JP2008023618A

JP2008023618A - 位置決め装置

Info

Publication number: JP2008023618A
Application number: JP2006195984A
Authority: JP
Inventors: Akira Takashima; 彰高島; Noriyoshi Hayashi; 法義林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】溶接時にワークを固定する位置決め装置において、位置決め精度を高めると共にワークを容易に離脱できるようにする。
【解決手段】本体ハウジング１４に、偏心カムピニオン１５をカム軸２０によって回転可能に取付け、ラック軸１６を挿通して、偏心カムピニオン１５のピニオン部２３とラック軸１６のラック部２４とを噛合わせる。ワークであるボディマウントホルダ２（以下、ホルダ２という）に本体ハウジング１４を挿入した後、エアシリンダによってラック軸１６を上方に移動させ、偏心カムピニオン１５を回転させ、偏心カム部１９を突出させてホルダ２の内周部に当接させることにより、ホルダ２を正確に位置決めする。溶接後、ラック軸１６を下方へ移動させ、偏心カム部１９を後退させることにより、熱歪によってホルダ２が縮径されても、ホルダ２を本体ハウジング１４から容易に離脱することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接工程等において、ワークを位置決めするための位置決め装置に関するものである。

溶接工程の一例として、図６及び図７を参照して、自動車のサスペンションメンバを構成するサイドレール１の端部に円筒状のボディマウントホルダ２（以下、ホルダ２という）を溶接する場合について説明する。図６（Ａ）に示すように、サイドレール１は、パイプ状の部材であり、端部が潰されて扁平形状とされており、その先端部に半円形の切欠部３が形成されている。ホルダ２は、円筒状の部材であり、一端部に外側フランジ部４が形成され、他端部に内側フランジ５が形成されている。そして、サイドレール１の切欠部３にホルダ２の円筒部を嵌合して外側フランジ部４をサイドレール１に当接させた状態で切欠部３に沿ってサイドレール１とホルダ２とが溶接される（溶接部を図６（Ｂ）中に符号６で示す）。このとき、ホルダ２は、図７（Ａ）に示すように、尖端を有する略矩形の位置決めピン７が円筒部に挿入されて位置決めされる。

ホルダ２は、図６（Ｂ）に示すように、溶接時の熱によって熱歪を生じてサイドレール１の長手方向に拡径し、また、その直交方向に縮径することになる。このため、図７（Ａ）に示すように、位置決めピン７は、ホルダ２の熱歪を考慮して、縮径方向の寸法が予め小さく設定されており、溶接前には、位置決めピン７とホルダ２との間に隙間Ｃ１が形成される。これにより、熱歪によってホルダ２が縮径して位置決めピン７から抜けなくなるのを防止している。なお、特許文献１には、熱歪によるワークの変形を矯正する技術が開示されている。
特開２００５−１７７８６１号公報

しかしながら、上記従来の位置決めピン７では、次のような問題がある。溶接前のホルダ２と位置決めピン７との間に形成される隙間Ｃ１を決定するためには、少なくとも５回程度の試作を行って寸法データを採取する必要がある。このため、試作用の治具、測定設備が必要となり、また、試作を行う手間もかかる。

ホルダ２と位置決めピン７との隙間Ｃ１によってホルダ２が移動するので位置決め精度が低下する。隙間Ｃ１の大きさが不充分であると、熱歪によってホルダ２から位置決めピン７が抜けなくなる虞がある。また、図７（Ｂ）に示すように、溶接後には、熱歪によってホルダ２がサイドレール１の長手方向に拡径するため、ホルダ２と位置決めピン７との間に隙間Ｃ２が生じて位置決め精度が低下することになる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、位置決め精度を高めることができ、かつ、ワークを容易に離脱させることができる位置決め装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、ワークをその内周部を基準として位置決めする位置決め装置であって、前記内周部に対して隙間をもって挿入される本体ハウジングと、該本体ハウジングに設けられて前記内周部から離間する後退位置と前記前記内周部に当接する位置決め位置との間を進退動可能な複数の位置決め部材とを備えていることを特徴とする。
請求項２の発明に係る位置決め装置は、上記請求項１の構成において、前記位置決め部材は、前記本体ハウジングに回転可能に支持されて回転によって前記後退位置と前記位置決め位置との間を移動可能なカムであることを特徴とする。
請求項３の発明に係る位置決め装置は、上記請求項２の構成において、前記カムには歯形が形成され、前記本体ハウジングには前記カムの歯形に噛合う歯形を有するラック軸が移動可能に案内されており、該ラック軸の移動によって前記カムが回転することを特徴とする。
請求項４の発明に係る位置決め装置は、上記請求項１乃至３のいずれかの構成において、前記位置決め部材は、周方向に沿って等間隔で３個配置されていることを特徴とする。
請求項５の発明に係る位置決め装置は、上記請求項１乃至４のいずれかの構成において、前記ワークは溶接される部材であることを特徴とする。

本発明に係る位置決め装置によれば、ワークの内周部に本体ハウジングを挿入した後、位置決め部材を後退位置から位置決め位置へ移動させることにより、ワークを正確に位置決めすることができ、また、位置決め部材を後退位置へ移動させることにより、ワークを容易に離脱させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、図６及び図７に示すものと同様の部材には同一の符号を付して説明する。

本実施形態に係る位置決め装置は、図５（Ｄ）に示す自動車のリアサスペンションメンバアセンブリ８を溶接によって組立てる際に使用するものである。リアサスペンションメンバアセンブリ８は、車体に対して左右に配置されて前後方向に延びる一対のサイドレール１を前後に配置されて車幅方向に延びるフロントクロスメンバ９及びリアクロスメンバ１０によって連結して略井桁状に形成したものであり、これらの部材は溶接によって互いに結合される。サイドレール１には、両端部にボディマウントホルダ２（以下、ホルダ２という）が溶接され、また、中間部に一対のサスペンションアームブラケット１１、１２（以下、ブラケット１１、１２という）が溶接されている。

図６及び図７に示すものと同様、ホルダ２は、円筒状の部材であり、一端部に外側フランジ部４が形成され、他端部に内側フランジ部５が形成されている（図１参照）。また、サイドレール１は、パイプ状の部材であり、端部が潰されて扁平形状とされており、その先端部に半円形の切欠部３が形成されている。そして、サイドレール１の切欠部３にホルダ２の円筒部を嵌合させて外側フランジ部４をサイドレール１に当接させた状態でサイドレール１とホルダ２とが切欠部３に沿った溶接部６で溶接される。

リアサスペンションメンバアセンブリ８は、左右のサイドレール１に取付けられた４つのホルダ２にブッシュが装着されて、これらに挿通させたボルトによって車体の後部に取付けられる。そして、ブラケット１１、１２にリアサスペンションアームが取付けられる。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る位置決め装置１３は、ワークであるホルダ２に挿入可能な本体ハウジング１４に、３つの偏心カムピニオン１５（位置決め部材）及びラック軸１６を含む調芯機構が組込まれた構造となっている。

本体ハウジング１４は、ホルダ２に挿入可能な略円柱状で、一端部にテーパ状の尖端部１４Ａが形成されている。本体ハウジング１４の外径は、ホルダ２の内径よりも小さく、本体ハウジング１４の外周面とホルダ２の内周面との間に所定の隙間が形成されるように設定されている。本体ハウジング１４には、その軸心に沿ってラック軸１６が挿通される軸受穴１７が貫通されている。また、本体ハウジング１４の側面部には、偏心カムピニオン１５が挿入される３つのカム溝１８が形成されている。カム溝１８は、本体ハウジング１４の外周部から半径方向に沿って軸受穴１７まで貫通されており、また、円周方向に沿って等間隔（１２０°間隔）で３つ配置されている。

偏心カムピニオン１５は、平歯車の外周の一部を膨出させて偏心カム部１９を形成したものであり、カム溝１８に挿入されて、カム溝１８を横切るように本体ハウジング１４に挿通されたカム軸２０によって回転可能に支持されている。カム軸２０の軸受部には無給油軸受が設けられている。

ラック軸１６は、本体ハウジング１４の軸受穴１７に挿通されて、軸受穴１７の上端部及び下端部に設けられた無給油軸受２１、２２を介して摺動可能に案内されている。ラック軸１６には、３つの偏心カムピニオン１５の歯形が形成されたピニオン部２３に噛合うラック部２４が形成されており、ラック軸１６を移動させることによって偏心カムピニオン１５が回転するようになっている。そして、図１及び図２に示すように、ラック軸１６が下方に移動したとき、３つの偏心カムピニオン１５の偏心カム部１９は、カム溝１８内に格納される後退位置に移動し、図３及び図４に示すように、ラック軸１６が上方に移動したとき、３つの偏心カムピニオン１５は、後退位置から約９０度回転して、偏心カム部１９がカム溝１８から突出してホルダ２の内周部に当接する位置決め位置へ移動する。

ここで、偏心カムピニオン１５の数は、位置決めするワークに応じて適宜増減することができる。すなわち、本実施形態のホルダ２のように円筒状のワークを２方向（Ｘ−Ｙ方向）に対して位置決めする場合には、上述のように３つの偏心カムピニオン１５を設けることが望ましく、これにより、３つの偏心カム部１９をワークに確実に当接させることができる。また、位置決め方向が一方向である場合には、本体ハウジング１４の直径方向に沿って（１８０°間隔で）２つの偏心カムピニオン１５を配置するようにしてもよい。また、必要に応じて偏心カムピニオン１５を４つ以上設けることもできる。

位置決め装置１３は、ホルダ２の位置決め用治具に固定され、ラック軸１６にエアシリンダの作動ロッドが連結されて、エアシリンダの作動によってラック軸１６が上下に移動できるようになっている。なお、エアシリンダの代りに他のアクチュエータによってラック軸１６を駆動するようにしてもよい。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
位置決め装置１３を用いて溶接によってリアサスペンションメンバアセンブリ８を組立てる工程について説明する。

図５（Ａ）に示すように、サイドレール１を位置決め用治具にセットし、サイドレール１の両端部に溶接されるホルダ２に位置決め装置１３を挿入する。このとき、図１及び図２に示すように、エアシリンダによってラック軸１６を下方へ移動させ、偏心カムピニオン１５を後退位置に移動して偏心カム部１９をカム溝１８内に格納しておくことにより、位置決め装置１３をホルダ２に容易に挿入することができる。

その後、図３及び図４に示すように、エアシリンダによってラック軸１６を上方へ移動させ、偏心カムピニオン１５を位置決め位置へ移動して偏心カム部１９をカム溝１８から突出させてホルダ２の内周部に当接させる。これにより、ホルダ２を位置決め装置１３の同心上に固定して正確に位置決めすることができる。このとき、等間隔で３つ配置された偏心カムピニオン１５がホルダ２の内周部に確実に当接するので、位置決め精度を高めることができる。また、偏心カム部１９が下方へ回転しながらホルダ２の内周部に当接するので、ホルダ２を下方の治具へ押付けることがで、ホルダ２を確実に固定することができる。

この状態で、サイドレール１とホルダ２とを溶接部６で溶接する。このとき、ホルダ２は、３つの偏心カム部１９によって、内側から均等に押圧されているので、溶接時の熱歪によるホルダ２の変形を抑制することができる。溶接が完了した後、図１及び図２に示すように、エアシリンダによってラック軸１６を下方へ移動させ、偏心カムピニオン１５を後退位置に移動させて偏心カム部１９をカム溝１８内に格納する。これにより、ホルダ２が溶接による熱歪によって縮径された場合でも、ホルダ２を位置決め装置１３から容易に離脱させることができる。

次に、図５（Ｂ）に示すように、両端部にホルダ２が溶接されたサイドレール１を次工程の位置決め用治具にセットして、サイドレール１にブラケット１１、１２を溶接する。このとき、一方のホルダ２を主基準として３つの偏心カムピニオン１５が設けられた位置決め装置１３によって位置決めし、他方のホルダ２については、副基準として本体ハウジング１４の直径方向に沿って２つの偏心カムピニオン１５が設けられた位置決め装置１３Ａによって位置決めする。これにより、３つの偏心カムピニオン１５を有する位置決め装置１３によってサイドレール１の回転軸を固定することができ、更に、２つの偏心カムピニオン１５が設けられた位置決め装置１３Ａによってサイドレール１の軸回りの回転を拘束することができる。その結果、位置決め時にサイドレール１に無用な応力が生じるのを防止することができる。

この場合にも、位置決め装置１３、１３Ａのラック軸１６を下方へ移動させ、偏心カムピニオン１５を後退位置へ移動させて偏心カム部１９をカム溝１８内に格納することにより、ホルダ２を位置決め装置１３、１３Ａに容易に挿入、離脱することができ、また、ラック軸１６を上方へ移動させ、偏心カムピニオン１５を位置決め位置へ移動させて偏心カム部１９をホルダ２の内周部に当接させることにより、ホルダ２を確実に固定して正確に位置決めすることができる。このようにして、ホルダ２及びブラケット１１、１２が溶接された左右一対のサイドレール１を製造する。

次に、図５（Ｃ）に示すように、ホルダ２及びブラケット１１、１２が溶接された左右一対のサイドレール１と、フロントクロスメンバ９及びリアクロスメンバ１０とを次工程の位置決め用治具にセットし、これらを互いに仮付溶接して略井桁状のリアサスペンションメンバアセンブリ８を組立てる。このとき、上記と同様、３つの偏心カムピニオン１５を設けた位置決め装置１３を主基準とし、２つの偏心カムピニオン１５を設けた位置決め装置１３Ａを副基準として、それぞれのサイドレール１を位置決めすることにより、確実な位置決めを行うと共に無用な応力の発生を防止することができる。また、サイドレール１の治具へのセット及び仮付溶接されたリアサスペンションメンバアセンブリ８の治具からの離脱を容易に行うことができる。このようにして、リアサスペンションメンバアセンブリ８を仮付溶接する。

次に、図５（Ｄ）に示すように、仮付溶接されたリアサスペンションメンバアセンブリ８を次工程の位置決め用治具にセットし、増アーク溶接を行ってリアサスペンションメンバアセンブリ８を完成させる。このとき、一側のサイドレール１の一方のホルダ２を主基準として３つの偏心カムピニオン１５が設けられた位置決め装置１３によって位置決めし、他側のサイドレールの一方のホルダ２を副基準として２つの偏心カムピニオン１５が設けられた位置決め装置１３Ａによって位置決めする。これにより、上記と同様、２つの位置決め装置１３、１３Ａによって、一体に仮付溶接されリアサスペンションメンバアセンブリ８を確実に位置決めすると共に無用な応力の発生を防止することができる。また、位置決め装置１３、１３Ａによって、リアサスペンションメンバアセンブリ８の治具へのセット及び離脱を容易に行うことができる。このようにして、リアサスペンションメンバアセンブリ８を完成させる。

なお、上記実施形態において、位置決め装置１３、１３Ａの配置は、リアサスペンションメンバアセンブリ８の車体への搭載基準となるホルダ２の配置に応じて適宜変更することができる。

本発明の一実施形態に係る位置決め装置において、偏心カム部が格納された状態を示す図２におけるＡ−Ａ線による縦断面図である。図１に示す位置決め装置において、偏心カム部が格納された状態を示す平面図である。図１に示す位置決め装置において、偏心カム部が突出した状態を示す図３におけるＢ−Ｂ線による縦断面図である。図１に示す位置決め装置において、偏心カム部が突出した状態を示す平面図である。本発明の一実施形態に係る位置決め装置を用いて位置決めされるリアサスペンションメンバアセンブリの組立工程を示す図である。サイドレールとボディマウントホルダとの結合部を示す平面図である。サイドレールと位置決めピンによって位置決めされたボディマウントホルダとの結合部を示す平面図である。

符号の説明

２ボディマウントホルダ（ワーク）、１３位置決め装置、１４本体ハウジング、１５偏心カムピニオン（位置決め部材）、１６ラック軸

Claims

ワークをその内周部を基準として位置決めする位置決め装置であって、前記内周部に対して隙間をもって挿入される本体ハウジングと、該本体ハウジングに設けられて前記内周部から離間する後退位置と前記前記内周部に当接する位置決め位置との間を進退動可能な複数の位置決め部材とを備えていることを特徴とする位置決め装置。
前記位置決め部材は、前記本体ハウジングに回転可能に支持されて回転によって前記後退位置と前記位置決め位置との間を移動可能なカムであることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
前記カムには歯形が形成され、前記本体ハウジングには前記カムの歯形に噛合う歯形を有するラック軸が移動可能に案内されており、該ラック軸の移動によって前記カムが回転することを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
前記位置決め部材は、周方向に沿って等間隔で３個配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の位置決め装置。
前記ワークは溶接される部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置決め装置。