JP4519358B2

JP4519358B2 - 部品取付け装置及び部品取付け方法

Info

Publication number: JP4519358B2
Application number: JP2001130057A
Authority: JP
Inventors: 武史小出
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002326132A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドアヒンジやリヤゲートヒンジ等の被締結部品を本体にボルトを介して締結固定する部品取付け装置及び部品取付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図１１に示すように、自動車のリヤゲートパネル或いは車体のピラー等の本体１に、リヤゲートヒンジ２のヒンジブラケット２ａをボルト４を介して取付ける場合、先ず、本体１にヒンジブラケット２ａを宛がって位置決めし、このヒンジブラケット２ａに穿設されているボルト挿通孔２ｂにボルト４を挿通し、このボルト４を、ボルト頭に係入したソケット５を介して回転させることで、本体１側に固設されているナット６に螺入させて、リヤゲートヒンジ２を本体１に締結固定する。
【０００３】
組み立てラインでは、例えば実用新案登録第２６０００３０号（実開平６−８５７３２号）公報、特開平７-３２８８７５号公報に開示されているナットランナを用いてソケット５を回転させることで、ヒンジブラケット２ａを本体１に締結するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の技術では、本体１と被締結部品であるヒンジブラケット２ａとボルト４とナットランナとの精度誤差、位置決め誤差等の累積的な要因で、ボルト４が本体１側のナット６に対し、斜めに螺入され易くなり、ボルトのかじり、山上がり等の締付け不良が発生し易くなる。
【０００５】
又、図１１に示すように、被締結部品であるヒンジブラケット２ａを本体１に対して垂立された状態で締結する場合は、例えば特開平１０−１４０９８６号公報に開示されているように、ソケット５のボルト頭着座面に磁石を取付け、この磁石によりボルト４のボルト頭を吸着させて、ボルト４を水平な状態に保持したまま螺入させる必要がある。
【０００６】
この場合、ボルト４を回転させると、先端が大きく揺動する、いわゆる首振りが発生し易くなるが、この首振りを防止するためには、磁石の磁力をある程度強くする必要がある。しかし、磁石の磁力を強くすると、周囲の磁性体を有する切粉等が付着し易く、一度付着してしまうと、ボルト４の着座位置がずれて首振りを助長させる結果となってしまうため、頻繁に被付着物を除去なければならなくなり、保守管理が煩雑化する問題がある。
【０００７】
又、被締結部品を２本のボルト４で締結する場合、両方のボルト４を同時に螺入させずに、片方のボルト４を先に締結した場合、被締結部品は締結した側のボルト４を中心に回転してしまい、もう一方のボルト４を締結することができなくなってしまう不都合がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、締付けの際のボルトの首振り、及び被締結部品の回転移動を防止し、被締結部品を本体に取付けるに際し、ボルトを正確な角度で本体側へ螺入させることができるようにして、締付け不良の大幅な低減、及び作業効率の向上を実現することのできる部品取付け装置及び部品取付け方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による部品取付け装置は、ボルト挿通孔が穿設された被締結部品を本体の取付け位置にボルトを介して締結する部品取付け装置において、上記ボルトを保持すると共に該ボルトを回転させるナットランナ及び上記ボルト挿通孔に対して上記ボルトを貫通させる方向へ上記ナットランナを移動させるアクチュエータ手段を有するナットランナユニットと、上記被締結部品をクランプするクランプ手段及び上記クランプ手段にクランプされた上記被締結部品に穿設されている上記ボルト挿通孔を上記ナットランナに保持されている上記ボルトの延長線上に臨ませる移動手段を有するクランプユニットと、上記クランプユニット及び上記ナットランナユニットが支持されるベッドとを備え、上記クランプユニットが上記ベッドの上面に支持され、上記ナットランナユニットが上記ベッドの下面に支持されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成では、クランプ手段により被締結部品をクランプし、この被締結部品に穿設されているボルト挿通孔を貫通させるボルトをナットランナにて保持し、クランプ手段に保持されている被締結部品を移動手段により移動させて、この被締結部品に穿設されているボルト挿通孔を、ナットランナに保持されているボルトの延長線上に臨ませ、次いでアクチュエータ手段によりナットランナを動作させてボルトをボルト挿通孔に貫通させる。ボルトをボルト挿通孔に貫通させることで、ボルトが位置決めされるため、このボルトを本体に対して適正な角度で螺入させることができる。
【００１１】
本発明による部品取付け方法は、ボルト挿通孔が穿設された被締結部品を本体の取付け位置にボルトを介して締結する部品取付け方法において、上記ボルトのボルト頭を部品取付け装置のベッドの上面に支持されたナットランナにセツトする第１工程と、上記被締結部品を上記ベッドの下面に支持されたクランプ手段によって把持する第２工程と、上記クランプ手段に把持された上記被締結部品に穿設されている上記ボルト挿通孔を上記ベッドの下面に支持された移動手段によって上記ナットランナにセットされている上記ボルトの延長線上に臨ませる第３工程と、上記ナットランナにセットされたボルトが上記ボルト挿通孔を貫通して背面へ突出されるように上記ベッドの上面に支持された移動手段によって上記ナットランナを移動させる第４工程と、上記ボルトを本体へ締結させることで上記被締結部品を本体の取付け位置に取付ける第５工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１０の図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。ここで、図１は部品取付け装置の概略構成図、図２は部品取付け装置の平面図、図３は側面図、図４は同底面図、図５は図３の正面図、図６は図３の背面図、図７は部品取付け装置の斜視図、図８は要部斜視図、図９は部品の取付け状態を示す斜視図、図１０は部品取付け装置の動作状態を示す概略説明図である。
【００１３】
図中の符号１１は部品取付け装置で、この部品取付け装置１１の後部にロボット固定板１１ａが設けられており、このロボット固定板１１ａが、組み立てラインの一側に所定に設置されている作業ロボットのロボットアーム１２先端に設けた手首部１２ａに固定されている。このロボット固定板１１ａから前方へベッド１３が延出されており、このベッド１３の上面と下面とに、ナットランナユニット１４と、ヒンジクランプユニット１５とが各々支持されている。
【００１４】
ナットランナユニット１４に設けられているアクチュエータ手段としてのランナシフトシリンダ１６が、ベッド１３上面の後部中央に固設されている。このランナシフトシリンダ１６は圧搾空気等を駆動源としてランナシフトプランジャ１６ａを進退動作させる。このランナシフトプランジャ１６ａの先端にモータベース１７の後端が固設されており、このモータベース１７の底面に対向するベッド１３上に、一対のランナシフトレール１８が敷設されている。
【００１５】
このランナシフトレール１８はベッド１３の延出方向に沿って平行に配設されており、各ランナシフトレール１８に、モータベース１７の底面に固設されているランナガイド１９がスライド自在に係入されている。モータベース１７はランナシフトシリンダ１６に設けたランナシフトプランジャ１６ａの進退動作により、ランナシフトレール１８に沿って移動される。
【００１６】
モータベース１７上には、一対のナットランナ２０のランナ駆動モータ２１が、所定間隔を開けて平行に配設固定されており、この各ランナ駆動モータ２１から前方へ延出するスピンドル２１ａにソケット２２が装着固定されており、このソケット２２の先端に、螺入するボルト２３のボルト頭に係合するサイズのナット凹部（図示せず）が形成されている。尚、この両ソケット２２は、被締結部品に穿設されている２つのボルト挿通孔の間隔に対応した間隔で配列されている。
【００１７】
一方、ベッド１３の下面中央にはシリンダ支持ブラケット２５が突設されており、このシリンダ支持ブラケット２５に、ヒンジクランプユニット１５の後部に設けた、圧搾空気等を駆動源とするヒンジスイングシリンダ２４の後端が前後方向へ揺動自在に支持されている。又、ベッド１３の下面前縁部に、対向一対のアーム支持ブラケット２６が所定間隔を開けて突設され、このアーム支持ブラケット２６に、移動手段としてのスイングアーム２７の基端部が揺動自在に支持されている。更に、このスイングアーム２７の下面後部中央にレバー部２７ａが突設され、このレバー部２７ａにヒンジスイングシリンダ２４のスイングプランジャ２４ａが連設されている。
【００１８】
スイングアーム２７は略Ｚ字状に形成されており、その先端部分にクランプ手段としてのヒンジクランプ２８が設けられている。スイングアーム２７は、ヒンジスイングシリンダ２４に設けられているスイングプランジャ２４ａの進退動作に連動して上下方向へ揺動し、スイングプランジャ２４ａが突出方向のストロークエンドにあるとき、ヒンジクランプ２８が、平行に配設されている一対のソケット２２，２２間に臨まされる。
【００１９】
このヒンジクランプ２８は、固定クランプ片２８ａと可動クランプ片２８ｂとを備え、固定クランプ片２８ａがスイングアーム２７の先端から一体的に延出されている。又、可動クランプ片２８ｂの中途が固定クランプ片２８ａの基部に枢支され、この可動クランプ片２８ｂの後端部にクランプシリンダ２９のクランププランジャ２９ａが連設されている。このクランプシリンダ２９はスイングアーム２７の先端部下面に固設されており、圧搾空気等を駆動源として動作される。
【００２０】
クランプシリンダ２９のクランププランジャ２９ａが後退動作すると、可動クランプ片２８ｂの先端部が開口され、又、クランププランジャ２９ａが突出動作すると可動クランプ片２８ｂの先端が、固定クランプ片２８ａの先端に近接する方向へ回動する。
【００２１】
図８に示すように、本実施の形態による部品取付け装置１１は、被締結部品であるリヤゲートヒンジ３１の可動ヒンジブラケット３４を、本体の一例であるリヤゲートパネル３３（図９参照）に取付ける作業を自動的に行うもので、各シリンダ１６，２４，２９は、作業ロボットを制御する制御ユニット（図示せず）からの制御信号で動作される。
【００２２】
リヤゲートヒンジ３１は予めアッセンブリ化されており、車体のピラー（図示せず）に取付けられる固定ヒンジブラケット３２と、本体としてのリヤゲートパネル３３の所定取付け位置に取付けられる可動ヒンジブラケット３４とを有している。固定ヒンジブラケット３２はコ字状に曲げ形成されて、両側に支持部が立設されており、一方可動ヒンジブラケット３４は内方から切り起こされた支持部を有し、この両支持部がヒンジピン３５を介して回動自在に支持されている。
【００２３】
又、可動ヒンジブラケット３４には、複数のボルト挿通孔３４ａ，３４ａが一定のピッチを開けて穿設されており、この可動ヒンジブラケット３４が取付けられるリヤゲートパネル３３の取付け部位の内面にはナット３６が固設されている。尚、図示しないが固定ヒンジブラケット３２にも、複数のボルト挿通孔が所定ピッチで穿設されている。
【００２４】
ナットランナ２０，２０の先端に装着されているソケット２２，２２間のピッチは、可動ヒンジブラケット３４に穿設されているボルト挿通孔３４ａ，３４ａのピッチに対応して設定されている。又、ヒンジクランプ２８は、固定ヒンジブラケット３２をクランプして、ボルト挿通孔３４ａ，３４ａをソケット２２，２２の前方に臨ませる。
【００２５】
尚、ボルト２３、及びリヤゲートヒンジ３１は、ロボットアーム１２の移動範囲で、組み立てラインと干渉しない領域に配設されているボルト供給ステーション、及びヒンジ供給ステーションに、予め設定された姿勢でセットされている。
【００２６】
又、図においてはナットランナユニット１４及びヒンジクランプユニット１５の動作状態が示されているが、初期状態のナットランナユニット１４は、ランナシフトシリンダ１６のランナシフトプランジャ１６ａの後退動作により、全体を図１の左方向へ後退させた位置で待機されている。又、初期位置のヒンジクランプユニット１５は、ヒンジスイングシリンダ２４がスイングプランジャ２４ａを後退動作させて、先端のヒンジクランプ２８を、図１の下方へ回動させた位置で待機されている。
【００２７】
次に、このような構成による部品取付け装置１１を用いてリヤゲートヒンジ３１をリヤゲートパネル３３に取付ける際の動作について説明する。
【００２８】
作業ロボットの移動範囲には、ボルト供給ステーションとヒンジ供給ステーションとが配置されており、ロボットアーム１２を動作させて、このロボットアーム１２の手首部１２ａに固設されている部品取付け装置１１を各供給ステーションへ、予めティーチングされた軌道に沿って移動させる。このとき、部品取付け装置１１に設けられているナットランナユニット１４、及びヒンジクランプユニット１５は初期位置で静止されている。
【００２９】
そして、ロボットアーム１２がボルト供給ステーションに臨まされると、部品取付け装置１１のナットランナユニット１４に設けられている一対のソケット２２，２２のナット凹部にボルト２３のボルト頭がセットされる。尚、この場合、ナット凹部の深部に磁石を配設しておき、ボルト頭をナット凹部内に吸着させるようにしても良い。
【００３０】
又、ロボットアーム１２がヒンジ供給ステーションに臨まされると、ヒンジクランプユニット１５の先端に設けられているヒンジクランプ２８を、ヒンジ供給ステーションにセットされているリヤゲートヒンジ３１に対向させる。このとき、ヒンジクランプ２８のクランプシリンダ２９はクランププランジャ２９ａを後退動作させており、従って、このクランププランジャ２９ａに連設する可動クランプ片２８ｂと固定クランプ片２８ａとが開口されている。そして、この開口されている両クランプ片２８ａ，２８ｂ間にリヤゲートヒンジ３１の固定ヒンジブラケット３２を臨ませ、その後、クランププランジャ２９ａを突出動作させて、両クランプ片２８ａ，２８ｂにて、固定ヒンジブラケット３２ａの所定位置を把持する。
【００３１】
その後、ヒンジスイングシリンダ２４のスイングプランジャ２４ａを突出動作させ、スイングアーム２７を回動させてリヤゲートヒンジ３１を把持するヒンジクランプ２８を、ナットランナ２０の前方に臨ませ、リヤゲートヒンジ３１の可動ヒンジブラケット３４に穿設されている複数のボルト挿通孔３４ａ，３４ａを、一対のナットランナ２０の先端に設けた各ソケット２２にて保持されているボルト２３の延長線上に臨ませる。
【００３２】
次いで、ランナシフトシリンダ１６のランナシフトプランジャ１６ａを突出動作させ、このランナシフトプランジャ１６ａに連設するモータベース１７をランナシフトレール１８に沿って前方へ移動させる。すると、一対のソケット２２の先端に保持されているボルト２３が、可動ヒンジブラケット３４に穿設されているボルト挿通孔３４ａを貫通して、背面へ突出される。その後、ボルト２３のボルト頭の着座面が、可動ヒンジブラケット２８ｂに当接した位置で、ランナシフトプランジャ１６ａの突出動作を停止させる。この停止位置は、例えばリミットスイッチのＯＮ/ＯＦＦで検出する。
【００３３】
すると、ボルト２３のボルト頭の着座面が、可動ヒンジブラケット３４に面受けされて、ボルト２３のボルト頭が保持されるため、ナットランナ２０の回転によりボルト２３が回転しても、ボルト２３の先端が揺動する、いわゆる首振りの発生を未然に防止することができる。リヤゲートヒンジ３１によりボルト２３の首振りを防止するようにしたので、ソケット２２のナット凹部に磁石を装着する場合であっても、この磁石の磁力を強くする必要が無く、従って、この磁石に、周囲のゴミ等の磁性体が吸着され難くなり、メンテナンスが容易となる。
【００３４】
更に、可動ヒンジブラケット３４にてボルト２３の着座面を面受けさせることで、可動ヒンジブラケット３４を基準とするボルト２３の締付け角度が、締め付けを開始する以前から既に位置決めされていることになる。そのため、このボルト２３をリヤゲートパネル３３の取付け位置に固設されているナット３６に対し、正確な角度で締め付けを行うことができる。その結果、ボルト２３のかじり、山上がり等の締付け不良が発生せず、作業効率が向上するばかりでなく、品質が向上する。
【００３５】
又、ボルト２３はリヤゲートヒンジ３１にて位置決めされた状態で、リヤゲートパネル３３のナット３６に螺入されるので、ナットランナ２０とリヤゲートパネル３３のナット３６との間が位置決めされれば、ボルト２３を正確な角度で螺入させることができるため、締付け不良を発生させる累積的要因が減少され、相対的に精度公差、寸法公差を緩くすることができる。
【００３６】
又、締付けに際しては、２本のボルト２３が可動ヒンジブラケット３４のボルト挿通孔３４ａに挿通されているため、一方のボルト２３の締付けを先に行った場合であっても、他方のボルト２３によりリヤゲートヒンジ３１の回転が抑止されるので、２本同時に締め付けを開始する必要が無くなり、作業手順の選択枝を広げることができる。
【００３７】
更に、ボルト２３が可動ヒンジブラケット３４に位置決めされた状態で、リヤゲートパネル３３の取付け位置に臨ませるようにしたので、ボルト２３を上方から下方へ臨ませた場合であっても、ボルト２３がソケット２２から脱落することが無く、リヤゲートパネル３３に対して、あらゆる方向からボルト２３を螺入させることができ、作業性を大幅に向上させることができる。
【００３８】
尚、本発明は上述した実施の形態に限るものではなく、例えばボルトを保持するソケットは３本以上合っても良く、更に、一つのナットランナにより複数のソケットを同時に回転させるようにしても良い。又、ヒンジクランプ２８は、可動ヒンジブラケット３４を直接把持するようにしても良い。更に、実施の形態ではリヤゲートを例に挙げて説明したが、本発明はドア等のヒンジ部に対して適用することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、ボルトを被締結部品により位置決めされた状態で、本体に締付けるようにしたので、ボルトを正確な角度で螺入させることができ、従って締付け際のボルトの首振り、及び被締結部品の回転移動が完全に防止されるばかりでなく、締付け不良の大幅な低減、及び作業効率の向上を図ることができる。
【００４０】
この場合、被締結部品に穿設された複数のボルト挿通孔に対してボルトを挿通することで、締結時の被締結部品の回転移動を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】部品取付け装置の概略構成図
【図２】部品取付け装置の平面図
【図３】先端部分を図２のIII-III断面で示した部品取付け装置の側面図
【図４】部品取付け装置の底面図
【図５】図３の正面図
【図６】図３の背面図
【図７】部品取付け装置の斜視図
【図８】要部斜視図
【図９】部品の取付け状態を示す斜視図
【図１０】部品取付け装置の動作状態を示す概略説明図
【図１１】従来の部品取付け装置の動作状態を示す概略説明図
【符号の説明】
１１部品取付け装置
１６ランナシフトシリンダ（アクチュエータ手段）
２０ナットランナ
２３ボルト
２７スイングアーム（移動手段）
２８ヒンジクランプ（クランプ手段）
３１リヤゲートヒンジ（被締結手段）
３３リヤゲートパネル（本体）
３４ａボルト挿通孔

Claims

ボルト挿通孔が穿設された被締結部品を本体の取付け位置にボルトを介して締結する部品取付け装置において、
上記ボルトを保持すると共に該ボルトを回転させるナットランナ及び上記ボルト挿通孔に対して上記ボルトを貫通させる方向へ上記ナットランナを移動させるアクチュエータ手段を有するナットランナユニットと、
上記被締結部品をクランプするクランプ手段及び上記クランプ手段にクランプされた上記被締結部品に穿設されている上記ボルト挿通孔を上記ナットランナに保持されている上記ボルトの延長線上に臨ませる移動手段を有するクランプユニットと、
上記クランプユニット及び上記ナットランナユニットが支持されるベッドとを備え、
上記ナットランナユニットが上記ベッドの上面に支持され、上記クランプユニットが上記ベッドの下面に支持されていることを特徴とする部品取付け装置。
上記ベッドの上面に該ベッドの延出方向に沿ってランナシフトレールが配設され、
上記アクチュエータ手段は上記ナットランナを上記ランナシフトレールに沿って移動させると共に、
上記移動手段が上記ベッドの下面に支持されてスイングシリンダにて揺動自在にされており、
上記移動手段に上記クランプ手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の部品取付け装置。
上記被締結部品に複数のボルト挿通孔が穿設されており、上記アクチュエータ手段には該各ボルト挿通孔に対応する位置で上記ボルトを各々保持する複数の上記ナットランナが連設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品取付け装置。
ボルト挿通孔が穿設された被締結部品を本体の取付け位置にボルトを介して締結する部品取付け方法において、
上記ボルトのボルト頭を部品取付け装置のベッドの上面に支持されたナットランナにセツトする第１工程と、
上記被締結部品を上記ベッドの下面に支持されたクランプ手段によって把持する第２工程と、
上記クランプ手段に把持された上記被締結部品に穿設されている上記ボルト挿通孔を上記ベッドの下面に支持された移動手段によって上記ナットランナにセットされている上記ボルトの延長線上に臨ませる第３工程と、
上記ナットランナにセットされたボルトが上記ボルト挿通孔を貫通して背面へ突出されるように上記ベッドの上面に支持された移動手段によって上記ナットランナを移動させる第４工程と、
上記ボルトを本体へ締結させることで上記被締結部品を本体の取付け位置に取付ける第５工程とを備えたことを特徴とする部品取付け方法。
上記第４工程は、上記ボルトのボルト頭の着座面が上記被締結部品に当接した状態まで上記ナットランナを移動させることを特徴とする請求項４に記載の部品取付け方法。