(57)【要約】【課題】自動車の車体の組立工程において、専用の治具を用いることなく一対のサイドメンバを位置決め可能とすることで、組立設備の汎用性を高めると共に、組立設備の小型化および低コスト化を図る。【解決手段】位置決め装置１は、一対のサイドメンバＳＭをそれぞれ挟持する一対のクランプ部１５と、一対のクランプ部１５を車幅方向で接近あるいは離反させる第一駆動部１３と、各クランプ部１５を、車幅方向と直交する方向の回転軸Ｌを中心に回転させる第二駆動部１６とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の車体を構成する一対のサイドメンバを位置決めするための装置であって、
前記一対のサイドメンバをそれぞれ挟持する一対のクランプ部と、前記一対のクランプ部を車幅方向で接近あるいは離反させる第一駆動部と、各クランプ部を、車幅方向と直交する方向の回転軸を中心に回転させる第二駆動部とを備えた自動車のサイドメンバの位置決め装置。
【請求項２】
前記クランプ部が、前記サイドメンバに車幅方向両側から当接して前記サイドメンバを挟持する一対の当接部材を有し、各当接部材の前記サイドメンバに対する当接部が球面状である請求項１に記載の自動車のサイドメンバの位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車体の組立工程において、車体の側部を構成する左右一対のサイドメンバを位置決めするための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体の組立工程では、アンダーボディ、左右一対のサイドメンバ、およびルーフパネルが互いに接合される。具体的には、まず、アンダーボディの車幅方向両端に一対のサイドメンバを立設させた状態で配置し、アンダーボディと各サイドメンバとの相対位置を位置決めした状態で、両部材の重合部（アンダーボディの車幅方向両端と各サイドメンバの下端との重合部）が溶接される。その後、一対のサイドメンバの上にルーフパネルが載置され、ルーフパネルと各サイドメンバとの相対位置を位置決めした状態で、両部材の重合部（各サイドメンバの上端とルーフパネルの車幅方向両端との重合部）が溶接される。
【０００３】
従来、上記のような各部材の位置決めは、大型の治具を用いて行われていた。例えば特許文献１に示されている車体組み付け方法では、柱状の治具を車体の側方に配置してアンダーボディとサイドメンバとの位置決めを行い、梁状の治具を車体の上方に配地してサイドメンバとルーフパネルとの位置決めを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４６２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、各部材の配置は車種によって異なるため、上記のように治具を用いて位置決めを行う場合、車種ごとに専用の治具を用意する必要がある。特に、サイドメンバは、その上部が車幅方向中央側に若干傾斜した状態で配置されることが多いが、このサイドメンバの傾斜角度、すなわち車体の後方（あるいは前方）の開口部の形状は車種によって異なるため、車種ごとの開口部の形状に合わせた治具を用意する必要がある。このため、治具をストックするスペースや、治具を交換するためのロボットの設置スペースが必要となるため、設備の大型化および高コスト化を招く。
【０００６】
本発明は、自動車の車体の組立工程において、専用の治具を用いることなく一対のサイドメンバを位置決め可能とすることで、組立設備の汎用性を高めると共に、組立設備の小型化および低コスト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、自動車の車体を構成する一対のサイドメンバを位置決めするための装置であって、前記一対のサイドメンバをそれぞれ挟持する一対のクランプ部と、前記一対のクランプ部を車幅方向で接近あるいは離反させる第一駆動部と、各クランプ部を、車幅方向と直交する方向の回転軸を中心に回転させる第二駆動部とを備えた自動車のサイドメンバの位置決め装置を提供する。
【０００８】
この位置決め装置によれば、第一駆動部により一対のクランプ部を接近あるいは離反させることで、一対のクランプ間を、車種に応じた車幅方向間隔に配することができる。この状態で、上記の位置決め装置を、一対のサイドメンバの後方（あるいは前方）を各クランプ部で挟持することにより、一対のサイドメンバを所定の車幅方向間隔で位置決めすることができる。従って、例えば、他の位置決め装置を用いて、一対のサイドメンバの下端を所定の車幅方向間隔で位置決めした状態で、各サイドメンバの上部を上記の位置決め装置のクランプ部で挟持して位置決めすることで、一対のサイドメンバを、車種に応じた車幅方向間隔および傾斜角度で位置決めすることができる。
【０００９】
このとき、正面視（あるいは背面視、以下同様）で鉛直方向に対して傾斜したサイドメンバを、クランプ部で車幅方向両側から挟持すると、サイドメンバの被挟持部（例えばフランジ部）が変形するおそれがある。また、この場合、クランプ部とサイドメンバとの当接位置が不安定となるため、サイドメンバの位置決め精度が低下するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明では、各クランプ部を、車幅方向と直交する方向の回転軸を中心に回転させる第二駆動部を設けた。この第二駆動部により各クランプ部を回転させて、各クランプ部を、サイドメンバの傾斜角度に合わせて配置することにより、クランプ部でサイドメンバを略面直方向で挟持することができる。これにより、サイドメンバの変形を防止できると共に、クランプ部とサイドメンバとの当接位置のバラつきを抑えて位置決め精度を高めることできる。
【００１１】
ところで、サイドメンバの被挟持部（例えばフランジ部）は、車幅方向と直交する面（以下、基準面）に対して、正面視における傾斜（上部を車幅方向内側に傾ける傾斜）だけでなく、平面視における傾斜（車体後方側端部を車幅方向内側に傾ける傾斜）を伴っていることが多い。この場合、上記のように前後方向の回転軸を中心としてクランプ部を回転させることで、サイドメンバの被挟持部の正面視における傾斜をキャンセルすることはできるが、その他の方向の傾斜の影響は残ってしまう。例えば、上記の位置決め装置に、各クランプ部を、鉛直方向の回転軸を中心に回転させる他の回転駆動部をさらに設ければ、サイドメンバの被挟持部の平面視における傾斜をキャンセルすることができる。しかし、このように回転駆動部の数を増やすと、位置決め装置の大型化および高コスト化を招く。
【００１２】
そこで、前記クランプ部が、前記サイドメンバに車幅方向両側から当接して前記サイドメンバを挟持する一対の当接部材を有し、各当接部材の前記サイドメンバに対する当接部が球面状であることが好ましい。このように、一対の当接部材の当接面を球面状とすることで、各当接部材とサイドメンバとを点接触させることができるため、回転駆動部の数を増やすことなく、サイドメンバの変形及び位置決め精度の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、自動車の車体の組立工程において、本発明の位置決め装置を用いれば、専用の治具を用いることなく、サイドメンバを正確に位置決めすることができるため、設備の汎用性を高めると共に、設備の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】自動車の車体の組立ラインの平面図である。
【図２】車体の背面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る位置決め装置の平面図である。
【図４】車体の拡大背面図であり、サイドメンバの後端のフランジ部をクランプ部で挟持した状態を示す。
【図５】車体の水平方向断面図であり、サイドメンバの後端のフランジ部をクランプ部で挟持した状態を示す。
【図６】車体の水平方向断面図であり、サイドメンバの前端のフランジ部をクランプ部で挟持した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、自動車の車体の組立ライン１００を示す。この組立ライン１００は、アンダーボディＵＢが搬入される第１エリア１０１と、アンダーボディＵＢに、一対のサイドメンバＳＭおよびルーフパネルＲＰをセットする第２エリア１０２と、アンダーボディＵＢ、一対のサイドメンバＳＭ、およびルーフパネルＲＰを所定位置に位置決めすると共に、これらを仮溶接する第３エリア１０３と、各部品の重合部にさらに溶接（増し打ち）を施す第４エリア１０４とを備える。
【００１７】
第２エリア１０２には、一対のサイドメンバＳＭやルーフパネルＲＰを保持して所定位置に配置する搬入ロボット１０２ａが設けられる。第３エリア１０３には、アンダーボディＵＢ、一対のサイドメンバＳＭ、及びルーフパネルＲＰの位置決めを行う位置決めロボット１０３ａと、仮溶接を施す溶接ロボット１０３ｂとが設けられる。第４エリア１０４には、増し打ちを施す溶接ロボット１０４ａが設けられる。
【００１８】
以下、第３エリア１０３での位置決め工程について詳しく説明する。この位置決め工程では、図２に示すように、アンダーボディＵＢに対して、一対のサイドメンバＳＭおよびルーフパネルＲＰがそれぞれ所定位置に位置決めされる。本実施形態では、従来のように専用の治具を用いて位置決めするのではなく、汎用性のある位置決め装置で位置決めを行う。図示例では、各サイドメンバＳＭの下部が、位置決め装置２により車幅方向で位置決めされると共に、各サイドメンバＳＭの上部が、本発明の一実施形態に係る位置決め装置１により車幅方向で位置決めされる。
【００１９】
位置決め装置１、２は、第３エリア１０３に配された位置決めロボット１０３ａのアームの先端に取り付けられ、アームの可動範囲内で、任意の３次元位置に任意の姿勢で配置可能とされる。位置決め装置１は、第３エリア１０３の搬送方向上流側（図中左側）端部付近に設けられた位置決めロボット１０３ａに取り付けられ、車体に対して後方からアクセス可能とされる。位置決め装置２は、第３エリア１０３の搬送方向中央部付近に設けられた位置決めロボット１０３ａに取り付けられ、車体に対して側方からアクセス可能とされる。第３エリア１０３には、さらに、ルーフパネルＲＰの位置決めを行う位置決め装置および位置決めロボットが設けられる。
【００２０】
位置決め装置２は、各サイドメンバＳＭの下部を所定の車幅方向位置に配するものである。位置決め装置２は、例えば、クランプ機能付きのピンを有する。このピンを、サイドメンバＳＭの下部に設けられた穴に挿入すると共に、サイドメンバＳＭを車幅方向両側から挟持することにより、各サイドメンバＳＭが所定の車幅方向位置に位置決めされる。
【００２１】
位置決め装置１は、図３に示すように、位置決めロボット１０３ａのアームの先端に取り付けられたベース１１と、ベースに設けられた一対のスライド部１２と、一対のスライド部１２を接近離反させる第一駆動部１３と、各スライド部１２にステー１４を介して取り付けられたクランプ部１５と、各クランプ部１５を回転させる第二駆動部１６とを主に備える。尚、図３を用いた位置決め装置１の説明では、ベース１１の延在方向（図中左右方向）を車幅方向とし、第二駆動部１６の回転軸方向（図中上下方向）を車体前後方向とする。
【００２２】
一対のスライド部１２は、それぞれベース１１にスライド可能に取り付けられ、車幅方向で互いに接近離反可能とされる。本実施形態では、ベース１１の長手方向（車幅方向）に沿ってレール（図示省略）が設けられ、各スライド部１２がレールに沿ってスライド可能に取り付けられる。各スライド部１２をスライドさせる第一駆動部１３は、例えばサーボモータで構成される。
【００２３】
クランプ部１５は、一対の当接部材としてのクランプピン１５ａを有する。一対のクランプピン１５ａは、互いに接近・離反可能であり、これらの間に対象物を挟持可能とされる。本実施形態では、開閉駆動部としてのエアシリンダ１５ｂにより、クランプ部１５の開閉（一対のクランプピン１５ａの接近・離反）が行われる。クランプピン１５ａの先端、すなわちサイドメンバＳＭと当接する当接部は、球面状とされる。クランプ部１５で対象物を挟持したときの加圧方向（以下、「挟持方向Ｃ」と言う。）は、前後方向と直交しており、図示例では車幅方向と平行になっている。
【００２４】
第二駆動部１６は、クランプ部１５を、車体前後方向と平行な回転軸Ｌを中心に回転させるものである。第二駆動部１６でクランプ部１５を回転させることで、クランプ部１５の挟持方向Ｃが、前後方向と直交する面内で任意の角度に設定される。第二駆動部１６は、例えばモータ、本実施形態ではサーボモータで構成される。
【００２５】
次に、位置決め装置１による一対のサイドメンバＳＭの位置決め方法を説明する。
【００２６】
まず、位置決めロボット１０３ａのアームを駆動して、位置決め装置１を、車体の後部の所定の高さに配置する（図２の鎖線参照）。位置決め装置１が配置される高さは、車種に応じて設定される。このとき、ベース１１の長手方向（図３の左右方向）が車幅方向と平行になり、クランプピン１５ａ側（図中上側）が車体前方側となるように、位置決め装置１の姿勢が設定される（図３参照）。また、位置決め装置１は、車幅方向中央部、詳しくは、一対のクランプ部１５の挟持部（一対のクランプピン１５ａ同士の当接点）の車幅方向中央部が、車体の車幅方向中央部、詳しくはアンダーボディＵＢの車幅方向中央部と一致するように配される。
【００２７】
次に、第一駆動部１３により一対のスライド部１２をスライドさせる。これにより、一対のクランプ部１５の車幅方向間隔Ｗ、詳しくは、一対のクランプ部１５の挟持部の車幅方向間隔Ｗを、一対のサイドメンバＳＭの被挟持部（本実施形態ではフランジ部Ｆ）の所定の高さにおける車幅方向間隔の設定値と一致させる。また、第二駆動部１６により、クランプ部１５を回転軸Ｌを中心に回転させる。これにより、各クランプ部１５の挟持方向Ｃを、車体を後方から見たときの、各サイドメンバＳＭのフランジ部Ｆの挟持予定箇所と直交する方向の設定値と一致させる。このときの一対のクランプ部１５の車幅方向間隔Ｗの設定値や、各クランプ部１５の挟持方向Ｃの設定値は、車種に応じて設定される。
【００２８】
そして、各クランプ部１５のエアシリンダ１５ｂを駆動して、一対のクランプピン１５ａを離反させる。この状態で、位置決めロボット１０３ａのアームを駆動して、位置決め装置１を車体前方側に移動させ、各クランプ部１５の一対のクランプピン１５ａの間にサイドメンバＳＭの被挟持部（図示例ではフランジ部Ｆ）を配する。そして、各クランプ部１５のエアシリンダ１５ｂを駆動して一対のクランプピン１５ａを接近させ、図４に示すように、一対のクランプピン１５ａでサイドメンバＳＭのフランジ部Ｆを挟持する。
【００２９】
このとき、予めクランプ部１５を第二駆動部１６で回転させて、クランプ部１５の挟持方向Ｃをフランジ部Ｆの面直方向の設定値と一致させているため、一対のクランプピン１５ａでフランジ部Ｆを略面直方向から挟持することができる。これにより、フランジ部Ｆの変形を防止できると共に、フランジ部Ｆに対するクランプピン１５ａの当接箇所のバラつきが小さくなって位置決め精度が高められる。
【００３０】
また、サイドメンバＳＭのフランジ部Ｆは、図４に示すような背面視における傾斜だけでなく、図５に示すように、平面視における傾斜も伴っている。このとき、例えば一対のクランプピン１５ａの先端が平坦面であると（図５の点線参照）、各クランプピン１５ａとフランジ部Ｆとの当接箇所が前後方向で大きくずれてしまい、フランジ部Ｆの変形や位置決め精度の低下を招いてしまう。本実施形態では、図５に実線で示すように、各クランプピン１５ａの先端が球面状であるため、各クランプピン１５ａの軸心付近がフランジ部Ｆに当接する。これにより、各クランプピン１５ａとフランジ部Ｆとの当接箇所のズレが抑えられ、フランジ部Ｆの変形や位置決め精度の低下を防止できる。
【００３１】
以上のように、上記の位置決め装置１によれば、車幅方向と直交する面（基準面）に対するサイドメンバＳＭの傾斜のうち、基準面に対する角度が比較的大きい背面視における傾斜は、第二駆動部１６でクランプ部１５を回転させることでキャンセルすることができる。一方、基準面に対する傾斜角度が比較的小さい平面視における傾斜は、クランプ部１５を回転させるのではなく、クランプピン１５ａの先端を球面状とすることで対応した。これにより、位置決め装置１の小型化および低コスト化を図りつつ、フランジ部Ｆの変形や位置決め精度の低下を回避する効果を最大限に享受することができる。
【００３２】
位置決め装置２で、サイドメンバＳＭの下部を所定の車幅方向位置に配すると共に、位置決め装置１で、サイドメンバＳＭの上部を所定の車幅方向位置に配することにより、一対のサイドメンバＳＭの後部が、所定の傾斜角度で所定の車幅方向位置に配される。そして、他の位置決めロボット等により、サイドメンバＳＭの前部の車幅方向位置および傾斜角度や、ルーフパネルＲＰの車幅方向および前後方向位置を設定することで、車体を構成する各部材の位置決めが完了する。こうして位置決めされた状態で、溶接ロボット１０３ｂにより各部材の重合部が仮溶接される。その後、車体が第４エリア１０４に搬送され、溶接ロボット１０４ａで増し打ちが行われる。以上により、車体の組立が完了する。
【００３３】
本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、位置決め装置１を用いて、一対のサイドメンバＳＭの後部を挟持して位置決めする場合を示したが、これに限らず、上記の位置決め装置１を用いて、一対のサイドメンバＳＭの前部を挟持して位置決めしてもよい。例えば、図６に示す例では、各サイドメンバＳＭの前部に設けられたフロントピラーを、位置決め装置１のクランプ部１５で挟持している。
【００３４】
サイドメンバＳＭのフロントピラーには、フロントウィンドウの取付穴の縁を形成するフランジ部Ｆ１と、サイドウィンドウの取付穴の縁を形成するフランジ部Ｆ２が設けられる。このうち、フロントウィンドウ側のフランジ部Ｆ１は、略車幅方向に延びているため、クランプ部１５で車幅方向両側から挟持することはできない。一方、サイドウィンドウ側のフランジ部Ｆ２は、略前後方向に延びているため、クランプ部１５で車幅方向両側から挟持することができる。図示例では、車体前方側からアクセスしたクランプ部１５が、フロントピラーを跨いて、サイドウィンドウ側のフランジ部Ｆ２を車幅方向両側から挟持している。このとき、必要に応じて、予め、第二駆動部１６でクランプ部１５を回転させて、基準面に対するフランジ部Ｆ２の傾斜角度に合わせておけばよい。
【符号の説明】
【００３５】
１     位置決め装置
１１   ベース
１２   スライド部
１３   第一駆動部
１４   ステー
１５   クランプ部
１５ａ クランプピン（当接部材）
１６   第二駆動部
１０１ 第１エリア
１０２ 第２エリア
１０３ 第３エリア
１０３ａ      位置決めロボット
１０３ｂ      溶接ロボット
１０４ 第４エリア
Ｌ     回転軸
ＲＰ   ルーフパネル
ＳＭ   サイドメンバ
Ｆ     フランジ部（被挟持部）
ＵＢ   アンダーボディ
【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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【図６】
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