JP3719063B2 - ワーク位置決め装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばハンガー等によって支持された自動車の車体に各種部品を組付ける作業などに用いるワーク位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の組立工程において、車体をハンガーによって支持した状態で所定の作業ステージまで搬送し、車体の下側からサスペンション部材やエンジンその他の部品を組付ける作業が行なわれている。その組付作業において、車体に組付ける前記部品（ワーク）はパレットに載置され、このパレットをリフト機構によって所定高さまで押上げることによってワークを車体に着座させたのち、これらのワークをボルトあるいはナット等によって車体に固定することが行われている。
【０００３】
したがってこれらのワークは、前記リフト機構を上昇させる際に、車体に対して正確に位置決めされている必要がある。従来は、作業員がリフト機構を操作する際に、車体とワークとの相対位置を目視によって確認しつつ、車体とワークとの位置を合致させながらリフト機構を上昇させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記車体はハンガーの所定位置に支持されるが、ハンガーやその関連設備の精度上の限界などから、車体の位置がある程度ばらつくことが避けられない。このため従来は、作業員がワークを目視しながら車体とワークとの位置決めを行ないつつリフト機構を操作していた。しかしながら、作業員の目視による位置決め作業では得られる位置決め精度に限界があり、位置決め作業後に車体とワークとの間に微小なずれが生じる場合があった。このような場合には、作業員の手作業によって微小なずれを修正しつつ組付け作業を行なっていた。ここで、車体に対する前記ワークの組付作業を自動化（機械化）するとなると、車体とワークとの位置ずれが問題となる。つまり、ワークを車体に着座させる前に予めワークと車体との相対位置が正確に規制されていないと、リフト機構によってワークを上昇させたときに、両者の位置がずれたままワークが車体に着座することになり、ワークの組付作業に支障をきたす。
【０００５】
従ってこの発明の目的は、例えば自動車の車体等のボディにワークを組付ける際に、両者の位置を正確に規制することができるワーク位置決め装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を果たすための本発明のワーク位置決め装置は請求項１に記載したように構成され、ボディはフローティング部材のボディ載置部上に乗せられる。そして昇降体が第１の昇降機構によって上昇したときに、フローティング部材が可動状態となることにより、フローティング部材が水平方向に変位可能となる。この状態で位置決め治具が第２の昇降機構によって上昇すると、第１の位置決め部材が第１のガイド部に嵌合することにより、位置決め治具に対するフローティング部材とボディの位置が規制される。
【０００７】
そののちリフト機構によってワーク支持体が上昇することにより、ワークがボディに向かって上昇すると、その上昇の途中で第２の位置決め部材が第２のガイド部に嵌合することにより、位置決め治具に対するワーク支持体とワークの位置が規制される。こうして、位置決め治具を介してボディとワークとの位置が正確に規制された状態となるため、リフト機構がワークを上昇端まで移動させたときに、ワークがボディの所定位置に着座することになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示したワーク位置決め装置１０は、ボディ１１の一例としての自動車の車体にエンジンやサスペンション等のワークＷを組付ける作業に使用される。このワーク位置決め装置１０は、ボディ１１を支持するためのハンガー１２のアーム１３の下部に設けた支持体１４を有している。支持体１４は、ボディ１１の重量を下側から支えることができる。図２に示すようにハンガー１２は、ボディ１１の前部を支持する左右一対のアーム１３と、ボディ１１の後部を支持する左右一対のアーム（図示せず）を備えている。
【０００９】
図１に一方の支持体１４を代表して示すように、支持体１４にフローティング機構２０が設けられている。このフローティング機構２０は、支持体１４に固定された上面が開口するハウジング２１と、ハウジング２１に収容された昇降部材２２と、昇降部材２２の上面に設けた複数の鋼球等の転動部材２３と、昇降部材２２の上方に位置しかつ水平方向に延びるフローティング部材２４と、昇降部材２２の下方に突出する操作部材２５などを含んでいる。操作部材２５の下端に受け座２６が設けられている。
【００１０】
フローティング部材２４は、昇降部材２２が図１に示す下降位置にあるとき、すなわち転動部材２３がハウジング２１の上端２１ａよりも低い位置にあるときに、ハウジング２１の上端２１ａに乗ることにより、変位不可能な状態となる。そして図４に示すように昇降部材２２が上昇したときに、転動部材２３がフローティング部材２４の下面に接するとともにフローティング部材２４を押上げることにより、フローティング部材２４が前後および左右方向を含む水平方向に変位可能な可動状態となる。すなわちこのフローティング部材２４は、昇降部材２２の高さに応じて、可動状態と変位不可能な状態とに切換えることができる。
【００１１】
図３に示すように、フローティング部材２４は、ハウジング２１側のブラケット２１ａとの間に張り渡された複数の引っ張りばね２７によって、中立位置に戻るように付勢されている。これらのばね２７は、フローティング部材２４がハウジング２１に対して水平方向に許容限度以上変位することを抑制している。
【００１２】
図１に示すように、フローティング部材２４にはボディ１１が乗るボディ載置部３０と、ボディ１１の位置を規制するためのロケーションピン３１が設けられている。ロケーションピン３１は上方に突出している。ボディ１１がボディ載置部３０に乗ったときに、ボディ１１の下面に形成されている穴３２にロケーションピン３１が挿入されることにより、フローティング部材２４とボディ１１との相対位置が規制される。
【００１３】
フローティング部材２４の端部に第１のガイド部４０が設けられている。第１のガイド部４０は、下方に向かって開口幅がテーパ状に漸増するラッパ形の案内斜面４１を有している。案内斜面４１の上端側に、後述する第１の位置決め部材６５を挿入可能な内径の嵌合穴４２が形成されている。
【００１４】
ハンガー１２の下方には、ハンガー１２と同期して送行可能な台車４９上に、基体５０が設けられている。この基体５０に昇降体５１が設けられている。基体５０には上下方向に延びる第１のガイドレール５２が設けられていて、このガイドレール５２に沿って昇降体５１が上下方向に移動することができるようになっている。
【００１５】
前記昇降体５１は、第１の昇降機構５３によって、図１に示す第１の位置から図４に示す第２の位置（すなわち上方位置）にわたって、往復移動させることができる。昇降体５１の上端に、前記フローティング部材２４を可動状態に切換えるための駆動部５４が設けられている。昇降体５１の側面に、上下方向に延びる第２のガイドレール５５が設けられている。
【００１６】
前記昇降体５１に位置決め治具６０が設けられている。位置決め治具６０は、第２のガイドレール５５に沿って上下方向に移動可能であり、流体圧シリンダ等を用いた第２の昇降機構６１によって、図４に示す下降位置から図５に示す上昇位置にわたって往復移動させることができるようになっている。
【００１７】
位置決め治具６０に第１の位置決め部材６５と第２のガイド部６６が設けられている。第１の位置決め部材６５は、その上端部６５ａがある程度尖った円柱状をなし、位置決め治具６０の上方に突出している。この位置決め部材６５は、第１のガイド部４０の下方に位置している。第２のガイド部６６は、内径が下方に向かってテーパ状に広がる案内面６７を有している。
【００１８】
ボディ１１に組付けるワークＷ（図１に一部を示す）は、ハンガー１２と同期して送行可能な組付台車６９に設けたパレット７０上の所定位置に載置されている。パレット７０はワーク支持体として機能する。ワークＷは、ボディ１１に擬装されるサスペンションやエンジンその他の部品である。このパレット７０は、例えばパンタグラフリンク機構や流体圧シリンダ等を用いたリフト機構７１によって、図１に示す下降位置から図６に示す上昇位置にわたって往復移動することができる。パレット７０は、リフト機構７１に対して前後および左右方向を含む水平方向に、ある程度の範囲を移動可能としている。すなわちこのパレット７０は前記フローティング部材２４と同様に水平方向へのフローティング機能を有している。
【００１９】
パレット７０の側部に第２の位置決め部材７５が設けられている。第２の位置決め部材７５は上方に突出している。この位置決め部材７５は第２のガイド部６６の下方に位置している。図１に示すように第２の位置決め部材７５の上端部７５ａは、第２のガイド部６６のセンタＣ３に対して位置決め部材７５のセンタＣ４がずれていてもガイド部６６に挿入できるように、ある程度尖ったテーパ状をなしている。
【００２０】
次に、前記構成のワーク位置決め装置１０の作用について説明する。
図１に示すようにボディ載置部３０上に予めボディ１１が載置された状態で、ボディ１１がワークＷの上方に搬送されてくる。このときボディ１１は、ロケーションピン３１によってフローティング部材２４に対する位置決めがなされている。図７に拡大して示すようにフローティング機構２０の昇降部材２２は降下した位置にあり、フローティング部材２４がハウジング２１の上端２１ａに乗った状態（変位不可能な状態）となっているため、ハンガー１２による搬送の途中でフローティング部材２４とボディ１１が不用意に移動することが抑制される。
【００２１】
図１に示すように第１の位置決め部材６５の上方に第１のガイド部４０が位置したとき、第１の位置決め部材６５のセンタＣ１と第１のガイド部４０のセンタＣ２が互いにずれていることもあるし、双方のセンタＣ１，Ｃ２が一致していることもある。
【００２２】
第１の昇降機構５３によって昇降体５１が図４に示す第２の位置（上方位置）まで上昇させられる。このとき、駆動部５４がフローティング機構２０の受け座２６を押上げることにより、図８に拡大して示すように転動部材２３がフローティング部材２４の下面を押上げるため、フローティング部材２４がハウジング２１の上端２１ａから浮き上がる。このためフローティング部材２４は、転動部材２３によって水平方向に移動自在に支持され、可動状態に切換わる。
【００２３】
そののち、図５に示すように第２の昇降機構６１が作動することにより、位置決め治具６０が上昇し、第１の位置決め部材６５が第１のガイド部４０に対して下側から進入する。その際に、図１に示したように第１の位置決め部材６５のセンタＣ１と第１のガイド部４０のセンタＣ２との位置がずれていたとしても、その位置ずれＧは、第１の位置決め部材６５が第１のガイド部４０の嵌合穴４２に挿入される過程で芯合わせがなされる。
【００２４】
すなわち、フローティング部材２４が水平方向に変位自在であるから、第１の位置決め部材６５が第１のガイド部４０に挿入されると、両者のセンタＣ１，Ｃ２が一致する方向にフローティング部材２４が案内斜面４１によってガイドされる。そして第１の位置決め部材６５がガイド部４０の嵌合穴４２に挿入された時点で、図５に示すように互いのセンタＣ１，Ｃ２が一致するようになる。こうして、位置決め治具６０に対するフローティング部材２４の位置、すなわちボディ１１の位置が規制される。
【００２５】
そののち、図６に示すようにパレット７０がリフト機構７１によって上昇端まで移動することにより、第２の位置決め部材７５が第２のガイド部６６の案内面６７を通ってガイド部６６に下側から挿入される。パレット７０はリフト機構７１に対して水平方向に移動自在であるため、第２の位置決め部材７５が第２のガイド部６６に挿入される前に双方のセンタＣ３，Ｃ４の位置がずれていても、この位置決め部材７５がガイド部６６に挿入される過程で、案内面６７によって双方のセンタＣ３，Ｃ４が合う方向に位置決め部材６５が案内されつつ、位置決め部材６５がガイド部６６に挿入される。こうして位置決め治具６０に対するパレット７０の位置、すなわちワークＷの位置が規制される。
【００２６】
このように、ワークＷがボディ１１に向かって上昇する途中で、位置決め治具６０と第１および第２の位置決め部材６５，７５を介して、ボディ１１とワークＷの位置合わせが自動的にかつ正確になされ、その直後にワークＷがボディ１１の下面に着座する。このため、その後に行われるボルトあるいはナットによるワークＷの締結作業を、ロボット等によって自動化することが可能となる。ワークＷをボディ１１に組付けたのち、昇降体５１と位置決め治具６０がそれぞれ下降し、新たなワークＷとボディ１１が搬入されて再び前記動作が繰り返される。
【００２７】
なお、この発明を実施するに当たって、支持体やフローティング部材、ガイド部、昇降体、位置決め部材など、この発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更して実施できることは言うまでもない。例えば、前記実施形態においては、台車４９と組付台車６９とをハンガー１２に同期して送行可能に設け、ハンガー１２の移動に同期させて台車４９と組付台車６９とを送行させて組付けを行なうようにしたが、台車４９と組付台車６９を工場のフロア等に固定し、ハンガー１２を台車４９と組付台車６９のほぼ真上に停止させて組付けを行なうように構成してもよい。
【００２８】
この発明で言うボディは、必ずしも自動車の車体に限るものではなく、要するにワークを組付ける相手部材という意味でのボディであるから、この発明は車体以外にも種々の形態をとるボディとワークとの位置決めに使用できる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、ワークをボディに向かって上昇させる過程でボディとワークとの位置決め、芯合わせを自動的にかつ正確に行うことができる。このためボディに対するワークの組付け作業の自動化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すワーク位置決め装置を一部断面で示す正面図。
【図２】 図１に示されたワーク位置決め装置の一部を備えたハンガーの正面図。
【図３】 図１に示されたワーク位置決め装置を一部断面で示す側面図。
【図４】 図１に示されたワーク位置決め装置の昇降体が上昇した状態を一部断面で示す正面図。
【図５】 図１に示されたワーク位置決め装置の位置決め治具が上昇した状態を一部断面で示す正面図。
【図６】 図１に示されたワーク位置決め装置のパレットが上昇した状態を一部断面で示す正面図。
【図７】 図１中のフローティング機構部の拡大断面図。
【図８】 図４中のフローティング機構部の拡大断面図。
【符号の説明】
１０…ワーク位置決め装置
１１…ボディ
１４…支持体
２４…フローティング部材
３０…ボディ載置部
４０…第１のガイド部
５１…昇降体
５３…第１の昇降機構
６０…位置決め治具
６１…第２の昇降機構
６５…第１の位置決め部材
６６…第２のガイド部
７０…パレット（ワーク支持体）
７１…リフト機構
７５…第２の位置決め部材

Claims (1)

1. 搬送されるボディに対してワークを位置決めする装置であって、前記ボディを支えるための支持体に設けられかつ前記ボディを所定位置に乗せるボディ載置部を備えていて前記支持体に対し水平方向に変位可能な可動状態と変位不可能な状態とを取ることが可能なフローティング部材と、
   前記フローティング部材と一体に変位可能な第１のガイド部と、
   前記支持体の下方に位置しかつ第１の昇降機構によって上下方向に移動可能に設けられて上方位置に上昇したときに前記フローティング部材を前記可動状態にする昇降体と、
   前記昇降体に設けられかつ第２の昇降機構によって下降位置から上昇位置にわたって移動可能で前記上昇位置まで移動するときに前記第１のガイド部に下側から嵌合することにより前記フローティング部材の位置を規制する第１の位置決め部材を備えた位置決め治具と、
   前記位置決め治具に設けた第２のガイド部と、
   前記ボディに組付けるワークを載置するワーク支持体と、
   前記ワーク支持体に載置されたワークを前記ボディに向かって上昇させるリフト機構と、
   前記ワーク支持体と一体に昇降しかつ前記ワーク支持体が前記ボディに向かって上昇するときに前記第２のガイド部に嵌合することにより前記位置決め治具に対する前記ワーク支持体の位置を規制する第２の位置決め部材と、
   を具備したことを特徴とするワーク位置決め装置。

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