JP2646761B2 - 車体組立方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車体組立時車体または車体主要部を構成す
る複数のワークを位置決めする、ワーク位置決め装置の
位置教示データを、計測データの統計処理により求まる
補正量によって補正して車体組立を行う方法に関するも
のである。

（従来の技術） 自動車の車体または車体主要部の組立の従来方法とし
ては、組立ラインの所定組立位置にワーク位置決め装置
として複数のゲージを位置教示データに基づき配設し、
これらゲージによりワークとしての複数の車体パネルを
相互に位置決めし、この位置決め状態下の車体パネルを
相互にスポット溶接等で接合して車体主要部を組立て、
さらにこのような車体主要部に別の車体パネルや車体主
要部を接合して車体を構成する方法があり、このような
方法では前記位置教示データに対し組立後の計測データ
（車体計測データや、これと相対的な関係にある位置決
め装置の計測データ）のフィードバックに基づく補正を
加えて前記ゲージの位置を調整し、その後再び前述した
車体組立工程を（人間が）繰返すことにより車体組立精
度を所定水準まで高めるのが一般的である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこのように単に、位置教示データに、フ
ィードバックされた計測データに基づく補正を加えるだ
けでは、言い換えればこの計測データの車体設計データ
からの偏差を解消するようにワーク位置決め装置（ゲー
ジ）を移動させる位置教示を行うだけでは、この位置教
示によるゲージの移動量と車体の移動量とは車体パネル
のスプリングバック、溶接歪、車体各部位の剛性分布の
差異等の影響によって常にリニアな関係になるとは限ら
ないことから、実際の組立状態の車体の位置がどのよう
になるかを予測するのは難しく、したがって位置教示デ
ータの適正補正量を定量的に把握することが困難であっ
た。このため所望の車体組立精度に達するまで何回も前
述した一連のフィードバック工程を繰返す必要があり、
調整に多くの時間を費していた。

本発明はワーク位置決め装置の位置教示データの補正
量を計測データの統計処理により求めることにより上述
した問題を解決することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため、本発明の車体組立方法は、車体また
は車体主要部を構成する複数のワークを、フィードバッ
クされた車体計測データに応じた補正を加えた位置教示
データによる、ワーク位置決め装置の作動に基づく位置
決め状態下で、相互に接合して車体または車体主要部の
組立を行うに際し、前記ワーク車体で計測したワーク計
測データと当該ワークに関する車体設計データとの偏差
を求め、前記偏差が組立可能範囲外の場合には前記組立
を行わず、前記偏差が組立可能範囲内ではあるが最適範
囲内ではない場合には前記偏差に基づく補正を加えた位
置教示データによる前記ワーク位置決め装置の作動に基
づく位置決め状態下で前記組立を行い、前記偏差が最適
範囲内の場合には前記偏差に基づく補正を加えない位置
教示データによる前記ワーク位置決め装置の作動に基づ
く位置決め状態下で前記組立を行うとともに組立後に車
体計測を行い、この組立後の車体計測データに基づき統
計データを作成し、この統計データのヒストグラムにお
けるピーク値と前記車体設計データとの偏差を求め、こ
の偏差が統計的な許容範囲を超えたとき前記位置教示デ
ータに前記偏差を少なくとも減少させる補正を加えるこ
とを特徴とし、また車体または車体主要部を構成する複
数のワークを、フィードバックされた車体計測データお
よび位置決め装置の治具位置計測データに応じた統計的
補正を加えた位置教示データによる、ワーク位置決め装
置の作動に基づく位置決め状態下で、相互に接合して車
体または車体主要部の組立を行うに際し、前記ワーク単
体で計測したワーク計測データと当該ワークに関する車
体設計データとの偏差に基づく補正を前記位置教示デー
タに加えるとともに、前記ワーク位置決め装置の治具位
置計測データと当該治具に関する車体設計データとの偏
差が許容範囲外のとき当該偏差に基づく補正を前記位置
教示データに加え、これら補正を加えた位置教示データ
による前記ワーク位置決め装置の作動に基づく位置決め
状態下で前記組立を行い、前記組立前後に計測したワー
ク計測データに基づき第１の統計データを作成し、前記
組立後に計測した車体計測データに基づき第２の統計デ
ータを作成し、これら統計データのヒストグラムにおけ
るピーク値と前記車体設計データとの偏差を夫々求め、
これら偏差に基づき統計的に有意な偏差が認められたと
き前記位置教示データに前記偏差を少なくとも減少させ
る統計的補正を夫々加えることを特徴とするものであ
る。

（作用） 本発明方法では、ワーク計測データと当該ワークに関
する車体設計データとの偏差が最適範囲内の場合に前記
偏差に基づく補正を加えない位置教示データによる前記
ワーク位置決め装置の作動に基づく位置決め状態下で行
う車体または車体主要部の組立後に実行する計測により
得られる計測データに基づき統計データを作成し、この
統計データのヒストグラムにおけるピーク値と車体設計
データとの偏差を求め、この偏差が統計的な許容範囲を
超えたとき、ワーク位置決め装置の位置教示データに所
定の補正、すなわち前記偏差を少なくとも減少させる補
正を加える。あるいは、本発明方法では、ワーク計測デ
ータと当該ワークに関する車体設計データとの偏差に基
づく補正を前記位置教示データに加えるとともに、前記
ワーク位置決め装置の治具位置計測データと当該治具に
関する車体設計データとの偏差が許容範囲外のとき当該
偏差に基づく補正を前記位置教示データに加え、これら
補正を加えた位置教示データによる前記ワーク位置決め
装置の作動に基づく位置決め状態下で前記組立を行い、
前記組立前後に計測したワーク計測データに基づき第１
の統計データを作成し、前記組立後に計測した車体計測
データに基づき第２の統計データを作成し、これら統計
データのヒストグラムにおけるピーク値と前記車体設計
データとの偏差を夫々求め、これら偏差に基づき統計的
に有意な偏差が認められたとき前記位置教示データに前
記偏差を少なくとも減少させる統計的補正を夫々加え
る。

このときこれら補正は過去の組立工程の製品の評価お
よび分析の結果に基づき将来の組立工程を改良するもの
であるから、位置教示データに対する適正補正量を定量
的に把握して管理することができ、所望の車体組立精度
が得られるまでの時間を短縮することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の車体組立方法の第１および第２実
施例に用いる車体組立ラインを示す斜視図であり、図中
11は、この組立ラインの車体主要部組立ステージＡに配
置されたワーク位置決め装置、また12は、この組立ライ
ンの車体計測ステージＢに配置された車体計測装置を示
す。

この車体組立ラインは、車体主要部組立ステージＡ
に、ワークとしてのフロアメイン、左右サイドパネル、
リヤパネル、カウルトップアセンブリ、シェルフパネル
等の車体パネルを搬入し、これら車体パネルをそのステ
ージＡにおいて相互に位置決めした状態で相互に仮止め
して車体主要部13を組立て、その後の図示しないステー
ジへ前記車体主要部13を搬送し、そのステージで車体主
要部13に前後ルーフレールやルーフパネル等の車体パネ
ルをさらに組付けて車体14を組立て、その後に図中矢印
Ｃで示すように車体14を上記車体計測ステージＢに搬送
し、その車体計測ステージＢにおいて車体14の組立精度
の計測を行うものである。なおステージＡの前工程の図
示しないステージにおいて、車体パネル単体の計測を行
うものとする（パネル計測の詳細は特願昭63−310202号
等を参照のこと）。

ステージＡにおいて、車体主要部13を構成する上記各
車体パネルをそれぞれ位置決めするため、上記ワーク位
置決め装置11は、フレーム15と、それに取付けられた多
数のロボット16と、そのハンド部としての、一台のロボ
ット16につき一個または複数個のワーク受け治具17とを
具えており、ロボット16は、所要に応じ、エアシリンダ
駆動のワーククランプ装置18もハンド部として具える。

ここでワーク受け治具17は、第２図に示すように、互
いに隣接する多数の細片をサーボモーで一枚ずつ同一方
向へ進退駆動させ、それらの細片の先端縁を所定の形状
に配置した後、固定装置で細片を一体的に固定すること
により、ワークを位置決め保持し得るゲージ部17aを形
成することができる（詳細は、特開昭59−144595号或い
は特願昭62−12193号参照）。かかる機能を用いて、上
記ワーク位置決め装置11は、車体主要部13を構成する各
車体パネルの、位置決めすべき多数の位置の各々の形状
に、その位置に対応するワーク受け治具17のゲージ部17
aの形状をそれぞれ一致させ、これとともに、各ロボッ
ト16の作動によりそれらのワーク受け治具17、ひいては
そのゲージ部17aをそれぞれ所定の位置に配置すること
により、上記各車体パネルを相互に位置決めし、各ワー
ククランブ装置18の作動により車体パネルを固定するこ
とができる。

上記ワーク位置決装置11を制御するため制御装置19を
設ける。制御装置19は、第２図に示すように、通常のCP
Uからなる演算部20と、作動指示信号等の記憶や演算処
理に用いるメモリ21と、ワーク受け治具のゲージ部17a
の位置データを含む作動指示信号の入力ならびに作動確
認信号および後述する計測データの出力用のインターフ
ェース22と、ロボット16の各関節毎に設けたサーボモー
タやワーク受け治具17の細片駆動用のサーボモータの作
動を制御するサーボコントローラ23と、それらのワーク
受け治具17の細片固定装置や各ワーククランプ装置18の
作動を制御する図示しないコントローラとを具えてな
り、インタフェース22を介して入力された作動指示信号
に基づいて、各ロボット16、ワーク受け治具17、ワーク
クランプ装置18の作動を制御し、作動が完了すると作動
確認信号および上記計測データを出力する。

車体主要部組立ステージＡにはまた、図示しないスポ
ット溶接用ロボットも複数設けられており、これらのロ
ボットは、上記ワーク受け治具17による位置決め状態下
の各車体パネルを相互に溶接接合して、それらのパネル
の仮止めを行う。

ステージＢにおいて、車体計測装置12は、複数（第１
図では六台）のレーザー光式測距装置24と、これらの測
距装置24をそれぞれ同図中矢印Ｄで示すようにレーザー
光の発光方向と直交する一平面内でサーボモータ25の作
動およびガイド26の案内により移動させる、複数の移動
装置27と、前記測距装置24および移動装置27の作動を制
御する制御装置28とを具えてなる。ここで、測距装置24
は、レーザー光を発光するとともに、そのレーザー光
の、車体14からの反射光を一次元光センサで受光して、
その光センサ上の受光位置からこの装置と車体14の上記
反射位置との距離を計測し、また移動装置27は、測距装
置24を、そのレーザー光の車体14での反射位置が後述す
る所定の基準点14aを含むように一定範囲内で移動させ
る。

上記車体計測装置を制御するため制御装置28を設け、
制御装置28は、第２図に示すように、通常のCPUからな
る演算部29と、作動指示信号、計測データ等の記憶や演
算処理に用いるメモリ30と、作動指示信号入力と作動確
認信号および計測データ出力用インターフェース31と、
移動装置27のサーボモータ25の作動を制限するサーボコ
ントローラ32と、測距装置24の一次元光センサ等の作動
を制御し、計測データを入力するセンサコントローラ33
とを具えてなり、インタスェース31を介して入力された
作動指示信号に基づいて、各移動装置27により各測距装
置24を車体14に対し所定位置に移動させ、各測距装置24
により該装置から車体14までの距離を一定範囲内で計測
し、計測が完了すると、作動確認信号と、計測データと
を出力する。

第１図に示す車体組立ラインにはさらに、上記ワーク
位置決め装置11と車体計測装置12とを互いに関連して作
動させるため、いわゆるエキスパートシステムと呼ばれ
る構成を有する主制御装置34が設けられており、この主
制御装置34は、第２図に示すように、通常のCPUからな
る演算部35と、制御装置28から送られて来る計測データ
の記憶や演算処理に用いるメモリ36と、作業者による直
接入力および作動確認のための入出力装置37と、該入出
力装置37を演算部35に接続するマンマシインタフェース
38と、作動制御信号の出力や作動確認信号および計測デ
ータの入力を行うインタフェース39と、コンピュータ支
援設計（CAD）システムにより設計された、組立てるべ
き車種に応じた車体設計データとしての、カセットテー
プに記録されたCADデータ40を入力するインタフェース4
1とを具え、さらに、入力されたCADデータを記憶するCA
Dデータ記憶部42と、車体の組立に関する理論および高
度の経験的知識をデータとして有する車体組立知識ベー
ス43と、系統的に推論を行わせる推論エンジン44とを具
えてなる。

さらに第１図に示すように、この組立ラインと関連さ
せてワークステーション50を設ける。ワークステーショ
ン50は、前述した主制御装置34と同様に構成され、第２
図に示すように演算部51と、メモリ52と、インタフェー
ス53と、計測データ記憶部54と、統計データ記憶部55
と、知識データ記憶部56とを具えてなる。ワークステー
ション50は、インタフェース53を介して入力される制御
装置19からの組立前後における計測データ（車体主要部
13を構成する各車体パネルのデータおよびワーク受け治
具自体の位置データ）、制御装置28からの車体計測デー
タ（組立後の位置データ）、および前述したパネル計測
を行うためのパネル計測装置60（その構成は第２図の車
体計測装置12と同様なものとする）の制御装置61からの
パネル計測データを計測データ記憶部54に記憶し、これ
ら計測データに基づき統計データを作成して統計データ
記憶部55に記憶し、この統計データの統計処理およびイ
ンタフェース53を介して入力される主制御装置34からの
車体設計データ（CADデータ）との比較に基づき、ワー
ク位置決め装置の位置教示データの補正量を求めるため
の知識データを得て、知識データ記憶部56に記憶する。

このような第１図に示す諸装置を用いて、本発明の各
実施例の方法では、第３図または第４図の制御プログラ
ムに基づき、ワーク位置決め装置の位置教示データを補
正しつつ車体組立を行う。

すなわち第１実施例において、まず第３図のステップ
101でパネル計測を行い、パネル計測データと車体設計
データ（CADデータ）との偏差ｄをパネル毎に夫々求め
ておく。次のステップ102ではこの偏差ｄに基づき、ｄ
＜−βまたはｄ＞βならば（βは車体パネルが製作不良
品か否かの境界値）、ステップ103でNG（不良品）と判
定してこの車体パネルを車体組立に使用せず、−β＜ｄ
＜−αまたはα＜ｄ＜βの組立可能パネルならば（αは
βより小さい値）、制御をステップ104以降に進め、−
α＜ｄ＜αの最適パネルならば、制御をステップ105以
降に進める。なおこの判別は組立に用いる車体パネルの
内の最も製作精度の低いものを基準にするものとする。

ステップ104ではワーク位置決め装置11の位置教示デ
ータの補正量を算出する（この補正量は例えば前記偏差
ｄに基づき定めるものとする）。この補正量をステップ
106でワーク位置決め装置11にフィードバックし、ステ
ップ107でワーク位置決め装置11はこの補正量を加えた
位置教示データに基づき作動してワークとしての複数の
車体パネルを位置決めし、この位置決め状態下でこれら
車体パネルを相互に接合して車体14または車体主要部13
の組立を行い、組立完了後ステップ108でオンライン計
測を行う。このオンライン計測は第１図の車体計測ステ
ージＢにおいて行うものとし、車体14についての種々の
データ、例えば基準穴（取付穴、位置決め穴）の中心位
置データやピッチ寸法データを求めるものとする。

次のステップ109ではステップ108で計測したデータに
基づく、補正量の学習を行う。この学習は、例えば一次
遅れで入力された計測データの相関を取ることにより完
成品としての車体の組立精度の傾向を関数として把握
し、この関数が統計的に有意性を持つものになったとき
実行するものとし、学習結果は知識データとしてステッ
プ104の位置教示データに反映されることになる。

一方、前記ステップ102の判別から制御がステップ105
に進む最適パネルの場合には、ステップ105で前記ステ
ップ107と同様にして組立を行い、ステップ110で前記ス
テップ108と同様にしてオンライン計測を行い、得られ
た計測データからステップ111で統計データを作成す
る。この統計データは、サンプル数Ｎ個の計測データ
の、CADデータとの偏差のヒストグラムを表わす第５図
の曲線ｌのように、一般的には正規分布状態となること
から、ステップ112でこの曲線ｌのピーク値Ｐと、対応
するCADデータP₀とを比較し、ステップ113で偏差ΔＰ
（ΔＰ＝Ｐ−P₀）が許容範囲内（−ａ＜ΔＰ＜ａ）か否
かの判別を行う。ここで偏差ΔＰが許容範囲内ならば、
位置教示データの補正を必要とするほどではないため制
御をそのまま終了し、偏差ΔＰが許容範囲を超えたら
（ΔＰ≦−a,ΔＰ≧ａ）、位置教示データの補正を行う
ものとし、ステップ114でワーク位置決め装置11に位置
教示データの補正量を算出してフィードバックする。こ
こでこの補正量は例えば第５図に矢印Ｘで示すように、
前記偏差ΔＰをキャンセルするものとするが、これを一
度に行わずに何回かに分けて段階的に補正するようにし
てもよい。この結果位置教示データに対する適正補正量
を定量的に把握して管理することができ、所望の車体組
立精度が得られるまでの時間を短縮することができる。

次に第２実施例について第４図の制御プログラムによ
り説明する（ただし第３図の第１実施例と同一内容のス
テップについては説明を省略する）。まず第４図のステ
ップ121で、前述したステップ101と同様にパネル計測を
行い、ステップ122でパネル計測データとCADデータ（パ
ネルマスターデータ）との比較に基づき両者の偏差より
ワーク位置決め装置11の位置教示データの補正量を算出
する（なお本例のデータの流れを第６図にまとめて示
す）。

次のステップ123では治具計測、すなわちワーク位置
決め装置のワーク受け治具17自体の位置データ（以下治
具位置計測データと称す）を計測し、ステップ124でこ
の治具位置計測データとCADデータ（治具マスターデー
タ）とから治具誤差を算出し、ステップ125でこの治具
誤差が許容範囲内か否かの判別を行う。ここで治具誤差
が許容範囲を超えたら、ステップ126でこの治具誤差お
よびステップ122で求めた補正量に基づきワーク位置決
め装置11の位置教示データの修正の行い、治具誤差が許
容範囲内ならびステップ126をスキップして、次のステ
ップ127でこの位置教示データによってワークを位置決
めして組立を行う。

次のステップ128では、治具内計測、すなわち車体主
要部組立ステージＡにおいて、ワーク受け治具17の拘束
下のワーク（車体パネル）についての溶接組立の前後に
おける種々のデータ、例えばパネル形状やパネルのクラ
ンプ力の計測を行い、得られた計測データからステップ
129で第１の統計データを作成する。同様にステップ130
では組立完了後の車体14についてオンライン計測を行
い、得られた計測データからステップ131で第２の統計
データを作成し、ステップ132で第１、第２の統計デー
タの統計処理を夫々行う。

この統計処理は、工程別に属性を付与される前記各統
計データについて夫々、第５図と同様なヒストグラムを
作成して、ステップ133で統計データのピーク値のCADデ
ータに対する誤差量を算出し、この誤差量に基づきステ
ップ134で統計的誤差の有無の判定を行い、統計的に有
意な誤差を認められたら、ステップ135で前記位置教示
データに対する統計的補正量を算出して、この補正量を
前述したステップ126の位置教示データの修正にフィー
ドバックするものである（なお統計的な誤差が認められ
なければ制御をそのまま終了する）。この結果この第２
実施例では、第１実施例の効果に加えて、計測データと
してワーク位置決め装置自体の位置データや、位置決め
状態の各車体パネルのデータを加えたことにより、車体
組立精度の一層の向上を図ることができる。

（発明の効果） かくして本発明の車体組立方法はワーク位置決め装置
の位置教示データの補正量を、ワーク計測データと当該
ワークに関する車体設計データとの偏差が最適範囲内の
場合に前記偏差に基づく補正を加えない位置教示データ
による前記ワーク位置決め装置の作動に基づく位置決め
状態下で行う組立後の車体計測による計測データの統計
処理により求め、あるいは、ワーク計測データと当該ワ
ークに関する車体設計データとの偏差に基づく補正およ
び前記ワーク位置決め装置の治具位置計測データと当該
治具に関する車体設計データとの偏差に基づく補正を加
えた位置教示データによる前記ワーク位置決め装置の動
作に基づく位置決め状態下で行う組立の組立前後に計測
したワーク計測データおよび組立後に計測した車体計測
データの統計処理により求めたから、位置教示データに
対する適正補正量を定量的に把握して管理することがで
き、所望の車体組立精度が得られるまでの時間を短縮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車体組立方法の第１および第２実施例
に用いる車体組立ラインを示す斜視図、 第２図は第１図に示す車体組立ラインに配置した装置の
構成を示す図、 第３図および第４図は夫々第１実施例および第２実施例
における車体組立ラインの制御ブラグラムを示すフロー
チャート、 第５図は第１実施例における計測データの、CADデータ
との偏差のヒストグラムを示す線図、 第６図は第２実施例の各データの流れを説明するための
図である。 11……ワーク位置決め装置、12……車体計測装置 13……車体主要部、14……車体 14a……基準点、16……ロボット 17……ワーク受け治具、17a……ゲージ部 19,28……制御装置、34……主制御装置 40……CADデータ（車体設計データ） 50……ワークステーション、60……パネル計測装置 61……制御装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体または車体主要部を構成する複数のワ
   ークを、フィードバックされた車体計測データに応じた
   補正を加えた位置教示データによる、ワーク位置決め装
   置の作動に基づく位置決め状態下で、相互に接合して車
   体または車体主要部の組立を行うに際し、 前記ワーク単体で計測したワーク計測データと当該ワー
   クに関する車体設計データとの偏差を求め、前記偏差が
   組立可能範囲外の場合には前記組立を行わず、前記偏差
   が組立可能範囲内ではあるが最適範囲内ではない場合に
   は前記偏差に基づく補正を加えた位置教示データによる
   前記ワーク位置決め装置の作動に基づく位置決め状態下
   で前記組立を行い、前記偏差が最適範囲内の場合には前
   記偏差に基づく補正を加えない位置教示データによる前
   記ワーク位置決め装置の作動に基づく位置決め状態下で
   前記組立を行うとともに組立後に車体計測を行い、この
   組立後の車体計測データに基づき統計データを作成し、
   この統計データのヒストグラムにおけるピーク値と前記
   車体設計データとの偏差を求め、この偏差が統計的な許
   容範囲を超えたとき前記位置教示データに前記偏差を少
   なくとも減少させる補正を加えることを特徴とする車体
   組立方法。
2. 【請求項２】車体または車体主要部を構成する複数のワ
   ークを、フィードバックされた車体計測データおよび位
   置決め装置の治具位置計測データに応じた統計的補正を
   加えた位置教示データによる、ワーク位置決め装置の作
   動に基づく位置決め状態下で、相互に接合して車体また
   は車体主要部の組立を行うに際し、 前記ワーク単体で計測したワーク計測データと当該ワー
   クに関する車体設計データとの偏差に基づく補正を前記
   位置教示データに加えるとともに、前記ワーク位置決め
   装置の治具位置計測データと当該治具に関する車体設計
   データとの偏差が許容範囲外のとき当該偏差に基づく補
   正を前記位置教示データに加え、これら補正を加えた位
   置教示データによる前記ワーク位置決め装置の作動に基
   づく位置決め状態下で前記組立を行い、前記組立前後に
   計測したワーク計測データに基づき第１の統計データを
   作成し、前記組立後に計測した車体計測データに基づき
   第２の統計データを作成し、これら統計データのヒスト
   グラムにおけるピーク値と前記車体設計データとの偏差
   を夫々求め、これら偏差に基づき統計的に有意な偏差が
   認められたとき前記位置教示データに前記偏差を少なく
   とも減少させる統計的補正を夫々加えることを特徴とす
   る車体組立方法。