JP4861232B2 - 蓋物部材の取付方法及び同装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のトランクリッド、テールゲートなどの蓋物部材を車体に取付ける技術の改良に関する。

車両では、トランクリッド、テールゲート、ボンネットフードなど（以下、蓋物部材と記す。）が、ヒンジを介して車体に取付けられる。この取付作業は、従来、人手に委ねられてきたが、省力化の一環として、自動組立化が進めれている。自動組立で重要なのは、車体と蓋物部材との隙間の管理である。隙間を所定の隙間にした後に、ヒンジを車体又は蓋物部材に締結する必要があるからである。
車体と蓋物部材との隙間を自動的に測定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１８２２４号公報（図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は従来の技術の基本原理を説明する図であり、車体１０１と蓋物部材１０２との間に、測定装置１０３を臨ませる。測定装置１０３にはレーザ発光体１０４とＣＣＤカメラ１０５が備えられている。レーザ発光体１０４でレーザ光１０６を車体１０１と蓋物部材１０２との間に照射し、照射面をＣＣＤカメラ１０５で観察することで、車体１０１と蓋物部材１０２との間に存在する左右方向の隙間ＤＡと前後方向の隙間ＤＢを測定することができる。

ところで、上縁又は下縁がヒンジを介して車体に止められ蓋物部材１０２は、車体との左右の隙間が揃っていることが望まれる。左右の隙間が不揃いであると外観性が低下するからである。
特許文献１には左右の隙間を揃えるという技術思想がないため、蓋物部材の取付けに適用できるとはいえない。

また、蓋物部材が取付けられる前の時点では、ヒンジ（ヒンジ連結具）の姿勢はまちまちである。蓋物部材にヒンジの一端が予め取付けられているとすると、蓋物部材が車体の近傍までに運ばれてくる間に、ヒンジ連結具の姿勢が変化する。そこで、従来は、人手で、ヒンジ連結具の姿勢を直していた。人手を掛けることが、自動化の妨げになっている。

そこで、車体と蓋物部材との左右の隙間を揃えることができると共に、自動的にヒンジ連結具の姿勢を調節することができる取付け技術が求められている。

本発明は、車体と蓋物部材との左右の隙間を揃えることができると共に、自動的にヒンジ連結具の姿勢を調節することができる蓋物部材の取付方法及び同装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、蓋物部材を、第１のロボットにより車体に位置決めし、第２のロボットにより蓋物部材から延びているヒンジ連結具を締結することで車体に蓋物部材を取付ける蓋物部材の取付方法において、
前記第１のロボットで保持した蓋物部材を、姿勢調整部材に臨ませ、蓋物部材から延びているヒンジ連結具を前記姿勢調整部材に当てて、所定の姿勢にするヒンジ姿勢調整工程と、
第１のロボットで蓋物部材を車体の取付位置まで移動させる工程と、
前記蓋物部材と車体との左右の隙間を各々前記第２のロボットに付設されているレーザ照射器及びカメラを用いて計測する工程と、
得られた左の隙間と右の隙間との差が、許容差以下になるように第１のロボットにて前記蓋物部材を左右に移動させる工程と、
第２のロボットによりヒンジ連結具を締結する工程と、からなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、蓋物部材を、第１のロボットにより車体に位置決めし、第２のロボットにより蓋物部材又は車体から延びているヒンジ連結具を締結することで車体に蓋物部材を取付ける蓋物部材の取付装置において、
この蓋物部材の取付装置は、前記第２のロボットにナットランナなどの締結機構と、レーザ光を照射するレーザ照射器と、照射面を撮影するカメラとを備え、車体の近傍に置かれた蓋物部材と車体との左右の隙間を撮影した前記カメラの情報から左の隙間と右の隙間との差が、許容差以下になるように制御する制御部を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ヒンジ姿勢調整工程で、ヒンジ連結具の姿勢を自動的に調整することができる。そして、レーザとカメラを用いて左右の隙間を測り、左右の隙間が揃うように蓋物部材の左右位置を調整する。
本発明によれば、車体と蓋物部材との左右の隙間を揃えることができると共に、自動的にヒンジ連結具の姿勢を調節することができる蓋物部材の取付方法が提供される。

請求項２に係る発明では、ナットランナなどの締結機構を備える第２のロボットに、レーザ光を照射するレーザ照射器と、照射面を撮影するカメラとを備えた。
レーザ照射器やカメラを移動させる専用のロボットが不要になる。第２のロボットは締結作業だけでなく、左右の隙間の測定を行わせるため、第２のロボットの有効活用を図ることができる。

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は本発明に係る蓋物部材の取付装置を含み車両組立ラインの一部を示す斜視図であり、車両組立ライン１０には、車体１１を水平に搬送するコンベア１２と、蓋物部材としてのボンネット１３を運搬する前部第１のロボット１４と、この前部第１のロボット１４の近傍に配置され、取付け前のボンネット１３を載せるボンネット載せ台１５と、ボンネット１３から延びているヒンジ１６、１６に対応してボンネット載せ台１５に設けられた姿勢調整部材１７と、車体１１の前後左右に配置されている４基の第２のロボット１８、１９、２１、２２と、前部第１のロボット１４及び２基の第２のロボット１８、１９を制御する前部制御部２３と、蓋物部材としてのトランクリッド２５を運搬する後部第１のロボット２６と、この後部第１のロボット２６の近傍に配置され、取付け前のトランクリッド２５を載せるトランク載せ台２７と、トランクリッド２５から延びているヒンジ２８、２８に対応してトランク載せ台２７に設けられた姿勢調整部材２９と、後部第１のロボット２６及び２基の第２のロボット２１、２２を制御する後部制御部３１とからなる。

図２は本発明に係る第２のロボットの先端の構造を示す斜視図であり、第２のロボット１８、１９、２１、２２は、ナットランナなどの締結機構３２と、レーザ光３３を照射するレーザ照射器３４と、照射面を撮影するカメラ３５とを備えている。

図３は本発明に係る後部第１のロボットの先端に備えた左右移動機構及び蓋物保持機構を示す斜視図であり、後部第１のロボット２６はリニアアクチュエータ３７を備え、このリニアアクチュエータ３７は水平フレーム３８を水平移動可能に支えている。すなわち、左右移動機構３９はリニアアクチュエータ３７と水平フレーム３８で構成され、リニアアクチュエータ３７は外部から命令を受けると、水平フレーム３８を０．１ｍｍの精度で矢印（１）又は矢印（２）のごとく移動させる。

なお、後部第１のロボット２６に、６軸ロボットなどを採用すると、ロボット自身に高精度の水平位置調節機能を持たせることができる。この場合はリニアアクチュエータ３７並びに左右移動機構３９を省くことができる。

このような水平フレーム３８に蓋物保持機構４０が備えられている。蓋物保持機構４０は、例えば、水平フレーム３８に沿わせる後部クロスメンバー４１と、この後部クロスメンバー４１から前へ延ばした長手メンバー４２、４２と、これらの長手メンバー４２、４２の先端に渡した前部クロスメンバー４３と、この前部クロスメンバー４３の両端に設けたシリンダ４４、４４と、これらのシリンダ４４、４４の先に設けた前部バキュームカップ４５、４５と、水平フレーム３８又は後部クロスメンバー４１に設けた後部バキュームカップ４６、４６とからなる。

図４はトランク載せ台の側面図であり、トランク載せ台２７は、台４７上に支持フレーム４８及び姿勢調整部材２９を備えており、支持フレーム４８に、車体へ取付け前のトランクリッド２５を載せることができる。姿勢調整部材２９は、水平バー５１とこの水平バー５１を台４７に連結する支柱５２とからなる、手すり形状の簡単な構造物で済ませることができる。

取付け前のトランクリッド２５は、Ｕ形金具５３と、ヒンジピン５４と、ヒンジ連結具５５とからなるヒンジ２８を備えているが、ヒンジ連結具５５は、姿勢が一定ではなく、想像線で示す（３）や（４）の姿勢になっていることがある。ここまで運搬されてくる過程で強い振動を受けると、ヒンジ連結具５５はヒンジピン５４を中心に回転することがあるからである。

そこで、次に述べる要領でヒンジの姿勢を調整する。
先ず、図４において、蓋物保持機構４０でトランクリッド２５を保持し、持ち上げる。次に、ヒンジ連結具５５を水平バー５１に載せる。続く工程を次図で説明する。
図５は本発明に係るヒンジ姿勢調整工程を説明する図であり、（ａ）において、水平バー５１にヒンジ連結具５５を押し当てる。すると、ヒンジ連結具５５は図時計方向に回転し、ストッパ片５６がＵ形金具５３に当たると、それ以上は回転しない。この（ｂ）の姿勢が、調整の開始位置（原点位置）になる。

後部第１のロボット２６（図４）は、ヒンジ連結具５５を水平バー５１の下に差し込み、原点位置から角度θ１だけ、ヒンジ連結具５５を回転させる。この角度θ１は、次の作業に適した角度である。

以上に述べたヒンジ姿勢調整工程を実施すれば、ヒンジ連結具５５の姿勢が、不確かな状態で搬入されてきたトランクリッド２５を対象として、ヒンジ連結具５５の姿勢を次の作業に適した角度に調整することができる。

図６は蓋物部材を移動させる工程からヒンジを締結する工程までの説明図であり、（ａ）に示すように、車体１１の後部開口５７へ、後部第１のロボット２６でトランクリッド２５を近接させる（白抜き矢印）。
（ｂ）に示すように、後部第１のロボット２６でトランクリッド２５を支えながら、第２のロボット２１、２２に付設したレーザ照射器３４、３４とカメラ３５、３５とで、左の隙間Ｃ１及び右のＣ２隙間を測定する。２基のロボット２１、２２で各々測定するため、１基のロボットで測定するよりは、半分以下の時間で測定を終えることができる。

（ｃ）において、左右の隙間がほぼ同一のＣ３、Ｃ４になるように、左右移動機構３９にてトランクリッド２５を左又は右へ移動する。次に、第２のロボット２１、２２に付設した締結機構３２、３２でヒンジ連結具５５（図５）を車体に締結する。

すなわち、図１において、トランクリッド２５を運搬する後部第１のロボット２６と、この後部第１のロボット２６の近傍に配置され、取付け前のトランクリッド２５を載せるトランク載せ台２７と、トランクリッド２５から延びているヒンジ２８、２８に対応してトランク載せ台２７に設けられた姿勢調整部材２９と、後部第１のロボット２６及び２基の第２のロボット２１、２２を制御する後部制御部３１とで、トランクリッド２５を車体１１に取付けることができる。
テールゲートも同様である。

また、図１において、ボンネット１３を運搬する前部第１のロボット１４と、この前部第１のロボット１４の近傍に配置され、取付け前のボンネット１３を載せるボンネット載せ台１５と、ボンネット１３から延びているヒンジ１６、１６に対応してボンネット載せ台１５に設けられた姿勢調整部材１７と、車体１１の前部左右に配置されている２基の第２のロボット１８、１９と、前部第１のロボット１４及び２基の第２のロボット１８、１９を制御する前部制御部２３とで、ボンネット１３を車体１１に取付けることができる。

以上に述べたことから、本発明に係る取付方法は次のようにまとめることができる。
第１のロボット２６で保持した蓋物部材２５を、姿勢調整部材２９に臨ませ、蓋物部材２５から延びているヒンジ連結具を前記姿勢調整部材２９に当てて、所定の姿勢にするヒンジ姿勢調整工程（図５）と、第１のロボット２６で蓋物部材２５を車体１１の取付位置まで移動させる工程（図６（ａ））と、車体１１の近傍に置かれた前記蓋物部材２５と車体１１との左右の隙間を各々前記第２のロボット２１、２２に付設されているレーザ照射器３４及びカメラ３５を用いて計測する工程（図６（ｂ））と、得られた左の隙間Ｃ１と右の隙間Ｃ２との差が、許容差以下になるように第１のロボット２６にて前記蓋物部材２５を左右に移動させる工程（図６（ｃ））と、第２のロボット２１、２２によりヒンジ連結具を締結する工程（図６（ｃ））と、からなることを特徴とする。

蓋物部材２５は、トランクリッド、ボンネット、フード、テールゲートの何れであっても良い。
テールゲートに本発明方法を適用するときのフローを次に説明する。
図７はテールゲートの取付方法を説明するフロー図であり、図１を参照しながら説明する。なお、図左列のフローは後部第１のロボットの作用を表し、図右列のフローは第２のロボットの作用を表す。

ステップ（以下、ＳＴと略す。）０１で、後部第１のロボットは、搬送コンベアからテールゲートを載せ台（図１、符号２７）に載せる。
載せ台はセンターリング機能を備えていて、載せられたテールゲートの位置決めを行う（ＳＴ０２）。そして、後部第１のロボットは、図５で説明した要領で、ヒンジの角度を調整する（ＳＴ０３）。

一方、第２のロボット（図１、符号２１、２２）は、ストッカからボルト又はナットを受取る（ＳＴ０４）。次に、車体のテールゲート取付位置まで移動する（ＳＴ０５）。そして、ヒンジ取付穴を検出し、後工程のボルト締付けに備えて、位置を記憶する（ＳＴ０６）。次に、第２のロボットはテールゲートへ移動し（ＳＴ０７）、ヒンジボルト又はヒンジ穴を検出し、位置を記憶する（ＳＴ０８）。

ＳＴ０８で検出したヒンジボルト又はヒンジ穴の位置情報に基づいて、後部第１のロボットに係る補正情報を計算し、補正値を送る。
ＳＴ０９で、補正値が送られてくるまで、後部第１のロボットを待機させる。補正値を受信したら、テールゲートを車体の取付場所へ移動する（ＳＴ１０）。

一方、第２のロボットは、隙間計測位置へ移動して待機し（ＳＴ１１）、左右の隙間が計測可能になったら、図６（ｂ）の要領で計測を実施する（ＳＴ１２）。そして、ボルト締付け位置へ移動する（ＳＴ１３）。

ＳＴ１４で、第２のロボットによる左右の隙間測定が行われるまで、後部第１のロボットを待機させる。左右の隙間が測定されたら、左右の隙間が同一（ほぼ同一）になるまで、テールゲートを左又は右へ移動する（ＳＴ１５）。

ＳＴ１６で、第２のロボットは、後部第１のロボットが実施するテールゲートの位置補正（左右への移動補正）が終わるまで待機する。テールゲートの位置補正が完了したら、第２のロボットはボルト又はナットの締付けを行い（ＳＴ１７）、原位置へ戻る（ＳＴ１８）。

後部第１のロボットは、ボルト又はナットの締付けが終わるまで、テールゲートを保持し続ける（ＳＴ１９）。ボルト又はナットの締付けが完了したら、原位置へ戻る（ＳＴ２０）。

本発明方法によれば、車体と蓋物部材との左右の隙間を揃えることができると共に、自動的にヒンジの姿勢を調節することができる蓋物部材の取付方法が提供される。

図８は図２の変更例を示す図であり、第２のロボット１８、１９、２１、２２は、ナットランナなどの締結機構３２Ｌ、３２Ｒと、レーザ光３３を照射するレーザ照射器３４と、照射面を撮影するカメラ３５とを備えている。

レーザ照射器３４とカメラ３５とで、測定対象物を測定したら、第２のロボット１８、１９、２１、２２は、ロボットアームの先端を１８０°回して、締結機構３２Ｌ、３２Ｒを締付け対象物に臨ませる。

２本の締結機構３２Ｌ、３２Ｒを備えているため、例えば、第１ボルトを締結機構３２Ｌで締め、次に第１ボルトの近傍にある第２ボルトを締結機構３２Ｒで締めさせることができる。
締結機構３２Ｌを作用させるときに、締結機構３２Ｒが邪魔にならないように、２本の締結機構３２Ｌ、３２Ｒは、Ｖ字形に配置した。これで、狭い場所へ締結機構３２Ｌ又は３２Ｒを挿入することができる。

本発明は、蓋物部材を車体に取付ける取付作業に好適である。

本発明に係る蓋物部材の取付装置を含み車両組立ラインの一部を示す斜視図である。 本発明に係る第２のロボットの先端の構造を示す斜視図である。 本発明に係る後部第１のロボットの先端に備えた左右移動機構及び蓋物保持機構を示す斜視図である。 トランク載せ台の側面図である。 本発明に係るヒンジ姿勢調整工程を説明する図である。 蓋物部材を移動させる工程からヒンジを締結する工程までの説明図である。 テールゲートの取付方法を説明するフロー図である。 図２の変更例を示す図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１１…車体、１３、２５…蓋物部材、１４、２６…第１のロボット、１７、２９…姿勢調整機構、１８、１９、２１、２２…第２のロボット、２３、３１…制御部、２８…ヒンジ、３２、３２Ｌ、３２Ｒ…締結機構、３４…レーザ照射器、３５…カメラ、４０…蓋物保持機構、５５…ヒンジ連結具、Ｃ１…左の隙間、Ｃ２…右の隙間、Ｃ３、Ｃ４…ほぼ同一の大きさの隙間。

Claims (2)

1. 蓋物部材を、第１のロボットにより車体に位置決めし、第２のロボットにより蓋物部材から延びているヒンジ連結具を締結することで車体に蓋物部材を取付ける蓋物部材の取付方法において、
   前記第１のロボットで保持した蓋物部材を、姿勢調整部材に臨ませ、蓋物部材から延びているヒンジ連結具を前記姿勢調整部材に当てて、所定の姿勢にするヒンジ姿勢調整工程と、
   前記第１のロボットで蓋物部材を車体の取付位置まで移動させる工程と、
   前記蓋物部材と車体との左右の隙間を各々前記第２のロボットに付設されているレーザ照射器及びカメラを用いて計測する工程と、
   得られた左の隙間と右の隙間との差が、許容差以下になるように第１のロボットにて前記蓋物部材を左右に移動させる工程と、
   第２のロボットによりヒンジ連結具を締結する工程と、からなることを特徴とする蓋物部材の取付方法。
2. 蓋物部材を、第１のロボットにより車体に位置決めし、第２のロボットにより蓋物部材又は車体から延びているヒンジ連結具を締結することで車体に蓋物部材を取付ける蓋物部材の取付装置において、
   この蓋物部材の取付装置は、前記第２のロボットにナットランナなどの締結機構と、レーザ光を照射するレーザ照射器と、照射面を撮影するカメラとを備え、車体の近傍に置かれた蓋物部材と車体との左右の隙間を撮影した前記カメラの情報から左の隙間と右の隙間との差が、許容差以下になるように制御する制御部を備えていることを特徴とする蓋物部材の取付装置。

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