轮胎安装设备、轮胎安装方法、工作设备、工作方法

专利名称：轮胎安装设备、轮胎安装方法、工作设备、工作方法
技术领域：
本发明涉及轮胎安装设备(装置)以及用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓 上的轮胎安装方法。本发明还涉及工作设备(装置)以及用于对工件自动进行预定的工 作操作的工作方法。
背景技术：
例如，汽车装配线包括用于利用机器人将作为一种重型部件的轮胎自动安装到 汽车车体上的工作过程。适用到上述工作过程的轮胎安装设备通常具有用于夹紧轮胎的轮胎夹具、以及 用于将轮毂螺母紧固在汽车车体的轮毂螺栓上的多个螺母拧紧器。如日本已公开专利出版物第2000-210825所述，上述形式的轮胎安装设备包括 可以按规定的圆周间隔放置与机动车的轮毂螺栓一样多的螺母的多个螺母拧紧器、用于 将轮胎自动安装到机动车上的轮胎安装机构、用于在垂直高度一个接一个地供给螺母的 螺母供给机构、以及用于将从螺母供给机构供给的螺母以对应环形设置螺母拧紧器的圆 周间隔的间隔的环形放置，并将螺母传送到螺母拧紧器的螺母排列机构。

发明内容
在以上轮胎安装设备中，用于夹紧轮胎的轮胎夹紧装置以及用于将轮胎紧固到 机动车的螺母拧紧器安装在单个机器人上。在以上轮胎安装设备中，用于夹紧轮胎的轮胎夹紧装置以及用于将轮胎紧固到 机动车的螺母拧紧器安装在单个机器人上。最近，在整个装置中，希望减少尺寸并简化各种设备，以及以上轮胎安装设备。最近，鉴于车辆等的设计，还希望减少挡泥板和轮胎之间的间隔。本发明已经设计以满足以上要求。本发明的一个目的是提供一种轮胎安装设备 以及轮胎安装方法，其可以用简单和紧凑的布置有效地进行自动轮胎装配操作。本发明的另一目的是提供一种工作设备以及工作方法，其可以用简单和紧凑的 布置有效地进行预定的工作操作。本发明的另外一个目的是提供一种轮胎安装设备以及轮胎安装方法，其可以将 轮胎相对简单地安装在机动车上，且在轮胎和挡泥板之间具有较小的间隔。本发明的再一个目的是提供一种轮胎安装设备以及轮胎安装方法，其可以减少 整体尺寸并降低成本。本发明涉及用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装设备。所述轮胎安装设备包括第一工作机构以及第二工作机构，第一工作机构包括用 于夹紧轮胎的轮胎夹紧装置以及用于将螺母临时紧固在已经放置轮胎的轮毂螺栓上的临 时紧固装置，第二工作机构包括用于完全紧固已经临时紧固的螺母的完全紧固装置。
根据本发明，第一工作机构包括轮胎夹紧装置以及临时紧固装置，而第二工作 机构包括完全紧固装置。因此，与如果只有单个工作机构包括轮胎夹紧装置和紧固装置 (螺母拧紧器)相比，第一工作机构和第二工作机构就可以有效地制作得更小且更简单。由于第一工作机构包括临时紧固装置，所以，与如果紧固装置用于临时和完全 紧固螺母相比，致动器(例如，电动机)就更小且更轻，也更容易使整个第一工作机构制 造的更小和更轻。此外，第一工作机构和第二工作机构共同进行轮胎安装操作。因此，可以同时 进行多个操作序列，而整个轮胎安装控制过程可以时间更短且更有效地进行。在轮胎安装设备中，第二工作机构可优选包括用于检测机动车的轮毂螺栓的位 置的检测传感器。轮胎安装设备可进一步优选包括用于检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓 孔的螺栓孔检测传感器，以及用于处理机动车的轮毂螺栓位置信息和轮胎的螺栓孔位置 信息，并控制第一工作机构的操作的控制机构。在轮胎安装设备中，临时紧固装置可优选包括多个可拆卸的螺母拧紧器、以及 用于彼此一致地旋转螺母拧紧器的单个旋转驱动源。在轮胎安装设备中，完全紧固装置可优选包括两个螺母拧紧器、以及用于调节 两个螺母拧紧器之间间隔的间隔调节器。轮胎安装设备可进一步优选包括用于相对临时紧固装置排列螺母的第三工作机 构。本发明还涉及用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装方法。所述轮胎安装方法包括步骤夹紧轮胎并将螺母临时紧固到轮毂螺栓上，轮胎 已经用第一工作机构放置在所述轮毂螺栓上，并用第二工作机构完全紧固已经由第一工 作机构临时紧固的螺母的步骤。在所述轮胎安装方法中，第一工作机构和第二工作机构可优选彼此不干涉地操作。轮胎安装方法可进一步优选包括用第二工作机构检测机动车的轮毂螺栓的位置 的步骤。轮胎安装方法可进一步优选包括根据机动车的轮毂螺栓位置信息和轮胎的螺栓 孔位置信息，检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓孔，并控制第一工作机构的操作 的步骤。优选地，在轮胎安装方法中，第一工作机构和第二工作机构设置在轮胎安装站 中，间歇地进给机动车，使得用于前轮的轮毂螺栓和用于后轮的轮毂螺栓连续放置在轮 胎安装站中。本发明进一步涉及用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装设 备。轮胎安装设备包括第一工作机构、第二工作机构以及第三工作机构，第一工作机构 包括用于夹紧轮胎的轮胎夹紧装置、以及用于将螺母临时紧固在已经放置轮胎的轮毂螺 栓上的临时紧固装置，第二工作机构与机动车的前轮侧上或后轮侧上的第一安装区域相 关地设置，并包括用于完全紧固已经临时紧固的螺母的第一完全紧固装置，第三工作机 构与在机动车的后轮侧上或前轮侧上的第二安装区域相关地设置，并包括用于完全紧固已经临时紧固的螺母的第二完全紧固装置。根据本发明，第一工作机构包括轮胎夹紧装置和临时紧固装置，第二工作机构 包括第一完全紧固装置，而第三工作机构包括第二完全紧固装置。因此，与如果只有单 个工作机构包括轮胎夹紧装置和紧固装置(螺母拧紧器)相比，则第一工作机构、第二工 作机构和第三工作机构就可以有效地制作的更小且更简单。由于第一工作机构包括临时紧固装置，所以，与如果紧固装置用于临时和完全 紧固螺母相比，则致动器(例如，电动机)更小且更轻，因此，也更容易使整个第一工作 机构制造的更小且更轻。此外，第一工作机构、第二工作机构和第三工作机构共同进行轮胎安装操作。 因此，可以同时进行多个操作序列，而整个轮胎安装控制过程可以更短时间且更有效地 进行。第二工作机构可优选包括用于检测第一安装区域中的轮毂螺栓位置的第一检测 传感器，而第三工作机构可优选包括用于检测第二安装区域中的轮毂螺栓位置的第二检 测传感器。轮胎安装设备可进一步优选包括用于检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓 孔的第三检测传感器、以及用于处理来自第一到第三检测传感器的位置信息并控制第一 工作机构的操作的控制机构。临时紧固装置可优选包括多个可拆卸的螺母拧紧器、以及用于彼此一致地旋转 螺母拧紧器的单个旋转驱动源。第一工作机构和第二工作机构的每个可优选包括两个螺母拧紧器、以及用于调 节两个螺母拧紧器之间间隔的间隔调节器。本发明还涉及用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装方法。所述轮胎安装方法包括夹紧轮胎，并将螺母临时紧固在已经用第一工作机构放 置轮胎的轮毂螺栓上，并用第二工作机构完全紧固已经由第一工作机构临时紧固的螺母 的步骤，其中，第二工作机构与在机动车的前轮侧或后轮侧上的第一安装区域相关地设 置，并用第三工作机构完全紧固已经由第一工作机构临时紧固的螺母的步骤，其中所述 第三工作机构与在机动车的后轮侧或前轮侧上的第二安装区域相关地设置。第一工作机构、第二工作机构和第三工作机构可优选彼此不干涉地操作。轮胎安装方法可优选包括用第二工作机构检测第一安装区域中的轮毂螺栓的位 置，并用第三工作机构检测第二安装区域中的轮毂螺栓位置的步骤。轮胎安装方法可进一步优选包括根据第一安装区域和第二安装区域中的轮毂螺 栓的位置，以及轮胎的螺栓孔的位置，检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓孔、并 控制第一工作机构的操作的步骤。根据本发明的工作设备包括用于在工件上执行工作序列的工作单元、用于支撑 工作单元的重量的第一工作机构，工作单元可移动地安装在第一工作机构上、以及用于 根据工作序列自动操作工作单元的第二工作机构，第二工作机构可拆卸地连接到工作单 元或第一工作机构的一部分。根据本发明，由于第一工作机构支撑工作单元的重量，所以，当第二工作机构 实际上使工作单元操作时，可以有效地减少通过工作单元作用在第二工作机构上的载荷。因此，可以减少第二工作机构的尺寸，从而容易在整体上使工作设备更小且更简当第二工作机构为了维修等需要停机时，第二工作机构可以脱离工作单元或第 一工作机构。因此，操作者可以在第一工作机构的辅助下方便地操作工作单元。第一工作机构可优选包括平衡器机构或多关节机器人。工作单元可优选包括用于将螺母自动紧固在安装轮胎的机动车的轮毂螺栓上的 螺母拧紧器。根据本发明的工作方法包括用于安装工作单元在支撑工作单元的重量的第一工 作机构上的步骤，所述工作单元用于在工件上执行工作序列，工作单元可移动地安装在 第一工作机构上，以及将第二工作机构可拆卸地连接到工作单元或第一工作机构的一部 分，并根据工作序列用第二工作机构自动操作安装在第一工作机构上的工作单元的步 马聚ο根据本发明的轮胎安装方法通过轮胎安装设备进行，轮胎安装设备包括具有用 于夹紧轮胎的一对臂的轮胎进给机构、以及用于将多个螺母分别紧固到多个轮毂螺栓上 的螺母紧固机构。轮胎安装方法包括用一对臂夹紧轮胎的轮胎夹紧步骤、用一对臂相对 机动车的轮胎安装区域定位轮胎的轮胎定位步骤、以及在轮胎通过一对臂夹紧的同时， 用螺母紧固机构将螺母分别紧固到轮毂螺栓上的螺母紧固步骤，其中在轮胎定位步骤和 螺母紧固步骤中一对臂在限制到轮胎的上部分和下部分的位置处夹紧轮胎。根据本发明，即使轮胎和挡泥板之间的间隔很小，轮胎也可以相对容易地安装 在机动车上。更具体地，当轮胎不与地面接触时，轮胎和轮胎安装区域通过悬置装置偏置， 且因为轮胎没有受到来自地面的反作用力，定位为比当轮胎与地面接触时低。因此，在 轮胎安装之前轮胎安装区域(特别是其上部分)和挡泥板之间的间隔大于轮胎已经安装并 保持与地面接触后的间隔。根据本发明，在将轮胎定位在轮胎安装区域过程期间(轮胎 定位过程)，以及在将螺母紧固到轮毂螺栓上的过程期间(螺母紧固过程)，成对的夹紧 臂夹紧轮胎的位置被限制到轮胎的上部分和下部分。当轮胎与地面接触时，即使轮胎的 左、右以及上部分与挡泥板之间的间隔很小，使得很难用任意一个夹具臂夹紧轮胎，也 仍然可以在间隔中夹紧轮胎，因此，可以相对容易地将轮胎安装在机动车上。轮胎的上部分包括这样的部分，该部分包括轮胎的最上区域，且其具有由延伸 通过轮胎的中心和轮胎的最上区域的假想轴表示的对称轴，且其对应等于由360°除以轮 胎的螺栓孔的数目获得的角度的第一中心角。此外，轮胎的下部分包括这样的部分，其 包括轮胎最下区域，且其具有由所述假想轴表示的对称轴，且其对应等于由360°除以轮 胎的螺栓孔的数目产生的角度的第二中心角。轮胎的螺栓孔的数目为4或更多。因此，考虑一对臂夹紧轮胎的位置和轮胎的螺栓孔之间的关系，可以建立适合 的限制范围。更具体地，螺栓孔大致沿其表示的圆等角度定位。沿机动车的高度设置在最上 位置的螺栓孔存在于从圆的最上位置起的圆上的一定角度的范围内。由于两个相邻螺栓 孔之间的角度由360°除以螺栓孔的数目计算获得，所以，上述一定的角度具有正值和负 值，每个都由两个相邻螺栓孔之间的角度除以2产生(即，由180°除以螺栓孔的数目产生)。为了使螺栓孔的位置(旋转角度)和轮毂螺栓彼此对齐，同时限制一对臂夹紧轮胎 到轮胎的上部分和下部分的位置，一个臂可以夹紧轮胎的一部分，该部分包括轮胎的最 上区域，具有由轮胎的中心和最上区域相互连接的假想轴表示的对称轴，且对应等于由 360°除以轮胎的螺栓孔数目产生的角度的第一中心角度。此外，另一个臂可以夹紧包括 轮胎的最下区域的一部分轮胎，该部分具有由所述假想轴表示的对称轴，且对应等于由 360°除以轮胎的螺栓孔数目产生的角度的第二中心角度。因此，通过限制一对臂夹紧轮 胎到轮胎的上部分和下部分的位置，同时考虑到一对臂夹紧轮胎的位置以及轮胎的螺栓 孔之间的关系，可以建立适合的限制范围。轮胎安装方法进一步包括用于检测轮胎的螺栓孔并获取螺栓孔位置信息的螺栓 孔位置信息获取步骤、用于在轮胎的最上和最下区域由一对臂夹紧的同时将轮胎定位在 机动车的轮胎安装区域的前面的轮胎定位步骤、用于检测轮毂螺栓并获取轮毂螺栓位置 信息的轮毂螺栓位置信息获取步骤、用于计算轮胎的旋转角度以便将螺栓孔与轮毂螺栓 彼此定位对齐的旋转角度计算步骤、以及用于将轮胎旋转过计算的旋转角的轮胎旋转步 骤，其中在旋转角度计算步骤中，轮胎的旋转角限制在由180°除以轮毂螺栓数目产生的 值内。因此，当轮胎已经定位在轮胎安装区域的前面后，轮胎的旋转减到最小。因 此，可以增加安装轮胎的效率。根据本发明的轮胎安装设备包括具有用于夹紧轮胎的一对臂的轮胎进给机构、 以及用于将多个螺母分别紧固到多个轮毂螺栓上的螺母紧固机构，其中轮胎通过一对臂 相对机动车的轮胎安装区域定位，螺母在轮胎由一对臂夹紧的同时用螺母紧固机构分别 紧固到轮毂螺栓上，且当轮胎定位且螺母紧固后，一对臂将轮胎夹紧在限制到轮胎的上 部分和下部分的位置处。根据本发明，即使轮胎和挡泥板之间的间隔很小，轮胎也可以相对容易地安装 在机动车上。更具体地，当轮胎不与地面接触时，轮胎和轮胎安装区域由悬置装置偏置，且 因为轮胎没有受到来自地面的反作用力，所以，定位为比当轮胎与地面接触时低。因 此，在轮胎安装之前轮胎安装区域(特别是其上部分)和挡泥板之间的间隔大于轮胎已经 安装并保持与地面接触后的间隔。根据本发明，在使轮胎邻接轮胎安装区域的过程期间 (轮胎邻接过程)、以及在将螺母紧固到轮毂螺栓上的过程期间(螺母紧固过程)，成对的 夹紧臂夹紧轮胎的位置被限制到轮胎的上部分和下部分。当轮胎与地面接触时，即使轮 胎的左、右以及上部分与挡泥板之间的间隔很小，从而使得很难用任意一个夹具臂夹紧 轮胎，也仍然可以在间隔中夹紧轮胎，因此，可以相对容易地将轮胎安装在机动车上。轮胎的上部分包括这样的部分，该部分包括轮胎的最上区域，且其具有由延伸 通过轮胎的中心和轮胎的最上区域的假想轴表示的对称轴，且其对应等于由360°除以轮 胎的螺栓孔的数目产生的角度的第一中心角。此外，轮胎的下部分包括这样的部分，该 部分包括轮胎最下区域，且其具有由假想轴表示的对称轴，且其对应等于由360°除以轮 胎的螺栓孔的数目产生的角度的第二中心角。轮胎的螺栓孔的数目为4或更多。因此，在考虑一对臂夹紧轮胎的位置以及轮胎的螺栓孔之间的关系的同时，可 以建立适合的限制范围。
更具体地，螺栓孔大体沿其所表示的圆等角度地定位。沿机动车的高度设置在 最上位置的螺栓孔存在于从圆的最上位置起的圆上的一定角度的范围内。由于两个相邻 螺栓孔之间的角度由360°除以螺栓孔的数目计算获得，所以，上述一定的角度具有正值 和负值，每个都由两个相邻螺栓孔之间的角度除以2产生(即，由180°除以螺栓孔的数 目产生)。为了使螺栓孔的位置(旋转角度)和轮毂螺栓彼此对齐，同时也限制一对臂夹 紧轮胎到轮胎的上部分和下部分的位置，一个臂可以夹紧轮胎的一部分，该部分包括轮 胎的最上区域，具有由轮胎的中心和最上区域相互连接的假想轴表示的对称轴，且对应 等于由360°除以轮胎的螺栓孔数目产生的角度的第一中心角度。另一个臂可以夹紧包括 轮胎的最下区域的一部分轮胎，该部分具有由所述假想轴表示的对称轴，且其对应等于 由360°除以轮胎的螺栓孔数目产生的角度的第二中心角度。因此，通过限制一对臂夹紧 轮胎到轮胎的上部分和下部分的位置，同时考虑到成对的臂夹紧轮胎的位置以及轮胎的 螺栓孔之间的关系，可以建立适合的限制范围。根据本发明的轮胎安装设备包括用于产生紧固螺母的旋转驱动动力的旋转驱动 动力发生器、包括用于将螺母紧固到轮毂螺栓上的多个螺母紧固器的第一紧固单元、包 括不同于第一紧固单元的布局的多个螺母紧固器的第二紧固单元，第二紧固单元可以由 第一紧固单元更换、以及用于将旋转驱动动力从旋转驱动动力发生器输送到第一紧固单 元或输送到第二紧固单元的旋转驱动动力传送器，其中旋转驱动动力传送器包括用于偏 移传送旋转驱动动力的旋转轴的偏移机构，从而将旋转驱动动力传送到第一紧固单元的 螺母紧固器或第二紧固单元的螺母紧固器。根据本发明，沿其传送用于紧固螺母的旋转驱动动力的旋转轴被偏移。因此， 当螺母紧固器以不同布局定位时，可以将旋转驱动动力传送到螺母紧固单元(第一紧固 单元和第二紧固单元)。因此，用螺母紧固单元紧固螺母所需要的旋转驱动动力可以由单 个旋转驱动动力发生器供给。换言之，即使不设置多个旋转驱动动力发生器，通过用第 一和第二螺母紧固单元中的一个替换另一个，也可以将轮胎安装到具有不同布局的轮毂 螺栓和螺栓孔的多个汽车车体上。因此，可以减少整个轮胎安装设备的尺寸和成本。偏移机构可以包括连接到旋转驱动动力发生器的多个第一轴件、连接到螺母紧 固器的多个第二轴件、以及设置在第一轴件或第二轴件上并将第一轴件和第二轴件彼此 连接的多个万向节机构。第一轴件或第二轴件具有带锥形末端的凸出部分和用于与凸出部分接合的管形 插座之一，而万向节机构包括凸出部分和管形插座的另一个。当凸出部分和管形插座 彼此接合时，第一轴件或第二轴件以及万向节机构变为彼此连接，用于传送旋转驱动动 力。因此，即使第一轴件和第二轴件的轴线彼此偏移，凸出部分和管形插座也彼此 接合，以便通过万向节传送旋转驱动动力。
根据本发明，轮胎安装方法通过包括用于将螺母紧固到轮毂螺栓上的多个螺母 紧固器的第一紧固单元、以及包括布局不同于第一紧固单元的布局的多个螺母紧固器的 第二紧固单元进行，第二紧固单元可以由第一紧固单元更换。轮胎安装方法包括产生 用于紧固螺母的旋转驱动动力的旋转驱动动力产生步骤、以及将旋转驱动动力从旋转驱 动动力发生器传送到第一紧固单元或第二紧固单元的螺母紧固器的旋转驱动动力传送步骤，其中当至少第一紧固单元和第二紧固单元之一在旋转驱动动力传送步骤中使用时， 偏移传送旋转驱动动力的旋转轴。根据本发明，沿其传送用于紧固螺母的旋转驱动动力的旋转轴被偏移。因此， 在螺母紧固器以不同布局定位的同时，可以将旋转驱动动力传送到螺母紧固单元(第一 紧固单元和第二紧固单元)。因此，用螺母紧固单元紧固螺母所需要的旋转驱动动力可 以由单个旋转驱动动力发生器供给。换言之，即使不设置多个旋转驱动动力发生器，通 过用第一和第二螺母紧固单元中的一个替换另一个，也可以将轮胎安装到具有不同布局 的轮毂螺栓和螺栓孔的多个汽车车体上。因此，可以减少整个轮胎安装设备的尺寸和成 本。根据本发明，轮胎安装方法通过轮胎安装设备进行，所述轮胎安装设备包括具 有轮胎夹具和螺母紧固器的第一工作机构、以及用于产生旋转驱动力以便紧固螺母的第 二工作机构。轮胎安装方法包括将多个螺母保持在第一工作机构的螺母紧固器上的螺母 保持步骤、用第一工作机构的轮胎夹具夹紧轮胎的轮胎夹紧步骤、用第一工作机构相对 机动车的轮胎安装区域定位轮胎的轮胎定位步骤、以及将旋转驱动动力从第二工作机构 传送到第一工作机构的螺母紧固器以便在轮胎由轮胎夹具夹紧的同时将螺母分别紧固到 机动车的多个轮毂螺栓上的螺母紧固步骤。根据本发明，第一工作机构夹紧轮胎并紧固螺母，而第二工作机构产生用于紧固螺母的旋转驱动动力，并将旋转驱动动力传送到第一工作机构以便紧固螺母。因此， 与如果夹紧轮胎且紧固螺母只由单个工作机构完成相比，第一工作机构和第二工作机构 可以有效地制作得更小且更简单。由于由单个工作机构(第一工作机构)夹紧轮胎且紧 固螺母，所以，轮胎和螺母不太可能改变其相对位置，因此，使得可以很容易地识别螺 母将要紧固的位置。第一工作机构将螺母对应轮毂螺栓分别放置，并在轮胎夹具固定就位时进行螺 母紧固步骤。因此，在螺母紧固步骤中，可以保持第一工作机构在恒定的姿态，并很容 易地控制第一工作机构。根据本发明的轮胎安装设备包括具有轮胎夹具和螺母紧固器的第一工作机构、 以及用于产生旋转驱动动力以紧固螺母并用于将旋转驱动动力传送到螺母紧固器的第二 工作机构，其中旋转驱动动力从第二工作机构传送到第一工作机构的螺母紧固器，以便 在轮胎由轮胎夹具夹紧的同时，将螺母紧固到机动车的轮毂螺栓上。根据本发明，第一工作机构夹紧轮胎并紧固螺母，而第二工作机构产生用于紧 固螺母的旋转驱动动力，并将旋转驱动动力传送到第一工作机构，以便紧固螺母。因 此，如果只由一个工作机构夹紧轮胎且紧固螺母，则第一工作机构和第二工作机构可以 有效地制作的更小且更简单。由于只由一个工作机构(第一工作机构)夹紧轮胎且紧固 螺母，所以，轮胎和螺母不可能改变其相对位置，因此，使得其可以很容易地识别螺母 将要紧固的位置。螺母紧固器将多个螺母分别保持在轮毂螺栓上。因此，当紧固螺母时，可以保 持第一工作机构在恒定的姿态，并很容易地控制第一工作机构。第二工作机构可以包括用于传送旋转驱动动力的旋转驱动动力传送器，而螺母 紧固器可以分别包括与轮毂螺栓相关的与旋转驱动动力传送器可转动地接合的杆、可旋转地支撑杆的轴承、与杆一起旋转并在杆的轴向可移动以便将螺母紧固到轮毂螺栓的扳 手、以及设置在杆和扳手之间用于偏置扳手以使其朝向轮毂螺栓移动的偏置装置。因 此，可以在轮胎由轮胎夹具固定就位的同时容易地用螺母紧固器紧固螺母。


图1是包括根据本发明第一实施例的轮胎安装设备的装配线的透视图；图2是根据第一实施例的轮胎安装设备的第一工作机构的主要部分的透视图；图3是根据第一实施例的第一工作机构的主要部分的前视图；图4是根据第一实施例的第一工作机构的主要部分的侧视图；图5是根据第一实施例的轮胎安装设备的第二工作机构的主要部分的透视图；图6是根据第一实施例的轮胎安装设备的方框图；图7是根据第一实施例的安装方法中的第一工作机构的操作序列的流程图；图8是根据第一实施例的安装方法中的第二工作机构的操作序列的流程图；图9是根据第一实施例的安装方法的时序图；图10是包括根据本发明第二施例的轮胎安装设备的装配线的透视图；图11是根据第二实施例的轮胎安装设备的第一工作机构的主要部分的透视图；图12是根据第二实施例的第一工作机构的主要部分的前视图；图13是根据第二实施例的第一工作机构的主要部分的侧视图；图14是根据第二实施例的轮胎安装设备的第二工作机构和第三工作机构的主要 部分的透视图；图15是根据第二实施例的轮胎安装设备的方框图；图16是根据第二实施例的安装方法中的第一工作机构的操作序列的流程图；图17是根据第二实施例的安装方法中的第二工作机构的操作序列的流程图；图18是根据第二实施例的安装方法中的第三工作机构的操作序列的流程图；图19是根据第二实施例的安装方法的时序图；图20是包括根据本发明第三实施例的轮胎安装设备的装配线的透视图；图21是根据第三实施例的轮胎安装设备的螺母拧紧器单元的前视图；图22是根据第三实施例的轮胎安装设备的方框图；图23是根据第三实施例的安装方法中的轮胎安置机器人的操作序列的流程图；图24是根据第三实施例的安装方法中的螺母紧固机器人的操作序列的流程图；图25是根据第三实施例的安装方法的时序图；图26是包括根据本发明第四实施例的轮胎安装设备的装配线的方框图；图27是包括根据本发明第五实施例的轮胎安装设备的装配线的透视图；图28是包括根据本发明第六实施例的轮胎安装设备的装配线的透视图；图29是显示根据第六实施例由轮胎安装设备安装轮胎的方式的透视30是根据第六实施例的轮胎安装设备的第一工作机构的主要部分的透视图；图31是根据第六实施例的第一工作机构的前视图；
图32是根据第六实施例的轮胎安装设备的第二工作机构的主要部分的透视图；图33是根据第六实施例的第二工作机构的旋转驱动动力传送器的主要部分的横截面视图；图34是显示通过例如根据第六实施例旋转驱动动力传送器操作的方式的横截面视图；图35是根据第六实施例的第一工作机构的螺母紧固单元和旋转驱动动力传送器 的部分横截面视图；图36是根据第六实施例的第一工作机构的锁紧机构和螺母紧固单元的主要部分 的前视图；图37A是当锁紧机构没有固定螺母紧固单元时，根据第六实施例的锁紧机构的 前视图；图37B是当锁紧机构固定螺母紧固单元时，根据第六实施例锁紧机构的前视 图；图38是用于根据第六实施例的轮胎安装设备的螺母紧固单元的支架的透视图；图39是显示其中螺母紧固单元使用用于根据第六实施例的螺母紧固单元的支架 替换的方式的前视图；图40是根据第六实施例的轮胎安装设备的控制系统的方框图；图41是根据第六实施例的第一工作机构的主要操作序列的流程图；图42是根据第六实施例的第二工作机构的主要操作序列的流程图；图43是其中根据第六实施例的轮胎安装设备将轮胎安装在汽车车体上的过程的 时序图；以及图44是显示在根据第一实施例的第一工作机构的夹紧臂、轮胎以及挡泥板之间 的位置关系的视图。
具体实施例方式[第一实施例]图1是包括根据本发明第一实施例的轮胎安装设备10的装配线12的透视图。装配线12具有用于将放置在车架16a上的汽车车体(机动车)14间歇进给到轮 胎安装位置的进给路径16。设置在进给路径16各侧的一对轮胎安装设备10 (每侧设置一 个，在图1中只显示了其中的一个)将轮胎W自动安装到汽车车体14的轮毂螺栓18上。轮胎安装设备10具有彼此分离并根据将在后面说明的工作操作细节构成的第一 工作机构20和第二工作机构22。进给路径16间歇地进给汽车车体14，使得汽车车体14 的前轮侧上的第一安装区域24a、以及汽车车体14的后轮侧上的第二安装区域24b将被连 续地定位在轮胎安装站上。在靠近第一工作机构20处，设置有放置轮胎W的轮胎装料运输机26、用于容纳 紧固到轮毂螺栓18上的螺母28的螺母存放器30、以及用于从螺母存放器30中取出某些 数量(五个或四个)的螺母28并将螺母28排列放置在螺母台32上的第三工作机构33。第一工作机构20包括具有臂36的机器人本体34，臂36包括在其末端的具有安 装在其上的旋转分度基座40的机械手38。如图2到图4所示，分度基座40支撑用于夹紧轮胎W的轮胎夹紧装置42、以及 用于将螺母28临时紧固到放置有轮胎的轮毂螺栓18上的临时紧固装置44。
轮胎夹紧装置42具有固定到分度基座40上的连接板46。如图2和图3所示， 凸轮环50通过多个导向辊48可旋转地支撑在连接板46上。多个(例如，三个)径向延 伸的导轨52等角度间隔地安装在连接板46上。滑动基座54可移动地安装在各个的导轨52上，并通过连接杆56连接到凸轮环 50。轮胎保持器58安装在滑动基座54上。汽缸60可摆动地安装在连接板46上，而连 接到汽缸60的杆62固定到凸轮环50。如图4所示，临时紧固装置44包括固定到连接板46的单个电动机64。电动机 64具有旋转驱动轴64a，与齿轮系68保持啮合的驱动齿轮66固定到所述旋转驱动轴64a 上。工具单元70可拆卸地安装到齿轮系68。工具单元70包括五个(或四个)螺母拧紧器72，其通过齿轮系68和驱动齿轮 66被电动机64彼此一致地旋转。如图1所示，第二工作机构22包括具有臂76的机器人本体74，臂76包括在末 端上的具有旋转安装在其上的分度基座80的机械手78。如图5所示，在分度基座80上 安装有用于完全紧固螺母28的完全紧固装置82，其中螺母28已经在第一安装区域24a和 第二安装区域24b中临时紧固在轮毂螺栓18上，以及用于捕捉第一安装区域24a和第二 安装区域24b的图像，以便检测各个轮毂螺栓位置的CCD图像捕捉照相机(此后简称为 照相机)(检测传感器)84、86。完全紧固装置82包括连接到第一电动机88的第一螺母拧紧器90、以及连接到 第二电动机92的第二螺母拧紧器94。第一螺母拧紧器90和第二螺母拧紧器94通过连 接到从节距改变汽缸96延伸的杆96a的间隔调节器98可改变。间隔调节器98绕支撑轴 99可进行角度移动。第一螺母拧紧器90和第二螺母拧紧器94可以根据是需要五个还是 四个螺母用于紧固轮胎W而改变节距间隔。第三工作机构33包括在其末端支撑螺母夹盘87的臂，螺母夹盘87可以打开和 关闭以用于取出容纳在螺母存放器30中的螺母28，并将螺母28放置在螺母台32上。如图6所示，第二工作机构22的照相机84、86将第一安装区域24a和第二安装 区域24b的图像信息输出到第一图像处理器100。第一图像处理器100也从设置在轮胎装料运输机26上方的照相机(螺栓孔检测 传感器)102供给轮胎W的图像信息(轮胎W的螺栓孔)。用于捕捉将要进给的螺母28的图像的照相机104(在图1中未显示)固定地定位 在第三工作机构33附近。由照相机104捕捉的螺母28的图像信息输入到第二图像处理 器 106。第一图像处理器100连接到运算单元108。运算单元108计算第一安装区域24a 中的轮毂螺栓、第二安装区域24b中的轮毂螺栓、以及轮胎装料运输机26上的轮胎W 的螺栓孔的相对位置。然后，运算单元108将计算的相对位置输出到主控制器(控制机 构)110。第二图像处理器106连接到处理由照相机104捕捉的螺母28的图像信息的运算 单元108，并将处理的图像信息输出到主控制器100。
根据从运算单元108输入的处理过的图像信息，主控制器100控制第一工作机构 20的操作，也控制第二工作机构22和第三工作机构33的操作。因此，这样构造的轮胎安装设备10的操作将参照图7和图8显示的流程、以及图9显示的时序图，相对根据第一实施例的安装方法说明。图7中显示的是第一工作机构20的操作序列，图8中显示的是第二工作机构22 的操作序列。如图9所示，第一工作机构20、第二工作机构22以及第三工作机构33彼 此相关地操作。首先，将在下面说明第一工作机构20的操作序列。当用临时紧固装置44的五个螺母拧紧器72夹紧排列在螺母台32上的五个螺母28后，第一工作机构20用轮胎夹紧 装置42夹紧轮胎装料运输机26上的轮胎W(步骤Si)。更具体地，如图3所示，当致动汽缸60以便在由箭头表示的方向伸出杆62时， 固定到杆62的凸轮环50在由导向辊48导向的同时由箭头表示的方向旋转。其端部连接 到凸轮环50的连接杆56沿导轨52向内(朝向中心)移动各个滑动基座54。因此，轮胎 W的外圆周表面由安装在滑动基座54上的轮胎保持器58压紧并保持。在已经夹紧螺母28和轮胎W的状态下，当机器人本体34转动时，第一工作机 构20移动到安装准备位置(步骤S2)。此时，在汽车车体14的前轮侧上的第一安装区 域24a定位在轮胎安装站中。如果输入根据由与第二加工机构22相关的照相机84、86捕捉的图像产生的前轮 校正量(步骤S3 是)，则控制进入到将轮胎W安置在第一安装区域24a中的步骤S4。然后，控制进入到将螺母28临时紧固到各个轮毂螺栓18上的步骤S5。更具体 地，如图4所示，激励电动机64以使驱动齿轮66和齿轮系68彼此一致地旋转工具单元 70的螺母拧紧器72，从而将螺母28临时紧固到轮毂螺栓18上。当轮胎W已经作为第一安装区域24a中的前轮临时紧固时，输出前轮安置完成 信号(步骤S6)。然后，控制进入机器人本体34从第一安装区域24a朝向螺母台32移动 的步骤S7。临时紧固装置44的螺母拧紧器72夹紧排列在螺母台32上的五个螺母28，之后 机器人本体34朝向轮胎装料运输机26转动。轮胎夹紧装置42夹紧轮胎W (步骤S8)， 然后，当致动机器人本体34时移动到安装准备位置(步骤S9)。在轮胎夹紧装置42移动的同时，汽车车体14在图1中的箭头表示的方向沿进给 路径16间歇地进给，直到后轮侧上的第二安装区域24b定位在轮胎安装站为止。如果输入根据来自由与第二加工机构22相关的照相机84、86的图像信号产生的 后轮校正量(步骤S10:是)，其将在后面说明，则控制进入到将后轮轮胎W安置在第二 安装区域24b中的步骤S11。当螺母28已经通过第二工作机构22临时紧固在第二安装区域24b中的轮毂螺栓 18上后(步骤S12)，输出后轮安置完成信号(步骤S13)。此后，第一工作机构20移动 到其初始位置(步骤S14)，从而完成将轮胎临时紧固到汽车车体14上的过程。其次，将参照图8具体说明第二工作机构22的操作序列。第二工作机构22的机器人本体74被操作以将照相机84、86定位在轮胎安装站 中。当汽车车体14的前轮侧上的第一安装区域24a放置在轮胎安装站中时(步骤S21 是)，则控制进入到照相机84、86读出第一安装区域24a中前轮轮毂螺栓18的图像信息 的步骤S22。由照相机84、86读出的图像输出到第一图像处理器100，其计算相对参考位置的轮毂螺栓18的校正量。校正量从运算单元108输出到主控制器110 (步骤S23)。第二工作机构22移动到与第一安装区域24a中的第一工作机构20的操作序列不 干涉的位置(步骤S24)。如果从第一工作机构20输入前轮安置完成信号(步骤S25 是)，则控制进入到第二工作机构22移动到紧固位置(第一安装区域24a)的步骤S26。在第一工作机构20中，五个螺母28已经临时紧固到轮毂螺栓18上。完全紧固 装置82的第一螺母拧紧器90和第二螺母拧紧器94通过第一电动机88和第二电动机92 旋转，以便完全紧固两个螺母28。然后，第一螺母拧紧器90和第二螺母拧紧器94转动 规定的角度，此后，第一螺母拧紧器90和第二螺母拧紧器94完全紧固另外两个临时紧固 的螺母28。然后，当第一螺母 拧紧器90和第二螺母拧紧器94进一步转动后，例如，第 一螺母拧紧器90完全紧固临时紧固的螺母28的剩余一个螺母(步骤S27)。当轮胎W已经在第一安装区域24a中安装后，第二工作机构22移动为不干涉 (步骤S28)。然后，第二工作机构22移动到后轮轮毂螺栓检测位置(步骤S29)，并确 定汽车车体14是否已经沿进给路径16进给半个节距(步骤S30)。如果判断汽车车体14已经进给半个节距(步骤S30 是)，即如果判断后轮侧上 的第二安装区域24b已经放置在轮胎安装站中，则控制进入照相机84、86阅读第二安装 区域24b中的后轮轮毂螺栓18的图像信息的步骤S31。由照相机84、86读出的图像输出 到第一图像处理器100，其计算第二安装区域24b中的轮毂螺栓18的校正量(步骤32)。当第二工作机构22移动为与第二安装区域24b不干涉后(步骤33)，控制进入步 骤S34，在其中确定是否已经完成由第一工作机构20对后轮安置的步骤。如果输入后轮 安置完成信号(步骤34 是)，则控制进入第二工作机构22移动到紧固位置(第二安装 区域24b)的步骤35。当第一螺母拧紧器90和第二螺母拧紧器94旋转时，完全紧固装置82完全紧固 两个螺母28、两个螺母28，然后紧固一个螺母28 (步骤S36)。此后，控制进入第二工 作机构22移动到不干涉的步骤S37。利用螺母夹盘87，第三工作机构33重复地从螺母存放器30将前轮螺母28进给 到螺母台32，并在螺母台32上排列前轮螺母28，也从螺母存放器30将后轮螺母28进给 到螺母台32，并在螺母台32上排列后轮螺母28。由于装配线12包括在汽车车体14的每侧上设置的一个轮胎安装设备10，如上所 述同样的操作在每侧上基本同时进行。根据第一实施例，轮胎安装设备10包括彼此分离的第一工作机构20和第二工作 机构22。第一工作机构20包括轮胎夹紧装置42和临时紧固装置44。而第二工作机构 22包括完全紧固装置82。因此，与只设置单个具有轮胎夹紧装置和临时紧固装置的工作机构相比，第一 工作机构20和第二工作机构22可以有效地更小且更简单。此外，由于临时紧固装置44包含在其中，所以，第一工作机构20可以由单个电 动机64构成。与紧固装置用于临时和完全紧固螺母相比，电动机64就可以更小且更轻， 从而容易地使第一工作机构20整体制作得更小且更轻。此外，第一工作机构20和第二工作机构22共同参与轮胎安装操作。因此，多 个操作序列可以同时进行，从而使整个轮胎安装控制过程安置为更短且更有效。
更具体地，如图9所示，当第一工作机构20接收螺母28以及用于后轮的轮胎W 时，第二工作机构22将螺母28完全紧固到前轮侧上的第一安装区域24a中的轮毂螺栓18 上。因此，容易和可靠地，整个轮胎安装过程可以做的很短且更有效。轮胎安装设备10还包括第三工作机构33，其从螺母存放器30移出某些数量(五 个或四个)的螺母28，并将螺母28排列放置在螺母台32上。第一工作机构20和第二工 作机构22不进行排列螺母28的过程，因此，操作序列可更简单且更有效地进行。进给路径16间歇地进给汽车车体14，使得汽车车体14的第一安装区域24a和第 二安装区域24b连续定位在轮胎安装站中。因此，第一工作机构20和第二工作机构22 可以在轮胎安装站(在左和右侧中的一侧上)中各设一个，用于处理汽车车体14的前和 后轮。当用于轮胎W的螺栓孔的数量由于汽车车体14的类型改变而改变时，第一工作 机构20的临时紧固装置44的工具单元70也改变。更具体地，其上固定五个螺母拧紧器 72的工具单元70用其上安装四个螺母拧紧器72的新工具单元70代替。 在第二工作机构22中，完全紧固装置82的汽缸96被致动以绕支撑轴99转动间 隔调节器98，以便调节间隔(节距)。因此，第一螺母拧紧器90和第二螺母拧紧器94 之间的间隔根据四个轮毂螺栓18的布置改变节距。[第二实施例]图10是包括根据本发明第二施例的轮胎安装设备210的装配线212的透视图。装配线212具有用于将放置在车架216a上的汽车车体(机动车)214间歇进给 到轮胎安装位置的进给路径216。一对轮胎安装设备210在进给路径216的每侧设置一 个(在图1中只显示了其中的一个)，自动将轮胎W安装到汽车车体214的轮毂螺栓218上。轮胎安装设备210包括彼此分离并根据将在后面说明的工作操作细节构成的第 一工作机构220、第二工作机构222a和第三工作机构222b。第二工作机构222a设置在汽车车体214的前轮侧上的第一安装区域224a处，而 第三工作机构222b设置在汽车车体214的后轮侧上的第二安装区域224b处。放置轮胎 W的轮胎装料运输机226设置在第一工作机构220附近处。在第二工作机构222a和第三工作机构222b附近处，设置有在其中容纳螺母228 以紧固在轮毂螺栓118上的螺母存放器230a、230b,以及放置从螺母存放器230a移出的 一些数量(五个或四个)的螺母228的螺母台232a，232b。第一工作机构220包括具有臂236的机器人本体234，臂236在其末端包括具有 安装在其上的可旋转分度基座240的机械手238。如图11到图13所示，分度基座240在其上支撑用于夹紧轮胎W的轮胎夹紧装 置242、以及用于将螺母228临时紧固在已放置轮胎W的轮毂螺栓218上的临时紧固装置 244。
轮胎夹紧装置242具有固定到分度基座240上的连接板246。如图11和图12所 示，凸轮环250通过多个导向辊248可旋转地支撑在连接板246上。多个(例如，三个) 径向延伸的导轨252等角度间隔地安装在连接板246上。滑动基座254可移动地安装在各个的导轨252上，并通过连接杆256连接到凸轮环250。轮胎保持器258安装在滑动基座254上。汽缸260摆动地安装在连接板246 上，而连接到汽缸260的杆262安装到凸轮环250。如图13所示，临时紧固装置244由固定到连接板246的单个电动机264组成。电动机264具有旋转驱动轴264a，在旋转驱动轴264a上固定有与齿轮系268保持啮合的 驱动齿轮266。工具单元270可拆卸地安装到齿轮系268上。工具单元270包括五个(或四个)螺母拧紧器272，它们通过电动机64经由齿轮 系268和驱动齿轮266能够彼此一致地旋转。如图10所示，彼此结构相同的第二工作机构222a和第三工作机构222b包括具 有臂276a、276b的各机器人本体274a、274b，每个臂包括在末端上的具有可旋转地安装 在其上的分度基座280a、280b的机械手278a，278b。如图10和图14所示，在分度基座280a上具有用于完全紧固已经临时紧固在第 一安装区域224a中的轮毂螺栓218上的螺母228的第一完全紧固装置282a、用于捕捉第 一安装区域224a的图像以便检测第一安装区域224a中的各个轮毂螺栓位置的CCD图像 捕捉照相机(此后简称为照相机)(第一检测传感器)284a、286a,以及用于从螺母存放器 230a取出螺母228并将螺母228放置在螺母台232a上的螺母夹盘287a。类似地，在分度基座280b上具有用于完全紧固已经临时紧固在第二安装区域 224b中的轮毂螺栓218上的螺母228的第二完全紧固装置282b、用于捕捉第二安装区域 224b的图像的照相机(第二检测传感器)284b，286b，以及用于从螺母存放器230b取出 螺母228并将螺母228放置在螺母台232b上的螺母夹盘287b。第一完全紧固装置282a包括连接到第一电动机288的第一螺母拧紧器290、以及 连接到第二电动机292的第二螺母拧紧器294。第一螺母拧紧器290和第二螺母拧紧器 294通过连接到从节距改变汽缸296延伸的杆296a的间隔调节器298可被改变。间隔调 节器298绕支撑轴299有角度地移动。第一螺母拧紧器290和第二螺母拧紧器294可以 根据需要四个还是五个螺母用于紧固轮胎W而改变节距间隔。第二完全紧固装置282b在结构上与第一完全紧固装置282a相同。其部件由同 样的标号表示，因此这些特征将不在下面具体说明。如图15所示，第二工作机构222a的照相机284a、286a将第一安装区域224a 的图像信息输出到处理图像信息的第一图像处理器300。第三工作机构222b的照相 机284b、286b将第二安装区域224b的图像信息输出到处理图像信息的第二图像处理器 302。放置在轮胎装料运输机226上的轮胎W的图像信息从照相机(第三检测传感 器)304输入到处理图像信息的第二图像处理器302。第一图像处理器300和第二图像处理器302连接到运算单元306。运算单元306 计算第一安装区域224a中的轮毂螺栓、第二安装区域224b中的轮毂螺栓、以及轮胎装料 运输机226上的轮胎W的螺栓孔的相对位置，并将计算的相对位置输出到主控制器(控 制机构)308。根据从运算单元306输入的处理过的图像信息，主控制器308控制第一工 作机构220的操作，也控制第二工作机构222a和第三工作机构222b的操作。因此，将参照图16到图18显示的流程图以及图19显示的时序图说明涉及根据 第二实施例的安装方法构成的轮胎安装设备210的操作。
第一工作机构220的操作序列显示在图16中，第二工作机构222a的操作序列显 示在图17中，而第三工作机构222b的操作序列显示在图18中。如图19所示，第一工 作机构220、第二工作机构222a以及第三工作机构222b彼此相关地操作。首先，将在下面说明第一工作机构220的操作序列。当用临时紧固装置244的 五个螺母拧紧器272夹紧排列在螺母台232a上的五个螺母228后，第一工作机构220用 轮胎夹紧装置242夹紧轮胎装料运输机226上的轮胎W(步骤S41)。更具体地，如图12所示，当致动汽缸260以在由箭头表示的方向凸出杆262 时，固定到杆262的凸轮环250在由导向滚248导向的同时在由箭头表示的方向旋转。其 端部连接到凸轮环250的连接杆256沿导轨252向内(朝向中心)移动各个滑动基座254。 因此，轮胎W的外圆周表面由安装在滑动基座254上的轮胎保持器258压紧并保持。在已经夹紧螺母228和轮胎W的情况下，第一工作机构220在机器人本体234操 作下朝向第一安装区域224a移动(步骤S42)。如果输入根据由与第二工作机构222a相 关的照相机184a、286a捕捉的图像产生的前轮校正量(步骤S43:是)，则控制进入到在 第一安装区域224a中安置轮胎W的步骤S44。然后，控制进入到将螺母228临时紧固到各个轮毂螺栓218上的步骤S45。更 具体地，如图13所示，电动机264受到激励使得驱动齿轮266和齿轮系268旋转工具单 元270的螺母拧紧器272，从而将螺母228临时紧固到轮毂螺栓218上。当轮胎W已经作为第一安装区域224a中的前轮临时紧固时，输出前轮安置完成 信号(步骤S46)。然后，控制进入到机器人本体234从第一安装区域224a朝向螺母台 232b移动的步骤S47 (步骤S47)。临时紧固装置244的螺母拧紧器272夹紧排列在螺母台232b上的五个螺母228， 之后，机器人本体234朝向轮胎装料运输机226转动。轮胎夹紧装置242夹紧轮胎W(步 骤S48)。然后，轮胎夹紧装置242在机器人本体234的驱动下朝向第二安装区域224b移 动(步骤S49)。如果输入根据来自与第三工作机构222b相关的照相机284b、286b的图像信号产 生的后轮校正量(步骤S50 是)，(其将在后面说明)，则控制进入后轮轮胎W被安置 在第二安装区域224b的步骤S51。当螺母228已经通过临时紧固装置244在第二安装区域224b临时紧固在轮毂螺 栓118上后(步骤S52)，输出后轮安置完成信号(步骤S53)。此后，第一工作机构220 移动到其初始位置(步骤S54)，从而完成将轮胎临时紧固在汽车车体214上的过程。其次，将参照图17说明第二工作机构222a的操作序列。当第二工作机构222a的机器人本体274a已经被操作以将照相机284a、286a定位 在第一安装区域224a附近后，照相机284a、286a读取第一安装区域224a中的前轮轮毂螺 栓218的图像信息(步骤S61)。由照相机284a、286a读取的图像被输出到第一图像处理器300，其计算相对 参考位置的轮毂螺栓218的校正量。校正量从运算单元306输出到主控制器308 (步骤 S62)。
第二工作机构222a移动到与第一安装区域224a中的第一工作机构220的操作 序列不干涉的位置(步骤S63)。如果从第一工作机构220输入前轮安置完成信号(步骤S64是)，则控制进入第二工作机构222a移动到第一安装区域224a的步骤S65。在第一安装区域224a中，五个螺母228已经临时紧固到轮毂螺栓218上。第一 完全紧固装置282a的第一螺母拧紧器290和第二螺母拧紧器294通过第一电动机288和 第二电动机292被旋转，以便完全紧固两个螺母228。然后，第一螺母拧紧器290和第 二螺母拧紧器294转动规定的角度。此后，第一螺母拧紧器290和第二螺母拧紧器294 完全紧固另外两个已临时紧固的螺母228。在第一螺母拧紧器290和第二螺母拧紧器294 进一步转动后，例如，第一螺母拧紧器290完全紧固剩余一个临时紧固的螺母228(步骤 S66)。当轮胎W已经安装在第一安装区域224a中后，第二工作机构222a朝向螺母存 放器230a移动。第二工作机构222a的螺母夹盘287a从螺母存放器230a取出五个螺母 228，并将五个螺母228放置在螺母台232a上(步骤S67)。控制进入第二工作机构222a 移动到其初始位置的步骤S68，并在下一个汽车车体214上进行如上所述相同的过程。下面将参照图18说明第三工作机构222b的操作序列。第三工作机构222b的机器人本体274b操作以将照相机284b、286b定位在第二安装区域224b附近，在那里，照相机284b、286b捕捉第二安装区域224b中的轮毂螺栓 218的图像(步骤S71)。由照相机284b、286b读出的图像输出到第二图像处理器302， 其将第二安装区域224b中的轮毂螺栓218的校正量通过运算单元306输出到主控制器 308 (步骤 S72)。第三工作机构222b移动到与第二安装区域224b不干涉的位置(步骤S73)。控 制进入螺母夹盘287b操作以从螺母存放器230b取出五个后轮螺母228并将后轮螺母228 放置在螺母台232a上的步骤S74。此后，如果从第一工作机构220输入后轮安置完成信号(步骤S75:是)，则 控制进入第三工作机构222b的第二完全紧固装置282b移动到第二安装区域224b的步骤 S76。当第一螺母拧紧器290和第二螺母拧紧器294旋转时，第二完全紧固装置282b完 全紧固两个螺母228、两个螺母228，然后紧固一个螺母228 (步骤S77)。此后，控制进 入第三工作机构222b移动到其初始位置的步骤S78。由于装配线212具有在汽车车体214的每侧设置一个的轮胎安装设备210，所 以，如上所述同样的操作在每侧上基本同时进行。根据第二实施例，轮胎安装设备210包括彼此分离的第一工作机构220、第二工 作机构222a和第三工作机构222b。第一工作机构220包括轮胎夹紧装置242和临时紧固 装置244，第二工作机构222a包括第一完全紧固装置282a，而第三工作机构222b包括第 二完全紧固装置282b。因此，与如果只有单个工作机构被提供并具有轮胎夹紧装置和临时紧固装置相 比，第一工作机构220、第二工作机构222a和第三工作机构222b可以有效地制作得更小
且更简单。此外，由于临时紧固装置244包含在其中，所以，第一工作机构220可以由单个 电动机264构成。因此，与如果紧固装置被提供以用于既临时紧固螺母又完全紧固螺母 相比，电动机264就可以更小且更轻，因此，很容易使第一工作机构220制作为更小且更轻。
此外，第一工作机构220、第二工作机构222a和第三工作机构222b共同参与轮 胎安装操作。因此，多个操作序列可以同时进行，从而使整个轮胎安装控制过程进行得 更短且更有效。更具体地，如图19所示，当第一工作机构220接收螺母228和用于前轮的轮胎 W的同时，第三工作机构222b将检测照相机284b、286b移动到第二安装区域224b。第二工作机构222b操作以检测第一安装区域224a和第三工作机构222b操作以检测第二安装区域224b同时进行。第一工作机构220不需要进行以上检测操作，因此， 可以在第一安装区域224a和第二安装区域224b中更有效地临时紧固轮胎W。当第一工作机构220将螺母228和轮胎W安装在第二安装区域224b中时，第二 工作机构222b将螺母228完全紧固在第一安装区域224a中，同时，第三工作机构222b 将螺母228排列在螺母台232a上。因此，轮胎整个安装过程可以时间短、效率高地更容 易且更可靠地进行。当由于改变汽车车体214的类型使得用于轮胎W的螺栓孔的数量改变时，第一 工作机构220的临时紧固装置244的工具单元270也改变。更具体地，其上固定五个螺 母拧紧器272的工具单元270用其上安装四个螺母拧紧器272的新工具单元270代替。在第二工作机构222a和第三工作机构222b中，第一完全紧固装置282a和第二 完全紧固装置282b的汽缸296被致动以便绕支撑轴99转动间隔调节器98，以调节其间间 隔(节距)。因此，第一螺母拧紧器290和第二螺母拧紧器294之间的间隔根据四个轮毂 螺栓218的布置改变节距。[第三实施例]图20是包括根据本发明第三实施例的轮胎安装设备410的装配线412的透视 图。装配线412具有用于将放置在车架416a上的汽车车体(机动车)414间歇进给到 轮胎安装位置的进给路径416。在进给路径416每侧设置一个的一对轮胎安装设备410(在 图20中只显示了其中的一个)将轮胎W自动安装到汽车车体414的轮毂螺栓418上。轮胎安装设备410具有轮胎安置机器人420、螺母紧固机器人(第二工作机 构)422、以及具有安装在其上的螺母拧紧器单元(工作单元)424的平衡器机构(第一工 作机构)426。进给路径416间歇地进给汽车车体414，使得汽车车体414的前轮侧上的第一安 装区域428a、以及汽车车体414的后轮侧上的第二安装区域428b将连续地定位在轮胎安 装站上。在轮胎安置机器人420附近，设置有放置轮胎W的轮胎装料运输机430。在螺 母紧固机器人422附近处，设置有用于容纳将紧固在轮毂螺栓418上的螺母428的螺母存 放器434、以及用于从螺母存放器434取出一定数量(五个或四个)的螺母432并将螺母 432排列放置在螺母台436上的螺母排列机器人438。轮胎安置机器人420包括具有一对臂442的可摆动机器人本体440，臂442包括 在其末端的安装有轮胎夹具446的各个机械手444。CCD图像捕捉照相机(此后简称为 照相机)448a、448b安装在机器人本体440上，用于捕捉第一安装区域428a和第二安装 区域428b的图像，以便检测各个轮毂螺栓的位置。
螺母紧固机器人422包括具有臂452的机器人本体450，臂452包括在其末端上 的机械手454。可拆卸地连接到螺母拧紧器单元424的夹具456安装在机械手454上。如图20和图21所示，螺母拧紧器单元424具有在其中容纳五个(或四个)电动 机(未显示)的中空圆筒壳体458。分别连接到各电动机的螺母拧紧器460从中空圆筒壳 体458的端部露出。螺母拧紧器460布置为圆形图案，与第一安装区域428a和第二安装 区域428b中的各个轮毂螺栓418对齐。如图21所示，中空圆筒壳体458具有限定在其间的两个螺纹孔458a。夹具456 具有限定在其间并与螺纹孔458a对齐的孔456a。插入到孔456a中的螺钉461被拧进螺 纹孔458a中，从而将中空圆筒壳体458紧固到夹具456。平衡器机构426包括气动操作的地面安装平衡器。平衡器机构426包括安装螺 母拧紧器单元424的连接件462。平衡器机构26承受作为重物的螺母拧紧器单元424的 重量，同时能够保持可移动地安装在其上的螺母拧紧器单元424。可选择地，平衡器机构 426可以包括天花板支撑的平衡器。螺母排列机器人438具有在其末端上支撑螺母夹盘466的臂，所述螺母夹盘466 可打开且可关闭，用于取出容纳在螺母存放器434中的螺母432，并将螺母432放置在螺 母台436上。如图22所示，与轮胎安置机器人420相关的照相机448a、448b将关于第一安装 区域428a和第二安装区域428b的图像信息输出到图像处理器470。图像处理器470连接 到运算单元472。运算单元472计算第一安装区域428a中轮毂螺栓的位置以及第二安装 区域428b中轮毂螺栓的位置，并将计算的位置输出到主控制器474。根据从运算单元472输入的计算信息，主控制器474控制螺母紧固机器人422的 操作，也控制轮胎安置机器人420和螺母排列机器人438的操作。因此，将参照图23到图24显示的流程图以及图25显示的时序图说明涉及根据 第三实施例的安装方法构成的轮胎安装设备的410的操作。轮胎安置机器人420的操作序列显示在图23中，而螺母紧固机器人422的操作 序列显示在图24中。如图25所示，轮胎安置机器人420和螺母紧固机器人422彼此相 关地操作。首先，将在下面说明轮胎安置机器人420的操作序列。轮胎安置机器人420用 成对的轮胎夹具446夹紧设置在轮胎送料输送机430上的轮胎W(步骤S81)。当机器人本体440摆动时，夹紧轮胎W的轮胎安置机器人420将由轮胎夹具446 夹紧的轮胎W移动到安装位置(步骤S82)。同时，汽车车体414的前轮侧上的第一安装 区域428a设置在轮胎安装站(安装位置)中。在轮胎安置机器人420中，照相机448a、448b捕捉第一安装区域428a的图像。 捕捉的图像被处理以便检测轮毂螺栓418 (步骤S83)。
然后，控制进入到轮胎安置机器人420将轮胎W安置在第一安装区域428a中的 步骤S84。输出前轮安置完成信号(步骤S85)，然后，确定螺母紧固机器人422是否已 经完成紧固前轮螺母432 (步骤S86)。 如果输入对于螺母432的紧固完成信号(步骤S86 是)，则控制进入轮胎安置 机器人420朝向轮胎装料运输机430处的轮胎接收位置移动的步骤S87。放置在轮胎装料运输机430上的后轮轮胎W之一由轮胎安置机器人420的轮胎夹具446夹紧(步骤S88)。
轮胎安置机器人420朝向轮胎安装位置移动(步骤S89)。如果检测到汽车车体 414已经进给半个节距(步骤S90:是)，S卩，如果后轮侧上的第二安装区域428b定位在 轮胎安装工位中，则控制进入到检测第二安装区域428b中的轮毂螺栓418的步骤S91。 轮毂螺栓418以与步骤S83中前轮轮毂螺栓418相同的检测方式被检测。然后，控制进入到将轮胎W安置在第二安装区域428b中的步骤S92。然后，输 出后轮轮胎安置完成信号(步骤S93)。在已经安置轮胎W的第二安装区域428b中，螺 母432紧固到轮毂螺栓418上。一旦完成螺母432的紧固(步骤S94:是)，则控制进入 到轮胎安置机器人420移动到轮胎接收位置的步骤S95。下面将参照图24说明螺母紧固机器人422的操作序列。致动螺母紧固机器人422以将连接到夹具456的螺母拧紧器单元424朝向螺母台 436移动。螺母拧紧器单元424的螺母拧紧器460夹紧排列在螺母台436上的五个前轮螺 母 432(步骤 S101)。然后，致动螺母紧固机器人422以便将螺母拧紧器单元424移动到靠近安装位置 处的第一安装区域428a的位置(步骤S102)。如果检测到前轮轮胎W由轮胎安置机器人 420安置(步骤S103 是)，则控制进入到将螺母拧紧器单元424的螺母拧紧器460定位 在各个轮毂螺栓418处的第一安装区域428a中的步骤S104。然后，螺母拧紧器460通过未显示的各个电动机旋转，以便将螺母432紧固到各 个轮毂螺栓418上(步骤S 105)。当完成螺母432的紧固时，输出螺母紧固完成信号(步 骤 S106)。致动螺母紧固机器人422以便朝向螺母台436处的螺母接收位置移动螺母拧紧器 单元424(步骤S107)，由此，螺母拧紧器460夹紧后轮螺母432 (步骤S108)。当汽车车体414已经进给半个节距后，控制进入到螺母拧紧器单元424移动到靠 近安装位置处的第二安装区428b的位置的步骤S109。当判断后轮轮胎W已经安置在第 二安装区428b中时(步骤SllO :是)，则控制进入到螺母拧紧器单元424定位在第二安 装区428b中的步骤S111。旋转螺母拧紧器460以便将螺母432紧固到第二安装区428b 中的轮毂螺栓418上(步骤S112)。此时，完成在第二安装区428b中的螺母432的紧固(步骤S113)。然后，控制 进入到螺母拧紧器单元424移动到螺母接收位置的步骤S114。由于装配线412包括在汽车车体414的每侧设置一个的轮胎安装设备410，所 以，与上述同样的操作在每侧上基本同时进行。根据第三实施例，相当沉重的螺母拧紧器单元424安装在平衡器机构426上。因 此，螺母拧紧器单元424的重量由平衡器机构426支撑，且螺母拧紧器单元424可以在各 个方向移动。螺母紧固机器人422可拆卸地连接到螺母拧紧器单元424，并螺母拧紧器单元 424安装在平衡器机构426上的状态下根据螺母紧固过程用动操作。因为平衡器机构426支撑螺母拧紧器单元424的重量，所以，当螺母紧固机器人 422使螺母拧紧器单元424实际操作时，可以有效地减少由螺母拧紧器单元424施加在螺 母紧固机器人422上的载荷。这样，可以减少螺母紧固机器人422的尺寸，从而很容易使轮胎安装设备410整体上更小、更简单。当螺母紧固机器人422为了维修等停机时，螺母紧固机器人422可以与螺母拧紧 器单元424分离。因此，操作者可以在平衡器机构426的辅助下很容易地操作螺母拧紧 器单元424。[第四实施例]图26是包括根据本发明第四实施例的轮胎安装设备480的装配线482的方框 图。与根据第三实施例的装配线412的部件相同的装配线482的部件由相同的标号表示， 这些特征在以下将不再具体说明。轮胎安装设备480包括轮胎安置机器人420、螺母紧固机器人422、以及具有安 装在其上的螺母拧紧器单元424的平衡器机构484。平衡器机构484包括由平衡器控制器 486的控制器488控制的电操作平衡器。平衡器控制器486包括连接到力传感器492的力计算器490，力传感器492安装在螺母紧固机器人422的机械手上。力传感器492将施加到螺母紧固机器人422的机械 手上的载荷输入到力计算器490。根据第四实施例，螺母拧紧器单元424根据由螺母紧固机器人422进行的螺母紧 固过程操作。当相当大的反作用力施加到螺母紧固机器人422的机械手时，控制器488 控制平衡器机构484的致动器(未显示)，以便根据从力传感器492输入到力计算器490 的信号，将反作用力减少到零，或减少到充分小的值。因此，螺母紧固机器人422进给螺母拧紧器单元424所需要的力显著减少，所 以，螺母紧固机器人422可以可靠地在尺寸上做得更小。[第五实施例]图27是包括根据本发明第五实施例的轮胎安装设备500的装配线502的透视 图。与根据第三实施例的装配线412的部件相同的装配线502的部件由相同的标号表示， 其特征在以下将不再具体说明。轮胎安装设备500包括轮胎安置机器人420、螺母紧固机器人(第二工作机 构)422、以及具有安装在其上的螺母拧紧器单元(工作单元)424的多关节机器人(第一 工作机构)504。多关节机器人504包括与例如螺母紧固机器人422具有相同结构的多关节通用机 器人。多关节机器人504具有在其末端上安装有力传感器508的臂506。力传感器508 检测包括坐标系的X轴、Y轴、Z轴、α 轴、α 2轴、α 3轴的六个轴的方向上的反作 用力，所述坐标系基于力传感器508。多关节机器人504包括用于致动其关节的致动器 510a 到 510d。采用如此构造的第五实施例，当螺母紧固机器人422根据螺母紧固过程操作螺 母拧紧器单元424时，力传感器508检测沿六个轴的方向的反作用力。控制致动器510a_510d以便将检测到的反作用力减少到零，或减少到相当小的 值。因此，螺母紧固机器人422进给螺母拧紧器单元422所需要的力显著减少，螺母紧 固机器人422可以在尺寸上可靠地做得更小。在第三到第五实施例中，已经对构成工作设备的轮胎安装设备410、480、500 进行了说明。然而，本发明不局限于轮胎安装设备，而是也可以适用于各种其它形式的工作设备。[第六实施例] 图28是包括根据本发明第六实施例的一对轮胎安装设备612的装配线610的透 视图。装配线610包括轮胎安装设备612和进给路径614。路径614将放置在车架614a 上的汽车车体(机动车)616间歇进给到轮胎安装位置。更具体地，进给路径614间歇地 进给汽车车体616，使得汽车车体616的前轮侧上的第一安装区域618a以及汽车车体616 的后轮侧上的第二安装区域618b连续定位在轮胎安装站。在进给路径614的每侧设置一个的轮胎安装设备612 (只有一个显示在图28中) 将轮胎W自动安装到汽车车体616的轮毂螺栓620上。轮胎安装设备612包括第一工作 机构622、以及第二工作机构624。第一工作机构622将由轮胎装料运输机626运载的轮胎W进给到第一安装区域 618a或第二安装区域618b，并将轮胎W定位其中。第一工作机构622被供给来自螺母 供给机构628的多个螺母630，并用由第二工作机构624传递的旋转驱动动力将螺母630 紧固到轮毂螺栓620上。螺母供给机构628包括将螺母630容纳在其中的螺母存放器632，以及用于将一 定数量(五个或四个)螺母630从螺母存放器632中取出，并将螺母630排列放置在螺 母台634上的螺母拾取机器人636。螺母拾取机器人636具有支撑在其末端上的螺母夹 盘638的臂，螺母夹盘638可打开且可关闭，用于取出容纳在螺母存放器632中的螺母 630，并将螺母630放置在螺母台634上。如图28所示，第一工作机构622包括机器人本体640，其具有臂642，所述臂 642包括在其末端上的安装有旋转分度基座646的机械手644。如图30和31所示，分度 基座646包括用于夹紧轮胎W的轮胎夹紧机构650、用于将螺母630紧固到其上设置有轮 胎W的轮毂螺栓620上的螺母紧固机构652、以及用于连接或拆开螺母紧固机构652的螺 母紧固单元722a或螺母紧固单元722b (将在后面说明)的锁紧机构654 (参见图36)。如图28所示，两个螺母紧固单元支架656a、656b (此后称为支架656a、656b)设 置为靠近第一工作机构622。在两个支架656a、656b中，支架656b支撑与安装在分度基 座646上的螺母紧固单元722a不同的螺母紧固单元722b。螺母紧固单元722b不同于螺 母紧固单元722a之处在于螺母紧固器726的布局。如图30和31所示，轮胎夹紧机构650包括由未显示的电动机致动的线性导向装 置660。线性导向装置660在其中容纳未显示的驱动轴。当驱动轴由电动机旋转时，两 个夹具臂662沿线性导向装置660移位。驱动轴包括在其上的从驱动轴的中心沿相反方 向螺旋转动的螺纹。当驱动轴旋转时，两个夹具臂662在相反方向移动，同时保持彼此 对齐。当两个夹具臂662彼此移动靠近或远离时，夹具臂662可以夹紧或松开其间的轮 胎W。在说明第一工作机构622的螺母紧固机构652和锁紧机构654之前，下面将首先 说明第二工作机构624。如图28所示，第二工作机构624包括机器人本体670，机器人本体670具有臂 672，臂672包括在其末端的具有安装在其上的旋转分度基座676的机械手674。如图32所示，在分度基座676上，安装有用于产生旋转驱动动力以便将螺母630紧固到第一安 装区域618a和第二安装区域618b中的轮毂螺栓620上的旋转驱动动力发生器678、以及 用于捕捉第一安装区域618a和第二安装区域618b的图像以便检测轮毂螺栓620的位置的 CCD照相机680、682 (此后也称为照相机680、682)。此后，CCD照相机也简称为照相 机。旋转驱动动力发生器678包括两个电动机684和两个旋转驱动动力传送器686， 其都连接到电动机684，用于传送电动机684产生的旋转驱动动力。如图33所示，每个旋转驱动动力传送器686具有第一杆690、第一接头692、第 二杆694、第二接头696、管状插座698、以及螺旋弹簧700。第一杆690具有连接到电动机684的输出轴(未显示)的一端、以及连接到第一 接头692的另一端。第一接头692为中空形状，并具有第一中空圆筒部分702、直径小于 第一中空圆筒部分702的第二中空圆筒部分704、以及夹在第一中空圆筒部分702和第二 中空圆筒部分704之间的第一锥形部分704。第一中空圆筒部分702具有与第一杆690的 外螺纹端部保持螺纹接合的内螺纹表面。第二接头696在结构上与第一接头692相同，并 具有第三中空圆筒部分708，直径小于第三中空圆筒部分708的第四中空圆筒部分710、 以及夹在第三中空圆筒部分708和第四中空圆筒部分710之间的第二锥形部分712。第三 中空圆筒部分708具有与管状插座698的外螺纹端部保持螺纹接合的内螺纹表面。第二杆694具有圆筒部分714以及第三锥形部分716和第四锥形部分718，这两 个锥形部分设置在圆筒部分714的相对端，并朝向其端部直径变为逐渐增大。第二杆694 的圆筒部分714具有稍微小于第一接头692的第一中空圆筒部分702以及第二接头696的 第四中空圆筒部分710的直径的直径。第二杆694的第三锥形部分716容纳在第一接头 692 (第一锥形部分706)中，且在直径上大于第二中空圆筒部分704。第二杆694的第四 锥形部分718容纳在第二接头696 (第二锥形部分712)中，且在直径上大于第四中空圆筒 部分710。螺旋弹簧700覆盖第二杆694，且夹在第一接头692和第二接头696之间。由于旋转驱动动力传送器686如上所述构成，所以，其旋转轴可以如图34所示 被偏移。更具体地，当第一接头692的旋转轴Yl和第二接头696的旋转轴Y2彼此偏移 时，旋转驱动动力可以从第一接头692传递到第二接头696。第一接头692、第二杆694、 以及第二接头696组成万向节机构。因此，即使当第一工作机构622的螺母紧固单元722 改变位置时，也可以将旋转驱动动力从第二工作机构624传递到第一工作机构622。下面将进一步说明第一工作机构622。如图30和31所示，螺母紧固机构652包 括固定到分度基座646的连接板720、以及可拆卸地安装到连接板720上的螺母紧固单元 722a。上述两个锁紧机构654被提供用于将螺母紧固单元722a固定到连接板720。根据 第六实施例，可以根据轮毂螺栓620以及螺栓孔Wa的布局(即，轮胎W的类型)更换螺 母紧固单元722a。用于更换的螺母紧固单元722b设置在支架656b上。如图29所示，连接板720具有多个开口导向件724，其连接第二工作机构624的 旋转驱动动力传送器686。

如图30和31所示，螺母紧固单元722a包括五个螺母紧固器726。螺母紧固器 726的数量与轮毂螺栓620的数量以及螺栓孔Wa的数量相同。如图35所示，每个螺母紧固器726都包括第三杆728、轴承730、扳手732、以及螺旋弹簧734。第三杆728具有设置在连接板720的开口导向件724的一个中的端部728a(参见 图36)，端部728a为锥形。当端部728a连接到第二工作机构624的旋转驱动动力传送器 686之一的管状插座698时，旋转驱动动力可以从第二工作机构624传递到第三杆728。 结果，在由轴承730支撑的同时旋转第三杆728。第三杆728具有将旋转驱动动力从第三 杆728传递到扳手732的两个圆筒凸出部分736。扳手732具有限定在其中的孔738。各个凸出部分736容纳在孔738中。孔738 在螺母紧固单元722的纵向(轴向)延伸，并具有稍微大于凸出部分736的直径的宽度。 因此，凸出部分736可以沿螺母紧固单元722a的轴向方向在孔738内位移。扳手732具 有限定在其中的用于容纳螺母630的凹进部分740。凹进部分740在横截面形状上与螺母 630基本相同。因此，当凹进部分740旋转时，容纳在其中的螺母630也旋转。螺旋弹簧734夹在第三杆728和扳手732之间。第三杆728沿螺母紧固单元722a 的轴向方向被限制位移。然而，扳手732可以在给定的范围内沿轴向方向位移，在所述 范围内凸出部分736可在孔738内位移。因此，螺旋弹簧734正常地促使扳手732移动以远离第三杆728。当扳手732旋转时，将螺母630紧固到轮毂螺栓620上，扳手732移 动远离第三杆728。因此，可以将螺母630紧固在轮毂螺栓620上的所需位置处。下面将参照图36到图39说明第一工作机构622的锁紧机构654和支架656a、 656b。如上所述，锁紧机构654用于将螺母紧固单元722a固定到连接板720。当螺母紧 固单元722a通过锁紧机构654的操作与连接板720解锁时，螺母紧固单元722a可以与连 接板720分离。锁紧机构654包括止动件742、转换杆744、以及连接构件746 (在图37A和图 37B中只显示了一个锁紧机构654)。止动件742可以选择地压紧螺母紧固单元722a。当 止动件742压螺母紧固单元722a时，螺母紧固单元722a固定到连接板720。如果止动 件742不压紧螺母紧固单元722a，则螺母紧固单元722a可以与连接板720分离。转换杆 744根据其位置改变止动件742的压紧状态。连接构件746与转换杆744协作，以便保持 螺母紧固单元722a由止动件742压紧，或保持螺母紧固单元722a与止动件742松开。更具体地，转换杆744包括设置在一端上的滚子748、以及设置在其另一端上的 凸轮750。转换杆744在大致中心区域弯曲。转换杆744通过第一支撑轴Al可摆动地 被支撑。连接构件746具有通过凸轮750摆动支撑在第二支撑轴A2上的端部。支撑止 动件742的弯曲构件752在连接构件746的另一端可摆动地支撑在在第三支撑轴A3上。 弯曲构件752也可摆动地支撑在第四支撑轴A4上。图38显示了支架656a的透视图。螺母紧固单元722a或722b没有保持在支架 656a上。如图38所示，支架656a包括基座756、大致U型的保持板758、两个定位销 760、两个汽缸762、分别安装在汽缸762的末端上并具有水平部分764a和垂直部分764b 的大致L型的接合件764、以及连接到第二支撑件768的第一支撑件766，接合件764被 可摆动地支撑在第一支撑件766上，用于绕支撑轴Bl摆动运动。当汽缸762的加压件 770升高时，促使水平部分764a和垂直部分764b绕支撑轴B摆动。下面将参照图39说明更换螺母紧固单元722a、722b的过程(将螺母紧固单元 722a放置在支架656a上的过程)。当改变将要安装轮胎W的机动车的类型，因此，轮毂螺栓620和螺栓孔Wa(图28)的布局也改变时，更换螺母紧固单元722a、722b。为了用螺母紧固单元722b替换螺母紧固单元722a，将当前安装在第一工作机构 622上的螺母紧固单元722a与连接板720分离，并放置在支架656a上。更具体地，移动 第一工作机构622的臂642以便将螺母紧固单元722a定位在支架656a正上方。然后， 垂直下降螺母紧固单元722a直到定位销760在限定在螺母紧固单元722a中的定位孔772 内接合为止。因此，稳定地定位螺母紧固单元722a。
当锁紧机构654的滚子748邻接基座756的接合件764的水平部分764a时，滚 子748在螺母紧固机构652的重力下向上移动(参见图37A)。止动件742从加压状态改 变到释放状态，从而使螺母紧固单元722a变为与连接板720分离。当第一工作机构622的臂642向上移动时，螺母紧固单元722a保持放置在支架 656a上，但螺母紧固单元722a不安装在连接板720上。然后，臂642移动到放置有另一个螺母紧固单元722b的支架656b，直到定位销 760与连接板720接合为止。当连接板720邻接螺母紧固单元722b时，致动汽缸762以 绕支撑轴Bl转动接合件764的水平部分764a和垂直部分764b。垂直部分764b向下移 动滚子748，从而使止动件742将螺母紧固单元722b固定连接到连接板720。然后，利 用新的螺母紧固单元722b安装轮胎W。如上所述，螺母紧固单元722a和螺母紧固单元 722b彼此不同之处在于其螺母紧固器726的布局。更具体地，由螺母紧固器726形成的 圆具有不同的直径。可选择地，螺母紧固单元722a和螺母紧固单元722b彼此不同之处 可以在于由螺母紧固器726保持的螺母603的尺寸，或螺母紧固器726的数量。图40显示了轮胎安装设备612的控制系统。如图40所示，第二工作机构624 的照相机680、682将第一安装区域618a和第二安装区域618b的图像信息输出到第一图 像处理器800。第一图像处理器800还被供给有来自照相机802 (螺栓孔检测传感器)的轮胎 W(轮胎W的螺栓孔Wa)的图像信息，照相机802捕捉放置在轮胎装料运输机626上的 轮胎W的图像。用于捕捉排列在螺母台634上的螺母630的图像的照相机804固定地定位在靠近 螺母供给机构628的螺母拾取机器人636的位置处。由照相机804捕捉的螺母630的图 像信息输入到第二图像处理器806。第一图像处理器800连接到运算单元808。运算单元808计算第一安装区域618a 中的轮毂螺栓620、第二安装区域618b中的轮毂螺栓620、以及轮胎装料运输机626上的 轮胎W的螺栓孔Wa的相对位置。然后，运算单元808将计算的相对位置输出到主控制 器(控制机构)810。第二图像处理器806连接到运算单元808，并处理由照相机804捕 捉的螺母630的图像信息，并将处理的图像信息输出到主控制器810。根据从运算单元808输入的处理的图像信息，第一工作机构622的位置信息(臂 672的位置信息、夹具臂662的位置信息等)、以及第二工作机构624的位置信息(臂672 的位置信息、旋转驱动动力传送器686的位置信息等)，主控制器810控制第一工作机构 622的操作，也控制第二工作机构624以及螺母供给机构628的操作。根据第六实施例的轮胎安装设备612如上所述构成。下面将参照图41和图42显 示的流程、图43显示的时序图说明轮胎安装设备612的操作。图41显示了第一工作机构622的主要操作序列，而图42显示了第二工作机构624的主要操作序列。图43显示了第一工作机构622、第二工作机构624以及螺母供给机构628的操作序列之间的关系。首先，将主要说明第一工作机构622的操作序列。在图41显示的步骤S121中， 第一工作机构622使五个扳手732保持排列在螺母台634上的五个螺母630。然后，在步骤S122中，轮胎夹紧机构650夹紧轮胎装料运输机626上的轮胎 W。更具体地，当轮胎W定位在轮胎夹紧机构650的两个夹具臂662之间时，线性导向 件660通过未显示的电动机致动。两个夹具臂662彼此相向移动，以便夹紧轮胎W的外 圆周表面(地接触表面)。当夹紧轮胎W时，两个夹具臂662定位为保持轮胎W的螺栓孔Wa的位置(旋 转相位)与螺母紧固机构652的螺母紧固器726的位置(旋转相位)对齐。结果，螺母 630定位为与轮胎W的各个螺栓孔Wa对齐。例如，以上定位过程如下进行主控制器810检测轮胎W的螺栓孔Wa的位置 以及螺母紧固器726的位置。根据由照相机802供给的图像信息，主控制器810检测螺 栓孔Wa的位置。因为两个夹具臂662的位置和螺母紧固器726占据固定的相对位置，所 以，根据两个夹具臂662的位置或支撑夹具臂662的分度基座646的位置，主控制器810 检测螺母紧固器726的位置。然后，分度基座646移动到螺栓孔Wa的位置与螺母紧固 器726的位置彼此对齐的位置，从而定位夹具臂662。由于夹具臂662以及轮胎W的螺 栓孔Wa的夹紧位置彼此相关，所以，螺栓孔Wa的位置可以通过识别夹具臂662的位置 以及分度基座646的位置得知。在步骤S123中，已经夹紧螺母630和轮胎W的第一工作机构622随着机器人本 体640的转动移动到安装准备位置。此时，汽车车体616的前轮侧的第一安装区域618a 定位在轮胎安装站中。在轮胎安装站中，两个夹具臂662垂直地并置。更具体地，根据臂642的位置信息、以及夹具臂662的位置信息等，主控制器 810定位夹具臂662之一，使得该夹具臂662在轮胎W的最上区域上夹紧轮胎W(对应图 44中的位置Pul的位置)，并定位另一个夹具臂662，使得该夹具臂662在轮胎W的最下 区域上夹紧轮胎W(对应图44中的位置Pll的位置)。在第一工作机构622位于安装准备位置中的情况下，第二工作机构624的照相机 680、682获得关于第一安装区域618a的图像信息(此后也称为“前轮图像信息”)。根 据前轮图像信息，第一图像处理器800计算相对参考位置的轮毂螺栓620的校正量(步骤 S124:是)。在步骤S125中，主控制器810计算夹紧轮胎W的夹具臂662的位移量(此 后称为“臂位移量”)。臂位移量包括在X轴方向、Y轴方向、以及Z轴方向的夹具臂 662的位移量(参见图28)、以及轮胎W的旋转角。轮胎W的旋转角表示轮胎W由夹 具臂662旋转经过的角度，以便当轮胎W的中心0沿图28中的Y方向与由轮毂螺栓620 表示的圆的中心一致时，使轮毂螺栓620的位置(旋转相位)与螺栓孔Wa的位置(旋转 相位)对齐。该旋转角作为轮胎W绕其中心O旋转的角度计算。根据第六实施例，主控制器810将轮胎W的旋转角限制于士36° (参见图44) 的原因如下螺栓孔Wa沿由其表示的圆等角度定位。沿机动车的高度(沿图28的Z方 向)设置在最高位置的螺栓孔Wa位于在从圆上的最高位置起的圆上的特定的正和负角度 之间的范围内。由于两个相邻螺栓孔Wa之间的角度通过360°除以螺栓孔Wa的数量计算，所以，上述的正和负角度是以下正和负值，其每个都由两个相邻螺栓孔Wa之间的角 度除以2获得(由180°除以螺栓孔Wa的数量获得的角度)。由于在第六实施例中螺栓 孔Wa的数量是5，所以，以上说明的特定正和负角度是士36°。因此，即使轮胎W的 旋转角最大限制在士 36°，仍然可以使轮毂螺栓620和螺栓孔Wa的位置(旋转相位)彼 此对齐。为了使轮毂螺栓620和螺栓孔Wa的位置(旋转相位)彼此对齐，同时也将轮胎 W的旋转角限制于士36°，进行以下过程轮毂螺栓620的位置(旋转相位)由第二工 作机构624的照相机680、682产生的图像信息确定。例如，建立假设轴Z1，其沿高度 方向(图28显示的Z方向)从由轮毂螺栓620表示的圆的中心延伸。然后，检测五个轮 毂螺栓620中在最高位置的一个，并根据轮毂螺栓620位于假设轴Zl的哪一侧以及轮毂 螺栓620到假设轴Zl的距离确定轮毂螺栓620的位置(旋转相位)。如在步骤S122中的计算，可以根据夹紧臂662和螺栓孔Wa的相对位置确定螺 栓孔Wa的位置(旋转相位)。在步骤S126中，主控制器810根据在步骤S125中计算的臂位移量位移夹紧臂 662，从而将轮胎W定位在第一安装区域618a中。因此，将轮胎W设置在轮胎W等待 螺母630以被紧固的位置。如上所述，根据第六实施例，夹紧臂662夹紧轮胎W的最上和最下部分，在安 装准备位置中轮胎W的旋转角限制于士36°。如图44所示，夹紧轮胎W的上部分的一 个夹紧臂662夹紧轮胎W的地接触表面的一部分，该部分具有由假想轴Z2 (其与假想轴 Zl对齐)表示的对称轴，假想轴Z2延伸通过轮胎W的中心O与最上区域Pul，且该部 分对应72°的第一中心角β 1。类似地，夹紧轮胎W的下部分的一个夹紧臂662夹紧轮 胎W的地接触表面的一部分，该部分具有由假想轴Ζ2表示的对称轴，且对应72°的第 二中心角β2。换句话说，在第六实施例中，可以由夹紧臂662夹紧的地接触表面的范围 表示轮胎W的上部分和下部分，而轮胎W的旋转角限制于士36°。夹紧轮胎W上部分的夹紧臂662在汽车车体616的挡泥板820和轮胎W之间的 间隔822中位移。为了将夹紧臂662夹紧轮胎W的位置限制在以上范围内，在安装准备位置中， 夹紧臂662可以不夹紧轮胎W的最上和最下部分。当轮胎W相对汽车车体616定位时， 可以旋转轮胎W，以便限制夹紧臂662夹紧轮胎W的位置以位于以上范围内。如果螺栓孔Wa或轮毂螺栓620的数量很少(具体地，为3或更小)，对夹紧位 置的以上限制范围不是很有效。以上限制范围优选只应用于螺栓孔Wa或轮毂螺栓620的 数量为4或更大的情况。
当在步骤S127中已经完成轮胎W的定位时，主控制器830将第二工作机构624 连接到第一工作机构622。更具体地，主控制器830使第二工作机构624的旋转驱动动力 发生器678的管状插座698与第一工作机构622的螺母夹紧机构652的第三杆728接合。 在步骤S128中，第二工作机构624将旋转驱动动力传送到第一工作机构622，以便将螺 母630紧固到轮毂螺栓620上。更具体地，旋转驱动动力发生器678将旋转驱动动力传 送到螺母紧固机构652。旋转第一工作机构622的扳手732，以便在轮毂螺栓620上紧固 由扳手732保持的螺母630。在螺母630被紧固时，夹紧臂662固定在适当位置并保持在以上限制的范围内。
当轮胎W已经作为前轮在第一安装区域618a中完成安装后，第二工作机构624 移动到不干涉的位置(步骤S129 :是)，在步骤S130中，第一工作机构622的机器人本 体640朝向其靠近螺母台634的初始位置移动远离第一安装区域618a。在第一安装区域618a中进行的以上过程也在第二安装区域618b中进行。换言 之，与步骤S121到步骤S130 —样的步骤S121到步骤S140对第二安装区域618b进行。 在步骤S130到步骤S134中，如图28所示，汽车车体616在X方向上沿进给路径614间 歇地进给。在汽车车体616的后轮侧上的第二安装区域618b现在定位在轮胎安装站中。当已经完成在第二安装区域618b中的轮胎W的安装后，将在另一个汽车车体 616上进行上述同样的过程。下面将参照图42说明第二工作机构624的主要操作序列。操作第二工作机构624的机器人本体670以便将照相机680、682定位在轮胎安 装站中。当汽车车体616的前轮侧上的第一安装区域618a放置在轮胎安装站中时(步骤 S151 是)，在步骤S152中，照相机680、682读取第一安装区域618a中前轮轮毂螺栓 620的图像信息。在步骤S153中，将由照相机680、682读取的图像信息输出到第一图像处理器 800，其计算相对参考位置的轮毂螺栓620的校正量。例如，假定从沿汽车车体616的高 度由五个轮毂螺栓620表示的圆的中心延伸的假想轴为Z1，而五个轮毂螺栓620中的在 假想轴Zl上的位置最高的一个可以被当作参考位置。校正量从运算单元808输出到主控 制器810。在步骤S154中，第二工作机构624移动到与第一安装区域618a中的第一工作 机构622的操作序列不干涉的位置。如果已经完成由第一工作机构622对轮胎W的定位 (步骤S155 是)，则在步骤S156中，第二工作机构624连接到第一工作机构622。更 具体地，第二工作机构624的旋转驱动动力传送器686连接到第一工作机构622的螺母紧 固器726。在步骤S157中，第二工作机构624的电动机684产生旋转驱动动力，其通过旋 转驱动动力传送器686传送到螺母紧固器726。螺母630紧固到轮毂螺栓620上，从而在 第一安装区域618a中安装轮胎W。旋转驱动动力传送器686的数量是2，而螺母紧固器 726的数量是5。因此，旋转驱动动力传送器686多次连接到螺母紧固器726(即，两个 螺母630、两个螺母630、以及一个螺母630连续紧固到轮毂螺栓620上)。当轮胎W已经在第一安装区域618a中安装后，在步骤S158中，第二工作机构 624移动为不干涉。在步骤S159中，第二工作机构624移动到后轮轮毂螺栓检测位置。 在步骤S160中，第二工作机构624检测汽车车体616是否已经沿进给路径614进给半个 节距。如果判断汽车车体616已经进给半个节距(步骤S160 是)，S卩，如果判断后轮 侧上的第二安装区域618b已经放置在轮胎安装站中，则执行用于第二安装区域618b的与 步骤S152到S158—样的步骤S161到S167。在步骤S 168中，第二工作机构624移动到 前轮毂螺栓位置。当已经完成第二安装区域618b中的轮胎W的安装后，将在另一个汽车车体616上进行如上所述的同样过程。
如图43所示，利用螺母夹盘638，螺母供给机构628重复从螺母存放器632将前 轮螺母630进给到螺母台634并将前轮螺母630排列在螺母台634上的过程，也重复从螺 母存放器632将后轮螺母630进给到螺母台634并将后轮螺母630排列在螺母台634上的 过程。由于装配线610包括在汽车车体616的每侧设置一个的轮胎安装设备612，所 以，如上所述同样的操作在每侧上基本同时进行。螺母紧固单元722a或722b根据轮毂螺栓620和螺栓孔Wa的位置更换。例如， 根据由第一图像处理器600产生的图像信息，主控制器810确定螺栓孔Wa的位置是否与 当前使用的螺母紧固单元722a或722b的位置不同。如果位置不同，则主控制器810可 用螺母紧固单元722a、722b中的一个更换另一个。如上所述，根据第六实施例，在轮胎定位过程(图41中的S126，S166)以及螺 母紧固过程(图41中的S128，S138和图42中的S157，S166)，成对的夹紧臂662夹紧 轮胎W的位置限制于轮胎W的上部分和下部分。因此，即使轮胎W和挡泥板820之间 的间隔很小，轮胎W也可以相对容易地安装在汽车车体616上。更具体地，当轮胎W不与地面接触时，轮胎W、第一安装区域618a、以及第二 安装区域618b通过未显示的悬置装置(suspension)偏置，因为轮胎W没有受到来自地面 的反作用力，所以，定位为比轮胎W与地面接触时低。因此，在安装轮胎W之前，第一 安装区域618a和第二安装区域618b (特别是其上部分)与挡泥板820之间的间隔822大 于安装轮胎W并将轮胎W保持与地面接触后的间隔822。根据第六实施例，在轮胎安装 区域中定位轮胎的过程(轮胎定位过程)以及将螺母630紧固在轮毂螺栓620的过程(螺 母紧固过程)期间，成对的夹紧臂662夹紧轮胎W的位置限制到轮胎W的上部分和下部 分。当轮胎W与地面接触时，即使轮胎W的左、右、以及上部分和挡泥板820之间的 间隔很小，使其很难用夹紧臂662的任何一个夹紧轮胎W，也仍然可以在间隔822中夹紧 轮胎W，因此，可以相对容易地将轮胎W安装在机动车上。根据第六实施例，沿其传送紧固螺母630的旋转驱动动力的旋转轴Yl从旋转 轴Y2偏移。因此，可以将旋转驱动动力传送到螺母紧固单元722a、722b的螺母紧固器 726，在螺母紧固单元722a、722b中，螺母紧固器726以不同的布局定位。因此，用螺 母紧固单元722a或722b紧固螺母630所需要的旋转驱动动力可以由单个旋转驱动动力发 生器678提供。换句话说，即使没有设置多个旋转驱动动力发生器678，通过用螺母紧 固单元722a、722b中的一个更换另一个，轮胎W仍然可以安装在轮毂螺栓620和螺栓孔 Wa具有不同布局的多个汽车车体616上。另外，轮胎安装设备可以在整体上减少尺寸， 降低成本。 第一工作机构622的第三杆728具有锥形端部728a，而第二工作机构624的旋转 驱动动力传送器686具有管状插座698。当端部728a接合进管状插座698中时，旋转驱 动动力可以在其间传送。即使旋转驱动动力传送器686的旋转轴Yl和第三杆728的旋转 轴Y2变为彼此偏移，第二工作机构624的管状插座698以及第一工作机构622的第三杆 728也可以彼此接合，因此，使得能够传送旋转驱动动力。 此外，根据第六实施例，第一工作机构622夹紧轮胎W并紧固螺母630。第二工作机构624产生用于紧固螺母630的旋转驱动动力，并将旋转驱动动力传送到第一工作 机构622的螺母紧固机构652，以便紧固螺母630。因此，与如果夹紧轮胎W和紧固螺 母630只通过单个工作机构进行相比，第一工作机构622和第二工作机构624可以有效地 制作得很小且很简单。由于轮胎W夹紧和螺母630紧固只通过单个工作机构(第一工作 机构622)进行，所以，轮胎W和螺母630不太可能改变其相对位置，因此，使得很容易 识别螺母630将要紧固的位置。第一工作机构622与各个轮毂螺栓620相关地放置多个螺母630，并在轮胎夹紧 机构622固定就位的同时进行螺母夹紧过程(图41中的S128，S138以及图42中的S157， S166)。因此，在螺母紧固过程中，可以保持第一工作机构622处于恒定的姿态，且容易 控制第一工作机构622。第二工作机构624包括用于传送旋转驱动动力的旋转驱动动力传送器686 (管状 插座698)。第一工作机构622的螺母紧固机构652包括用于每个轮毂螺栓620的第三杆 728、轴承730、扳手732、以及螺旋弹簧734。因此，在轮胎W由轮胎夹紧机构650固 定就位的同时，很容易用螺母紧固机构652紧固螺母630。
本发明不局限于以上实施例，而是可以根据以上说明书的内容包括以及使用各 种附加的结构细节。
权利要求
1.一种用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装设备，所述轮胎安装 设备包括第一工作机构，所述第一工作机构包括用于夹紧轮胎的轮胎夹紧装置、以及用于将 螺母临时紧固在已经放置轮胎的轮毂螺栓上的临时紧固装置；以及第二工作机构，所述第二工作机构包括用于完全紧固已经临时紧固的螺母的完全紧 固装置。
2.根据权利要求1所述的轮胎安装设备，其中第二工作机构包括用于检测机动车的轮 毂螺栓的位置的检测传感器。
3.根据权利要求1所述的轮胎安装设备，进一步包括用于检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓孔的螺栓孔检测传感器；以及 控制机构，所述控制机构用于处理机动车的轮毂螺栓位置信息和轮胎的螺栓孔位置 信息，并控制第一工作机构的操作。
4.根据权利要求1所述的轮胎安装设备，其中临时紧固装置包括 多个可拆卸的螺母拧紧器；以及用于彼此一致地旋转螺母拧紧器的单个旋转驱动源。
5.根据权利要求1所述的轮胎安装设备，其中完全紧固装置包括 两个螺母拧紧器；以及用于调节两个螺母拧紧器之间的间隔的间隔调节器。
6.根据权利要求1所述的轮胎安装设备，进一步包括 用于相对于临时紧固装置排列螺母的第三工作机构。
7.一种用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装方法，所述方法包括 步骤夹紧轮胎并将螺母临时紧固在已经用第一工作机构放置轮胎的轮毂螺栓上；以及 用第二工作机构完全紧固已经由第一工作机构临时紧固的螺母。
8.根据权利要求7所述的轮胎安装方法，其中第一工作机构和第二工作机构彼此不干 涉地操作。
9.根据权利要求7所述的轮胎安装方法，进一步包括步骤 用第二工作机构检测机动车的轮毂螺栓的位置。
10.根据权利要求7所述的轮胎安装方法，进一步包括步骤 检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓孔；以及根据机动车的轮毂螺栓位置信息和轮胎的螺栓孔位置信息控制第一工作机构的操作。
11.根据权利要求7所述的轮胎安装方法，其中第一工作机构和第二工作机构设置在 轮胎安装站中；以及间歇地进给机动车，使得用于前轮的轮毂螺栓和用于后轮的轮毂螺栓连续放置在轮 胎安装站中。
12.—种用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装设备，所述轮胎安装 设备包括第一工作机构，所述第一工作机构包括用于夹紧轮胎的轮胎夹紧装置、以及用于将螺母临时紧固在已经放置轮胎的轮毂螺栓上的临时紧固装置；第二工作机构，所述第二工作机构与在机动车的前轮侧上或后轮侧上的第一安装区 域相关地设置，并包括用于完全紧固已经被临时紧固的螺母的第一完全紧固装置；以及第三工作机构，所述第三工作机构与在机动车的后轮侧上或前轮侧上的第二安装区 域相关地设置，并包括用于完全紧固已经被临时紧固的螺母的第二完全紧固装置。
13.根据权利要求12所述的轮胎安装设备，其中第二工作机构包括用于检测第一安装 区域中的轮毂螺栓的位置的第一检测传感器；以及第三工作机构包括用于检测第二安装区域中的轮毂螺栓的位置的第二检测传感器。
14.根据权利要求13所述的轮胎安装设备，进一步包括用于检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓孔的第三检测传感器；以及 控制机构，所述控制机构用于处理来自第一到第三检测传感器的位置信息，并控制 第一工作机构的操作。
15.根据权利要求12所述的轮胎安装设备，其中临时紧固装置包括 多个可拆卸的螺母拧紧器；以及用于彼此一致地旋转螺母拧紧器的单个旋转驱动源。
16.根据权利要求12所述的轮胎安装设备，其中第一完全紧固装置和第二完全紧固装 置中的每个包括两个螺母拧紧器；以及用于调节两个螺母拧紧器之间的间隔的间隔调节器。
17.一种用于将轮胎自动安装到机动车的轮毂螺栓上的轮胎安装方法，所述方法包括 步骤夹紧轮胎并将螺母临时紧固在已经用第一工作机构放置轮胎的轮毂螺栓上；以及 用第二工作机构完全紧固已经由第一工作机构临时紧固的螺母，第二工作机构与在 机动车的前轮侧上或后轮侧上的第一安装区域相关地设置；以及用第三工作机构完全紧固已经由第一工作机构临时紧固的螺母，第三工作机构与在 机动车的后轮侧上或前轮侧上的第二安装区域相关地设置。
18.根据权利要求17所述的轮胎安装方法，其中第一工作机构、第二工作机构以及第 三工作机构彼此不干涉地操作。
19.根据权利要求17所述的轮胎安装方法，进一步包括步骤 用第二工作机构检测第一安装区域中的轮毂螺栓的位置；以及 用第三工作机构检测第二安装区域中的轮毂螺栓的位置。
20.根据权利要求19所述的轮胎安装方法，进一步包括步骤 检测设置在轮胎供给装置中的轮胎的螺栓孔；以及根据在第一安装区域和第二安装区域中的轮毂螺栓的位置、以及轮胎的螺栓孔的位 置控制第一工作机构的操作。
21.—种工作设备，所述工作设备包括 用于在工件上执行工作序列的工作单元；用于支撑工作单元的重量的第一工作机构，所述工作单元可移动地安装在第一工作 机构上；以及用于根据所述工作序列自动操作工作单元的第二工作机构，第二工作机构可拆卸地 连接到工作单元或第一工作机构的一部分。
22.根据权利要求21所述的工作设备，其中第一工作机构包括平衡器机构或多关节机 器人。
23.根据权利要求21所述的工作设备，其中工作单元包括用于将螺母自动紧固到安装 轮胎的机动车的轮毂螺栓上的螺母拧紧器。
24.一种工作方法，所述工作方法包括步骤将用于在工件上执行工作序列的工作单元安装在用于支撑工作单元的重量的第一工 作机构上，所述工作单元可移动地安装在第一工作机构上；将第二工作机构可拆卸地连接到工作单元或第一工作机构的一部分；以及 根据所述工作序列用第二工作机构自动操作安装在第一工作机构上的工作单元。
25.根据权利要求24所述的工作方法，其中第一工作机构包括平衡器机构或多关节机 器人。
26.根据权利要求24所述的工作方法，其中工作单元包括用于将螺母自动紧固到安装 轮胎的机动车的轮毂螺栓上的螺母拧紧器。
27.—种通过轮胎安装设备进行的轮胎安装方法，所述轮胎安装设备包括具有用于夹 紧轮胎的一对臂的轮胎进给机构，以及用于将多个螺母分别紧固在多个轮毂螺栓上的螺 母紧固机构，所述轮胎安装方法包括用所述一对臂夹紧轮胎的轮胎夹紧步骤；用所述一对臂相对于机动车的轮胎安装区域定位轮胎的轮胎定位步骤；以及 在轮胎由所述一对臂夹紧的同时，用螺母紧固机构将螺母分别紧固在轮毂螺栓上的 螺母紧固步骤，其中在轮胎定位步骤和螺母紧固步骤中，所述一对臂在限制到轮胎的上部分和下部 分的位置处夹紧轮胎。
28.根据权利要求27所述的轮胎安装方法，其中轮胎的上部分包括这样的部分，该部 分包括轮胎的最上区域并具有由通过轮胎的中心以及轮胎的最上区域延伸的假想轴表示 的对称轴，并对应等于由360°除以轮胎的螺栓孔数量获得的角度的第一中心角；轮胎的下部分包括这样的部分，该部分包括轮胎的最下区域并具有由所述假想轴表 示的对称轴，并对应等于由360°除以轮胎的螺栓孔数量获得的角度的第二中心角； 轮胎的螺栓孔的数目是4或更多。
29.根据权利要求27所述的轮胎安装方法，进一步包括检测轮胎的螺栓孔并获取螺栓孔位置信息的螺栓孔位置信息获取步骤； 在轮胎的最上区域和最下区域由所述一对臂夹紧的同时，将轮胎定位在机动车的轮 胎安装区域前面的轮胎定位步骤；检测轮毂螺栓并获取轮毂螺栓位置信息的轮毂螺栓位置信息获取步骤；计算用于将螺栓孔和轮毂螺栓彼此定位对齐的轮胎旋转角的旋转角计算步骤；以及将轮胎旋转过计算的旋转角的轮胎旋转步骤，其中在旋转角计算步骤中，轮胎的旋转角限制到由180°除以轮毂螺栓的数目获得的 值内。
30.一种轮胎安装设备，所述轮胎安装设备包括 具有用于夹紧轮胎的一对臂的轮胎进给机构；以及用于将多个螺母分别紧固到多个轮毂螺栓上的螺母紧固机构；其中轮胎用所述一对臂相对于机动车的轮胎安装区域定位；在轮胎由所述一对臂夹紧的同时，用螺母紧固机构将螺母分别紧固到轮毂螺栓上；以及当轮胎被定位且螺母被紧固时，所述一对臂在限制到轮胎的上部分和下部分的位置 处夹紧轮胎。
31.根据权利要求30所述的轮胎安装设备，其中轮胎的上部分包括这样的部分，该部 分包括轮胎的最上区域并具有由通过轮胎的中心以及轮胎的最上区域延伸的假想轴表示 的对称轴，并对应等于由360°除以轮胎的螺栓孔数量获得的角度的第一中心角；轮胎的下部分包括这样的部分，该部分包括轮胎的最下区域并具有由所述假想轴表 示的对称轴，并对应等于由360°除以轮胎的螺栓孔数量获得的角度的第二中心角；以 及轮胎的螺栓孔的数目是4或更多。
32.—种轮胎安装设备，所述轮胎安装设备包括旋转驱动动力发生器，所述旋转驱动动力发生器用于产生用于紧固螺母的旋转驱动 动力；第一紧固单元，所述第一紧固单元包括用于将螺母紧固在轮毂螺栓上的多个螺母紧 固器；第二紧固单元，所述第二紧固单元包括具有不同于第一紧固单元的布局的多个螺母 紧固器，第二紧固单元能够由第一紧固单元更换；以及旋转驱动动力传送器，所述旋转驱动动力传送器用于将旋转驱动动力从旋转驱动动 力发生器传送到第一紧固单元或第二紧固单元，其中旋转驱动动力传送器包括偏移机构，所述偏移机构用于偏移传送旋转驱动动力 所沿的旋转轴，从而将旋转驱动动力传送到第一紧固单元的螺母紧固器以及第二紧固单 元的螺母紧固器。
33.根据权利要求32所述的轮胎安装设备，其中偏移机构包括 连接到旋转驱动动力发生器的多个第一轴件；连接到螺母紧固器的多个第二轴件；以及设置在第一轴件或第二轴件上并将第一轴件和第二轴件彼此连接的多个万向节机构。
34.根据权利要求33所述的轮胎安装设备，其中第一轴件或第二轴件具有带锥形末端 的凸出部分和用于与凸出部分接合的管形插座中的一个；所述万向节机构包括凸出部分和管形插座的另一个；以及当凸出部分和管形插座彼此接合时，第一轴件或第二轴件以及万向节机构彼此连 接，用于传送旋转驱动动力。
35.一种通过第一紧固单元和第二紧固单元进行的轮胎安装方法，第一紧固单元包括 用于将螺母紧固到轮毂螺栓上的多个螺母紧固器，而第二紧固单元包括与第一紧固单元的布局不同的多个螺母紧固器，第二紧固单元能够由第一紧固单元更换，所述轮胎安装 方法包括产生用于紧固螺母的旋转驱动动力的旋转驱动动力产生步骤；以及 将旋转驱动动力从旋转驱动动力发生器传送到第一紧固单元或第二紧固单元的螺母 紧固器的旋转驱动动力传送步骤，其中当第一紧固单元和第二紧固单元至少之一在旋转驱动动力传送步骤中使用时， 偏移传送旋转驱动动力所沿的旋转轴。
36.—种通过轮胎安装设备进行的轮胎安装方法，所述轮胎安装设备包括具有轮胎夹 具和螺母紧固器的第一工作机构、以及用于产生旋转驱动动力以紧固螺母的第二工作机 构，所述轮胎安装方法包括将多个螺母保持在第一工作机构的螺母紧固器上的螺母保持步骤； 用第一工作机构的轮胎夹具夹紧轮胎的轮胎夹紧步骤； 用第一工作机构相对于机动车的轮胎安装区域定位轮胎的轮胎定位步骤；以及 将旋转驱动动力从第二工作机构传送到第一工作机构的螺母紧固器，以便在轮胎由 轮胎夹具夹紧的同时将螺母分别紧固到机动车的多个轮毂螺栓上的螺母紧固步骤。
37.根据权利要求36所述的轮胎安装方法，其中第一工作机构将螺母分别与轮毂螺栓 相关地放置；以及在轮胎夹具固定就位的同时进行螺母紧固步骤。
38.—种轮胎安装设备，所述轮胎安装设备包括第一工作机构，所述第一工作机构具有轮胎夹具和螺母紧固器；以及 第二工作机构，所述第二工作机构用于产生旋转驱动动力以紧固螺母，并将旋转驱 动动力传送到螺母紧固器，其中旋转驱动动力从第二工作机构传送到第一工作机构的螺母紧固器，以便在轮胎 由轮胎夹具夹紧的同时将螺母紧固到机动车的轮毂螺栓上。
39.根据权利要求38所述的轮胎安装设备，其中螺母紧固器将螺母分别保持在轮毂螺 栓上。
40.根据权利要求39所述的轮胎安装设备，其中第二工作机构包括用于传送旋转驱动 动力的旋转驱动动力传送器；以及螺母紧固器分别与轮毂螺栓相关地包括 与旋转驱动动力传送器旋转地接合的杆； 旋转地支撑杆的轴承；扳手，所述扳手能够与杆一起旋转，并能够在杆的轴向方向上移动，以便将螺母紧 固在轮毂螺栓上；以及设置在杆和扳手之间的偏置机构，用于偏置扳手以使其朝向轮毂螺栓移动。
全文摘要
一种由相互分开的第一工作机构(20)和第二工作机构(22)构成的轮胎安装设备(10)。第一工作机构设置有用于保持轮胎的轮胎保持装置(42)和用于将螺母临时紧固到安装有轮胎的轮毂螺栓上的临时紧固装置(44)。第二工作机构(22)设置有用于最后紧固临时紧固的螺母的最后紧固装置。
文档编号B60B29/00GK102015427SQ200980103729
公开日2011年4月13日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月30日
发明者大竹义人, 小松彩绘子 申请人:本田技研工业株式会社