(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダーボディに対し一対のサイドボディと前記サイドボディ間にまたがる少なくとも一の横架ボディを組付ける装置であって、前記アンダーボディと一対のサイドボディと横架ボディが仮組付けされた仮組付体のアンダーボディを位置決めして支持するパレットと、前記仮組付体の上方退避位置と接近位置との間で移動可能な基台と、前記基台の接近位置において仮組付体内部に進入する位置関係で、前記基台に対して前記一対のサイドボディ側に拡開可能な一対の位置決め手段と、前記一対のサイドボディの外側に設けられて前記アンダーボディとサイドボディ間および前記サイドボディと横架ボディ間を固定する固定手段とを有する組付装置。
【請求項２】
アンダーボディに対し一対のサイドボディと前記サイドボディ間にまたがる少なくとも一の横架ボディを組付ける方法であって、前記アンダーボディと一対のサイドボディと横架ボディが仮組付けされた仮組付体のアンダーボディをパレットによって位置決めして支持する工程と、前記仮組付体の上方退避位置と接近位置との間で移動可能な基台に設けられた一対の位置決め手段を、前記基台の接近位置において仮組付体内部に進入する位置関係で前記一対のサイドボディ側に拡開し、前記一対のサイドボディを把持して位置決めする工程と、前記一対のサイドボディの外側に設けられた固定手段によって前記アンダーボディとサイドボディ間および前記サイドボディと横架ボディ間を固定する工程とを有する組付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被組付部材に対する組付部材の組付作業に際しての作業空間効率の向上技術に関し、特に車両のボディー組付において好適に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
被組付部材に対する組付部材の組付作業に関し、特開平８−０９９２８１号に開示された従来技術が知られている。これは組付部品の組付工程を実物大で動的に紹介する疑似組付技術に関する。この疑似組付技術の具体的構成は、図５に示すように、パレット１１上に支持した被組付部材であるアンダーボディ１に対し、組付部材の一つであるサイドボディ２を側方から、同じく組付部材の一つであるルーフ３、カウル４を上方からそれぞれ投入し、各治具ユニット１２，１３を用いて各組付部材をアンダーボディに対して位置決めし、各治具ユニット１２，１３に設けた疑似溶接機７１，７２を用いて疑似固定するとともに、その後上記各治具ユニット１２，１３とともに各組付部品２，３，４を原位置に復帰させることで、組付部品の組付工程を動的に紹介するものである。なお図５では図示されないものの、上記特開平８−０９９２８１号では、上記組付工程において、更にルーフ３、カウル４とともに他の組付部材であるアッパーバックが上方から投入され、同じく他の組付部材ロアバックが後方（図５中の奥側）から投入され、担当の治具ユニットを用いてアンダーボディに対して位置決めし、各治具ユニットに設けた疑似溶接機を用いて疑似固定される。
この技術は実際の組付部品の組付工程を正確に模した疑似組付技術であることから理解されるように、実際の組付部品の組付工程における組付部材の位置決め固定作業は、上記技術と同等の作業工程を経て行われるものである。
【０００３】
上記アンダーボディ１に対しサイドボディ２を位置決めする治具ユニット１２はアンダーボディ１の左右側方に置かれ、サイドボディ２を左右外側から把持しつつ位置決めを行う。
上記アンダーボディ１に対しルーフ３，カウル４（および図５では示されないアッパーバック）を位置決めする治具ユニット１３はアンダーボディ１の上方に置かれ、治具ユニット１３はルーフ３，カウル４（およびアッパーバック）を上方外側から把持しつつ位置決めを行う。
また図５では図示されないものの、上記アンダーボディ１に対しロアバックを位置決めする治具ユニットはアンダーボディ１の後方（図５では奥側）に置かれ、当該治具ユニットはロアバックを後方外側から把持しつつ位置決めを行う。
各治具ユニットは、上記疑似溶接機による疑似固定が完了するまで、各担当の組付部材が被組付部材に対し正しい位置に置かれるように、外側から把持し続けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した組付部品の組付作業においては、各治具ユニットは各担当の組付部材を被組付部材の外側から把持しつつ位置決めを行うので、被組付部材の側方、上方および後方において各治具ユニットのためのスペースが必要となる。従って組付部材の組付作業に際し、被組付部材周辺における治具ユニットの空間占有率が高く作業空間の効率的利用が困難であった。特に、疑似溶接機を治具ユニット内に一体的に配置せざるを得ない上記従来技術の構成からも理解されるように、各組付部材を被組付部材に溶接等する固定手段を設けるためのスペース確保が難しく、固定作業箇所に対する固定手段の最適配置が困難となる等の問題があった。
【０００５】
本発明は、上記した問題点を解決すべく、組付作業において被組付部材に対する組付部材の位置決め作業に要する空間占有率をできるだけ低減することによって、被組付部材に対する組付部材の組付に際しての作業空間効率の向上技術を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するための手段は、特許請求の範囲記載の各請求項の発明として構成される。
【０００９】
請求項１に記載の組付装置は、パレット、基台、位置決め手段および固定手段を有している。そして、アンダーボディと一対のサイドボディと横架ボディとが仮組付けされて構成される仮組付体のうちのアンダーボディが、パレットに位置決めして支持される。すなわちパレットにおいて仮組付体の支持されるべき位置が特定される。またパレット所定の位置に置かれた仮組付体に対しては、基台が上方退避位置および接近位置との間で移動可能とされており、当該基台には位置決め手段が設けられている。位置決め手段は、基台が接近位置に置かれた場合に仮組付体内部に進入する位置関係で、基台に対して一対のサイドボディ側に拡開することが可能な構成とされる。拡開動作は例えばシリンダ等を用いて行うことが好ましい。拡開によって位置決め手段は少なくとも一対のサイドボディを把持してアンダーボディに対する位置決め作業を行う。固定手段は、位置決め手段による把持動作が維持された状態にて、アンダーボディとサイドボディ間およびサイドボディと横架ボディ間を固定する。固定手段は例えばスポット溶接機等で構成することが好ましい。
【００１２】
請求項２に記載の組付方法は、仮組付体のアンダーボディを位置決めして支持する工程、一対のサイドボディを位置決めする工程および所定の部材間を固定する工程を有する。まず、アンダーボディと一対のサイドボディと横架ボディとが仮組付けされた仮組付体につき、そのアンダーボディがパレットに位置決めして支持される。すなわちパレットにおいて仮組付体の支持されるべき位置が特定される。次に、パレット所定の位置に置かれた仮組付体に対し上方退避位置および接近位置との間で移動できる基台に設けられた位置決め手段は、基台が接近位置に置かれた場合に仮組付体内部に進入する位置関係で、基台に対して一対のサイドボディ側に拡開する。拡開動作は例えばシリンダ等を用いて行うことが好ましい。拡開によって位置決め手段は少なくとも一対のサイドボディを把持してアンダーボディに対する位置決め作業を行う。次に、位置決め手段による把持動作が維持された状態にて、固定手段がアンダーボディとサイドボディ間およびサイドボディと横架ボディ間を固定する。固定手段は例えばスポット溶接機等で構成することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明していく。
図１から図３に示すように、本組付装置１０１は、概括的に見てパレット１１１と、基台１２１と、位置決め手段１３１と、溶接ロボット１５０とから構成されている。なお図面作成の便宜上、図１では位置決め手段の図示が省略され、図２および図３ではパレット１１１および溶接ロボット１５０の図示が省略されている。
本組付装置１０１に投入される仮組付体２０１は、位置決めおよび固定作業の後で自動車のボディとされる被作業対象であり、概括的に見てアンダーボディ１５１と、サイドボディ１５３と、カウルパネル１５７と、ヘッダーパネル１５９と、バックフレームパネル１６１とから構成されている。本実施の形態ではハッチバックタイプの自動車のボディ用の仮組付体を設定している。なお図面作成の便宜上、図１においてはカウルパネルとヘッダーパネルの図示が省略され、図２および図３においてはアンダーボディの図示が省略されている。
【００１４】
パレット１１１は、その上部に載置された仮組付体２０１のうちのアンダーボディ１５１を支持し、仮組付体２０１を組付作業中保持しておくための部材である。パレット１１１は、特に図示しないものの、組付装置１０１に投入されるべき仮組付体２０１を載置セットするための準備位置、組付装置１０１内に仮組付体２０１を投入して組付を行う組付作業位置、組付作業が終了して完成した自動車のボディを組付装置１０１外へ搬出する搬出位置の間で適宜移動可能とされている。
【００１５】
基台１２１は、仮組付体２０１の上部において、仮組付体２０１に接近した接近位置と、上方へ退避した上方退避位置との間で上下方向に移動可能とされた部材である。図１では接近位置にある基台１２１が示されている。基台１２１には、後で詳しく説明するように位置決め手段１３１が設けられている。位置決め手段１３１は、基台１２１が上方退避位置にある場合には、仮組付体２０１の上方外側に位置し、基台１２１が接近位置にある場合には、仮組付体２０１の内部に進入しあるいは少なくとも仮組付体２０１に当接する位置に置かれる。
【００１６】
位置決め手段１３１は、図２および図３によく示されるように、仮組付体２０１のうち、カウルパネル１５７を把持し位置決めするための第１の位置決め手段１３１ａと、サイドボディ１５３の前縁箇所を把持し位置決めするための第２の位置決め手段１３１ｂと、ヘッダーパネル１５９を把持し位置決めするための第３の位置決め手段１３１ｃと、サイドボディ１５３の前方上縁箇所を把持し位置決めするための第４の位置決め手段１３１ｄと、サイドボディ１５３の中央箇所を把持し位置決めするための第５の位置決め手段１３１ｅと、サイドボディ１５３の後方上縁箇所を把持し位置決めするための第６の位置決め手段１３１ｆと、バックフレームパネル１６１を把持し位置決めするための第７の位置決め手段１３１ｇと、サイドボディ１５３の後縁箇所を把持し位置決めするための第８の位置決め手段１３１ｈとから構成される。第１から第８までの位置決め手段１３１ａ〜１３１ｈは、いずれも基台１２１の下面側に取り付けられる。
【００１７】
各位置決め手段１３１ａ〜１３１ｈの構造の一例として、図４に示される第４の位置決め手段１３１ｄの詳細な構造に基づいて以下説明する。
図４に示すように、第４の位置決め手段１３１ｄは、概括的に見て、左右一対の可動アーム１３３，１３３、第１の位置決めアーム１３６、第２の位置決めアーム１３７、アーム位置決定治具１３８、第１のシリンダ１３５、第２のシリンダ１３９とから構成される。
【００１８】
可動アーム１３３，１３３は、基台１２１の下面左右両端部に固設された一対のブラケット１３２にそれぞれ回転可能に取り付けられている。ブラケット１３２と可動アーム１３３との間には両者の当接位置関係を一義的に決定するための第１のストッパー１３４が設けられている。
【００１９】
各可動アーム１３３，１３３は第１のシリンダ１３５によって相互に連結され、第１のシリンダ１３５が縮んでいる際には、各可動アーム１３３，１３３は相互に近接する側に位置し、図４では符号Ａの位置に置かれる。一方第１のシリンダ１３５が伸びた場合には、各可動アーム１３３，１３３は基台１２１から拡開し、図４では実線で現された位置に置かれる。なお、左右の可動アーム１３３，１３３およびその端部構造は同等であるため、図４では右側の部分を省略し、左側の部分のみ図示されている。
【００２０】
さて第１の位置決めアーム１３６は、可動アーム１３３の端部において可動アーム１３３に対して相対回転可能に取り付けられている。第１の位置決めアーム１３６の端部には第２のリンダ１３９の端部が相対回転可能に取り付けられ、第２のシリンダ１３９のケーシング部には第２の位置決めアーム１３７が相対回転可能に取り付けられている。図４では第２のシリンダー１３９が伸びた状態を実線で示している。
【００２１】
第２の位置決めアーム１３７の中央箇所にはアーム位置決定治具１３８が相対回転可能に取り付けられている。アーム位置決定治具１３８と第１の位置決めアーム１３６との間には両者の当接位置関係を一義的に決定するための第２のストッパー１４１が設けられ、アーム位置決定治具１３８と第２の位置決めアーム１３７との間には両者の当接位置関係を一義的に決定するための第３のストッパー１４２が設けられている。
【００２２】
第１および第２の位置決めアーム１３６，１３７の各上方端部は、アーム位置決定治具１３８との協働により被位置決め部材１４０（この場合は、図２および図３に示すサイドボディ１５３の前方上縁箇所）を把持することができる構造とされている。
【００２３】
図４では第１のシリンダ１３５および第２のシリンダ１３９双方が伸びた状態を示しているが、これとは反対に、第１のシリンダ１３５が縮んだ際の可動アーム１３３の状態が符号Ａで、また第２のシリンダ１３９が縮んだ際の第１の位置決めアーム１３６，第２の位置決めアーム１３７，アーム位置決定治具１３８の状態が符号Ｂで示されている。
【００２４】
他の位置決め手段１３１ａ〜１３１ｃおよび１３１ｅ〜１３１ｈは、いずれも上記位置決め手段ｄについて説明した構造と同等の構造を有する。従って、それらの詳細な説明は便宜上省略する。
【００２５】
更に組付装置１０１を構成する部材である溶接ロボット１５０は、図１によく示されるように、仮組付体２０１の左右両側部を中心とする仮組付体２０１の周辺領域に適宜配置されている。溶接ロボット１５０自体は既存の構造を有しており、その詳細な説明は便宜上省略する。
【００２６】
次に、上記組付装置１０１を用いて最終組付品としての自動車のボディ組付体を得るための組付作業方法について説明する。
まずパレット１１１を既に説明した準備位置に配置し、パレット１１１の上に仮組付体２０１を載置する。特に図示しないもののパレット１１１には仮組付体２０１の載置位置を特定するための位置検出手段が設けられている。この位置検出手段は、例えばリミットスイッチや光学検出手段等で構成される。従って仮組付体２０１がパレット１１１の載置位置に正しく置かれているか否かが確実に把握される。
【００２７】
ところで仮組付体２０１は、既に述べたように、アンダーボディ１５１と、サイドボディ１５３と、カウルパネル１５７と、ヘッダーパネル１５９と、バックフレームパネル１６１と、ロアバックパネルおよびアッパーバックパネル（車によってはない場合もある）とから構成されている。仮組付体２０１は文字通り上記各組付部材を被組付部材であるアンダーボディ１５１に仮に組付けたものであり、本実施の形態では、最終組付品であるハッチバックタイプの自動車のボディ組付品を得るために上記組付装置１０１に投入される仕掛品である。
仮組付体２０１は、アンダーボディ１５１にサイドボディ１５３，カウルパネル１５７，ヘッダーパネル１５９と，バックフレームパネル１６１を投入するとともに、各部材間を特に図示しない取付ブラケット等を介して仮付けして構成する。この状態では各部材間は完全に固定されてはおらず、従って各部材の位置関係は厳密に定められてはいない。
【００２８】
次に仮組付体２０１を載置し保持した状態で、パレット１１１は準備位置から組付作業位置に移動する。パレット１１１の移動には例えばレールやチェーン駆動方式が採用される。パレット１１１が組付作業位置に置かれると、仮組付体２０１の上方には、上方退避位置にある基台１２１と基台１２１に設けられた位置決め手段１３１とが位置することになる。仮組付体２０１と基台１２１・位置決め手段１３１との相対的位置関係は、上記したパレット１１１における仮組付体２０１の載置位置検出およびパレット１１１を準備位置から組付作業位置に移動させる際の移動手段の送り量設定によって一義的に定められることになる。
【００２９】
パレット１１１が組付作業位置に置かれると、基台１２１が上方退避位置から接近位置に下降していく。図１は、基台１２１が接近位置に置かれた状態を示している。基台１２１が上方退避位置から接近位置へと下降すると、各位置決め手段１３１ａ〜１３１ｈは、図２および図３に示すように、仮組付体２０１のルーフ開口部２０３，フロントウインドウ開口部２０５，リアウインドウ開口部２０７から仮組付体２０１の内部に進入する位置関係が与えられる。ここでいう「内部に進入」とは、文字通り仮組付体２０１の内部に入り込む形態はもちろん、仮組付体２０１の表層箇所に置かれる形態も含まれる。かくして各位置決め手段１３１ａ〜１３１ｈは、シリンダによる拡開動作を介して各担当の組付部材を把持し位置決め作業を行うことになる。かかる作業の詳細について、既に述べた第４の位置決め手段１３１ｄを例にして説明する。
【００３０】
基台１２１が接近位置に達すると、図２および図３に示すように、第４の位置決め手段１３１ｄは仮組付体２０１のルーフ開口部２０３から仮組付体２０１の内部に進入する位置関係を与えられる。すると、図４に示すように、第１のシリンダ１３５が伸びて可動アーム１３３が拡開する（図４では、可動アーム１３３は符号Ａで現された状態から実線で現された状態に変化する）。可動アーム１３３が拡開すると、第１のストッパ１３４を介してブラケット１３２と可動アーム１３３とが相互に当接し合い、可動アーム１３３の拡開位置が正確に定められる。
【００３１】
さらに第２のシリンダ１３９が伸びて第１の位置決めアーム１３６および第２の位置決めアーム１３７が被位置決め部材１４０（この場合はサイドボディ１５３の前方上縁箇所）を把持することになる（図４では、各位置決めアームは符号Ｂで現される状態から実線で現される状態に変化する）。この時、アーム位置決定治具１３８が、第１および第２の位置決めアーム１３６，１３７の動きに協働して被位置決め部材１４０を正しく把持せしめることになる。具体的には、第１および第２のストッパ１４１，１４２を介して、第１の位置決めアーム１３６，第２の位置決めアーム１３７およびアーム位置決定治具１３８が相互に当接し合い、第１の位置決めアーム１３６と第２の位置決めアーム１３７とが被位置決め部材１４０を把持すべき位置が正確に定められることになる。すなわち、被位置決め部材１４０を把持する動作は同時に被位置決め部材１４０の位置決め動作を兼ねることになる。
【００３２】
上記第４の位置決め手段１３１ｄと同様に、他の位置決め手段１３１ａ〜１３１ｃおよび１３１ｅ〜１３１ｈは各担当の被位置決め部材を把持し位置決めする。すなわち図３および図４に示すように、第１の位置決め手段１３１ａはカウルパネル１５７を把持し位置決めし、第２の位置決め手段１３１ｂはサイドボディ１５３の前縁箇所を把持し位置決めし、第３の位置決め手段１３１ｃはヘッダーパネル１５９を把持し位置決めし、第４の位置決め手段１３１ｄはサイドボディ１５３の前方上縁箇所を把持し位置決めし、第５の位置決め手段１３１ｅはサイドボディ１５３の中央箇所を把持し位置決めし、第６の位置決め手段１３１ｆはサイドボディ１５３の後方上縁箇所を把持し位置決めし、第７の位置決め手段１３１ｇはバックフレームパネル１６１を把持し位置決めし、第８の位置決め手段１３１ｈはサイドボディ１５３の後縁箇所を把持し位置決めする。
【００３３】
上記のごとく各位置決め手段１３１ａ〜１３１ｈが各担当の被位置決め部材を把持し位置決めした状態にて、図１に示す溶接ロボット１５０が各被位置決め部材の溶接を行う。
このとき、仮組付体２０１の左右両サイドを始めとする周辺領域は、仮組付体２０１の上方領域を除いて、位置決め手段が配置されずにフリーとされており、溶接ロボット１５０の配置の自由度は非常に高い。一例として、従来のごとく仮組付体の左右両側をも位置決め手段が占有していた場合には溶接可能ポイントが約６０ポイントに限られていたところ、本実施の形態に係る同サイズの組付装置を導入した場合には溶接可能ポイントが４００ポイントに増設され、最適溶接位置への配置が容易に行えるようになった。
【００３４】
溶接ロボット１５０による被組付部材の溶接が終了して自動車のボディ組付品が得られることになる。するとパレット１１１は組付作業位置から搬出位置に移送される（便宜上、特に図示しない）。そして自動車のボディ組付品はパレット１１１から取り出され他の作業工程に投入されるか、あるいはパレット１１１に載置したままの状態で他の作業行程に投入されることになる。
【００３５】
本実施の形態によれば、基台１２１および基台１２１に取付けられた各位置決め手段１３１ａ〜１３１ｈは仮組付体２０１の上方領域のみを占有し、しかも仮組付体２０１の上方から仮組付体２０１の内部に進入する位置関係において、各位置決め手段１３１ａ〜１３１ｈが各担当の被組付部材の位置決め作業を行うので、組付作業に際して仮組付体２０１周辺における位置決め手段の空間占有率を最小限とすることが可能となる。この結果、仮組付体２０１周辺の多くの作業スペースを溶接ロボット１５０等といった他の作業部材に割り当てることが可能となり、被組付部材に対する組付部材の組付に際しての作業空間効率の向上が達成される。かかる作業空間効率の向上は組付作業効率の向上となり、組付作業に要する労力の削減につながることにもなる。一例として、本実施の形態による自動車のボディ組付作業では、上記組付装置１２ユニットをもって１２の組付ラインを形成する。一ユニット当たりの組付作業は約６００秒程度であり、約５０秒というタクト時間が実現されている。
【００３６】
なお本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば基台および基台に取り付けられ各位置決め手段を、アンダーボディ１５１の下方開口部、左右各サイドボディの双方または一方のサイドウインドウ開口部から仮組付体２０１内部に進入させる形態といったように、仮組付体２０１内部への進入経路を自由に選択できる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、組付部材の組付作業に際し、被組付部材周辺における組付部材の位置決め手段の空間占有率を最小限とすることが可能となり、被組付部材周辺の多くの作業スペースを他の作業部材に割り当てることが可能となり、従って被組付部材に対する組付部材の組付に際しての作業空間効率の向上が達成されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る組付装置の構造および組付方法の詳細を示した図である。
【図２】図１を上面から見た平面図である。
【図３】図１を右側面から見た側面図である。
【図４】本実施の形態における位置決め手段の詳細な構造を示した図である。
【図５】従来の組付技術の詳細を示した図である。
【符号の説明】
１０１  組付装置
１１１  パレット
１２１  基台
１３１  位置決め手段
１５０  溶接ロボット
１５１  アンダーボディ
１５３  サイドボディ
１５７  カウルパネル
１５９  ヘッダーパネル
１６１  バックフレームパネル
２０１  仮組付体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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