JP4367950B2 - ワークの組立方法及びワークの組立装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するワークの組立技術に関する。

従来、第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するワークの組立装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平４−２１０３４６号公報（図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図２２は従来の技術の基本構成を説明する図であり、第１の部材である自動車のドア２０１は、オーバヘッドコンベヤ２０２によってワーク積み部２０３に送られ、このワーク積み部２０３で、ハンガ２０５ごと自走キャリア２０４に移載される。

そして、移載されたドア２０１を保持する自走キャリア２０４は、順次組立ゾーン２０６〜２０８を移動し、組立ゾーン２０６〜２０８に配置された作業者２１０が、第２の部材及びその他複数の部品を、順次、ドア２０１に組付ける。
なお、ドア２０１に組立てられる第２の部材及びその他複数の部品は、ドア２０１が自走キャリア２０４に移載される前に、部品配膳ゾーン２１１において、自走キャリア２０４に積載される。

ところで、ドア２０１に第２の部品をクリップ及びボルトで固定する場合がある。ボルトはナットランナでトルクを検知させれば、締付け状態を管理することが可能である。

一方、クリップは、穴に押込み、この穴を通過して自由になった先端部が広がって、穴の縁に掛合する部品であるため、穴に良好に装着できたか否かを検出することが難しく、従来は、作業員の目視確認に頼っていた。
目視確認の分だけ、作業時間が延びるとともに、作業員が見落す虞もあるという問題がある。

本発明は、第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するに当たり、クリップの装着確認を自動化することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するワークの組立方法において、このワークの組立方法は、第１の部材にクリップの基部を取付けた状態で第２の部材に臨ませる準備工程と、第２の部材に第１部材を押圧することで、第２の部材に備えるクリップ穴にクリップを嵌合するクリップ嵌合工程と、ねじで第２の部材に第１の部材を連結するねじ締付け工程とからなり、クリップ嵌合工程では、第２の部材に第１部材を押圧するときの押圧反力を検出し、１回目に検出される押圧反力の第１のピーク値（ｆ１）とこの第１のピーク値（ｆ１）が検出された直後に検出される押圧反力の第１の底値（ｆ２）との差（ｆ１−ｆ２）と、２回目に検出される押圧反力の第２のピーク値（ｆ３）とこの第２のピーク値（ｆ３）が検出された直後に検出される押圧反力の第２の底値（ｆ４）との差（ｆ３−ｆ４）と、を和した累積値（（ｆ１−ｆ２）＋（ｆ３−ｆ４））が第１の所定値を超え第２の所定値未満である場合に、クリップが正しく嵌合されたと判定することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するワークの組立装置において、このワークの組立装置は、第１の部材へ第２の部材を移動させる部材移動手段と、この部材移動手段に備え、第１の部材に第２の部材を合わせるときに発生する押圧反力を検出する反力検出手段と、この反力検出手段で検出した反力を読込み、１回目に検出される押圧反力の第１のピーク値（ｆ１）とこの第１のピーク値（ｆ１）が検出された直後に検出される押圧反力の第１の底値（ｆ２）との差（ｆ１−ｆ２）と、２回目に検出される押圧反力の第２のピーク値（ｆ３）とこの第２のピーク値（ｆ３）が検出された直後に検出される押圧反力の第２の底値（ｆ４）との差（ｆ３−ｆ４）と、を和した累積値（（ｆ１−ｆ２）＋（ｆ３−ｆ４））が第１の所定値を超え第２の所定値未満である場合に、クリップが正しく嵌合されたと判定するクリップ嵌合判定手段と、このクリップ嵌合判定手段で合格の情報を得たときにねじを締付けるねじ締付け手段と、からなることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、クリップ嵌合工程では、第２の部材に第１部材を押圧するときの押圧反力を検出し、この押圧反力低下の累積値が第１の所定値を超え第２の所定値未満である場合に、クリップが正しく嵌合されたと判定する。
すなわち、第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するに当たり、クリップの装着確認を自動化することができ、作業員の負担を軽減することができると共に、装着確認の信頼性を一層高めることができる。

さらには、押圧反力は安価な圧力センサで検出することができ、押圧力の変化は安価な制御部で判定することができるため、本発明は安価な費用で実施することができる。

請求項２に係る発明では、ワークの組立装置は、反力検出手段で検出した反力を読込んで１回目に検出される押圧反力の第１のピーク値（ｆ１）とこの第１のピーク値（ｆ１）が検出された直後に検出される押圧反力の第１の底値（ｆ２）との差（ｆ１−ｆ２）と、２回目に検出される押圧反力の第２のピーク値（ｆ３）とこの第２のピーク値（ｆ３）が検出された直後に検出される押圧反力の第２の底値（ｆ４）との差（ｆ３−ｆ４）と、を和した累積値（（ｆ１−ｆ２）＋（ｆ３−ｆ４））が第１の所定値を超え第２の所定値未満である場合に、クリップが正しく嵌合されたと判定するクリップ嵌合判定手段を備えるので、ワークの組立確認を作業者の目視で行う必要はない。
さらには、反力検出手段は安価な圧力センサを充てることができ、クリップ嵌合判定手段は安価な制御部を充てることができるため、本発明は安価な装置で実施することができる。

すなわち、ワークの組立装置は、部材移動手段と、この部材移動手段に備える反力検出手段と、クリップ嵌合判定手段で合格したときにねじを締付けるねじ締付け手段とを備えるため、第１の部材と第２の部材との組立を全自動で行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るワークの組立工程を説明する平面図であり、ワークの組立工程１０は、コンベヤ１１上に設けた工程であり、コンベヤ１１上に複数の支持治具１２・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）を備える。そして、この支持治具１２・・・にワーク１４・・・を載せる。

ここで、１つのワーク１４は、組立ワークである第１の部材１５と被組立ワークである第２の部材１７とからなる。

ワークの組立工程１０は、第２の部材１７に第１の部材１５を臨ませる準備工程２１と、第２の部材１７に第１の部材１５を押圧する押圧工程２２と、第２の部材１７に第１の部材１５を連結するねじ締付け工程２３とからなる。

ワークの組立装置３０は、押圧工程２２及びねじ締付け工程２３で共通に利用するものであるため、押圧工程２２とねじ締付け工程２３とを同一の工程に設けることができる。そして、この工程にワーク１４の１つである第２の部材１７を搭載した支持治具１２を位置決めし、ワークの組立装置３０を利用して、第１の部材１５を第２の部材１７に組立てる。具体的には、ワーク１４を押圧して所定位置に嵌合させ、ねじの締付けを行う。

３１はワークの組立装置３０の周囲を囲う安全柵、３２はワークの組立装置３０をワークの組立工程１０に対して前後又は平行に移動可能にするレール、３３ａ、３３ｂはワークの組立装置１０への作業者の出入口である。
床面上にはワークの組立工程１０に直角及び平行にレール３２を設け、このレール３２上に多関節ロボット３６Ｌ、３６Ｒを移動可能に配置する。

図２は本発明に係るワークを示す斜視図であり、本実施例において、ワークを構成する第１の部材１５はドアトリム１６であり、第２の部材１７はドアパネル１８である。
ドアパネル１８にドアトリム１６（又は、ライニング部材１６）の位置を合わせ、ドアトリム１６の表面を押圧して、ドアトリム１６にあらかじめ取付けた複数のクリップ３７・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）をドアパネル１８に開けた穴３８・・・に嵌合させ、その後、ねじ８４を締付けることによりドアパネル１８とドアトリム１６とを組立てる。

具体的には、クリップ結合部４１・・・とねじ結合部４２とを有するドアトリム１６を、クリップ穴３８・・・とねじ穴３９とを有するドアパネル１８に取付ける。

以下、第２の部材１７であるドアパネル１８に第１の部材１５であるドアトリム１６を押圧する工程において、ドアトリム１６に取付けたクリップ３７・・・をドアパネル１８に開けた穴３８・・・に嵌合させることから、押圧工程２２をクリップ嵌合工程２４と云う。

図１に戻り、準備工程２１において、支持治具１２を載せたドアパネル１８のその内側の面１８ｂにドアトリム１６を被せ、ドアパネル１８にドアトリム１６をセットする。なお、ドアトリム１６のセットは、作業者Ｐが行う。

図３は本発明に係るワークの組立装置を説明する斜視図であり、ワークの組立装置３０は、ロボットの基部となるロボット基板４４を設け、このロボット基板４４の上に２台の多関節ロボット３６Ｌ、３６Ｒを並べて配置するものである。
左の多関節ロボット３６Ｌは、ロボットアーム５１Ｌを備え、このロボットアーム５１Ｌの先端部に押圧パッド５４Ｌを備える。

右の多関節ロボット３６Ｒは、ロボットアーム５１Ｒを備え、このロボットアーム５１Ｒの先端部に押圧パッド５４Ｒを備える。
以下、各ロボットアーム５１Ｌ、５１Ｒの先端部に備える押圧パッド５４Ｌ、５４Ｒ、ねじ締付け治具５０及びねじ締付け駆動部１１５の構造について説明する。

図４は本発明に係るねじ締付用治具などを装着した治具ベースの側面図であり、ロボットアーム５１Ｌの先端部に治具ベース５２Ｌを取付け、この治具ベース５２Ｌにねじ締付け治具５０Ａ〜５０Ｃ（手前側の５０Ａ、５０Ｂのみ示す。）を装着すると共にステー部材５３Ｌを介して押圧パッド５４Ｌを装着する。

ねじ締付け治具５０Ａ〜５０Ｃは、その先端にねじを吸着保持し、そのままの状態でねじをワークへ移動してワークの締付け位置に臨ませるものである。
また、押圧パッド５４Ｌは、ワークにねじを締付ける前において、所定の力で組立ワークであるドアトリム（図３の符号１６）を押圧し、被組立ワークであるドアパネル（図３の符号１８）の所定位置にドアトリムを組付けるものである。

すなわち、押圧パッド５４Ｌによって、第１の部材１５（ドアトリム１６）を第２の部材１７（ドアパネル１８）に移動させる。
加えて、押圧パッド５４Ｌに備え、ドアトリム１６をドアパネル１８に合わせるときに発生する押圧反力を検出する図示せぬ反力検出手段を設ける。

図５は図４の５矢視図であり、ロボットアーム５１Ｌの先端部から図左方、上方及び下方に十字状の治具ベース５２Ｌを延ばし、この治具ベース５２Ｌの左端５２ｍ、上端５２ｔ、及び下端５２ｂに３つのねじ締付け治具５０Ａ〜５０Ｃを取付ける。ねじ締付け治具５０Ａ〜５０Ｃの仕様は同一の仕様とした。また、治具ベース５２Ｌの右端５２ｒにステー部材５３Ｌを介して押圧パッド５４Ｌを取付ける。
５５Ｌはワーク位置を認識するためのＣＣＤカメラユニットである。

図６は本発明に係るねじ締付用治具の側面図である。
ねじ締付け治具５０は、治具ベース５２Ｌに備え、この治具ベース５２Ｌにねじ締付け治具５０を保持するホルダ部材６１と、このホルダ部材６１を貫通して上下に延ばし、締付力を伝達する回転筒６２と、この回転筒６２の上端部に設け図示せぬ駆動手段から締付け力を受ける凹チャック部６３と、同じく、回転筒６２の下方から回転筒６２に挿通し回転筒６２の軸方向に前進、後退、及び旋回可能に設ける回転軸６４と、この回転軸６４に連結部材６５を介して図下方に延ばしたドライバービット６６と、このドライバービット６６の周囲に被せる筒部材７１と、この筒部材７１に連通しねじを吸着する真空引き管６７を含むねじ吸着・保持機構７０とを主要な構成要素とする。

すなわち、ロボットアーム５１に取付ける治具ベース５２Ｌに軸方向移動可能に回転筒６２を設け、この回転筒６２に軸方向移動可能に回転軸６４を設け、この回転軸６４に軸方向移動可能に棒状のドライバービット６６を取付け、このドライバービット６６に軸方向移動可能に筒部材７１を取付け、この筒部材７１に真空引き管６７を接続した。

図７は本発明に係るねじ締付用治具の要部断面図である。
ねじ締付け治具５０は、治具ベース５２Ｌの下方からホルダ部材６１をボルト７３、７３を介して取付け、このホルダ部材６１に下方から回転筒６２を嵌入し、この回転筒６２の内側に下方から第２ばね部材７５を嵌め、同じく、下方から半径方向の動きを規制する中心軸７６を第２ばね部材７５に通して嵌め、この中心軸７６の下端部に設けたおねじ部７７に回転軸６４のめねじ部７８をねじ込み、中心軸７６と回転軸６４とを一体化させると共に、回転筒６２に回転軸６４を嵌入する。

このとき、回転筒６２の側面には螺旋溝８１を形成し、この螺旋溝８１に嵌合すると共に回転軸６４にピン８２を設けることで、回転筒６２に対して回転軸６４が後退するときに、回転軸６４が旋回するように、回転筒６２と回転軸６４との間に回転軸旋回機構８０を設ける。
以下、ねじ締付け治具５０の主要な機構である回転軸旋回機構８０と、ねじ吸着・保持機構７０と、回転筒の回転・送り機構１１０とについて詳しく説明する。

最初に、回転軸旋回機構８０について説明する。
回転軸旋回機構８０は、ねじ８４の頭８４ｔに備える締付け溝８４ｍにドライバービット６６の先端部６６ｔを嵌合させる役割を担う。そして、ねじの頭８４ｔにドライバービットの先端部６６ｔを当て、回転軸６４に上方向きの力が加わるとき、回転軸６４は、螺旋溝８１に沿って後方に移動しつつ旋回するように構成する。

なお、回転軸６４は、第２ばね部材７５により上方から付勢されている部材のため、ねじの頭８４ｔからドライバービット６６が離れ、上方向きの力がなくなると、回転軸６４はもとの位置に戻ろうとする。

すなわち、回転軸旋回機構８０は、回転筒６２に設けた螺旋溝８１と、回転軸６４に設けると共に螺旋溝８１に嵌合するピン８２とからなり、この回転軸旋回機構８０を回転筒６２と回転軸６４との間に設け、回転筒６２に対して回転軸６４が相対的に後退する動作により、回転筒６２に対して回転軸６４を回転させる。

回転軸旋回機構８０は、回転筒６２に設けた螺旋溝８１と、回転軸６４に設けると共に螺旋溝８１に嵌合するピン８２とからなる簡便な構造であるため、ねじ締付け治具５０の製造コストを抑えることができるという利点がある。

次に、ねじ吸着・保持機構７０について説明する。
ねじ吸着・保持機構７０は、ドライバービット６６の上部に締結部材９１、９１を介して固定する筒ホルダ９２と、この筒ホルダ９２に保持される筒ボデイ部材９３と、この筒ボデイ部材９３に内蔵すると共にボデイ部材９３の内部を軸方向に摺動可能に設けスライダー９４と、このスライダー９４に付勢する第１ばね部材９５と、第１ばね部材９５に付勢され筒ホルダ９２に対してドライバービット６６の軸方向に進退自在に設けるスライダー９４と、このスライダー９４に一体的に取付けその先端部でねじの頭８４ｔを吸着する筒部材７１と、この筒部材７１の内部に連通させると共に、筒ボデイ部材９３の側部に設ける真空引き管６７とからなる。

真空引き管６７は、配管９６を通じて図示せぬ真空ポンプなどに連結される。
筒部材７１の先端部７１ｔは、ドライバービット６６の先端部６６ｔに対して軸方向に進退自在に設け、ドライバービット６６は、治具ベース５２に対して旋回及び進退自在に設ける。

最後に、回転筒の回転・送り機構１１０について説明する。
図６に戻って、回転筒６２の回転・送り機構１１０は、ドライバービット６６を所定の締付けトルクで回転させると共に図下向きに所定の力を加え、治具ベース５２に対して回転筒６２を下方に移動させるという役割を担う。

ホルダ部材６１に回転筒６２を貫通させ、ホルダ部材６１に対して回転筒６２をその軸方向に移動可能に設け、この回転筒６２に治具ベース５２Ｌの上方から第３ばね部材１１１を嵌めた後、回転筒６２に次図で説明するねじ締付け駆動部と連結する凹チャック部６３を取付ける。６２ａは回転筒６２に備える鍔部であり、この鍔部６２ａがその上方に設けたホルダ部材６１に当たることで回転筒６２が一定以上上方に移動することを規制することができる。

第３ばね部材１１１を、凹チャック部６３と治具ベース５２Ｌとの間に設けることで、凹チャック部６３に軸方向下方に力を加えると、回転筒６２は第３ばね部材１１１の力に抗して下方に移動することができる。併せて、凹チャック部６３を回転するトルクを加えることで、回転筒６２を回転させることができる。

図７に戻って、ねじ締付治具５０は、治具ベース５２Ｌに取付けるホルダ部材６１と、このホルダ部材６１に嵌入すると共にその周囲に螺旋溝８１を有する回転筒６２と、この回転筒６２に嵌入すると共にピン８２を有する回転軸６４と、この回転軸６４に付勢する第２ばね部材７５とを備える。そして、筒ホルダ９２に対してスライダー９４が移動することで、筒部材７１が進退動すると共に、螺旋溝８１に沿ってピン８２が移動することで、ホルダ部材６１に対して筒部材７１の先端部７１ｔが進退動及びドライバービット６６と共に回動するようにしたものである。

図８は本発明に係るねじ締付駆動部などを備える治具ベースの側面図であり、ロボットアーム５１Ｒの先端部に治具ベース５２Ｒを取付け、この治具ベース５２Ｒにねじ締付駆動手段１１４を含むねじ締付駆動部１１５を装着すると共に治具ベース５２Ｒに部材移動手段４５としての押圧パッド５４Ｒを装着する。

ねじ締付駆動部１１５は、ねじ締付駆動手段１１４を備え、このねじ締付駆動手段１１４でねじ締付治具（図７の符号５０）に備えるドライバービットに所定のトルク及び所定の力を付与するものである。

また、ねじ締付駆動部１１５は、シリンダユニット１１７とスプリング１１８とを備え、このねじ締付駆動部１１５でワークに臨ませたねじを前方に送り、このねじを締付けるという役割を有する。
押圧パッド５４Ｒは、ワークにねじを締付ける前において、所定の力で組立ワークであるドアトリム（図３の符号１６）に力を加えて、被組立ワークであるドアパネル（図３の符号１８）の所定位置にドアトリムを組付けるというものである。

すなわち、押圧パッド５４Ｒによって、第１の部材１５（ドアトリム１６）を第２の部材１７（ドアパネル１８）に移動させる。
加えて、押圧パッド５４Ｒに備え、ドアトリム１６をドアパネル１８に合わせるときに発生する押圧反力を検出する図示せぬ反力検出手段を設ける。

図９は図８の９矢視図であり、ロボットアーム５１Ｒの先端部から治具ベース５２Ｒを延ばし、この治具ベース５２Ｒの左端５２ｍにねじ締付駆動手段１１４を取付ける。また、治具ベース５２Ｒの右端５２ｒに押圧パッド５４Ｒを取付ける。５５Ｒはワーク位置を認識するためのＣＣＤカメラユニットである。

図１０は図３の１０部拡大図であり、左の多関節ロボット３６Ｌは、ワークの周囲を自在に移動するロボットアーム５１Ｌと、押圧パッド５４Ｌを備えワークを押圧するワーク押圧手段５７と、このワーク押圧手段５７に備えワーク押圧手段５７に加わる反力を検出する図示せぬ反力検出手段と、ねじ締付け手段４９の一方となるねじ締付け治具５０とから構成する。

また、右の多関節ロボット３６Ｒは、ワークの周囲を自在に移動するロボットアーム５１Ｒと、押圧パッド５４Ｒを備えワークを押圧するワーク押圧手段５７と、このワーク押圧手段５７に備えワーク押圧手段５７に加わる反力を検出する図示せぬ反力検出手段とを備える。また、ロボットアーム５１Ｒの先端部には、ねじ締付け駆動部（図８の符号１１５）を備える。

ねじ締付け手段４９は、左のロボットアーム５１Ｌの先端部に備えるねじ締付け治具５０と、右のロボットアーム５１Ｒの先端部に備えるねじ締付け駆動部１１５とからなり、２つのロボットアーム５１Ｌ、５１Ｒに分割して設ける。

図１１は本発明に係るワークの組立装置のブロック図であり、ワークの組立装置３０は、ワークの周囲を自在に移動可能にする移動手段１３１Ｌ、１３１Ｒであるロボット３６Ｌ、３６Ｒを備え、これらのロボット３６Ｌ、３６Ｒに、組立ワークを被組立ワークに押圧するためのワーク押圧手段５７Ｌ、５７Ｒを備え、このワーク押圧手段５７Ｌ、５７Ｒに加わる反力を検出する反力検出手段１３２Ｌ、１３２Ｒを備え、この反力検出手段１３２Ｌ、１３２Ｒの検出反力によりクリップ結合部（図２の符号４１）の正常又は異常を判定するクリップ嵌合判定手段１３５Ｌ、１３５Ｒを備え、このクリップ嵌合判定手段１３５Ｌ、１３５Ｒでクリップ結合部４１の結合状態が正常なねじ結合部（図２の符号４２）にねじ（図２の符号８４）を締め付けるねじ締付け手段４９を備える。

図１２は第１の部材側に備えるクリップが第２の部材に嵌合することを説明する作用図であり、ドアトリム１６の所定箇所又はクリップ３７の一部を押圧パッド５４で矢印ｙ方向に押圧することを示す。

（ａ）は、準備工程（図１の符号２１）におけるクリップ３７を示すものであり、ドアトリム１６にクリップ３７の基部１４１を取付けた状態でドアパネル１８に臨ませる。

（ｂ）及び（ｃ）は、クリップ嵌合工程（図１の符号２４）におけるクリップ３７を示すものであり、ドアトリム１６側に備えるクリップ３７を、押圧パッド５４で矢印ｙの方向に押圧することで、ドアパネル１８に備えるクリップ穴３８にクリップ３７を嵌合する。

（ｂ）において、クリップ３７は、その先端部３７ａをとがらせると共に、この先端部３７ａから後方に徐々に太く形成した胴部１４３を設け、その後部３７ｂにクリップ穴３８と嵌合する嵌合部１４４を設ける。胴部１４３は半径方向に弾性変形可能に形成する。従って、押圧パッド５４による押圧力によって、クリップ３７の胴部１４３は、クリップ挿入時に、挿入方向に対し略直角な向きに伸縮可能にする。

（ｃ）において、クリップ３７の後部３７ｂに、クリップ穴３８とクリップ３７とが嵌合する嵌合部１４４を設ける。なお、この嵌合部１４４の太さは、通常、胴部１４３の最大の太さよりも小さい。
押圧パッド５４で、矢印ｙの方向に第１の部材１５をさらに押圧すると、嵌合部１４４が第２の部材１７が有するクリップ穴３８に達することで、嵌合が終了する。

クリップ穴３８に嵌合部１４４が嵌合した瞬間に、嵌合部１４４の太さは、胴部１４３の最大の太さよりも小さい。このため、嵌合した瞬間に、縮んでいた胴部１４３が開放され元の位置である矢印ｚの方向に戻り、嵌合が終了する。

図１３はクリップがクリップ穴に嵌合する場合における押圧反力の時間的推移を説明する作用説明図であり、クリップの数が１つのときの押圧反力の特性を示す。
曲線Ｇは、クリップ（図１２の符号３７）がクリップ穴（図１２の符号３８）に正常に嵌合するときの押圧反力の特性を示す曲線であり、曲線Ｎは、クリップ（図１２の符号３７）がドアトリム（図１２の符号１６）に取付けられていないときの押圧反力の特性を示す曲線である。

曲線Ｇについて、時間ｔ０で押圧パッドは、ドアトリム１６に当り押圧を始め、その反力として反力検出手段により押圧反力を受け、時間ｔ１で押圧反力の第１ピーク値であるｆ１となり、時間ｔ２で押圧反力は低下しｆ２となり、時間ｔ３で押圧反力の第２のピーク値であるｆ３となり、時間ｔ４で押圧反力は低下しｆ４となり、最終的に定常値であるｆ５となる。なおｔ０〜ｔ４までの時間は、３００ｍｓ前後である。

時間ｔ１からｔ２の間に起きる反力の低下値（ｆ１−ｆ２）と、時間ｔ３からｔ４の間に起きる反力の低下値（ｆ３−ｆ４）は、各々、クリップ３７の嵌合部１４４がクリップ穴３８に到達したときに発生する値であり、反力が低下する理由は、押圧により、挿入部本体がクリップ穴に入ると共に嵌合部１４４がクリップ穴３８に到達し、嵌合した瞬間に胴部１４２が解放されるためである。このとき、押圧反力低下の累積値Ｘｍは（（ｆ１−ｆ２）＋（ｆ３−ｆ４））となる。

曲線Ｎについて、クリップ３７が、ドアトリム１６に取付けられていないとき、一貫して押圧反力は上昇し、時間の経過と共に定常値ｆ５に達する。このとき、押圧反力の低下はゼロであり、押圧反力低下の累積値はゼロである。

図１４はクリップが第２の部材に正常に嵌合しなかった場合における押圧反力の時間的推移を説明する作用説明図である。
（ａ）において、クリップ（図１２の符号３７）がクリップ穴（図１２の符号３８）にずれて入るときの押圧反力の特性を示す。
図のａ１領域における反力の低下は、クリップ穴にクリップが挿入を開始した直後に胴部（図１２の符号１４３）がクリップ穴に片当たりした後、胴部が解放されることによるものである。この反力の低下に加えて、前図に示したように、クリップが嵌合部に嵌合するときの反力が加わるため、正常に嵌合したときの押圧反力低下の累積値Ｘｍに比較すると、押圧反力低下の累積値Ｘａは高くなる。従って、Ｘｍ＜Ｘａとなる。

（ｂ）において、クリップ（図１２の符号３７）がクリップ穴（図１２の符号３８）にずれて入りきらなかったときの押圧反力の特性を示す。
図のｂ１領域における反力の低下は、クリップ穴にクリップが挿入を開始した直後に胴部１４３がクリップ穴に片当たりした後、胴部１４３が解放されることによるものである。また、ｂ２領域において、押圧反力の低下がみられないのは、クリップの嵌合部（図１２の符号１４４）がクリップ穴３８に到達していないためである。このため、正常な嵌合に比較して押圧反力低下の累積値Ｘｂは低くなり、Ｘｂ＜Ｘｍとなる。

以上、クリップのセット位置不良による押圧反力低下の累積値が変わることを説明したが、クリップ自体の不良、仕様違いやクリップ穴の位置ずれ、大きさの違いなどによっても、押圧反力低下の累積値は大きく変動する。

従って、これらの要因を考慮に入れ、押圧時における押圧反力低下の累積値Ｘを把握し、この累積値Ｘの値により、クリップが正しく嵌合されたか否か（以下、嵌合の正否とも云う。）を判定することが可能となる。

具体的には、押圧反力低下の累積値Ｘの許容範囲を、例えば、Ｘｍｉｎ＜Ｘ＜Ｘｍａｘ
に設定することで、嵌合の正否を判定することができる。すなわち、ＸがＸｍｉｎよりも小さい値のときには、クリップは正しく嵌合さていないと判断し、ＸがＸｍａｘよりも大きい値のときには、クリップは正しく嵌合されていないと判断する。
Ｘｍｉｎ及びＸｍａｘは、実験及び経験により設定することができる値である。

図において、クリップの数が１つのときの押圧反力の時間的推移を説明したが、実施例において、クリップの数は８つである。

そこで、クリップの数及び押圧パッドにより押圧する位置について具体的に説明する。
図２に戻って、１４６ａ〜１４６ｄは、ドアパネル１８へのドアトリム１６の組立の際に、左右の押圧パッド５４Ｌ、５４Ｒがドアトリム１６を押圧する位置である。
本実施例において、１つの押圧パッドが１回の押圧あたり担当するクリップの数は２つであり、各押圧パッドの２回の押圧動作において、押圧反力を検出する

クリップの数が１つのとき多関節ロボットの先端に取付けた押圧パッドでクリップの近傍を押圧する場合と同様な考え方で左右同時に押圧し、１回の押圧あたり担当するクリップの数が２つの場合についても、クリップの嵌合の正否を判定することができる。

クリップの数が２つの場合において、反力検出手段１３２により反力の特性を把握し、この反力の特性をもとに、Ｘｍｉｎ、Ｘｍａｘを設定し、これらの値をクリップの嵌合の判定を行うクリップ判定手段１３５Ｌ、１３５Ｒにもたせる。

すなわち、クリップ嵌合工程２４において、第２の部材１７に第１の部材１５を押圧するときの押圧反力を検出し、この押圧反力の変化に基づいて、クリップ３７が正しく嵌合されたか否かを判定する。

図１０に戻って、クリップ嵌合工程２４において、左右２つの多関節ロボット３６Ｌ、３６Ｒの先端部に設けた押圧パッド５４Ｌ、５４Ｒで第１の部材１５であるドアトリム１６を押圧するときの押圧反力を検出し、この押圧反力の変化に基づいて、クリップ（図２の符号３７）が正しく嵌合されたか否かを判定するようにしたので、第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するに当たり、クリップの装着確認を自動化することができ、作業員の負担を軽減することができると共に、装着確認の信頼性を高めることができる。

さらには、押圧反力は安価な圧力センサで検出することができ、押圧力の変化は安価な制御部で判定することができるため、本発明は安価な費用で実施することができる。

クリップ（図２の符号３７）が正しく嵌合されたと判定したときは、ねじの締付けを行う。そこで、以下に、ねじ締付け手段の作用を述べる。
ねじ締付け工程２３において、クリップ嵌合判定手段で合格したときに、ねじ８４で第２の部材１７に第１の部材１５を連結するねじ８４を締付ける。

図１５はねじの頭に筒部材の先端部を当てることを説明する作用図であり、ねじ締付け治具５０に備えるねじ吸着・保持機構７０により、ねじ置き部１７１に備えるねじを吸着保持することを説明する。

（ａ）において、ロボットアーム５１の先端部に取付けたねじ締付け治具５０を、ねじ置き部１７１に配置するねじ８４に臨ませる。具体的には、筒部材７１の先端部７１ｔをねじの頭８４ｔに近づける。

（ｂ）において、ねじ締付け治具５０を（ａ）の位置よりも、さらに矢印Ｓ方向に移動させ、ねじ８４に近づけ、筒部材７１の先端部７１ｔをねじの頭８４ｔに当てる。
（ｃ）は（ｂ）部の拡大断面図であり、筒部材７１の先端部７１ｔは、ねじの頭８４ｔに接触しているが、ドライバービット６６の先端部６６ｔは、ねじの頭８４ｔに接触していないことを示す。

（ｄ）において、ねじ締付け治具５０を（ｂ）の位置よりもさらに矢印Ｓ方向に移動させ、ねじ締付け治具５０をねじ８４に近づけて、ドライバービット６６の先端部６６ｔを、ねじの頭８４ｔに接触させる。
（ｅ）は（ｄ）部の拡大断面図であり、ドライバービット６６の先端部６６ｔが、ねじの頭８４ｔに接触していることを示す。

図１６はねじの頭にドライバービットを噛合わせることを説明する作用図であり、回転軸旋回機構８０により、ねじの頭８４ｔに形成した締付け溝８４ｍにドライバービット６６を噛合わせる。

（ａ）において、ドライバービット６６の先端部６６ｔが、ねじの頭８４ｔに接触している状態であるが、ドライバービット６６の先端部６６ｔには反力は加わっていないため、回転軸６４は旋回しない。

（ｂ）において、ドライバービット６６の先端部６６ｔが、ねじの頭８４ｔに接触している状態で、ねじ締付け治具５０を、さらに矢印Ｓ方向に変位ｙだけ移動させて、ねじ締付け治具５０をねじ８４に近づけると、回転軸６４は、回転筒６２に対して後退すると共に、回転筒６２に設けた螺旋溝８１に沿って回転軸６４が旋回し、この回転軸６４の旋回と共にドライバービット６６が旋回する。
ドライバービット６６が旋回することで、ねじの締付け溝８４ｍにドライバービット６６の先端部６６ｔを噛み合わせることができる。

このように、ねじ締付け治具５０は、回転筒６２に対して回転軸６４が相対的に後退する動作により、回転筒６２に対して回転軸６４を回転させる回転軸旋回機構８０を、回転筒６２と回転軸６４との間に設けるので、回転筒６２を含む治具ベース５２を軸方向に前進させ、回転軸６４と一体であるドライバービット６６の先端部６６ｔをねじの締付け溝８４ｍに当て、治具ベース５２を軸方向にさらに前進させ、ドライバービット６６を回転させ、ドライバービット６６の先端部６６ｔをねじの締付け溝８４ｍに嵌合することができる。

また、回転軸６４を回転筒６２に対して軸方向に相対的に後退させるときに、回転軸６４を回転させる回転軸旋回機構８０を設けたので、ドライバービット６６を回転させるために、例えば、モータなどの動力による駆動手段は不要である。

動力による駆動手段を使うことなく、回転軸６４が旋回可能となり、ねじの締付け溝８４ｍにドライバービット６６の先端部６６ｔを円滑に嵌合することができる。
加えて、動力による駆動手段を使わないため、省エネルギー化を図ることができる。

図１７はねじの頭にドライバービットを噛合わせたことを示す作用図であり、ねじ置き部１７１に準備したねじの頭８４ｔに、筒部材７１の先端部７１ｔを当てるとともにドライバービット６６を噛合わせ、続いて筒部材７１の内部７１ｉを減圧することでねじを吸着保持することができる。
この後、ねじ８４を吸着保持したねじ締付け治具５０を移動させ、ワークに臨ませる。

ここで、ねじ８４を吸着保持させたままねじ置き部１７１からねじを持ち上げると、第１ばね部材９５が延びドライバービット６６の先端部６６ｔが、ねじの締付け溝８４ｍから離れると共に、回転軸旋回機構８０が有する第２ばね部材７５が延び、回転軸６４が旋回するので、一時的に、ねじの締付け溝８４ｍの位置とドライバービット６６の先端部６６ｔの位置の間の位相はずれるが、筒部材７１の先端部がワークに当り、締付けを開始する際に、再度、回転軸６４及びこの回転軸６４と一体で回転するドライバービット６６の先端部６６ｔは、ねじの締付け溝８４ｍと噛み合う位置まで回転するため、ドライバービット６６の先端部６６ｔとねじの締付け溝８４ｍとは一致する。

図１８はワークの所定位置にねじを吸着したねじ締付け治具を臨ませると共にこのねじ締付け治具にねじ締付駆動部を装着し、回転筒の回転・送り機構により、ワーク１４にねじを締め付けることを説明する作用図である。

（ａ）において、あらかじめ、ねじを吸着したねじ締付け治具５０をワーク１４上の締付け穴１７３に臨ませておく。そして、ねじ締付駆動部１１５をねじ締付け治具５０に近づける。具体的には、凹チャック部６３に凸チャック部１７４を近づける。

（ｂ）において、凹チャック部６３に凸チャック部１７４を連結する。
（ｃ）において、一体化させたねじ締付駆動部１１５とねじ締付け治具５０とをワークの締付け穴１７３にさらに近づけ、ねじ締付駆動手段１１４を回転させると共に、送り手段１１６を矢印ｔ方向に送りワーク１４の締付け穴にねじを締め付ける。

すなわち、ねじ締付け治具５０は、筒部材７１の内部を減圧することでねじ８４を吸着保持し、この状態でねじ８４をねじ置き部からワーク１４へ移動してワーク１４の所定位置に臨ませ、回転筒６２を回転させることでワーク１４にねじ８４を締付けるという一連の作業に用いるものであり、ねじ締付駆動部１１５は、ねじ締付け治具５０に付随してねじを締め付けるために必要な動力を供給するものである。

図１９は締付駆動部でねじ締付け治具に吸着したねじをワークに締め付けることを説明する作用図であり、ねじ８４の締付けが完了したことを示す図である。
ねじ８４をワーク１４に締付けた後、先ず、ねじ締付け駆動部１１５の凸チャック部１７４を戻した後、ねじ締付け駆動部１１５をねじ締付け治具５０から離し、次いで、ねじ締付け治具５０をねじ８４から離すことで締付けの１サイクルが完了する。

図２０は実際のねじ締付け作業を説明する図であり、一方の多関節ロボット１７５に備えるロボットアーム５１の先端部に治具ベース５２を介してねじ締付け治具５０を取付ける。このねじ締付け治具５０にはねじが吸着されている。一方の多関節ロボット１７５に備えるねじ締付け治具５０と、他方の多関節ロボット１７６に備えるロボットアーム１２１の先端部に治具ベース５２を介して取付けたねじ締付け駆動部１１５とを組み合わせ、ワーク１４にねじ８４を締め付けることを示す。

図２１は図２０の２１部拡大図であり、ねじ締付け治具５０に備えるねじ８４・・・を吸着した複数の凹チャック部６３・・・のうちの１つの凹チャック部６３に、ねじ締付け駆動部１１５の凸チャック部１７４を噛合わせ、自動で締付け作業を行うことができる。１つのねじ８４の締付けが完了した後に、順次、残りのねじ８４・・・に該当する凹チャック部６３、６３に、凸チャック部１７４を噛合わせ、ねじ８４・・・の締付け作業を全自動で行うことができる。

尚、本発明は、実施の形態では自動車の組立に適用したが、自動車の組立に限定されるものではなく、一般の量産品の組立に広く適用可能である。

本発明は、自動車の組立に好適である。

本発明に係るワークの組立工程を説明する平面図である。 本発明に係るワークを示す斜視図である。 本発明に係るワークの組立装置を説明する斜視図である。 本発明に係るねじ締付用治具などを装着した治具ベースの側面図である。である。 図４の５矢視図である。 本発明に係るねじ締付用治具の側面図である。 本発明に係るねじ締付用治具の要部断面図である。 本発明に係るねじ締付駆動部などを備える治具ベースの側面図である。 図８の９矢視図である。 図３の１０部拡大図である。 本発明に係るワークの組立装置のブロック図である。 第１の部材側に備えるクリップが第２の部材に嵌合することを説明する作用図である。 クリップがクリップ穴に嵌合する場合における押圧反力の時間的推移を説明する作用説明図である。 クリップが第２の部材に正常に嵌合しなかった場合における押圧反力の時間的推移を説明する作用説明図である。 ねじの頭に筒部材の先端部を当てることを説明する作用図である。 ねじの頭にドライバービットを噛合わせることを説明する作用図である。 ねじの頭にドライバービットを噛合わせたことを示す作用図である。 ワークの所定位置にねじを吸着したねじ締付け治具を臨ませると共にこのねじ締付け治具にねじ締付駆動部を装着し、回転筒の回転・送り機構により、ワークにねじを締め付けることを説明する作用図である。 締付駆動部でねじ締付け治具に吸着したねじをワークに締め付けることを説明する作用図である。 実際のねじ締付け作業を説明する図である。 図２０の２１部拡大図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…ワークの組立方法、１５…第１の部材、１７…第２の部材、２１…準備工程、２４…クリップ嵌合工程、３０…ワークの組立装置、３７…クリップ、３８…クリップ穴、４９…ねじ締付け手段、８４…ねじ、１３１Ｌ、１３１Ｒ…部材移動手段、１３２Ｌ、１３２Ｒ…反力検出手段、１３５Ｌ、１３５Ｒ…クリップ嵌合判定手段、１４１…クリップの基部。

Claims (2)

1. 第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するワークの組立方法において、
   このワークの組立方法は、第１の部材にクリップの基部を取付けた状態で第２の部材に臨ませる準備工程と、第２の部材に第１部材を押圧することで、第２の部材に備えるクリップ穴に前記クリップを嵌合するクリップ嵌合工程と、ねじで第２の部材に第１の部材を連結するねじ締付け工程とからなり、
   前記クリップ嵌合工程では、第２の部材に第１部材を押圧するときの押圧反力を検出し、 １回目に検出される前記押圧反力の第１のピーク値（ｆ１）とこの第１のピーク値（ｆ１）が検出された直後に検出される押圧反力の第１の底値（ｆ２）との差（ｆ１−ｆ２）と、２回目に検出される前記押圧反力の第２のピーク値（ｆ３）とこの第２のピーク値（ｆ３）が検出された直後に検出される押圧反力の第２の底値（ｆ４）との差（ｆ３−ｆ４）と、を和した累積値（（ｆ１−ｆ２）＋（ｆ３−ｆ４））が第１の所定値を超え第２の所定値未満である場合に、クリップが正しく嵌合されたと判定することを特徴とするワークの組立方法。
2. 第１の部材と第２の部材とをクリップ及びねじで結合するワークの組立装置において、
   このワークの組立装置は、第１の部材へ第２の部材を移動させる部材移動手段と、
   この部材移動手段に備え、第１の部材に第２の部材を合わせるときに発生する押圧反力を検出する反力検出手段と、
   この反力検出手段で検出した反力を読込み、１回目に検出される前記押圧反力の第１のピーク値（ｆ１）とこの第１のピーク値（ｆ１）が検出された直後に検出される押圧反力の第１の底値（ｆ２）との差（ｆ１−ｆ２）と、２回目に検出される前記押圧反力の第２のピーク値（ｆ３）とこの第２のピーク値（ｆ３）が検出された直後に検出される押圧反力の第２の底値（ｆ４）との差（ｆ３−ｆ４）と、を和した累積値（（ｆ１−ｆ２）＋（ｆ３−ｆ４））が第１の所定値を超え第２の所定値未満である場合に、クリップが正しく嵌合されたと判定するクリップ嵌合判定手段と、
   このクリップ嵌合判定手段で合格の情報を得たときにねじを締付けるねじ締付け手段と、からなることを特徴とするワークの組立装置。

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