JP2006272492A - 部品組立方法と部品組立装置および部品組み立てに用いる脱着工具 - Google Patents

Abstract

【課題】部品構成要素数が少ない小物部品の組み立てに際して、部品構成要素同士の相対位置決め精度の低下をもたらすことなく、簡素な設備構成で所期の目的を達成することができるようにした部品組立方法を提供する。
【解決手段】ドアインナパネルＰａにサイドドアビームＰｂをスポット溶接にて結合して中間組立体Ｗとして組み立てる方法である。前工程にてドアインナパネルＰａにサイドドアビームＰｂを小型のロケート・クランプ機構１にて予め仮止めしておく。その仮止めされた中間組立体Ｗを組立治具３にて位置決めした上でスポット溶接ガン７にてスポット溶接を施す。その後にハンドリングロボット５に持たせた脱着機構９にてロケート・クランプ機構１による位置決めとクランプとを解除し、そのロケート・クランプ機構１を取り外して回収箱１０に回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車用の各種パネル類に代表されるように二つ以上の部品構成要素をもって構成されることになる部品の組立方法と部品組立装置およびその部品組み立てに用いる脱着工具の改良に関するものである。

この種の部品組み立てに関する技術として例えば特許文献１に記載の技術が知られている。

この特許文献１に記載の技術では、複数の単品パネルの集合体をもって構成されることになるパネル状部品の溶接組み立てを行うにあたり、直交３軸の動作自由度に加えてロケートピンによる位置決め機能をクランプ機能とを有するロケータ装置を多数配置して組立治具とし、この組立治具に対してパネル状部品を構成することになる単品パネルを同時投入して、個々のロケータ装置にてそれぞれの単品パネルを位置決めクランプする一方、特定のロケータ装置のアプローチ動作にて単品パネル相互の相対位置決めを行った上で、溶接用ロボットが持つスポット溶接ガンにてスポット溶接を施して組み立てを行うようになっている。
特開２００２−２２５７５９号公報

このような従来の技術では、組立治具そのものが高機能であるために複数種類のパネル状部品の組み立てを行うことができ、その汎用性に優れる一方、設備費が高価となるだけでなく多数のロケータ装置の並設に伴う錯綜化によって構造も著しく複雑となり、特に狭隘なスペースへのスポット溶接ガンのアクセス性が悪く、必要な打点位置全てにスポット溶接を施すことができないことがある。その場合には、別途後工程でいわゆる増打ちを施さなければならず、工程数の増加が余儀なくされる。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、比較的部品構成要素数が少ないいわゆる小物部品の組み立てに際して、部品構成要素同士の相対位置決め精度の低下をもたらすことなく、簡素な設備構成で所期の目的を達成することができるようにした部品組立方法と部品組立装置および部品組み立てに用いる脱着工具を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、複数の部品構成要素同士を結合して部品を組み立てる方法であって、部品構成要素同士の相対位置決めを行うべくその部品構成要素同士を仮止め手段にて予め仮止めし、その仮止めされた中間組立体を組立治具にて位置決めした上で溶接まるいはねじ締め等の本結合を施し、本結合後に上記仮止め手段による仮止めを解除した上でその仮止め手段を回収することを特徴とする。

この場合、上記仮止め手段は、請求項２に記載のように、各部品構成要素に形成されたロケート穴に嵌合するロケートピンをもって部品構成要素同士の相対位置決めを行う機能と、その位置決め状態で部品構成要素同士を自律的にクランプする機能と、外力の付与によりアンクランプする機能とを有していることが望ましい。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の技術を装置として捉えたものであって、部品構成要素同士を仮止め手段にて予め仮止めすることにより仮組みしてある中間組立体を位置決めする組立治具と、上記組立治具にて位置決めされた中間組立体の部品構成要素同士の本結合を司るスポット溶接装置等の結合手段と、上記仮止め手段による仮止めを解除した上でその仮止め手段を回収する仮止め解除・回収手段とを備えていることを特徴とする。

この場合、上記仮止め手段は、請求項６に記載のように、各部品構成要素に形成されたロケート穴に嵌合するロケートピンをもって部品構成要素同士の相対位置決めを行う機能と、その位置決め状態で部品構成要素同士を自律的にクランプする機能と、外力の付与によりアンクランプする機能とを有したロケート・クランプ機構であることが望ましい。

また、上記仮止め解除・回収手段は、請求項７に記載のように、仮止め手段であるロケート・クランプ機構を把持した上で外力の付与によりそのロケート・クランプ機構をアンクランプ動作させるものであることが望ましい。

したがって、少なくとも請求項１，５に記載の発明では、部品構成要素同士の相対位置決めが仮止め手段によって予めなされているため、その仮組みされた中間組立体を搬送等に供することが可能である。そこで、中間組立体を所定の組立治具にて位置決めした上で、スポット溶接装置等にて部品構成要素同士の本結合を行う。この本結合が完了した時点で仮止め手段はその機能が不要となることから、仮止めを解除した上でその仮止め手段を回収して繰り返し使用する。

ここで、上記ロケート・クランプ機構としては、例えば請求項１２に記載のように、筒状のボデイと、そのボデイの一端面を着座面としてその着座面から突出しているロケートピンと、そのロケートピンに相対変位可能に内蔵されて、クランプ時にはその一部がロケートピンから突出して上記着座面と協働して部品構成要素同士をクランプするクランプアームと、上記クランプアームに連結されているとともにボデイのうち着座面とは反対側の面から外部に臨んでいて、その押圧操作によりクランプアームをアンクランプ動作させる操作ピンと、クランプアームにクランプ力を付与するばね部材とを備えたものを使用する。

その上で、かかるロケート・クランプ機構の脱着に際しては、請求項１４に記載の脱着工具を用いるものとする。

すなわち、請求項１４に記載の発明は、仮止め手段として請求項１２に記載のロケート・クランプ機構を脱着する際に用いる工具として、固定側ハンドルを有する本体部と、固定側ハンドルに対して接近離間可能なように本体部に対し揺動可能に連結された可動側ハンドルと、互いに接近離間可能なように本体部に装着されていて、固定側ハンドルに対して可動側ハンドルを接近させるべく双方のハンドルを握り操作したときに接近動作に基づく把持動作を行って、ロケート・クランプ機構のボデイを把持する一対のグリッパアームと、上記本体部にスライド可能に支持されていて、双方のハンドルを握り操作したときにスライド変位することによりロケート・クランプ機構の操作ピンを押圧操作して、そのロケート・クランプ機構をアンクランプ動作させる押圧部材とを備えていることを特徴とする。

したがって、この脱着工具を用いることにより、仮止め手段としてのロケート・クランプ機構について手作業にて容易にその脱着を行うことが可能となる。

請求項１，５に記載の発明によれば、部品構成要素同士を仮止め手段にて予め仮止めして中間組立体とする一方、この中間組立体を組立治具にて位置決め支持した上で溶接等の本結合を施して、その後に機能が不要になった仮止め手段を解除して回収するようにしているため、従来のような大がかりな組立治具は不要であり、その組立治具の簡素化によって設備費の低減が図れるとともに、本結合を司る溶接装置等の結合手段のアクセス性も良好となり、必要な本結合位置数の全てに本結合が施すことができ、工程数の短縮化にも寄与できる。

また、回収した仮止め手段は繰り返し使用することができるため、これによってもまた一層の設備費の低減とともに部品製造コストの低減を図ることができる。

請求項１４に記載の発明によれば、仮止め手段として特定のロケート・クランプ機構を用いる場合に、それ専用の脱着工具を提供するものであるため、ロケート・クランプ機構の脱着を手作業にて容易に行うことが可能であり、大がかりな装置を必要としないために、設備費および部品の製造コストの低減化が図れる。

図１以下の図面は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であり、図１に示すように、自動車の組立工程のうちいわゆるドアサブラインにおいて、自動車のドアを構成することになる部品構成要素としてのドアインナパネルＰａの内側面に同じく部品構成要素としての補強用の複数のサイドドアビーム（ガードバーあるいはインパクトビーム等とも称される）Ｐｂを溶接固定する場合の例を示している。

すなわち、後工程にて図示外のドアアウタパネルと組み合わされることになるドアインナパネルＰａには、その前工程にて複数のサイドドアビームＰｂが正規取付位置にそれぞれセットされた上で、仮止め手段としての複数の小型のロケート・クランプ機構（以下、この機構を「メカクランプ機構」と略称するものとする）１にて位置決めクランプされて仮止めが施されており、このサイドドアビームＰｂが仮止めされたドアインナパネルＰａが中間組立体Ｗとして図１の溶接組立工程Ｓに搬入される。

ここで、メカクランプ機構１は、後述するように、ドアインナパネルＰａと各サイドドアビームＰｂの双方に形成されたロケートピンＲに係合してそのロケートピンＲを基準にドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂの相対位置決めを行う機能と、その相対位置決め状態のままでドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂとを重合方向に加圧拘束し、仮止めとして両者を自律的且つ堅固にクランプするいわゆるセルフクランプ機能とを有している。

図１の溶接組立工程Ｓには例えば多自由度型（多関節型）の複数のロケート装置２を立設してあり、これをもって組立治具３を構成しているとともに、先に述べたように前工程からサイドドアビームＰｂが仮止めされた状態で搬入されてきたドアインナパネルＰａはこれらのロケート装置２によって位置決めクランプされる。また、溶接組立工程Ｓには、上記の組立治具３のほか、溶接ロボット（産業用ロボット）４と、ハンドリングロボット（産業用ロボット）５をそれぞれ配置してある。溶接ロボット４はそのアーム６の先端に結合手段またはスポット溶接装置として機能するスポット溶接ガン７を備えており、周知のように各サイドドアビームＰｂの両端とドアインナパネルＰａとの重合部であって且つメカクランプ機構１による仮止め箇所の近傍をクランプして本結合としてのスポット溶接を施す機能を有する。

他方、ハンドリングロボット５は、上記のようなスポット溶接完了後にメカクランプ機構１による仮止めを解除してそのメカクランプ機構１を取り外して回収する機能を有しており、そのアーム８の先端には仮止め解除・回収手段としてアクチュエータ駆動の脱着機構９を装着してある。さらに、ハンドリングロボット５に近接してメカクランプ機構１の回収のための回収箱１０を配置してある。

図２，３は上記メカクランプ機構１単独での詳細を示しており、また図４の（Ａ）はメカクランプ機構１がドアインナパネルＰａ等をクランプした状態を、同図（Ｂ）は同じくアンクランプした状態をそれぞれ示している。

これらの図２〜４から明らかなように、中空円筒状のボデイ１１の外周にはテーパ状のフランジ部１２ａと段状のショルダー部１２ｂを有すスリーブ１２をねじ部１２ｃをもって装着してあるとともに、そのボデイ１１の一端面には根元部側に着座面として機能する着座フランジ部１３を有するテーパ状のロケートピン１４を複数のボルト１５にて結合してある。

ロケートピン１４の一部には直径方向に貫通するすり割り溝１６を形成してあるとともに、このすり割り溝１６はボデイ１１の内部空間と連通していて、図４に示すように、これらのすり割り溝１６およびボデイ１１の内部空間には略鉤形状のクランプアーム１７を変位可能に挿入してある。また、ボデイ１１の他端面からその内部にカラー１８を挿入するとともに、そのカラー１８に案内させるかたちでボデイ１１と同心状の操作ピン１９をスライド可能に挿入してある。操作ピン１９はその一部がボデイ１１から突出しているとともに、端部にはクランプアーム１７の板厚を受容可能なスリット２０を形成してあり、このスリット２０にてクランプアーム１７の他端を受容した上で後述する連結ピン２１にて相互に連結してある。

クランプアーム１７はその鉤形状の先端部１７ａをロケートピン１４の根元部の開口部から外部に臨ませてある一方、他端部を操作ピン１９のスリット２０に挿入した上で操作ピン１９の直径方向に貫通する連結ピン２１にて操作ピン１９に連結し、さらに略くの字状に形成された溝カム２２をボデイ１１の直径方向に横架されたガイドピン２３に係合させてある。

さらに、操作ピン１９の外周には皿ばね、輪ばねあるいはばね座金等の円環状のばね部材２４を積層配置した上で、操作ピン１９の端部に装着したばね受け座２５とスナップリング２５ａにてその抜け止めを施してある。このばね部材２４は図４に示すように操作ピン１９を介してクランプアーム１７を常時ボデイ１１内に引き込む方向、すなわちクランプアーム１７がクランプ力を発生する方向に常時付勢しており、これによってばね部材２４はクランプ力発生手段として機能することになる。

より詳しくは、図４の（Ａ）に示すように操作ピン１９に外力を加えない状態ではクランプアーム１７がばね部材２４による付勢力をもってクランプ位置Ｃ１にあって、そのクランプ状態を自己保持している一方、同図（Ｂ）に示すように操作ピン１９をボデイ１１内に押し込むべくその操作ピン１９をばね部材２４の付勢力に抗して押圧操作することによりクランプアーム１７がアンクランプ位置Ｃ２に移動するようになっており、特にクランプ状態では同図（Ａ）に示すようにそのクランプアーム１７の先端部１７ａと着座フランジ部１３とをもって先に述べたドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂを挟圧状態としてクランプするようになっている。

一方、上記ロケートピン１４により位置決めされることになる相手側のパネル、すなわちドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂには図４に示すようにそのロケートピン１４に挿入されることになるロケート穴Ｒがそれぞれ形成されていて、ロケートピン１４とロケート穴Ｒとの相互嵌合と同時にドアインナパネルＰａがロケートピンＲ側の着座フランジ部１３に着座することでそのロケートピン１４の軸心方向での位置決めが同時になされるようになっている。

図５，６は先に図１に示したハンドリングロボット５に持たせたアクチュエータ駆動の脱着機構９を拡大した図であり、さらに図７，８はその詳細をそれぞれ示している。この脱着機構９は、対向配置したグリッパ本体部としての二つ一組のグリッパブロック２６に対して、大径且つ長ストロークのグリッパシリンダ２７と、小径且つ小ストロークのアンクランプシリンダ２８とを直列に連結することにより構成してある。なお、ここではグリッパシリンダ２７およびアンクランプシリンダ２８としてエアシリンダが採用されていて、同時にアンクランプシリンダ２８は後述するようにアンクランプ操作手段として機能することになる。

二つ一組のグリッパブロック２６は、所定の間隙を隔てて対向させることにより、先に述べたメカクランプ機構１と噛み合う受容穴２９とともにグリッパアーム収容空間３０を形成している。そして、図７，８のほか図９，１０に示すように、そのグリッパアーム収容空間３０には、対向配置されて且つ開閉可能な一対のプレート状のグリッパアーム３１ととともに双方のグリッパアーム３１が共有することになるバー状の中間レバー３２を収容してあり、各グリッパアーム３１は中間レバー３２に対してヒンジピン３３にて揺動可能に連結してある。なお、受容穴２９の奥部には、図８に示すようにメカクランプ機構１側のスリーブ１２のフランジ部１２ａ（図２，３参照）に着座する着座面３４を形成してある。

また、各グリッパアーム３１には略くの字状の溝カム３５形成してあり、この溝カム３５を双方のグリッパブロック２６，２６間に掛け渡したガイドピン３６に係合させてある。したがって、中間レバー３２を後述するピストンロッド３９とともにその軸心方向にスライド変位させることで、溝カム３５とガイドピン３６との相対変位のために一対のグリッパアーム３１，３１が開閉動作して、図１１に示すようにその閉動作をもってメカクランプ機構１を把持する一方、図１０に示すようにその開動作をもってメカクランプ機構１を解放することになる。

図８のほか図１０に示すように、グリッパシリンダ２７は、シリンダチューブ３７内に配置されたピストン３８のほか、それと一体の中空状のピストンロッド３９および二つの流出入ポート４０，４１を備えていて、ピストンロッド３９の先端には先に述べた中間レバー３２を連結してある。これにより、グリッパシリンダ２７の伸縮作動に応じて一対のグリッパアーム３１，３１がメカクランプ機構１の把持動作もしくはその解放動作を行うことになる。

他方、アンクランプシリンダ２８はグリッパシリンダ２７と同心状に配置してあり、シリンダチューブ４２内に配置されたピストン４３のほか、それと一体のピストンロッド４４および二つの流出入ポート４５，４６を備えていて、ピストンロッド４４は先に述べたグリッパシリンダ２７側の中空状のピストンロッド３９にスライド可能に内挿されている。そして、図１２に示すように一対のグリッパアーム３１，３１がメカクランプ機構１を把持した状態でアンクランプシリンダ２８を伸長動作させることにより、そのメカクランプ機構１の操作ピン１９を押圧操作することが可能となっている。

なお、図９において、４７，４８は各シリンダ２７，２８のエアの流出入ポートを切り換えるためのソレノイドバルブである。

したがって、図１に示したように、スポット溶接ガン７によりドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂとの溶接が完了した後に、その時点で機能が不要になった各メカクランプ機構１を取り外すには次の手順にて行う。

すなわち、ドアインナパネルＰａ上にある各メカクランプ機構１の位置を予めティーチングしておき、ハンドリングロボット５の自由度を使ってそれぞれのメカクランプ機構１の位置に脱着機構９を順次移動させてその取り外しを行う。

メカクランプ機構１の取り外しの際には、図９に示すようにクランプ状態にあるメカクランプ機構１の上から脱着機構９をアプローチ動作させて、図１０に示すようにグリッパブロック２６側の受容穴２９をメカクランプ機構１に挿入して、センタリングを行いながら実質的にグリッパブロック２６の内部にメカクランプ機構１を受容する。この時には、グリッパシリンダ２７は伸長状態にあり、またアンクランプシリンダ２８は収縮状態にある。

グリッパブロック２６側の着座面に３４にメカクランプ機構１のフランジ部１２ａが着座すると、メカクランプ機構１の軸心方向においてそのメカクランプ機構１と脱着機構９との相対位置決めがなされたことになり、その時点でグリッパシリンダ２７を収縮動作させる。グリッパシリンダ２７の収縮動作に伴い、図１１に示すように中間レバー３２とともに一対のグリッパアーム３１，３１がスライド動作しつつ、溝カム３５の機能によってそのグリッパアーム３１，３１同士が閉動作して、メカクランプ機構１のスリーブ１２を把持する。すなわち、各グリッパアーム３１，３１の先端がスリーブ１２の外周面に当接しながらそのショルダー部１２ｂ（図２，３参照）に係合することになる。これをもって脱着機構９によるメカクランプ機構１の把持が完了する。

次いで、この時点でアンクランプシリンダ２８を伸長動作させると、図１２に示すようにそのアンクランプシリンダ２８のピストンロッド４４がメカクランプ機構１の操作ピン１９を押圧操作する。操作ピン１９を押圧操作すると、メカクランプ機構１におけるクランプアーム１７が同図のようにアンクランプ動作して、それまでのドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂとのクランプ力を解除し、同時にクランプアーム１７はロケートピン１４の内部に完全に納まるようになる。この状態で初めてメカクランプ機構１のロケートピン１４を相手側のロケート穴Ｒから抜き取ることが可能となることから、ハンドリングロボット５の自由度を使って、脱着機構９に把持されているメカクランプ機構１を抜き取る。これをもって、メカクランプ機構１によるドアインナパネルｐａとサイドドアビームＰｂとの仮止め状態、すなわちメカクランプ機構１によるドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂとの相対位置決め状態およびクランプ状態が完全に解除される。

この後、図１に示したハンドリングロボット５の自由度をもって脱着機構９を回収箱１０の上に移動させた上でグリッパシリンダ２７を伸長動作させて、図１０と同様にその脱着機構９のグリッパアーム３１，３１を解放動作させる。その瞬間にメカクランプ機構１はばね部材２４の力によってクランプ状態に復帰するとともに、自重にて回収箱１０に落下・回収されて再利用される。

図１３は本発明の別の実施の形態として先に述べたメカクランプ機構の変形例を示す。この実施の形態では、メカクランプ機構５１そのものの一層の小径化のために図４に示したカラー１８を廃止して、操作ピン１９をボデイ１１の内径にて直接案内するようしたもので、図２〜４に示したメカクランプ機構１に代えて用いることにより全く同等の機能を発揮することになる。

ここで、上記の脱着機構９を持たせたハンドリングロボット５は、メカクランプ機構１または５１の取り外しだけでなく、前工程にてドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂとを仮止めするにあたって、そのメカクランプ機構１または５１を装着する際にも使用することは可能ではある。その場合、例えばドアインナパネルＰａ上に手作業にてサイドドアビームＰｂを投入して両者の相対位置決めを行う場合には、仮止めのためのメカクランプ機構１または５１の装着は上記のようなハンドリングロボット５によらずに手作業にて行う方が効率的である。

そこで、手作業での上記メカクランプ機構１または５１の装着に適した脱着工具の一例を図１４〜１６に基づいて説明する。

図１４，１５に示す脱着工具５２は、大別して、固定側ハンドル５３をボルト５４にて連結したブロック状の本体部５５と、固定側ハンドル５３に対して接近離間可能なようにその本体部５５側のブラケット５６にヒンジピン５７をもって揺動可能に連結してあって、且つその握り操作が可能な可動側ハンドル５８と、本体部５５を挟んでその両側に対向配置した一対のプレート状のグリッパアーム５９とをもって構成してあり、そのグリッパアーム５９の先端部５９ａは側面視にて略Ｌ字状に曲折形成してある。

本体部５５には、その上面中央部に凹状部６０を形成してあるとともに、その凹状部６０側から本体部５５を貫通するようにプッシュロッド６１をスライド可能に挿入支持させてある。プッシュロッド６１の上端は可動側ハンドル５８の中間部にヒンジピン６２にて連結してあるとともに、その下端には押圧部材として駒状の接触子６３を装着してある。そして、凹状部６０にはリターンスプリング（圧縮コイルスプリング）６４を収容配置してあるとともに、そのリターンスプリング６４がプッシュロッド６１側のフランジ部６１ａに当接していることから、プッシュロッド６１は常時上方に付勢されている一方で、固定側ハンドル５３と可動側ハンドル５８の接近離間動作に応じてスライド動作するようになっている。

なお、プッシロッド６１とその先端に装着された接触子６３は先に説明した脱着機構９のピストンロッド４４と同等の機能を有しているものであり、後述するようにメカクランプ機構１または５１のアンクランプ操作に際して接触子６３がその操作ピン１９に当接してこれを押圧操作することになる。

本体部５５の両側には、ストレート面６５ａとテーパ面６５ｂとを連続させたアーム着座面６５を左右対称に形成してあり、このアーム着座面６５に沿わせるようにして一対のグリッパアーム５９，５９を対向配置してある。各グリッパアーム５９の先端部５９ａには半円状の把持面６６を形成してある一方、各グリッパアーム５９の上端部側には一端が開放された長穴６７を形成してある。そして、各グリッパアーム５９はその上端部をリーマボルト６８にて本体部５５のテーパ面６５ｂに固定してある。

また、本体部５５のほかプッシュロッド６１を直径方向に貫通するようにして両ねじボルトタイプの中間ロッド６９を配置してあり、その中間ロッド６９の両端はグリッパアーム５９の長穴６７から突出させた上で丸頭型のナット７０とロックナット７１とを装着してある。本体部５５のうち中間ロッド６９が貫通する部分には、グリッパプレート５９側の長穴６７の下半部に合致する形状の長穴（図１４では長穴６７と重なっている）を形成してあり、中間ロッド６９はプッシュロッド６１とともにその長穴に沿ってスライド可能となっている。

さらに本体部５５に貫通形成した一対の支持穴７２にはリターンスプリング（圧縮コイルスプリング）７３を収容した上でその両端をグリッパアーム５９に当接させてあり、これによってグリッパアーム５９，５９同士が互いに離間する方向に付勢されている。

より具体的には、一対のグリッパアーム５９，５９は図１５に示すようにリーマボルト６８にて本体部５５に固定されてはいても、実質的にプッシュロッド６１と一体の中間ロッド６９との相対移動に応じアーム着座面６５のうちテーパ面６５ｂに密着する位置とストレート面６５ａに密着する位置との間で、ストレート面６５ａとテーパ面６５ｂとのなす稜線部を支点とした揺動動作をもって互いに接近離間可能、すなわち後述するようにメカクランプ機構１または５１を把持するべくグリッパアーム５９，５９の先端部５９ａ，５９ａ同士がその接近離間動作をもって開閉可能となっている。

つまり、先に述べたように、図１４の状態から固定側ハンドル５３に対して可動側ハンドル５８を接近させるようにして双方のハンドル５３，５８を握り操作することにより、それに応じてプッシュロッド６１が中間ロッド６９とともにスライド動作するとともに、その中間ロッド６９とグリッパアーム５９との相対移動に応じてグリッパアーム５９，５９同士が把持動作することになる。そして、図１５に示すように、グリッパアーム５９の上端部がテーパ面６５ｂに密着することで一対のグリッパアーム５９，５９の最大開度が規制されている一方、図１８の（Ｂ）に示すようにグリッパアーム５９の上端部がストレート面６５ａに密着しつつリーマボルト６８の頭部に当接することで一対のグリッパアーム５９，５９同士の最小開度である把持限度位置が規制されている。

図１４のほか図１６に示すように、可動側ハンドル５８には、固定側ハンドル５３に対してその可動側ハンドル５８を接近させるようにして双方のハンドル５３，５８同士を握り操作した場合に、その状態を自己保持してロックするハンドルロック機構７５を付設してある。このハンドルロック機構７５は、図１６に拡大して示すように、可動側ハンドル５８の自由端部側にロックレバー７６をヒンジピン７７にて回動可能に支持させる一方、そのロックレバー７６の先端部には円弧状面をもつフック７８を突設してある。また、ロックレバー７６に内蔵したリターンスプリング（圧縮コイルスプリング）７９とピン状のスプリング受座８０との当接によってロックレバー７６自体を時計回り方向に付勢している。さらに、固定側ハンドル５３の中間部には上記ロックレバー７６を受容しつつフック７８と係止可能な窓部８１を形成してある。

したがって、図１に示したようなドアインナパネルＰａに対するサイドドアビームＰｂのスポット溶接に先立って、例えば前工程において上記脱着工具５２を用いてことを前提とした上で、先に述べたメカクランプ機構５１を用いて両者を仮止めするには次のような手順による。

図１７に示すように、解放状態にある脱着工具５２側におけるグリッパアーム５９の先端部５９ａとクランプ状態にあるメカクランプ機構５１を対向させた上で、脱着工具５２側のグリッパアーム５９，５９同士の対向間隙内、すなわちそのグリッパアーム５９の先端部５９ａ，５９ａ同士の対向間隙内にメカクランプ機構５１を位置させ、その状態で固定側ハンドル５３に可動側ハンドル５８を近接させるべく双方のハンドル５３，５８を図１８の（Ａ）のように握り操作する。この握り操作の初期段階では、同図（Ｂ）に示すようにプッシュロッド６１と一体の中間ロッド６９が押し下げられてグリッパアーム５９と相対移動することから、グリッパアーム５９，５９同士が閉動作して、各グリッパアーム５９の先端部５９ａにおける着座面６６（図１５の（Ｂ）参照）がメカクランプ機構５１のスリーブ１２に着座してこれを把持する。なおも図１９の（Ａ）に示すように、双方のハンドル５３，５８の握りの度合を大きくすると、同図（Ｂ）に示すようにグリッパアーム５９の先端部５９ａがメカクランプ機構５１側のショルダー部１２ｂに係合する一方で、プッシュロッド６１の先端の接触子６３がメカクランプ機構５１側の操作ピン１９に当接してこれを押圧操作することから、メカクランプ機構５１はアンクランプ状態となる。

この時、同図（Ａ）に示すように、可動ハンドル５８側のロックレバー７６が固定ハンドル５３側の窓部８１を乗り越えた上でその開口縁部に係合して、ハンドルロック状態となる。これにより、双方のハンドル５３，５８の握り操作のための外力を解除したとしても図１９の（Ａ），（Ｂ）の状態、すなわちグリッパアーム５９５，９がメカクランプ機構５１を把持した状態であって且つそのメカクランプ機構５１がアンクランプ状態を自己保持することが可能となる。

そして、図１９の（Ｂ）に示すように、メカクランプ機構５１をドアインナパネルＰａおよびサイドドアビームＰｂ側のロケート穴Ｒに挿入した上で、図１８の（Ｂ）と同様にロックレバー７６によるハンドルロック状態を解除すると、図１３に示すようにメカクランプ機構５１は直ちにクランプ状態となって、ドアインナパネルＰａとサイドドアビームＰｂ同士の仮止めとして両者を堅固にクランプする。そして、それに続いて図１７と同様に一対のグリッパアーム５９が解放動作することから、これをもって、クランプ動作が完了したメカクランプ機構５１から脱着工具５２をスムーズに取り外すことが可能となる。

この後、サイドドアビームＰｂとの仮止めが施されたドアインナパネルＰａは図１に示した溶接組立工程に搬入されて、本結合としてのスポット溶接が施されることになる。

ここで、本実施の形態では、上記の手動式の脱着工具５２をメカクランプ機構５１の装着用として用いているが、図６〜８に示したアクチュエータ駆動の脱着機構９と同様に、メカクランプ機構５１の取り外し用の工具としても用いることができることは言うまでもない。

本発明が適用される自動車用ドアの溶接組立工程の概略説明図。 図１の溶接組立工程で使用されるロケート・クランプ機構単体での拡大図。 図２に示すロケート・クランプ機構の詳細を示す図で、（Ａ）は同図（Ｂ）の平面図、（Ｂ）は図２の左側面図、（Ｃ）は図３の（Ｂ）の下面図。 （Ａ）は図２に示すロケート・クランプ機構のクランプ状態を示す断面図、（Ｂ）は同じく図２に示すロケート・クランプ機構のアンクランプ状態を示す断面図。 図１のハンドリングロボットに持たせた脱着機構の断面説明図。 図５に示す脱着機構の斜視図。 （Ａ）は図６に示す脱着機構の正面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面図、（Ｃ）は同図（Ｂ）の下面図。 図８は図７の（Ｃ）のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。 図６に示す脱着機構の作動説明図。 図６に示す脱着機構の作動を示す拡大説明図。 図６に示す脱着機構の作動を示す拡大説明図。 図６に示す脱着機構の作動を示す拡大説明図。 図２〜４み示したロケート・クランプ機構の変形例を示す断面図。 図１３に示すロケート・クランプ機構の脱着に用いる手動式の脱着工具の説明図。 （Ａ）は図１４の左側面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の下面図。 （Ａ）は図１４の要部拡大図、（Ｂ）は同図（Ａ）のさらなる要部拡大図。 図１４，１５に示す脱着工具の作動説明図。 （Ａ），（Ｂ）ともに図１４，１５に示す脱着工具の作動説明図。 （Ａ），（Ｂ）ともに図１４，１５に示す脱着工具の作動説明図。

符号の説明

１…ロケート・クランプ機構（仮止め手段）
３…組立治具
４…溶接ロボット（産業用ロボット）
５…ハンドリングロボット（産業用ロボット）
７…スポット溶接ガン（結合手段またはスポット溶接装置）
８…アーム
９…脱着機構（仮止め解除・回収手段）
１０…回収箱
１１…ボデイ
１２…スリーブ
１２ｂ…ショルダー部
１３…着座フランジ部（着座面）
１４…ロケートピン
１７…クランプアーム
１９…操作ピン
２２…溝カム
２３…ガイドピン
２４…バネ部材（クランプ力発生手段）
２６…グリッパブロック（グリッパ本体部）
２７…グリッパシリンダ
２８…アンクランプシリンダ（アンクランプ操作手段）
３１…グリッパアーム
３５…溝カム
３６…ガイドピン
３９…ピストンロッド
４４…ピストンロッド
５１…ロケート・クランプ機構
５２…脱着工具
５３…固定側ハンドル
５５…本体部
５８…可動側ハンドル
５９…グリッパアーム
６１…プッシュロッド
６３…接触子（押圧部材）
６５…アーム着座面
７５…ハンドルロック機構（ロック機構）
７６…ロックレバー
Ｐａ…ドアインナパネル（部品構成要素）
Ｐｂ…サイドドアビーム（部品構成要素）
Ｒ…ロケート穴
Ｓ…溶接組立工程
Ｗ…中間組立体

Claims (18)

1. 複数の部品構成要素同士を結合して部品を組み立てる方法であって、
   部品構成要素同士の相対位置決めを行うべくその部品構成要素同士を仮止め手段にて予め仮止めし、
   その仮止めされた中間組立体を組立治具にて位置決めした上で本結合を施し、
   本結合後に上記仮止め手段による仮止めを解除した上でその仮止め手段を回収することを特徴とする部品組立方法。
2. 上記仮止め手段は、各部品構成要素に形成されたロケート穴に嵌合するロケートピンをもって部品構成要素同士の相対位置決めを行う機能と、その位置決め状態で部品構成要素同士を自律的にクランプする機能と、外力の付与によりアンクランプする機能とを有していることを特徴とする請求項１に記載の部品組立方法。
3. 上記本結合が溶接であることを特徴とする請求項１または２に記載の部品組立方法。
4. 上記部品構成要素同士を複数の仮止め手段をもって仮止めすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の部品組立方法。
5. 複数の部品構成要素同士を結合して部品を組み立てる装置であって、
   部品構成要素同士を仮止め手段にて予め仮止めすることにより仮組みしてある中間組立体を位置決めする組立治具と、
   上記組立治具にて位置決めされた中間組立体の部品構成要素同士の本結合を司る結合手段と、
   上記仮止め手段による仮止めを解除した上でその仮止め手段を回収する仮止め解除・回収手段と、
   を備えていることを特徴とする部品組立装置。
6. 上記仮止め手段は、各部品構成要素に形成されたロケート穴に嵌合するロケートピンをもって部品構成要素同士の相対位置決めを行う機能と、その位置決め状態で部品構成要素同士を自律的にクランプする機能と、外力の付与によりアンクランプする機能とを有したロケート・クランプ機構であることを特徴とする請求項５に記載の部品組立装置。
7. 上記仮止め解除・回収手段は、仮止め手段であるロケート・クランプ機構を把持した上で外力の付与によりそのロケート・クランプ機構をアンクランプ動作させるものであることを特徴とする請求項６に記載の部品組立装置。
8. 上記本結合が溶接であり、且つ結合手段がスポット溶接装置であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の部品組立装置。
9. 上記部品構成要素同士を複数の仮止め手段をもって仮止めしてあることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の部品組立装置。
10. 上記ロケート・クランプ機構は、
    ロケートピンのほか、そのロケートピンの根元部に位置して部品構成要素側のロケート穴の周縁部に着座する着座面と、
    ロケートピンに内蔵されて上記着座面と協働して部品構成要素同士をクランプするクランプアームと、
    クランプアームにクランプ力を付与するクランプ力発生手段と、
    を有していることを特徴とする請求項７に記載の部品組立装置。
11. 上記クランプ力発生手段がばね部材であることを特徴とする請求項１０に記載の部品組立装置。
12. 上記ロケート・クランプ機構は、
    筒状のボデイと、
    そのボデイの一端面を着座面としてその着座面から突出しているロケートピンと、
    そのロケートピンに相対変位可能に内蔵されて、クランプ時にはその一部がロケートピンから突出して上記着座面と協働して部品構成要素同士をクランプするクランプアームと、
    上記クランプアームに連結されているとともにボデイのうち着座面とは反対側の面から外部に臨んでいて、その押圧操作によりクランプアームをアンクランプ動作させる操作ピンと、
    クランプアームにクランプ力を付与するばね部材と、
    を有していることを特徴とする請求項１１に記載の部品組立装置。
13. 上記仮止め解除・回収手段は、
    産業用ロボットのアーム先端に持たせたグリッパ本体部に、ロケート・クランプ機構を把持するグリッパアームと、ロケート・クランプ機構側のクランプアームをアンクランプ動作させるアンクランプ操作手段を設けたものであることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の部品組立装置。
14. 仮止め手段として請求項１２に記載のロケート・クランプ機構を脱着する際に用いる工具であって、
    固定側ハンドルを有する本体部と、
    固定側ハンドルに対して接近離間可能なように本体部に対し揺動可能に連結された可動側ハンドルと、
    互いに接近離間可能なように本体部に装着されていて、固定側ハンドルに対して可動側ハンドルを接近させるべく双方のハンドルを握り操作したときに接近動作に基づく把持動作を行って、ロケート・クランプ機構のボデイを把持する一対のグリッパアームと、
    上記本体部にスライド可能に支持されていて、双方のハンドルを握り操作したときにスライド変位することによりロケート・クランプ機構の操作ピンを押圧操作して、そのロケート・クランプ機構をアンクランプ動作させる押圧部材と、
    を備えていることを特徴とする脱着工具。
15. 上記ロケート・クランプ機構のボデイ外周面には段状のショルダー部が形成されて、
    上記一対のグリッパアームによるボデイの把持時にはそのグリッパアームがショルダー部に係合する一方で、その係合状態のもとで押圧部材が操作ピンを押圧操作するものであることを特徴とする請求項１４に記載の脱着工具。
16. 一対のグリッパアームがロケート・クランプ機構のボデイを把持した状態で且つ押圧部材の押圧操作に基づくロケート・クランプ機構のアンクランプ状態を自己保持するロック機構を備えていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の脱着工具。
17. 上記ロック機構は、固定側ハンドルと可動側ハンドルを接近させた状態で両者を離間不能に拘束するハンドルロック機構であることを特徴とする請求項１６に記載の脱着工具。
18. 上記ハンドルロック機構は、固定側ハンドルと可動側ハンドルのうちいずれか一方のハンドルに設けたロックレバーを他方のハンドルに係止させるものであることを特徴とする請求項１７に記載の脱着工具。

Images