JP4562676B2 - 部品搬送・取付け方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の車体等の部品組付け対象物にサイドカーテンエアバッグ等の部品を取付けるための技術に関する。

従来、例えば自動車車体等の部品組付け対象物に、自走機により支持される部品を位置決めする技術として、本出願人の提案に係る部品位置決め技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
この技術は、自走機側に引出し・巻取り自在に設けられるワイヤの先端にターゲットマーカを設け、このターゲットマーカを自動車車体の所定箇所に装着して、ワイヤの長さと、ワイヤの存在位置を第１、第２のセンサで検出するとともに、この検出値が基準値に一致するよう自走機を移動させて部品を所定位置に位置決めするようにしている。
特開２００５−２２４８９４号公報

しかしながら、上記の技術では、ワイヤの存在位置を検出するセンサが、一定の平面領域を通過するワイヤの横切った位置を検出するため、自走機に対するターゲットマーカの位置が狭く制限されるようになり、位置補正可能な自走機の位置が制約を受けるという問題がある。
また、最終的な位置決め状態において、部品を自動車車体に結合する際には、部品を位置決めしておくための位置決め手段を別体に設けなければ正確に取付けることができないという問題もあった。

そこで本発明は、部品組付け対象物に対して、部品を支持するワーク支持手段の位置が制約を受けないようにし、また、部品を取付ける際に、部品を位置決めするための別の格別な手段を設けなくても済むようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、部品組付け対象物に対して、移動自在なワーク支持手段に支持される部品を搬送位置決めし、取り付ける部品搬送・取付け方法において、前記部品組付け対象物の所定箇所に、引出し・巻取り自在な線状部材の先端の係合部材を装着し、前記線状部材の引出し長さと引出し角度を検出して、前記部品組付け対象物と部品の相対的な位置ずれをなくすようワーク支持手段を移動させ、ワーク支持手段に設けられる位置決め部を前記係合部材に連結するとともに、前記位置決め部と係合部材とが連結した状態で、前記部品を部品組付け対象物に組付けるようにし、その後、前記係合部材を部品組付け対象物から取り外すようにした。

このように、線状部材の引出し長さと、引出し方向を検出し、この検出値に基づいてワーク支持手段を基準位置に移動させれば、ワイヤの通過点をセンサで検出するような必要がなくなるため、部品組付け対象物とワーク支持手段の相対位置の制約がなくなって自由度を増すことができる。
また、ワーク支持手段に設けた位置決め部を係合部材に連結することにより、位置決め部と係合部材の連結部に位置決め機能を持たせることもできるようになり、別体の位置決め機構等を設ける必要がなくなって、設備の小型化や工数削減も図られるようになる。

そして、このための装置として、前記ワーク支持手段に引出し・巻取り自在な線状部材を設け、この線状部材の先端に、前記部品組付け対象物の所定箇所に装着可能な係合部材を設けるとともに、前記線状部材の引出し長さを検出する第１センサと、該線状部材の引出し角度を検出する第２センサを設け、また、前記第１、第２センサが検出した検出値が基準値に一致するようワーク支持手段の移動量を制御する制御手段を設ける。
この際、前記ワーク支持手段には、前記係合部材に連結可能な位置決め部を設け、前記係合部材に位置決め部が連結されると、前記部品組付け対象物に対してワーク支持手段の位置決めが行われるようにする。

引出し・巻取り自在な線状部材の先端の係合部材を部品取付け対象物に装着した後、線状部材の引出し長さと、引出し方向を検出し、この検出値に基づいてワーク支持手段を移動させることにより、部品組付け対象物と部品の位置ずれをなくすようにすれば、部品組付け対象物に対してワーク支持手段の位置の制約がなくなって位置自由度を増すことができる。
また、ワーク支持手段に設けた位置決め部を係合部材に連結させることにより、部品取付け対象物に部品を取付ける際の位置決めを代用することができ、設備の小型化や工数削減が図られる。

本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る部品搬送・取付け装置が適用される自動車組立工程のサイドカーテンエアバッグ（部品）取付け装置の平面図、図２は一方側のサイドカーテンエアバッグ取付け状態の斜視図、図３は車体内のサイドカーテンエアバッグ取付け部の説明図、図４はサイドカーテンエアバッグの説明図、図５は車体にサイドカーテンエアバッグを取付ける状態を示す側面図、図６は係合部材と位置決め部の連結状態の説明図、図７は係合部材と位置決め部の連結構造を示す斜視図、図８は部品取付け方法を示す工程図、図９乃至図１１は線状部材の引出し長さと引出し角度により位置ずれを検出する方法の説明図、図１２は部品取付け方法のフロー図、図１３は本部品搬送・取付け装置の別構成例図である。

本発明に係る部品搬送・取付け装置は、部品組付け対象物に対して、部品を支持するワーク支持手段を移動させて部品を組付けるにあたり、ワーク支持手段の位置が制約を受けないようにし、また、部品を取付ける際に、部品を位置決めするための別の格別な手段を設けなくても済むようにされ、本実施例では自動車車体にサイドカーテンエアバッグを取付ける工程に適用されている。

すなわち、図１に示すように、自動車車体ＢにサイドカーテンエアバッグＳ（図４）を取付ける工程においては、車体Ｂの搬送ラインＬを挟んで両側に、組付アシスト装置１が配置され、この組付アシスト装置１は、図２にも示すように、それぞれ左右のサイドカーテンエアバッグＳを保持するセット治具２を備えるとともに、例えばハンガー方式のレール３に吊り下げられて、車体Ｂの搬送に同期して同速で移動できるようにされている。また、この組付アシスト装置１は、不図示の制御手段や駆動手段によりセット治具２を移動制御できるようにされ、セット治具２で保持するサイドカーテンエアバッグＳを所望の組付位置に位置させることができるようにされている。

そして、セット治具２に保持されるサイドカーテンエアバッグＳは、最終的に図３に示すような車体Ｂ内側の側面上部の組付位置（ハッチングで示す部分）に組み付けられるようになり、また、このサイドカーテンエアバッグＳは、例えば、図４、図５に示すように、一本のバッグ本体Ｓａと、これを保持する三ヶ所のブラケットＳｂが一体化されたものであり、各ブラケットＳｂの所定箇所には、長手方向に対して複数の仮止め用のクリップｃが設けられている。そして、本実施例では、クリップｃの形状等はその位置によって種類を異ならせている。また、車体Ｂ側にも、クリップｃの位置に合わせて、クリップ挿入用の孔ｈが複数箇所に設けられている。

前記セット治具２は、図２にも示すように、組付アシスト装置１の治具保持アーム４に取付けられて、例えば、車体Ｂのフロントガラス装着部分（この段階では未装着）から車内に挿入されるようになっており、また、このセット治具２には、図６乃至図８に示すような位置決め機構５が長手方向に沿って一対設けられている。そしてこの位置決め機構５は、図６、図７に示すように、セット治具２側に固定される位置決め部としての位置決めピン７と、この位置決めピン７に連結可能な係合部材１０を備えており、係合部材１０とセット治具２側の間には、線状部材としてのワイヤ８が連結されている。また、セット治具２の所定箇所には、特定部位のクリップｃを押し込むための押し込みユニット２２（図８）が設けられている。

そして、図３に示すサイドカーテンエアバッグＳの装着箇所（ハッチングで示す部分）の近傍には、前記位置決め機構５の各係合部材１０を装着せしめることのできる基準穴Ｈａ、Ｈｂが設けられており、各係合部材１０をそれぞれの基準穴Ｈａ、Ｈｂに装着すると、ワイヤ８が引き出され、このワイヤ８の引出し長さと引出し方向を検知することによって、セット治具２側が自動的に基準位置に移動し、係合部材１０と位置決めピン７が連結された後、各クリップｃが、車体Ｂ側のクリップ挿入用の孔ｈに嵌め込まれて仮止めされるようになっている。
そして、このセット治具２側の移動を制御するため、後述する要領で、係合部材１０に対するセット治具２の基準位置からのずれを測定し、このずれをゼロに制御するようにしている。

前記係合部材１０は、図６、図７に示すように、第１ケーシング１２内に収納され、且つ先端の小径筒部１３の切欠き孔１３ｃから半径方向に拡縮自在な３本の爪部材１４と、この爪部材１４を揺動させるためのカムローラ１６と、カムローラ１６に係脱自在なカムピン１７を備えており、カムピン１７は、第１ケーシング１２に対してピン軸方向に沿って所定ストローク移動可能な第２ケーシング１８側に設けられている。そして、第１ケーシング１２と第２ケーシング１８が当接する状態（図６（ａ））になると、カムピン１７とカムローラ１６の作用により爪部材１４が切欠き孔１３ｃから外部に突出し、第１ケーシング１２と第２ケーシング１８が所定間隔離れると（図６（ｂ））、カムピン１７とカムローラ１６の作用により爪部材１４が切欠き孔１３ｃから内部に没入するようにされている。
そして、第２ケーシング１８と第１ケーシング１２が離れた時の相互間隔の規制はカムピン１７で行うようにされており、一定量以上離れないようにしている。
また、第２ケーシング１８の外周部には、円周方向に沿って溝ｍが設けられており、この溝ｍに、以下に述べる位置決めピン７側の環状部材２０のプランジャ２１の先端部が嵌合自在にされている。

すなわち、位置決めピン７の外周部には、第２ケーシング１８の一端側筒部を嵌入せしめることのできる隙間を持って環状部２０が形成されるとともに、この環状部２０に複数のプランジャ２１がねじ止めされており、図６（ａ）に示すように、位置決めピン７と係合部材１０が連結されると、プランジャ２１が溝ｍに嵌合するとともに、図６（ｂ）に示すように、位置決めピン７が係合部材１０から離脱する方向に後退すると、これに伴って、第２ケーシング１８を第１ケーシング１２から離脱させる方向に若干移動させることができるようにされている。そして、この位置決めピン７の後退により、爪部材１４の先端が小径筒部１３内に没入するようにされている。

また、前記ワイヤ８は、図８、図９にも示すように、ワイヤ巻取り装置１１によって引出し・巻取り自在にされるとともに、このワイヤ巻取り装置１１には、ワイヤ８の引出し長さを測定することのできる第１センサ（不図示）が内蔵され、また、ワイヤ巻取り装置１１近傍には、第２センサとしての力覚センサ９が設けられている。そして、前記ワイヤ巻取り装置１１から巻き出されるワイヤ８は、力覚センサ９を経由して延出するようにされ、ワイヤ８にかかるテンションを、力覚センサ９によって３軸方向の分力に分けて測定できるようにされている。

次に、係合部材１０を車体Ｂ側に取付けて、ワイヤ８がある程度引き出された状態におけるワイヤ８の引出し長さや引出し方向から、係合部材１０と位置決めピン７の位置ずれを検知し、この位置ずれをなくして両者を連結させるための具体的方策について図９乃至図１１に基づき説明する。

図９に示すように、ピン軸方向をＸ方向とし、これに直交する水平横方向をＹ方向とし、これに直交する縦方向をＺ方向とした場合、係合部材１０と位置決めピン７のピン軸を一致させ（Ｙ方向のオフセット量ゼロ）、且つＸ方向のオフセット量Ｌ、Ｚ方向のオフセット量Ｈの位置を第１次位置決め完了位置として設定する。そして、図９（ａ）は、第１次位置決め完了位置の側面図であり、図９（ｂ）はその平面図である。

これに対して、当初の段階では、係合部材１０と位置決めピン７の相対位置はＸ、Ｙ、Ｚすべての方向にずれているのが普通である。そして、図１０（ａ）（ｂ）は、第１次位置決め完了位置（点線で示す）に対する実際の位置決めピン７の位置の説明図で、（ａ）はその状態の側面図、（ｂ）は同平面図であり、また図１０（ｃ）（ｄ）はワイヤにかかる分力の説明図であるが、この状態のワイヤ長をＷ、Ｚ方向（垂直方向）のワイヤ角度をθ２、Ｙ方向（水平方向）のワイヤ角度をθ３、ワイヤにかかるＸ方向の分力をＦｘ、ｙ方向の分力をＦｙ、Ｚ方向の分力をＦｚとすると、ワイヤ引出し角度θ２、θ３は、それぞれのワイヤの分力Ｆｘ〜Ｆｚから、図１０（ｃ）（ｄ）に記載される数式で求められる。

また、係合部材の位置Ｐと位置決めピンの位置Ｑとの関係は、図１１に示すような関係となり、下記の数式１が成立するため、Ｘ方向のずれ量をα、Ｙ方向のずれ量をβ、Ｚ方向のずれ量をγとすると、各方向のずれα、β、γは、それぞれワイヤの引出し長さＰ、Ｘ方向のオフセット量Ｌ、ワイヤの引出し角度θ２、θ３から、それぞれ下記の数式２に示されるように求められる。

従って、図１２に示すように、セット治具２を車体内に位置決めし、車体Ｂとセット治具２側を同期して移動させながら、係合部材１０を位置決めピン７から離脱させて車体Ｂの基準穴Ｈａ、Ｈｂに装着すると、第１センサによりワイヤ８の長さが測定されるとともに、力覚センサ９の測定値によりワイヤ引出し角θ２、θ３が計算され、各方向のずれ量（α、β、γ）が求められる。その後、このずれ量をゼロにすべくセット治具２の移動制御が行われ、最終的に係合部材１０と位置決めピン７を連結させることができる。

次に、以上のような部品搬送・取付け装置の作用等について説明する。
搬送ラインＬに沿って車体Ｂが搬送されてくると、組付アシスト装置１のセット治具２が車体内部に挿入され、車体Ｂと同期して移動を始める。その状態で、作業者が手作業でセット治具２から係合部材１０を取り外して、各基準穴Ｈａ、Ｈｂに挿入して取り付ける。すなわち、係合部材１０の第１ケーシング１２と第２ケーシング１８をある程度離した状態（図６（ｂ）の状態）にして爪部材１４を没入させた状態にして基準穴Ｈａ、Ｈｂに挿入した後、第１ケーシング１２と第２ケーシング１８を当接させて（図６（ａ）の状態）爪部材１４を突出させ、係合部材１０が車体Ｂから抜け出ないような状態にする。

すると、係合部材１０に固定されるワイヤ８がセット治具２側から引き出され、力覚センサ９によってワイヤ８にかかる引っ張り力の分力が測定されるとともに、ワイヤ巻取り装置１１によってワイヤ８の引出し長さが測定される。
そして、このワイヤの引出し長さと、力覚センサ９の測定値に基づき、前述の要領で位置決めピン７の位置ずれ量が計算され、セット治具２は所望の組付位置に移動することにより、位置決めピン７と係合部材１０とが連結される。

そして、両者が連結された後、必要に応じて治具ユニット２の押し込みユニット２２を作動させることにより、特定部位のクリップｃを車体Ｂ側のクリップ挿入用の孔ｈに挿し込み、サイドカーテンエアバッグＳを車体Ｂに仮止めする。
また、この両者の連結時に、位置決めピン７が嵌合部材１０に嵌合連結して位置決め機能を発揮しているため、別体の位置決め部材等が不要であり、装置構成が簡素に済む。

クリップｃによる仮止めが完了すると、位置決めピン７が後退する。すると、位置決めピン７の後退に伴って、最初のストロークでは第２ケーシング１８も後退し、カムピン１７とカムローラ１６の作用によって爪部材１４が小径筒部１３内に没入し、係合部材１０は車体Ｂから離脱可能になり、セット治具２側に連結された状態で一緒に後退する。
なお、サイドカーテンエアバッグＳの正規の固定は後工程で行われる。

以上のような要領により、係合部材１０に対して位置決めピン７の位置が制約を受けることが少なくなり、また、係合部材１０と位置決めピン７を連結させることができるようになるため、サイドカーテンエアバッグＳの仮止め時に別体の位置決め機構が不要となり、簡素な構成にすることができる。

なお、以上の実施例では、二箇所の基準穴Ｈａ、Ｈｂにそれぞれ二つの係合部材１０を装着し、それぞれの係合部材１０にそれぞれの位置決めピン７を係合させて位置決めするようにしているが、図１３に示すように、一箇所の基準穴Ｈａに一つの係合部材１０だけを装着するようにすることも可能である。
この場合は、セット治具２側にユニバーサルフローティング機構３１を設けて、外力がかからないときは原位置に戻るようにするとともに、車体Ｂ側に設けた位置決め穴Ｈｃに対して多少の位置ずれがあってもそれを吸収して嵌合可能なテーパピン３０をセット治具２側に設け、位置決めピン７が係合部材１０に係合すると、フローティング機構３１によりテーパピン３０が自動的に案内されて位置決め穴Ｈｃに嵌合するようにする。

なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えばワークの種類等は任意である。

部品組付け対象物に部品を取付ける際に、部品を保持するワーク支持手段の位置がどこであっても制御することができ、また、部品を取付ける際に、別体の位置決め機構等が不要のため、例えば自動車の組立工程等の広い分野に適用することができる。

本発明に係る部品搬送・取付け装置が適用される自動車組立工程のサイドカーテンエアバッグ（部品）取付け装置の平面図 一方側のサイドカーテンエアバッグ取付け状態の斜視図 サイドカーテンエアバッグ取付け部の説明図 サイドカーテンエアバッグの説明図 車体にサイドカーテンエアバッグを取付ける状態を示す説明図 係合部材と位置決めピン（位置決め部）の連結状態の説明図 同連結構造の斜視図 部品取付け方法を示す工程図 線状部材の引出し長さと引出し角度により位置ずれを検出する方法の説明図のその１ 線状部材の引出し長さと引出し角度により位置ずれを検出する方法の説明図のその２ 線状部材の引出し長さと引出し角度により位置ずれを検出する方法の説明図のその３ サイドカーテンエアバッグ取付け工程のフロー図 本部品搬送・取付け装置の別構成例図

符号の説明

１…組付アシスト装置、２…セット治具、４、５…位置決め機構、７…位置決めピン、８…ワイヤ、９…力覚センサ、１０…係合部材、１１…ワイヤ巻取り装置、Ｓ…サイドカーテンエアバッグ、Ｂ…車体。

Claims (2)

1. 部品組付け対象物に対して、移動自在なワーク支持手段に支持される部品を搬送位置決めし、取り付ける部品搬送・取付け方法であって、前記部品組付け対象物の所定箇所に、引出し・巻取り自在な線状部材の先端の係合部材を装着する工程と、前記線状部材の引出し長さと引出し角度を検出して、前記部品組付け対象物と部品の相対的な位置ずれをなくすようワーク支持手段を移動させ、ワーク支持手段に設けられる位置決め部を前記係合部材に連結する工程と、前記位置決め部と係合部材とが連結した状態で、前記部品を部品組付け対象物に組付ける工程と、その後、前記係合部材を部品組付け対象物から取り外す工程を備えたことを特徴とする部品搬送・取付け方法。
2. 部品組付け対象物に対して、移動自在なワーク支持手段に支持される部品を搬送位置決めし、取り付ける部品搬送・取付け装置であって、前記ワーク支持手段に引出し・巻取り自在に設けられる線状部材と、この線状部材の先端に設けられ且つ前記部品組付け対象物の所定箇所に装着可能な係合部材と、前記線状部材の引出し長さを検出する第１センサと、該線状部材の引出し角度を検出する第２センサと、前記第１、第２センサが検出した検出値が基準値に一致するようワーク支持手段の移動量を制御する制御手段を備え、前記ワーク支持手段には、前記係合部材に連結可能な位置決め部が設けられ、前記係合部材に位置決め部が連結されると、前記部品組付け対象物に対してワーク支持手段の位置決めが行われることを特徴とする部品搬送・取付け装置。