JP2696926B2 - フューエルタンク組付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車ボデーの組付・艤装ラインにおい
て、フューエルタンクをボデーの所定の位置に、ボルト
あるいはナットにより締結して自動的に組付ける装置に
関するものである。

従来の技術 フューエルタンクを自動車ボデーへ組付ける方式とし
ては、スチールバンド等を用いてタンクをボデーに間接
的にボルト締めるバンド組付け方式と、タンクの溶接フ
ランジを利用してボデーにボルト止めするフランジ組付
け方式とがあり、どちらの場合もボデーの艤装ラインに
おいて組付けが行なわれる。

そして、前記バンド組付け方式の場合には、従来より
組付け作業の自動化が進められており、本出願人もフュ
ーエルタンクを自動組付けする装置としてフューエルタ
ンクバンド組付け装置（実願昭61−86249号，実願昭62
−75533号等）を既に提案している。

ところが、タンクをボデーに直接ボルト止めする前記
フランジ組付け方式の場合には、ロボットを用いて、こ
のロボットにフューエルタンクを把持させるとともに、
取付け位置に位置合わせさせてボルト止めを行なう自動
機があるが、この従来の自動機においては、ロボットと
自動車ボデーとの相対位置精度が充分に確保できないと
組付け不能が生じるという問題点があった。そのため、
従来のフランジ組付け方式の場合には、フューエルタン
クの重量を支える補助装置を用いて作業者が手作業で組
付けるのが一般的であった。例えば、第５図は従来のタ
ンク組付け方法の一例をも示すもので、タンクをトラン
クルーム内に取付けるいわゆる背負い式組付け方法の場
合には、自動車ボデー１に対して、ハンガー式の補助装
置２に吊持したフューエルタンク３を、作業者が操作し
てボデー搬送方向後方側からトランクルーム1aの上方ま
で運ぶとともに、エアシリンダ2a等により高さ調整して
トランクルーム1a内の所定の取付け位置に位置合わせし
た後、工具を用いて手作業でフューエルタンク３の溶接
フランジに形成されたボルト孔に、ボルトを挿入してボ
デーに締結するか、あるいはボデー側に植設されている
スタッドボルトに装着してナットで締結して組付けるの
が一般的であった。また、タンクをトランクルーム1aの
床下に取付けるいわゆる吊下げ式組付け方法の場合に
は、自動車ボデー１に対して、台車式の補助装置４上に
載置されたフューエルタンク５を、作業者が操作してト
ランクルーム1aの下方まで運ぶとともに、エアシリンダ
4a等により持上げて高さ調整した床下の所定の取付け位
置に位置合わせした後、前記の場合と同様に、工具を用
いて手作業により溶接フランジをボルトあるいはナット
で締結して組付けている。

発明が解決しようとする課題 したがって、前記した従来の背負い式組付け方法の場
合には、補助装置２を操作してフューエルタンク３をト
ランクルーム1a内に投入した後、作業者が狭いトランク
ルーム1a内に入ってフューエルタンク1aの位置決めおよ
びボルトあるいはナットの締付け作業を行なうため作業
姿勢が悪くなり、作業者の負担を軽減するために作業の
自動化が望まれていた。

この発明は上記した技術的背景の下になされたもの
で、フューエルタンクと組付け装置との位置関係を一定
に保持しながら、ボデーとフューエルタンクとの位置合
せを行なうとともに、ボデーとフューエルタンクとの相
対位置の誤差を吸収してフランジ組付け方式による自動
組付けを行なう装置の提供を目的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明は、位
置決めされたボデーに対してフューエルタンクを組付け
るフューエルタンク組付け装置において、ロボットのア
ーム先端に、上下方向および左右方向ならびにこれら上
下左右の方向を含む平面内での回転方向への移動を自由
状態とするフローティング機構とその移動を選択的に拘
束する固定機構が取り付けられるとともに、そのフロー
ティング機構によってフレームが保持され、そのフレー
ムに、供給されるフューエルタンクを相対的な位置を一
定の位置に位置決めして把持する把持機構と、そのフュ
ーエルタンクに形成されたねじ孔をボデーのねじに一致
させるようフューエルタンクを押動してボデーに対する
フューエルタンクの相対位置を決めるとともにネジ締め
する締結機とが取り付けられていることを特徴としてい
る。

作用 上記のように構成することにより、コンベア等により
搬送される自動車ボデーが所定の位置に位置決めされる
とともに、フューエルタンクが供給装置により所定の位
置に供給されると、先ず、ロボットアームが旋回してそ
の先端に備えた把持機構によりフューエルタンクを把持
する。このとき、前記把持機構は位置決めピンを、フュ
ーエルタンクのフランジの所定の位置に形成された位置
決め用のピン孔に挿通させる等の手段により、把持機構
に対してフューエルタンクを位置決めした状態で把持す
る。フューエルタンクを把持機構が把持すると、ロボッ
トアームが再び旋回して前記フューエルタンクを、自動
車ボデーの組付け位置まで搬送するとともに、自動車ボ
デー側の組付け位置に対してフューエルタンクを位置決
めする。フューエルタンクの位置決めは、ねじ締めを行
う締結機がフューエルタンクを押動することにより、例
えばフランジに形成された各ボルト孔を、ボデー側のボ
ルト孔またはスタットボルトの位置にそれぞれ合わせて
おこなう。このとき、位置決めされた自動車ボデーの位
置に若干のずれがあっても、フローティング機構の作用
でフューエルタンクを把持した把持機構と締結機とが、
上下方向と左右方向あるいは回転方向に移動して前記自
動車ボデーの位置ずれを吸収して、締結機による組付け
を可能とする。

実 施 例 以下、この発明を、フューエルタンクをフランジ組付
け方式によりトランクルーム内に自動組付けするフュー
エルタンク組付け装置に適用した一実施例を第１図ない
し第４図を参照して説明する。

第１図は艤装ラインのフューエルタンク組付け工程を
行なう区間を示すもので、自動車のボデー11を搬送する
コンベア12の近傍には、ボデー11を位置決めする位置決
め装置13が設けられており、この位置決め装置13上に
は、コンベア12によって矢印Ａ方向（第１図において右
から左方向）に搬送されるボデー11が載置されて、フュ
ーエルタンク14の組付けを行なうために所定の姿勢で位
置決めされるようになっている。

また、前記位置決め装置13の搬送方向後方には、横行
架台15が前記コンベア12の搬送方向と直交する方向に走
行可能に設けられており、この横行架台15上には、横行
台車16がガイドレール17,17上を、前記横行架台15と同
一方向に走行可能に設けられている。そして、前記走行
台車16には多関節型ロボット18が搭載されており、この
ロボット18のアーム先端18aにフューエルタンク組付け
装置19が取付けられており、このフューエルタンク組付
け装置19に支持したフューエルタンク14を、前記ボデー
11のトランクルーム11a内に投入して所定の箇所に組付
けられるようになっている。

また、前記横行架台15の側方には、前記コンベア12の
搬送方向と直交する方向からフューエルタンク14を供給
するフューエルタンク供給装置20と、供給されてきたフ
ューエルタンク14を所定の姿勢に位置決めするととも
に、前記フューエルタンク組付け装置19に受渡しする受
渡し装置21が設けられている。さらに、前記フューエル
タンク供給装置19の側近には、フューエルタンク14をボ
デー11に締結するためのナットを供給するナット供給装
置22が設けられ、ロボット18のアーム先端18aに取付け
られた前記フューエルタンク組付け19へナットを供給で
きるようになっている。

そして、ロボット18のアーム先端18aに取付けられた
前記フューエルタンク組付け装置19は、受渡し装置21上
のフューエルタンク14を、このフューエルタンク組付け
装置19に対して位置決めする一対の位置決め機構23と、
この位置決め機構23により位置決めされたフューエルタ
ンク14を把持する把持機構24と、この把持機構24に把持
したフューエルタンク14を、そのフランジ14aにおいて
ボデー11側に締結する一対の締結機25とを備えている。

また、前記位置決め機構23,23と把持機構24と締結機2
5,25とは、矩形のフレーム26にそれぞれ取付けられてお
り、各位置決め機構23は、矩形の前記フレーム26の両側
下部に、このフレーム26の形成する平面に対して垂直と
なるようにサポート23aを介して取付けられたシリンダ2
3bと、このシリンダ23bのロッドに取付けられたブロッ
ク23cの先端に設けられた位置決めピン23dとから構成さ
れている。そして、この位置決め機構23は、前記受渡し
装置21上のフューエルタンク14を把持する際に、フュー
エルタンク14のフランジ14aに形成されたピン孔に、前
記位置決めピン23dを挿入することによってフューエル
タンク組付け装置19に対してフューエルタンク14を位置
決めするとともに、締結する際には、前記シリンダ23b
のロッドを伸長させ、トランクルーム11a内に投入され
たフューエルタンク14を押動して締結位置に位置合わせ
するようになっている。

また前記把持機構24は、フレーム26の上部両側に設け
られたブラケット24a,24aに両端を回動可能に支持さ
れ、かつフレーム26の上辺と平行に配設された回転軸24
bと、この回転軸24bの両端に、それぞれの基端側を軸着
させるとともに前記各ブラケット24aに上下方向回転可
能に設けられた一対のクランプレバー24c,24dを有する
とともに、両クランプレバー24c,24dのうちの一方（第
３図において右方）のクランプレバー24dの基端側延長
部24eには、前記フレーム26にブラケット27aを介して回
動可能に取付けらえた把持用シリンダ27のロッドの先端
側がブロック27bを介して回動可能に連結されている。
そして、この把持機構24は、前記位置決め機構23の位置
決めピン23d,23dを下部両側のピン孔に挿入した位置決
めされたフューエルタンク14に対して、前記把持用シリ
ンダ27のロッドを伸長させることによりクランプレバー
24dを回転駆動するとともに回転軸24bを介して他方のク
ランプレバー24cを回転駆動し、両クランプレバー24c,2
4dの各先端側をフューエルタンク14のフランジ14aの上
部両側に当接させることにより、前記位置決めピン23d,
23dをフランジ14aの下部に挿入した位置決め機構23,23
とによってフューエルタンク14を把持するようになって
いる。

さらに、前記各締結機25、先端のナット把持部25aが
前記フレーム26の形成する平面に対して垂直となるよう
に、コンプライアンス機構25bを介して位置合わせ機構2
5cに取付けるとともに、この位置合わせ機構25cの後部
にナットランナ25dを備えており、また、前記位置合わ
せ機構25cの下部にはプレート25eが水平に取付けられ、
このプレート25eの下面にはリニアベアリング25f,25fが
設けられている。また各締結機25は、前記フレーム26に
固定したブラケット28の上面に、フレーム26の形成する
平面に対して垂直方向に向けて設けられたガイドレール
29,29に、前記各リニアベアリング25f,25fをそれぞれ係
合させてスライド可能に設けられている。さらに、前記
ブラケット28の上には、前後進駆動用シリンダ30が、前
記締結機25のスライド方向と平行に固定して設けられて
おり、この前後進駆動用シリンダ30のロッドの先端に
は、ブラケット30aを介して前記締結機25の位置合わせ
部25cの側面に連結されている。そして、前記締結機25
のコンプライアンス機構25bは、位置合わせ持における
ナット把持部25aの傾動および若干の平行移動を許容す
るようになっている。また、前記各締結機25は、前後進
駆動用シリンダ30のロッドを伸長させることにより、ガ
イドレール29,29上を前進方向（第４図において左方
向）にスライドし、またロッドを縮退させることにより
後退方向にスライドするようになっている。

そして、前記位置決め機構23と把持機構24と締結機25
とを取付けた前記フレーム26は、把持したフューエルタ
ンク14をトランクルーム11a内の所定の位置に組付ける
際に、フランジ14aに形成されたボルト孔に、ボデー11
側に植設されたスタッドボルトSB（第３図参照）を挿通
させるための位置合わせを可能とするためのマルチフロ
ーティング機構31を介してロボット18のアーム先端18a
に取付けられている。このマルチフローティング機構31
は、第２図において左方向の移動を許容する幅方向フロ
ーティング機構32と、上下方向の移動を許容する高さ方
向フローティング機構33と、回転方向の移動を許容する
回転方向フローティング機構34とから構成されており、
幅方向フローティング機構32は、前記フレーム26の上下
の各辺のほぼ中央にそれぞれ水平方向に向けて設けられ
た幅方向ガイドレール32aと、これら幅方向ガイドレー
ル32aにそれぞれ係合した複数のリニアベアリング32bを
介して、前記フレーム26の形成する平面と平行に取付け
られた幅方向ベース32cと、前記フレーム26、の上辺の
中央に垂直に設けられたプレート32dの両側に、背中合
わせに設けられた一対のセンタリングシリンダ32e,32e
とから構成されている。また前記高さ方向フローティン
グ機構33は、前記幅方向ベース32c上に上下方向に向け
て設けられた高さ方向ガイドレール33a,33aと、これら
高さ方向ガイドレール33aにそれぞれ係合した複数のリ
ニアベアリング33bを介して、前記幅方向ベース32cと平
行に設けられた高さ方向ベース33cと、前記幅方向ベー
ス32cにサポート33dを介して取付けられた固定用シリン
ダ33eとからなり、この固定用シリンダ33eのロッドの先
端は前記高さ方向ベース33cに連結されている。さら
に、前記回転方向フローティング機構34は、前記高さ方
向ベース33cにベース面に対して垂直に設けられた回転
シャフト34aと、この回転シャフト34aの外周に取付けら
れた内レース34bと、この内レース34bと係合するととも
に矩形のベアリングケース34c内に収容された外レース3
4dとからなり、前記ベアリングケース34cの外側には、
パイプ状のサポートアーム35が前記回転シャフト34aの
中心から垂直方向上方に偏心した位置に、回転シャフト
34aと平行に設けられており、このサポートアーム35の
端部には前記ロボット18のアーム先端18aが同一軸上に
連結されている。また、前記サポートアーム35の先端上
部には２本の回転センタリングバー36,36が取付けられ
ており、この両回転センタリングバー36の各先端側は、
前記高さ方向ベース33cの上方に配設されている。

そして、マルチフローティング機構31を上記のように
構成することにより、把持したフューエルタンク14は、
幅方向フローティング機構32により幅方向の位置調整が
可能となるとともに、フューエルタンク14を把持する際
などのセンタリング時には、両センタリングシリンダ32
e,32eを作動させてフレーム26の幅方向中央に復帰させ
てセンタリングするとともに幅方向フローティングを固
定するようになっている。また高さ方向フローティング
機構33により、高さ方向の位置調整が可能となるととも
に、前記センタリング時には固定用シリンダ33eにより
高さ方向フローティング固定するようになっている。さ
らに回転方向フローティング機構34により、回転シャフ
ト34aを中心とする回転方向の位置決めが可能となると
ともに、センタリング時には前記固定用シリンダ33eの
ロードを伸長限まで伸長させて、高さ方向ベース33cの
上部を前記回転センタリングバー36,36に当接させるこ
とにより回転方向フローティングを固定するようになっ
ている。また、フューエルタンク14を把持したフューエ
ルタンク組付け装置19には、前記各フローティング機構
32,33,34のそれぞれの固定を解除すると、外力が加わら
ない限り前記ロボット18のアーム先端18aに、フレーム2
6の上辺が水平に維持されるようになっている。

次に、上記のように構成される本実施例の作用を説明
する。

コンベア12に搬送されたボデー11が、位置決め装置14
上に位置決めされると、ロボット18が作動してアーム先
端のフューエルタンク組付け装置19をナット供給装置22
の位置に移動させ、両締結機25,25の各ナット把持部25a
にそれぞれナットを把持させる。各締結機25がナットを
把持すると、ロボット18がアームを旋回させて前記フュ
ーエルタンク組付け装置19を、フューエルタンク供給装
置20から供給されて受渡し装置21上に位置決めされたフ
ューエルタンク14の位置まで移動させる。所定の位置に
移動したフューエルタンク組付け装置19は、各フローテ
ィング機構32,33,34を固定した状態で、先ず、一対の位
置決め機構23,23の各位置決めピン23aを、受渡し装置21
上のフューエルタンク14の下部両側のフランジ14aに形
成されたピン孔にそれぞれ挿入して、このフューエルタ
ンク14をフューエルタンク組付け装置19に対して位置決
めする。各位置決めピン23aが挿入されると、把持機構2
4の把持用シリンダ27が作動してクランプレバー24dを回
転させるとともに、回転軸24bを介してクランプレバー2
4cを回転させ、両クランプレバー24c,24dの先端側を前
記フューエルタンク14の上部両側のフランジ14a部分に
当接させることにより、両クランプレバー24c,24dと前
記位置決めピン23d,23dとによりフューエルタンク14を
側方から把持する。

フューエルタンク組付け装置19がフューエルタンク14
を位置決めして把持すると、ロボット18が作動してフュ
ーエルタンク14を受渡し装置21から取り出す。把持した
フューエルタンク14が受渡し装置21から取り出される
と、ロボット18が搭載されている横行台車16が横行架台
15上を移動して、前記位置決め装置13上のボデー11の中
央の後方の所定位置まで横行する。そして、横行台車16
が前記所定位置に移動すると、ロボット18が再び作動し
て、フューエルタンク組付け装置19に把持したフューエ
ルタンク14を、予め定められた軌跡を描くように搬送し
てトランクルーム11a内に投入する。トランクルーム11a
に投入され、ボデー11側の組付け位置に対してフューエ
ルタンク14の位置決めが行なわれる。

フューエルタンク14が位置決めされると、把持用シリ
ンダ27が作動して、クランプレバー24c,24dによるフュ
ーエルタンク14のクランプが解除されるとともに、マル
チフローティング機構31のセンタリングシリンダ32e,32
eおよび固定用シリンダ33eがそれぞれのロッドを縮退さ
せて、各フローティング機構32,33,34の固定をそれぞれ
解除される。各フローティング機構32,33,34の固定が解
除されて左右方向と上下方向および回転方向の移動が許
容されると、前記位置決め機構23,23が各シリンダ23bの
ロッドを伸長させることによってフューエルタンク14を
締結面方向（第４図において左方向）へ押動するととも
に、締結機25,25の各前後進駆動用シリンダ30のロッド
とをそれぞれ伸長させることによって各締結機25をそれ
ぞれ前進させ、これによって締結機25のナット把持部25
aの先端でフューエルタンク14を前記締結面方向へ押動
して、フランジ14aに形成されたボルト孔に、ボデー11
側に植設されたスタッドボルトSBが挿通するように位置
合わせする。そして、フューエルタンク14を押動してフ
ランジ14aを締結面に押し付けながら前記各締結機25の
ナットランナ25dを駆動し、各ボルト孔に挿通したスタ
ッドボルトSBにナットを螺装し、締結してフューエルタ
ンク14を組付ける。

そして、フューエルタンク14が組付けられると、各締
結機25のナット把持部25aによるナットの把持が解除さ
れると同時にナットランナ25dが停止し、次に前後進駆
動用シリンダ30のロッドが縮退して締結機25が後退する
とともに、各位置決め機構23のシリンダ23bがロッドを
縮退した後、ロボット18が作動してフューエルタンク組
付け装置19をトランクルーム11a内から退出させる。フ
ューエルタンク組付け装置19がトランクルーム11aから
退出すると、前記マルチフローティング機構31のセンタ
リングが行なわれ、各フローティング機構32,33,34が固
定されるとともに、ロボット18を搭載した横行台車16が
原位置に復帰する。またフューエルタンク組付け装置19
とロボット18と横行台車16とがそれぞれ原位置に復帰す
ると、前記ボデー11は位置決め装置13による位置決め固
定が解除され、コンベア12によって次工程へ搬送され
る。

なお、上記実施例においては、位置決めピン23a,23a
とクランプレバー24c,24dとによりフューエルタンク14
をフューエルタンク組付け装置19に対して位置決めする
とともに把持するようにしたので、フューエルタンク組
付け装置19の軽量小型化が図れるという効果を有する。

発明の効果 以上説明したようにこの発明のフューエルタンク組付
け装置は、供給されるフューエルタンクを一定の位置に
位置決めして把持する把持機構と、この把持機構に把持
したフューエルタンクをボデーの所定位置に締結する締
結機とを、上下方向と左右方向と回転方向への移動を許
容するとともに固定機構を備えたフローティング機構を
介してロボットアーム先端に取付けた構成とし、前記フ
ロティング機構により位置決め誤差を吸収するように
し、かつそのフローティング機構を動作させたフューエ
ルタンクのボデーに対する位置決めを、締結機がフュー
エルタンクをボデーに向けて押動することにより行うよ
うに構成したので、フューエルタンクをボデーに対して
自動的に位置決めできるうえに、ボデーへのフューエル
タンクの組付けをボルト等を用いて直接締結して自動組
付けすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示すもの
で、第１図は艤装ラインのフューエルタンク組付け工程
を行なう区間を示す俯瞰図、第２図はフューエルタンク
組付け装置を示す第１図のII矢視図、第３図は第２図の
平面図、第４図は第２図の左側面図、第５図は従来のフ
ューエルタンク組付け装置を示す説明図である。 11……ボデー、11a……トランクルーム、14……フュー
エルタンク、14a……フランジ、16……横行台車、18…
…ロボット、19……フューエルタンク組付け装置、20…
…フューエルタンク供給装置、21……受渡し装置、22…
…ナット供給装置、23……位置決め機構、23a……位置
決めピン、23b……シリンダ、24……把持機構、24b……
回転軸、24c,24d……クランプレバー、25……締結機、2
5a……ナット把持部、25b……コンプライアンス機構、2
5d……ナットランナ、26……フレーム、27……把持用シ
リンダ、30……前後進駆動用シリンダ、31……マルチフ
ローティング機構、32……幅方向フローティング機構、
32e……センタリングシリンダ、33……高さ方向フロー
ティング機構、33e……固定用シリンダ、34……回転方
向フローティング機構、35……サポートアーム、36……
回転センタリグンバー、SB……スタッドボルト。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】位置決めされたボデーに対してフューエル
   タンクを組付けるフューエルタンク組付け装置におい
   て、 ロボットのアーム先端に、上下方向および左右方向なら
   びにこれら上下左右の方向を含む平面内での回転方向へ
   の移動を自由状態とするフローティング機構とその移動
   を選択的に拘束する固定機構が取り付けられるととも
   に、そのフローティング機構によってフレームが保持さ
   れ、そのフレームに、供給されるフューエルタンクを相
   対的な位置を一定の位置に位置決めして把持する把持機
   構と、そのフューエルタンクに形成されたねじ孔をボデ
   ーのねじに一致させるようにフューエルタンクを押動し
   てボデーに対するフューエルタンクの相対位置を決める
   とともにネジ締めする締結機とが取り付けられているこ
   とを特徴とするフューエルタンク組付け装置。