启动及停止。
(b)与连续(即不停顿)地输送车体的吊架相比，从设备投资及维修考虑，重复启动和停止的吊架是不利的。
(c)在车体211上装有发动机和悬挂系统及车轮。因此，车轮装配工序的循环时间，发动机装配工序的循环时间及悬挂系统装配工序的循环时间通常不相等。因此，不可能在发动机、悬挂系统和车轮的各个装配区的上方用单一的传送带运送车体，亦即，必须为每一个装配区装备一条传送带。另外，必须将车体从一个区中的传送带运至另一个区中的传送带。
(d)在现有技术的系统中，车轮自动安装装置213从事轮毂相位调整、车轮放置及轮毂螺母拧紧的作业。因此，车轮自动安装装置213不得不连续地进行大量的作业，从而导致循环时间长。
本发明的一个目的在于提供一种用于在车体被连续运送的同时不用停顿运送车体的传送装置便能将车轮装配到车体上的系统。
本发明的另一个目的在于减少由车轮自动安装装置承担的作业量，从而有可能使循环时间缩短。
本发明的再一个目的在于提供一种可使循环时间缩短的装配车轮的方法。
根据本发明，提供了一种用于装配车轮的系统，它包括一个用于在与车体同步移动的同时，对由一个传送装置悬挂并运送的车体的每一个轮毂进行转向角校正及相位调整的转向角校正及相位调整装置;和一个用于在与车体同步移动的同时，将一车轮放置在相位已调整好的轮毂上并拧紧其上的每一个轮毂螺母的车轮放置及轮毂螺母拧紧装置，转向角校正及相位调整装置和车轮放置及轮毂螺母拧紧装置之间的水平距离要调整成当车轮放置及轮毂螺母拧紧装置将一车轮装配在轮毂上时，转向角校正及相位调整装置可对准备将下一个车轮放置于其上的轮毂进行转向角的校正及相位调整。
采用这一系统，这两个装置可在与车体同步移动的同时执行车轮安装的程序，从而有可能使其不必停顿被运送的车体。另外，由于使两装置之间的距离已经调整成等于内车轴间距离，故而能同时执行用于前轮和后轮的程序。
转向角校正及相位调整装置和车轮安装及轮毂螺母拧紧装置最好安装在单一的一台运载车上，该运载车可与车体同步移动。
另外，转向角校正及相位调整装置和车轮安装及轮毂螺母拧紧装置之间的水平距离最好与同一车体前、后轮之间的距离及被运送的多个车体之一的后轮与相邻车体的前轮之间的水平距离都相等。
利用该系统，可能允许有规律地重复一组有关前轮转向角校正及相位调整，后轮放置及后轮轮毂螺母拧紧的步骤及一组有关放置前轮，拧紧前轮轮毂螺母并调整后轮相位的步骤。
根据本发明，还提供了一种装配车轮的方法，它包括以下步骤(A)校正每个前轮轮毂的转向角并调整其相位;
(B)调整每个后轮轮毂的相位;
(C)将前轮放置在每个前轮轮毂上，并拧紧其上的每个轮毂螺母;以及(D)将后轮放置在每个后轮轮毂上并拧紧其上的每个轮毂螺母;
步骤(A)和(D)同时执行，步骤(B)和(C)同时执行，步骤(A)和(D)及步骤(B)和(C)交替地重复执行。
本发明可参照附图从下面的详细描述及所附权利要求中更全面地理解。图中
图1是总布置图，它示出了根据本发明的一个实施例的用于装配车轮的系统;
图2(A)和2(C)是侧视图，它们示出了车体传送线和车轮装配系统之间的位置关系;
图3是平面图，它示出了车轮装配系统中所用的运载车;
图4是表示转向角调节器的主视图;
图5是表示转向角调节器的平面图;
图6(A)和6(B)分别是表示轮毂相位调整机构的主视图和侧视图;
图7(A)和7(B)分别是表示轮毂高度检测机构的侧视图和局部详图;
图8是表示车轮相位调整机构的侧视图;
图9(A)和9(B)分别是表示车轮安装机构的主视图和侧视图;
图10是表示轮毂螺母拧紧机构的侧视图;
图11是表示轮毂螺母拧紧机构的局部详图;
图12是表示轮毂螺母上料机构装载器和轮毂螺母传送装置的侧视图;
图13(A)至13(C)是详细地表示轮毂螺母传送装置的视图;
图14(A)和14(B)分别是表示车轮剔除装置的侧视图和详图;
图15是表明轮毂高度数据传送情况的框图;
图16是表明转向角校正及相位调整程序的流程图;
图17是表明车轮放置及轮毂螺母拧紧程序的流程图;
图18是表明车轮相位调整程序的流程图;
图19是表明轮毂螺母上料机构操作程序的流程图;
图20是表明后备程序的流程图;
图21是表明现有技术的车轮安装程序的视图;
图22是表示根据本发明的车轮安装程序的一个实施例的视图;以及图23是表示根据本发明的车轮安装程序的一个不同实施例的视图。
首先，参照图22描述实施例的概要。请参看图22，车体由传送带连续地(即不停顿地)从左至右传送。运载车220可沿传送线行走。在运载车220的前侧及后侧分别设有一车轮放置及轮毂螺母拧紧装置221和一转向角校正及相位调整装置222。上述两装置之间的距离调整成沿传送方向等于车体＃1的后轮和相邻的后一车体＃2的前轮之间的距离，也等于同一车体上的前、后轮之间的距离。上述两装置之间的距离是可调的，以便适应一个车体的后轮与相邻后一车体的前轮之间的距离与同一车体上的前、后轮之间的距离不等的情况。
运载车220可在由实线表示的初始或启动位置与由假想线表示的端部位置之间行走。从初始位置到端部位置，运载车220与车体是一起移动的，而从端部位置到初始位置，它是自动行走的。运载车220包括一车轮接收装置，用以在初始位置接收一个车轮。所接收的车轮则被送至车轮安装位置。
现在将描述在传送方向上车轮放置及轮毂螺母拧紧装置221与车体后轮相对应，而转向角校正及相位调整装置222与相邻后一车体的前轮相对应的情况。在这种情况下，在保持此位置关系的同时，(A)转向角校正及相位调整装置222校正前轮轮毂的转向角并由此调整其相位，并且(D)车轮放置及轮毂螺母拧紧装置221将后轮放置在后轮轮毂上并拧紧其上的每一个轮毂螺母。
在此期间，运载车220由于车体的传送而移至端部位置。随后，运载车220返回至初始位置。然后，将车轮放置及轮毂螺母拧紧装置221送到与前轮相对应的位置，而转向角校正及相位调整装置222则送到与同一车体的后轮相对应的位置。此后，运载车220又开始与车体一起同步移动。在这种情况下，在保持此位置关系的同时，(B)转向角校正及相位调整装置222调整后轮轮毂的相位，并且
(C)车轮放置及轮毂螺母拧紧装置221将前轮放置在前轮轮毂上并拧紧其上的每一个轮毂螺母。
在此期间，运载车220移至端部位置。于是，它返回至初始位置。此时，恢复到前述的初始状态。系统重复执行以上的操作程序。
在此系统中，步骤(A)在步骤(C)之前执行，步骤(B)在步骤(D)之前执行。于是，车轮能被平稳地装配。
以上的描述适用于如图23所示的车体以朝后的状态输送的情况。图23中的参考代号A至D与上述程序步骤(A)至(D)相对应。
现在将参照图1至20描述根据本发明的一个实施例的车轮装配系统。如图2所示，此车轮装配系统用于将车轮8自动地装配到由吊架4悬挂并运送的每个车体2的前、后轮轮毂2h上。图1表示该系统的总布置图。
该系统包括一个用于将车轮8自动地装配到每个车体2的轮毂2h上的自动装配站10和一个用于进行调整的后备站50，这些站均沿车体传送线1设置并位于车体传送线1的下方。在下述的描述中，沿车体传送线1的行进方向称为L轴方向，传送线1的横向称为W轴方向，而垂直方向则称为Z轴方向。
在自动装配站10上，设有一运载车100，它能在车体传送线1之下沿L轴方向在一预定的范围内往复运动。运载车100由一台伺服电机驱动，并且能根据车体传送线1的某个车体传送速度信号以与由吊架4悬挂的车体2的速度相同的速度行走。另外，当完成以后将要描述的预定作业时，运载车100能以高速返回至其初始位置A。
如图3所示，在运载车100的后部装有一后平台102，它是一个浮动的平台，能沿L轴及W轴方向位移，并且也能沿θ方向(即水平转动方向)位移。一转向角校正机构130安装在后平台102上且位于后平台102的中部。一轮毂相位调整机构140由一个后提升平台104沿横向安装在后平台102的每一侧上。定位销106由后平台104上的提升装置设置在预定的位置上。当将定位销106提升并插入设置在吊架4上的定位孔(图中未示出)中时，后平台102就被定位，与车体2成一预定的位置关系。
另外，后平台102可在运载车100之上的L轴方向由一间距转换圆柱机构108移动一预定的距离。
转向角校正机构130用于自动地校正转向角，以便车体2的轮毂2h平行于行进方向(即L轴方向)，该机构详细地表示在图4及5中。
转向角校正机构130包括一能沿L轴方向及W轴方向位移的浮动平台132，一基准平台135由提升机构134安装在浮动平台132上。销136和托架支承件137安装在基准平台135的规定位置上，以便在基准平台135的提升过程中使它们分别与车体2的副车架2s及其下臂2r上的定位孔2k接合。如图5所示，在基准平台135上装有一推臂机构138，它用于将车体2的转向装置2x的两个转向节臂2n以同样的程度从车体2内部的横向向外推。
推臂机构138包括一连杆机构，该连杆机构具有一根能绕固定销138k转动的短棒138s和两根各由一连接销138c分别与短棒138s的两端连接的长棒138n。滑块138r由连接销138c连接到每根长棒138n的端部。一回转油缸机构139与短棒138s的一端连接，以使短棒138s绕固定销138k转动。
滑块138r由一滑板(图中未示出)安装在沿W轴方向铺设的短轨道138w上。一用于推动每个转向节臂2n的推动件138p安装在滑块138r上。
借助于这种结构，当基准平台135随提升机构134的操作而升起时，销136和基准平台135的托架支承件137在升起运动中与车体2的副车架2s和下臂2r上的定位孔2k结合。结果，基准平台135就被定位，与车体2成一预定的位置关系。在这种状态下，回转油缸机构139起动，将活塞杆推进。由此，驱动推臂机构138的连杆机构，使滑块138r的推动件138p将两个转向节臂2n以同样的程度从车体2内部的横向向外推。其结果是，转向角校正起作用，使车体2的轮毂2h平行于行进方向(即L轴方向)。
轮毂相位调整机构140用于调整五个设置在车体2的每个轮毂2h上的螺栓20b的相位，该机构详细地表示在图6(A)和6(B)中。
轮毂相位调整机构140包括一可移动的平台142，它设置在后提升平台104上并可由一W轴油缸机构141驱动，在W轴方向(即运载车的横向)上移动。一L形框架144通过一L，Z及θ方向的浮动机构143安装在可移动的平台142上。一回转执行器145安装在L形框架144的垂直壁上，从而使其与W轴平行。回转执行器145有一根能转动一预定角度θ(大约90°)的轴145j。基本上为L形的臂145a垂直地安装在轴145j的末端。臂145有沿基本上与轴145j平行的方向延伸且从轴145j伸出的另一侧部。因此，当驱动回转执行器145时，臂145a从其垂直位置转至其水平位置。
棘爪145t连接在臂145a的末端，这样它可绕销145p从其与臂145a成直角的状态转至它与臂145a接触为止。在棘爪145t和臂145a之间装有一弹簧145s，以使棘爪145t与臂145a保持成直角。回转执行器145的轴145j的轴线至棘爪145t的距离要调整成基本上等于车体2的轮毂2h的中心至每个轮毂螺栓20b的距离。
一圆柱形导向环146共轴线地安装在回转执行器145的轴145j的末端，用以相对于轴145j旋转。导向环146的内径调整成基本上等于固定在轮毂2h中心上的导向顶尖2z的外径。该导向顶尖2z有一锥端。
借助于这种结构，当由于可移动的平台142沿W轴方向移动，使轮毂2h的导向顶尖2z插入位于回转执行器145端部的圆柱形导向环146中时，在导向顶尖2z插入导向环146的过程中，由于浮动机构143的作用，使回转执行器145的中心线与导向顶尖2z的中心线对准。然后，当回转执行器145在此状态下驱动，使臂145a从垂直位置转至水平位置时，位于臂145a端部的棘爪145t与固定在轮毂2h上的轮毂螺栓20b之一的侧面接触，并使该轮毂螺栓20b向上转至水平位置。这样，轮毂2h的相位调整便完成。
上述转向角校正机构130、轮毂相位调整机构140、后平台102、后提升平台104等均对应于根据本发明的转向角校正装置及相位调整装置。
一轮毂高度检测机构150安装在运载车100的后提升平台104上。轮毂高度检测机构150用于检测车体2的轮毂2h距基准位置即后提升平台104的最低标高位置的高度，该机构详细地表示在图7(A)至7(B)中。
如图所示，轮毂高度检测机构150包括一用于检测后提升平台104从基准位置走过的提升距离的提升距离传感器(提升电机编码器，见图15)及一制动机构154，该机构154用于在轮毂2h所达到的高度为轮毂相位调整机构140的高度时，停止后提升平台104的提升。制动机构154有一固定在后提升平台104上的W轴方向的油缸机构154W。一Z轴方向的油缸机构154z由一支架154s安装在W轴方向的油缸机构154w的活塞杆154p上。一具有U形切口154c的传感器板件154k安装在Z轴方向的油缸机构154z的活塞杆154r的末端(上端)。传感器板件154k的缺口154c的宽度要调整得大于安装在轮毂2h上的导向顶尖2z的直径。在传感器板件154k上沿垂直于缺口154c的方向，间隔一段距离地设有两个光电开关156和157。
当检测轮毂2h的高度时，驱动W轴向的油缸机构154w，以使传感器板件154k位于安装在轮毂2h上的导向顶尖2z的正下方，并且也使z轴向的油缸机构154z的活塞杆154r完全推进。在这种状态下，后提升平台104从基准位置上升，从而提升包括传感器板件154等在内的整个制动机构154。于是，导向顶尖2z插入传感器板件154k的缺口154c中。当传感器板件154的上光电开关156工作时，后提升平台104的提升速度就转为低速。当下光电开关157接着工作时，即当轮毂相位调整机构140的高度等于轮毂2h的高度时，后提升平台104的提升停止。此时，后提升平台104从基准位置走过的提升距离由提升距离传感器测量。因此，有可能检测车体2的轮毂2h距基准位置的高度。如图15所示，将按此方法获得的轮毂2h的高度数据传送给将要在下面描述的车轮安装机构170及轮毂螺母拧紧机构180。
如图3所示，车轮相位调整机构160安装在运载车100中部的沿横向的每一侧上。
车轮相位调整机构160用于将车轮8的轮毂螺栓孔8h的相位调整成与轮毂螺栓20b的相位相同，将调整好相位的车轮8供应给将要在下面描述的车轮安装机构170，该机构详细地表示在图8中。
车轮相位调整机构160有一用于转动水平地放置在预定位置上的车轮8的电动机162。电动机162垂直地安装在一提升框架(图中未示出)上，并且在电机162的轴端固定有一支承件162k，它插在车轮8的中心孔8i中并从下方将车轮8支承在一规定的位置上。
车轮相位调整机构160有一喷嘴164及一空气压力传感器166，喷嘴164用于将空气向上喷向水平设置的车轮8，空气压力传感器166设置在车轮的对面侧，在喷嘴164的正上方并可因受到从喷嘴164喷出的空气压力而动作。喷嘴164和空气压力传感器166设置在车轮8的轮毂螺栓孔8h的运动轨道的规定位置上。电机162按空气压力传感器166的操作标定时间停止。
借助于这种结构，随着车轮8由电机162转动，同时喷嘴164喷射空气，就达到使车轮8的轮毂螺栓孔8h位于喷嘴164和空气压力传感器166之间的状态。在这种状态下，从喷嘴164喷出的空气冲击空气压力传感器166，从而使空气压力传感器166动作。于是，电机162在此位置停止，以达到车轮8的轮毂螺栓孔8h与喷嘴164和空气压力传感器166的相位协调。这样，车轮8的相位调整便完成。
车轮相位调整机构160包括一用于将调整好相位的车轮8传送给车轮安装机构170的手柄168。手柄168能在直径方向夹住车轮8并可在电机162的正上方升起及下降。它在其中心部分设有相位调整销168p，该销可插入调整好相位的车轮8的轮毂螺栓孔8h中。由于相位调整销168p插入轮毂螺栓孔8h，便能获得可靠的机械上的相位协调。另外，调整好相位的车轮8可由手柄168夹住，而无相位偏差的可能性。
车轮相位调整机构160对应于根据本发明的车轮相位调整装置。
如图3所示，在运载车100的前部装有一前平台116，该平台是一个能沿L轴方向及W轴方向位移并也能沿θ方向位移的浮动平台。车轮安装机构170及轮毂螺母拧紧机构180由一前提升平台118安装在沿前平台116的横向的每一侧上。前平台116有设置在规定位置上的定位销126。当定位销126升起并插入吊架4上的定位孔(图中未示出)中时，前平台116就定位，与车体2成一预定的位置关系。
车轮安装机构170用于将每个由车轮相位调整机构160供应的车轮8安装到车体2的每个轮毂2h上，该机构详细地表示在图9(A)及9(B)中。
车轮安装机构170包括一可移动的板172，它设置在前提升平台118上并可用W轴向的油缸机构171沿W轴方向移动。在可移动的板172上，通过一在L，Z及θ方向的浮动机构173，装有一轮胎支承框架174。轮胎支承框架174可从下方与轮胎8t的外胎面接触并用夹紧油缸机构174c夹住轮胎8t的侧壁，由此将车轮8支承在竖立的状态。
借助于这种结构，当随着可移动的平台172沿W轴方向的移动而使轮毂2h的导向顶尖2z插入车轮8的孔8i时，车轮8的中心线通过浮动机构173在导向顶尖2z插入孔8i的过程中的运动而对准导向顶尖2z的中心线。轮毂2h的轮毂螺栓20b进一步地插入车轮8的轮毂螺栓孔8h中。这样，车轮8在轮毂2h上的安装便完成。
轮毂螺母拧紧机构180用于在车轮8装在轮毂2h上时将每个轮毂螺母20n拧紧在每个轮毂螺栓20b上，该机构详细地表示在图10及11中。
轮毂螺母拧紧机构180包括一可移动的平台182，平台182装在前提升平台118上并可用W轴向的油缸机构181沿W轴方向移动。一轮毂螺母滑槽架184由一L及Z方向的浮动机构183安装在可移动的平台182上。轮毂螺母拧紧机构180安装在前提升平台118上，以便与车轮安装机构170成一预定的位置关系。
在轮毂螺母滑槽架184上要如此安装五个轮毂螺母滑槽185，以使这五个滑槽沿平行于W轴的方向延伸并在位置上与固定在车体2的轮毂2h上的五个轮毂螺栓20b相对应。每个轮毂螺母滑槽185可自动地从以后将要描述的轮毂螺母上料机构240供应每个轮毂螺母，并且可在接收轮毂螺母20n时沿L轴方向转动90°。这五个轮毂螺母滑槽185围绕一套筒臂187布置，该套筒臂可将轮毂螺母滑槽架184定位并且可平行于轮毂螺母滑槽185延伸。
如图11所示，套筒臂187有一轴187j，该轴可滑动地穿过在轮毂螺母滑槽架184上做出的通孔184k。在轴187j的末端固定有一套筒187k，该套筒有一可装在轮毂2h的导向顶尖2z上的锥形孔187m。在轴187j的另一端共轴线地连接一推动油缸机构187c的活塞杆187p。推动油缸机构187c由一托架184t固定在轮毂螺母的滑槽架184上。在推动油缸机构187中，活塞杆187p以一预定的作用力保持往前推。当加以较大的外力时，活塞杆187p就根据所加的外力退入油缸。
借助于这种结构，当随着可移动的平台182沿W轴方向移动而使轮毂2h的导向顶尖2z与套筒臂187的套筒187k接合时，由于浮动机构183在导向顶尖2z与套筒187接合过程中的作用，使套筒臂187的中心线与轮毂2h的导向顶尖2z的中心线对准。另外，随着轮毂螺母滑槽架184朝向轮毂2h的移动，放置在每个轮毂螺母滑槽185上的轮毂螺母20n就拧紧在每个轮毂螺栓20b上，而导向顶尖2z则与套筒187k保持接合。
车轮安装机构170、轮毂螺母拧紧机构180、前平台116，前提升平台118等均对应于根据本发明的车轮放置及轮毂螺母拧紧装置。
如图1所示，车轮上料机构220设置在运载车100的两侧并用于在运载车100停留在初始位置A时向运载车100上与之相关联的车轮相位调整机构160供给车轮8。
车轮进给机构220包括一用于将多个并排排列的车轮8传送至预定位置的输送机222和一用于将放置在预定位置的车轮8推入车轮相位调整机构160的无杆油缸机构224。无杆油缸机构224在运载车100被断定处于初始位置A的条件下工作。
轮毂螺母上料机构240围绕运载车100设置，用于在运载车100处于初始位置A时将轮毂螺母20n传送给轮毂螺母拧紧机构180。
如图1的总布置图及图12和图13(A)至13(C)的详图所示，轮毂螺母上料机构240包括一轮毂螺母给料机242，一用于传送接收轮毂螺母20n的平板架的平板台贮运机246，用于从每个平板台244夹取每个轮毂螺母20n并将该夹牢的轮毂螺母送至预定位置的轮毂螺母装载机247a和247b，以及各自用于从每个轮毂螺母装载机247a和247b接收每个轮毂螺母20n并将接收的轮毂螺母20n放置在轮毂螺母拧紧机构180的每个轮毂螺母滑槽185上的轮毂螺母传送装置248a和248b。
在轮毂螺母给料机242中，不同类型的轮毂螺母20n分组贮放，每个为一组(用于一个车轮)，以便将这些轮毂螺母编上号码。轮毂螺母给料机242根据生产指令信号将五个编号的轮毂螺母20n传送给平板台贮运机246上的平板台244中的一个。一个平板台244输入两组(即十个)轮毂螺母20n，即用于两个车轮，即一个前轮及一个后轮的轮毂螺母20n。在将用于右侧的两个车轮的轮毂螺母20n送给一个平板台244之后，再将用于左侧的两个车轮的轮毂螺母20n送至下一个平板台244。
这样，平板台224就带有送入的轮毂螺母20n，用平板台贮运机246将用于右侧车轮的平板台224运送至右侧车轮轮毂螺母装载机247a的位置上，而那些用于左侧车轮的平板台则被运送至左侧车轮轮毂螺母装载机247b的位置上。
如图12所示，在每个轮毂螺母装载机247a及247b上，已经向上运至规定位置的每个平板台244上的每个轮毂螺母20n由装载机247b夹紧，以便送至每个左轮毂及右轮毂螺母传送装置248a及248b的位置上。
左轮毂及右轮毂螺母传送装置248a及248b(以下称之为轮毂螺母传送装置248)分别有一可移动的框架248k，该框架248k可在一L轴向的油缸机构248c的作用下沿L轴方向(运载车100行进的方向)移动。传送装置的主体248m安装在可移动的框架248k上，并要使其能从其竖直位置旋转90°至其水平位置。如图13(B)所示，该传送装置的主体248上装有五个夹头248t，并要使它们按照相应的五个轮毂螺母滑槽185的位置定位。如图13(c)所示，每个夹头248t可从内侧抓住轮毂螺母20n。每个夹头248t的抓住轮毂螺母20n的工作由一曲柄角度油缸机构248n执行，而且夹头248t由一油缸机构248r移动。
借助于这种结构，轮毂螺母传送装置248可在该装置的主体248m保持竖直时从轮毂螺母装载机247a和247b接收轮毂螺母20n。另外，通过使装置主体248m旋转至水平位置并使可移动的框架248k沿L轴方向移动，每个装置可将每个轮毂螺母20n放置在轮毂螺母拧紧机构180的每个螺母滑槽185上。相反地，它可能从每个轮毂螺母滑槽185上取下轮毂螺母20n。
轮毂螺母上料机构240的操作程序包括如图19所示的S401至S414的步骤。
如图1所示，车轮剔除机构250设置在运载车100之前。车轮剔除机构250用于从车轮安装机构170上接收没有被车轮安装机构170装上的车轮8，并用于将被接收的车轮8取出送至后备工作台。该机构详细地表示在图14(A)及14(B)中。
车轮剔除机构250包括一个设置在车轮安装机构170的轮胎支承框架174侧面的车轮拉入杆252和一个用于支承由车轮拉入杆252拉入的车轮8并将所支承的车轮8送至后备工作台50的可移动的框架254。可移动的框架254可在气缸机构256a的作用下沿L轴方向移动。当机构250到达后备工作台50时，该可移动的框架将车轮8传送给固定框架258。
现在参照图16至20的流程图描述根据本发明的实施例的车轮装配系统的操作。
首先，作为安装车轮8的准备工作，将从每个车轮上料机构220输出的每个车轮8在每个车轮相位调整机构160上按包括图18所示的步骤S301至S306的程序进行相位调整。将调整好相位的车轮8放置在对应的车轮安装机构170上。
另外，如上所述，轮毂螺母上料机构240按图19所示的包括步骤S401至S414的程序运行，并且每个轮毂螺母20n都放置在位于轮毂螺母拧紧机构180的每个轮毂螺母滑槽185上。
如图2(A)所示，当完成安装车轮8的准备工作时，第一个车体2(No.1号车体2)的一部分送至运载车100上的一预定位置处。然后，执行图16所示的步骤S104及S105。具体地讲，使运载车100与车体传送线1同步行走，并且提升设置在运载车100的后平台102上的定位销106，将它们插入位于吊挂着车体2的前吊架4上的定位孔中。结果，运载车100的后平台102便被定位，与No.1号车体2成一预定的位置关系。
接着，后提升平台104向上升起至一规定的高度，并且用轮毂高度检测机构150检测No.1号车体2的前轮轮毂2h的高度。该操作在步骤S106中执行。另外，轮毂相位调整机构140的回转执行器145的轴线高度调整至轮毂2h的中心线高度。
然后，提升转向角校正机构130的基准平台135，并使安装在基准平台135上的销136和托架支承件137与位于No.1号车体2的副车架25及下臂2r上的定位孔2k和啮合。于是，基准平台135就被定位，与车体2成一预定的位置关系。在这种状态下，操作基准平台135上的推臂机构138，将车体2的两个转向节臂2n以同等的程度从内侧向外推。这样，就完成了转向角的校正，以使轮毂2h平行于行进的方向(即L轴方向)。这种操作在步骤S108中执行。另外，在步骤S109中，轮毂2h的相位调整由轮毂相位调整机构140完成。
当以上述方式完成前轮转向角的校正及轮毂2h的相位调整后，就执行步骤S109至S113，此时降下后平台101的定位销106，使定位销106和吊架4上的定位孔脱离接合，运载车100返回至初始位置A。
当运载车100返回至初始位置后，操作车轮上料机构220的无杆油缸机构224，将一车轮8传送给位于运载车100上的车轮相位调整机构160。然后，在图18所示的步骤S301至S304中，车轮相位调整机构160调整车轮8的相位。
此后，如图2(B)所示，将No.1号车体2的前轮与后轮部分送至运载车100上的预定位置处。以后，执行图16所示的步骤S104及图17所示的步骤S204。具体地说，使运载车100与车体传送线1同步行走，并驱动位于运载车100上的间距转换圆柱机构108，以将前平台116和后平台102之间的距离调成车体2的前轮与后轮之间的距离X。
然后，执行图16所示的步骤S105及图17所示的步骤S205。具体地讲，提升设置在运载车100的前平台116上的定位销126，并将这些定位销插入前面的吊架4的定位孔中。同样，提升设置在运载车100上的后平台101上的定位销106，并将这些定位销插入后面的吊架4的定位孔中。这样，前平台与后平台116和102就被定位，与No.1号车体2成一预定的位置关系。
进一步，执行图17所示的用于No.1号车体2的前轮的步骤S206。具体地讲，根据在原先的轮毂相位调整之前已获得的前轮轮毂2h的高度数据提升前提升平台118，从而将车轮安装机构170及轮毂螺母拧紧机构180的高度调整成轮毂2h的高度。然后执行安装车轮8的步骤S207至S211，并且如果车轮8的安装令人满意，就拧紧轮毂螺母20n。另外，如果轮毂螺母20n的拧紧令人满意，就降下前平台116的定位销126，以脱离定位销126与吊架4上的定位孔之间的接合。对于No.1号车体2的后轮，执行图16所示的步骤S106至S110。具体地讲，在完成轮毂2h的高度检测及相位调整之后，后平台102的定位销106与吊架4的定位孔脱离接合。对于后轮，不进行转向角的校正。
当运载车100上的前平台与后平台116和102与吊架4以上述方式脱离接合后，执行图16所示的步骤S111至S113及图17所示的步骤S212至S214，此时，运载车100返回至初始位置A。在运载车100返回至初始位置A的同时，执行图18所示的步骤S305和S306，此时，将调整好相位的车轮8从车轮相位调整机构160送至车轮安装机构170。
另外，当运载车100返回至初始位置A时，操作车轮进给机构220的无杆油缸机构224，将车轮8传送给车轮相位调整机构160。另外，轮毂螺母上料机构240将轮毂螺母20b放置在轮毂螺母拧紧机构180中。
在No.1号车体2为四轮驱动的场合下，在轮毂相位调整时引起的后轮轮毂2h的转动将引起前轮轮毂2h转动，从而产生与曾经调整好的相位不一致。因此，在四轮驱动的情况下，后轮轮毂的相位在前轮8的装配完成之后才调整。
接着，如图2(C)所示，使No.1号车体2的后轮部分和No.2号车体2的前轮部分位于运载车100上的预定位置上。此后，执行图16所示的步骤S104及图17所示的步骤S204。具体地讲，使运载车100与车体传送线1同步行走，并且驱动运载车100上的间距转换圆柱机构108以便将后平台102和前平台116之间的距离调整成No.1号车体2的后轮和No.2号车体2的前轮之间的距离Y。
在上述程序中，No.1号车体2的后轮的装配、转向角校正及相对于No.1号车体2的前轮的相位调整可同时进行。
万一车轮8的自动安装作业出现故障或失败，例如，当由于诸如轮毂螺母2n堵塞等原因而使轮毂螺母上料机构240的轮毂螺母给料机242出现故障时，仅仅是轮毂螺母给料机242的运行停止，而平板台贮运机246、轮毂螺母装载机247a及247b和轮毂螺母传送装置248a及248b则连续地运行。由于平板台贮运机246运送多个贮放在其上的平板台244，因此，当这些平板台244位于平板台贮运机246上时，轮毂螺母上料机构240可不停地运行。当在轮毂螺母给料机242中出现需要长时间修理的故障时，操作者直接将轮毂螺母20n供给位于平板台贮运机246上的平板台244。这个程序对应于图19中的步骤S416及S417。
在任一轮毂螺母20n拧紧得不够的情况下，如果五个轮毂螺母20n中至少有一个已正常地拧紧，则车轮8不会从轮毂2h上掉下，由此，系统将连续运转。在这种情况下，所存在的故障将在后续的步骤中显示出来，操作者就再拧紧上述轮毂螺母20n。这个程序对应于图20中的步骤S501及S504至S507。
在车轮8的安装有缺陷的情况下，车轮安装机构170将该车轮8传送给车轮剔除机构250，而运载车100则返回至初始位置A。车轮剔除机构250将接收到的车轮8运送至后备工作站50，在该工作站上，操作者用手工放置车轮8并拧紧轮毂螺母20n。此程序对应于图20中的步骤S502至S507。
其间，没有被拧紧的轮毂螺母20n仍然留在已返回至初始位置A的运载车100上的轮毂螺母拧紧机构180中。因此，如图13(A)至13(C)所示，轮毂螺母给料机240的轮毂螺母传送装置248将留下的轮毂螺母20n从轮毂螺母拧紧机构180中搬走，并在与输入轮毂螺母20n的程序相反的程序中除去这些轮毂螺母。然后，该装置248从轮毂螺母装载机247a或247b上接收下一批轮毂螺母20n并将这些轮毂螺母传送给轮毂螺母滑槽185。这个程序对应于图19中的步骤S409至S414。
正如前面所详细描述的那样，借助于根据上述实施例的车轮装配系统，可同时完成将车轮8放置在前轮轮毂2h上及调整后轮轮毂2h的相位。另外，在将车轮8放置在车体2的后轮轮毂2h上的同时，可进行转向角校正及相对于后面相邻车体2的前轮的相位调整。因此，就有可能减少在各个装置中的等待时间，以便更有效地利用设备并缩短车轮安装时间。另外，由于转向角校正及相位调整装置和车轮放置及轮毂螺母拧紧装置都安装在可与车体2同步移动的单一的运载车100上，故而不需要保证用于转向角校正及相位调整装置和车轮放置及轮毂螺母拧紧装置运动的独立空间，因此有可能使设备紧凑。另外，由于转向角校正及相位调整装置和车轮放置及轮毂螺母拧紧装置都设置在运载车上的有相互联系的规定位置上，故而有可能容易地增加定位的准确性。
另外，根据本发明，在将一车轮用车轮放置及轮毂螺母拧紧装置放置在一预定的轮毂上的过程中，转向角校正及相位调整装置可进行将要放置下一个车轮的轮毂的转向角校正及相位调整。因此，这有可能减少每个装置的等待时间并减少车轮安装的时间。此外，由于转向角校正及相位调整装置和车轮放置及轮毂螺母拧紧装置都设置在单一的运载车上，故而有可能使设备紧凑并容易地确保规定的精度。
在参照一较佳实施例描述本发明的同时，不言而喻，在不背离由所附权利要求所限定的本发明范围的前提下，可以容易地进行改进及变型。
权利要求
1.一种用于装配车轮的系统，包括一个转向角校正及相位调整装置，用于在与车体同步移动的同时进行由一输送机悬挂并传送的车体轮毂的转向角校正及相位调整；一个车轮放置及轮毂螺母拧紧装置，用于在与车体同步移动的同时将一车轮放置到调整好相位的轮毂上并拧紧其上的轮毂螺母；将所述转向角校正及相位调整装置和所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置之间的水平距离调至某一距离，以使当所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置将一车轮装配到轮毂上时，所述转向角校正及相位调整装置能进行下一个将要放置车轮的轮毂的转向角校正及相位调整。
2.根据权利要求1所述的用于装配车轮的系统，其特征在于，所述转向角校正及相位调整装置和所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置安装在一个能与车体同步移动的运载车上。
3.根据权利要求1所述的用于装配车轮的系统，其特征在于，所述转向角校正及相位调整装置包括一用于检测车体的轮毂高度的轮毂高度检测机构，而所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置根据来自轮毂高度检测机构的轮毂高度数据放置车轮并拧紧轮毂螺母。
4.根据权利要求2所述的用于装配车轮的系统，还包括一个用于将准备供给所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置的车轮的相位进行调整的车轮相位调整装置，所述车轮相位调整装置安装在运载车上并用于在运载车移动的同时调整下一个准备放置的车轮的相位。
5.根据权利要求1所述的用于装配车轮的系统，还包括一个用于将轮毂螺母输入所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置的轮毂螺母上料机构，所述轮毂螺母上料机构包括一根据每个车体将每个轮毂螺母编号并将编号的轮毂螺母输入一平板台的轮毂螺母给料机和一个用于贮存多个平板台的贮运机。
6.根据权利要求5所述的用于装配车轮的系统，其特征在于，所述轮毂螺母上料机构包括一个轮毂螺母传送机构，用于从存放在贮运机上的每个平板台上接收每个轮毂螺母并将所接收的轮毂螺母输送至所述的车轮放置及轮毂螺母拧紧装置，该轮毂螺母传送机构有一个机构，用于在所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置拧紧轮毂螺母失败的情况下搬走留在所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置中的轮毂螺母。
7.根据权利要求1所述的用于装配车轮的系统，还包括一个车轮剔除机构，用于将没有被所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置安装在轮毂上的车轮运至后备工作台。
8.根据权利要求2所述的用于装配车轮的系统，还包括一个用于调整所述两装置之间距离的距离调整装置，所述距离调整装置安装在运载车上并能实现所述两装置之间的距离等于车体前、后轮之间的距离的状态及另一种状态，即所述两装置之间的距离等于被运送车体的后轮与另一个邻接车体的前轮之间的距离。
9.根据权利要求2所述的用于装配车轮的系统，其特征在于，所述车轮放置及轮毂螺母拧紧装置沿运送方向安装在车体的前侧，而所述转向角校正及相位调整装置则沿运送方向安装在车体的后侧。
10.一种装配车轮的方法，包括以下步骤(A)校正前轮轮毂的转向角并调整该轮毂的相位;(B)调整后轮轮毂的相位;(C)将一前轮放置在前轮轮毂上并拧紧其上的每个轮毂螺母;以及(D)将一后轮放置在后轮轮毂上并拧紧其上的每个轮毂螺母;所述步骤(A)和(D)同时执行，所述步骤(B)和(C)同时执行，所述步骤(A)和(D)及所述步骤(B)和(C)交替地重复执行。
全文摘要
一种装配车轮的系统包括一用于在与车体同步移动的同时对由一传送的吊架悬挂的车体轮毂进行转向角校正及相位调整的转向角校正及相位调整装置和一用于在与车体同步移动的同时将车轮置于调整好相位的轮毂上并拧紧其上的轮毂螺母的车轮放置及轮毂螺母拧紧装置。此两装置之间的水平距离要调整成这样的距离，以便当后一装置将一车轮装配到轮毂上时，前一装置能对准备在其上放置下一个车轮的轮毂进行转向角校正及相位调整。
文档编号B62D65/18GK1102621SQ9411560
公开日1995年5月17日 申请日期1994年8月29日 优先权日1993年8月30日
发明者中川良太, 川村辉夫, 前田和利 申请人:丰田自动车株式会社