JP5026372B2 - サンルーフユニット把持装置およびサンルーフユニット把持方法 - Google Patents

Description

本発明は、サンルーフユニット把持装置およびサンルーフユニット把持方法に関する。詳しくは、自動車のボディにサンルーフを把持するサンルーフユニット把持装置およびサンルーフユニット把持方法に関する。

従来より、自動車のボディには、外光を採り入れるためのサンルーフが設けられる。このサンルーフは、サンルーフユニットをボディに取り付けることで、形成される。
すなわち、ボディの製造ラインには、サンルーフユニット取り付けロボットが配置されている（特許文献１参照）。このサンルーフユニット取り付けロボットは、ロボットアームと、このロボットアームの先端に設けられてサンルーフユニットを支持するハンドと、を備える。

ハンドは、矩形枠状であり、２本の先細りテーパピンと、３台のシリンダユニットと、２本の位置決めピンと、８台のナットランナと、を備える。各ナットランナには、ボルトが挟持されている。このハンドでは、位置決めピンやナットランナの位置は、サンルーフユニットの形状に応じて、予め決定される。

以上の取り付けロボットの動作は、以下のようになる。
まず、ハンドでサンルーフユニットを支持する。具体的には、サンルーフユニットに位置決めピンを挿通することで、サンルーフユニットをハンドに対して位置決めして、ハンドのナットランナに挟持されたボルトをサンルーフユニットのボルト穴に挿通する。
その後、ロボットアームを制御して、サンルーフユニットをボディのフロントウインド用開口からボディ内部に投入する。

次に、ハンドの先細りテーパピンを、ボディの取り付け位置に形成された位置決め穴に挿通して、ハンドをボディに対して位置決めする。
次に、シリンダユニットを駆動して、サンルーフユニットをボディの取り付け位置に接近させるとともに、ナットランナを駆動して、ボルトをボディのナットに螺合させる。

このような取り付けロボットによれば、１つのハンドでサンルーフユニットを搬送して取り付けることができる。
特許第２６７２８２５号公報

ところで、近年では、製造ラインを効率的に稼働させるため、１つの製造ラインで複数の車種が製造される場合が多い。この場合、車種によっては、サンルーフユニットの形状が異なる場合がある。

しかしながら、以上のハンドの構造では、位置決めピンやナットランナの位置は、サンルーフユニットの形状に応じて予め決定されるため、汎用性が低く、車種毎にハンドを交換する必要があった。

本発明は、汎用性の高いサンルーフユニット把持装置およびサンルーフユニット把持方法を提供することを目的とする。

本発明のサンルーフユニット把持装置（例えば、後述の搬送ハンド１０）は、略Ｕ字形状のメインフレーム（例えば、後述のメインフレーム３１）と、当該メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分同士を連結するセンターフレーム（例えば、後述のセンターフレーム３３）と、を有するサンルーフユニット（例えば、後述のサンルーフ部材３）を把持するサンルーフユニット把持装置であって、前記センターフレームの下面が着座するセンターフレーム着座部（例えば、後述のセンターフレーム着座部１３２）と、前記メインフレームのうち前記センターフレームに略平行な部分の下面が着座するメインフレーム着座部（例えば、後述のメインフレーム着座部１２５）と、前記メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分を、内側の側面から押圧する一対の押圧部（例えば、後述の押圧部６２Ａ、６２Ｂ）と、を備えることを特徴とする。

車種によってサンルーフユニットの形状や構造が異なっても、サンルーフユニットの基本構造は、車種によらずほぼ共通である。すなわち、どのサンルーフユニットも、略Ｕ字形状のメインフレームと、当該メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分同士を連結するセンターフレームと、を基本構造として有している。

そこで、本発明では、各サンルーフユニットに共通する基本構造に着目し、サンルーフユニット把持装置を、センターフレームの下面が着座するセンターフレーム着座部、メインフレームの下面が着座するメインフレーム着座部、および、メインフレームの側面を押圧する一対の押圧部を含んで構成した。つまり、サンルーフユニット把持装置を、各サンルーフユニットに共通する部分を把持する構成とした。

したがって、例えば、サンルーフユニットを自動車のボディに取り付ける場合の動作は、以下のようになる。まず、サンルーフユニット把持装置でサンルーフユニットを把持して搬送する。次に、カメラを搭載した別の取付ロボットにより、サンルーフユニット把持装置で把持したサンルーフユニットの予めティーチングした位置から位置ずれを算出する。次に、この算出した位置ずれに基づいて、取付ロボットの動作を補正しながら、サンルーフユニット把持装置からサンルーフユニットを受け取り、この受け取ったサンルーフユニットをボディに取り付ける。
よって、各サンルーフユニットに共通する部分をサンルーフユニット把持装置で把持したので、単一のサンルーフユニット把持装置で複数種類のサンルーフユニットを把持できるから、設備の汎用性が高くなる。

本発明のワーク取付方法は、略Ｕ字形状のメインフレームと、当該メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分同士を連結するセンターフレームと、を有するサンルーフユニットを把持するサンルーフユニット把持方法であって、前記センターフレームの下面を支持するとともに、前記メインフレームのうち前記センターフレームに略平行な部分の下面を支持し、その後、前記メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分を、内側の側面から押圧することで、サンルーフユニットを把持することを特徴とする。

この発明によれば、上述の効果と同様の効果がある。

本発明によれば、各サンルーフユニットに共通する基本構造に着目し、サンルーフユニット把持装置を、センターフレームの下面が着座するセンターフレーム着座部、メインフレームの下面が着座するメインフレーム着座部、および、メインフレームの側面を押圧する一対の押圧部を含んで構成した。よって、各サンルーフユニットに共通する部分をサンルーフユニット把持装置で把持したので、単一のサンルーフユニット把持装置で複数種類のサンルーフユニットを把持できるから、設備の汎用性が高くなる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るサンルーフユニット把持装置が適用されたワーク取付システム１の全体斜視図である。
ワーク取付システム１は、図示しない搬送コンベアにより搬送されるボディ２にサンルーフユニットとしてのサンルーフ部材３を取り付けるものである。

ボディ２の正面には、フロントウインドが取り付けられるフロントウインド用開口４１が形成され、ボディ２の両側面には、フロントドアが取り付けられるフロントドア用開口４２が形成されている。
サンルーフ部材３は、ボディ２の内部側からボディ２の屋根４３に取り付けられる。

ワーク取付システム１は、サンルーフ部材３をボディ２の取り付け位置の近傍まで搬送する搬送ロボット４と、この搬送ロボット４により搬送されたサンルーフ部材３をボディ２に位置決めする一対の取付ロボット５と、これら搬送ロボット４および取付ロボット５を制御する制御装置６と、を備える。

図２は、サンルーフ部材３およびこのサンルーフ部材３が取り付けられるインナパネル２Ａの斜視図である。
サンルーフ部材３は、矩形枠状のフレーム３０と、このフレーム３０の互いに対向する部分を跨いで設けられたセンターフレーム３３と、を備える。

この矩形枠状のフレーム３０は、略Ｕ字形状のメインフレーム３１と、このメインフレーム３１のうち互いに略平行に延びる先端部分同士を連結するサブフレーム３２と、で構成される。
センターフレーム３３は、メインフレーム３１のうち互いに略平行に延びる部分同士を連結している。
このサンルーフ部材３を構成するフレームのうち、メインフレーム３１およびセンターフレーム３３は、各種のサンルーフ部材に共通する基本構造となっている。

このサンルーフ部材３の周縁部分には、１０個のボルト穴３４が形成されている。これらボルト穴３４のうちサンルーフ部材３の前方両側に位置するものをボルト穴３４Ａとし、ボルト穴３４Ａの後方側に隣接するものをボルト穴３４Ｂとする。
また、このボルト穴３４Ａの近傍には、位置決め穴３５が形成されている。

インナパネル２Ａは、ボディ２の屋根４３の内側を構成するパネルである。インナパネル２Ａには、サンルーフ部材３のボルト穴３４に対応して、ナット４４が形成されている。これらナット４４のうちサンルーフ部材３のボルト穴３４Ａに対応するものをナット４４Ａとすると、このナット４４Ａの近傍には、サンルーフ部材３の位置決め穴３５に対応して、位置決め穴４５が形成されている。また、ナット４４のうちサンルーフ部材３のボルト穴３４Ｂに対応するものをナット４４Ｂとする。

サンルーフ部材３は、ボルト５１をボディ２の内部側からサンルーフ部材３のボルト穴３４に挿通し、インナパネル２Ａのナット４４に螺合することで、インナパネル２Ａに取り付けられる。ここで、ボルト５１のうちナット４４Ａに螺合されるものを、ボルト５１Ａとする。

図１に戻って、搬送ロボット４は、ボディ２の正面側に配置され、サンルーフ部材３を把持して、ボディ２に向かって移動することにより、この把持したサンルーフ部材３をボディ２の内部まで搬送する。
この搬送ロボット４は、サンルーフユニット把持装置としての搬送ハンド１０と、床面上にボディ２の長さ方向に沿って移動可能に設けられて搬送ハンド１０の姿勢や３次元空間における位置を変化させるロボットアーム１１と、を備える。

図３は、搬送ロボット４の搬送ハンド１０の平面図である。図４は、搬送ハンド１０の斜視図である。
搬送ハンド１０は、平面視で略十字形状であり、ロボットアーム１１のフランジ面１１Ａの中心軸Ｃに沿って延びる平板状の基部１２と、この基部１２に設けられた把持機構６０と、基部１２の先端から中心軸Ｃに沿って突出する突出部１３と、を備える。
突出部１３は、基部１２に支持された支持部１３１と、この支持部１３１の先端に設けられたセンターフレーム着座部１３２と、を備える。
センターフレーム着座部１３２には、センターフレーム３３の下面が着座される。

基部１２は、ロボットアーム１１のフランジ面１１Ａに取付けられる支持部１２１と、略矩形枠状の枠部１２２と、この枠部１２２と支持部１２１とを連結する連結部１２３と、枠部１２２の先端側に設けられた補強板１２４と、枠部１２２上に設けられて中心軸Ｃに交差する方向に延びるガイド部１２８Ａ、１２８Ｂと、を備える。

枠部１２２の支持部１２１側の２つの角部には、メインフレーム着座部１２５が設けられている。
メインフレーム着座部１２５には、略Ｕ字形状のメインフレーム３１のうちセンターフレーム３３に略平行な部分の下面が着座される。このメインフレーム着座部１２５は、底部１２６と、この底部１２６に立設された一対の壁部１２７と、を備える。
一対の壁部１２７は、互いに対向して配置され、中心軸Ｃの交差する方向に延びている。

把持機構６０は、ガイド部１２８Ａ、１２８Ｂに沿って移動可能な一対の押圧部６２Ａ、６２Ｂと、押圧部６２Ａをガイド部１２８Ａに沿って進退させる進退機構６３と、押圧部６２Ａの移動に連動して押圧部６２Ｂを移動させるリンク機構６４と、を備える。

ガイド部１２８Ａ、１２８Ｂの上面には、図示しないスライドガイドが設けられている。
押圧部６２Ａ、６２Ｂの下面には、これらガイド部１２８Ａ、１２８Ｂのスライドガイドに嵌合するスライドレールが設けられており、これにより、一対の押圧部６２Ａ、６２Ｂは、ガイド部１２８Ａ、１２８Ｂに沿って移動可能となっている。
押圧部６２Ａ、６２Ｂの先端には、基部１２に対して略垂直な押圧面６２１、および、基部１２に対して略平行な押え面６２２が設けられている。
進退機構６３は、基部１２の枠部１２２上に中心軸Ｃに交差する方向に取り付けられており、先端が押圧部６２Ａに取付けられたピストンロッド６３１と、このピストンロッド６３１を進退させるシリンダ６３２と、を備える。

リンク機構６４は、押圧部６２Ａに取り付けられて押圧部６２Ａのスライド方向に延びるラック６４１Ａと、押圧部６２Ｂに取り付けられて押圧部６２Ｂのスライド方向に延びるラック６４１Ｂと、これらラック６４１Ａ、６４１Ｂの間でかつ中心軸Ｃ上に回転自在に設けられてラック６４１Ａ、６４１Ｂに噛合するピニオン６４２と、このピニオン６４２を収納するケース６４３と、を備える。

押圧部６２Ａからラック６４１Ａのピニオン６４２に噛合する部分までの距離と、押圧部６２Ｂからラック６４１Ｂのピニオン６４２に噛合する部分までの距離とは、同一寸法となっている。これにより、押圧部６２Ａがガイド部１２８Ａに沿って移動しても、押圧部６２Ａから中心軸Ｃまでの距離と、押圧部６２Ｂから中心軸Ｃまでの距離とは、常に一定となる。つまり、押圧部６２Ａの位置と押圧部６２Ｂの位置とは、中心軸Ｃを挟んで常に線対称となる。

この把持機構６０によれば、進退機構６３を駆動して、ピストンロッド６３１を前進させると、押圧部６２Ａがガイド部１２８Ａに沿って外側に向かって移動する。この押圧部６２Ａの移動に伴って、リンク機構６４により、押圧部６２Ｂもガイド部１２８Ｂに沿って外側に向かって移動する。

したがって、搬送ロボット４の搬送ハンド１０によれば、搬送ハンド１０上にサンルーフ部材３が載置されると、このサンルーフ部材３のセンターフレーム３３は、センターフレーム着座部１３２上に着座する。また、メインフレーム３１のうちセンターフレーム３３に略平行な部分は、２つのメインフレーム着座部１２５に着座する。具体的には、このメインフレーム３１のうちセンターフレーム３３に略平行な部分は、メインフレーム着座部１２５の一対の壁部１２７の間に嵌合し、これにより、サンルーフ部材３の中心軸Ｃに沿った方向の移動が規制される。
その後、把持機構６０を駆動することにより、押圧部６２Ａ、６２Ｂを外側に向かって移動させ、メインフレーム３１のうち互いに略平行に延びる部分の側面を、押圧面６２１で内側から押圧して、把持する。これにより、サンルーフ部材３の基部１２の面内かつ中心軸Ｃに交差する方向の移動が規制される。
また、押圧面６２１がメインフレーム３１のうち互いに略平行に延びる部分の側面に当接すると同時に、押え面６２２がメインフレーム３１のうち互いに略平行に延びる部分の上面を覆う。これにより、サンルーフ部材３の基部１２に対して略垂直な方向の移動が規制される。

図１に戻って、一対の取付ロボット５は、ボディ２の両側に配置され、搬送ロボット４が搬送したサンルーフ部材３をボディ２のインナパネル２Ａに固定する。
この取付ロボット５は、それぞれ、ハンド２０と、床面上に設けられてハンド２０の姿勢や３次元空間における位置を変化させるロボットアーム２１と、を備える。
以下、ボディ２の左側に位置する取付ロボット５について説明するが、ボディ２の右側に位置する取付ロボット５についても、同様の構成であり、これら左右の取付ロボット５の外観は、ボディ２を挟んで対称となっている。

図５は、取付ロボット５のハンド２０の平面図である。図６は、ハンド２０の側面図である。図７は、ハンド２０の斜視図である。
ハンド２０は、略Ｌ字形状の支持フレーム２２と、この支持フレーム２２に設けられたナットランナ２３と、支持フレーム２２に設けられた撮影装置２４と、を備える。

支持フレーム２２は、ロボットアーム１１のフランジ面から面内方向に延びる第１フレーム２２１と、この第１フレーム２２１の先端からこの第１フレーム２２１に直交して延びる第２フレーム２２２と、を備える。
第１フレーム２２１と第２フレーム２２２との交差部分には、上方に向かって突出する位置決めピン２２３が設けられる。また、第２フレーム２２２の先端側の上面には、ワーク支持パッド２２４が設けられる。

ナットランナ２３は、支持フレーム２２の第１フレーム２２１の途中に設けられ、ボルト５１Ａが嵌合するソケット２３１と、このソケット２３１を回転駆動する駆動装置２３２と、を備える。
このナットランナ２３によれば、駆動装置２３２を駆動することにより、ソケット２３１に嵌合したボルト５１Ａを所定のトルクで回転させる。

撮影装置２４は、支持フレーム２２の第２フレーム２２２の途中に設けられ、上方に向かって配置されたＣＣＤカメラ２４１と、このＣＣＤカメラ２４１の撮影対象を照明する環状の照明装置２４２と、を備える。

取付ロボット５のハンド２０によれば、図８に示すように、ハンド２０上にサンルーフ部材３が載置されると、支持フレーム２２の位置決めピン２２３は、サンルーフ部材３の位置決め穴３５に挿入される。そして、このサンルーフ部材３は、この位置決めピン２２３および支持フレーム２２のワーク支持パッド２２４により支持される。また、ナットランナ２３のソケット２３１にチャックされたボルト５１Ａは、サンルーフ部材３のボルト穴３４Ａに挿通される。

ワーク取付システム１の動作について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。
ＳＴ１では、ボディ２の搬送を停止する。
ＳＴ２では、ボディ２の両側のフロントドア用開口４２を通して、取付ロボット５をボディ２の内部に投入し、取付ロボット５のＣＣＤカメラ２４１を、屋根４３のインナパネル２Ａに接近させる。次に、このＣＣＤカメラ２４１でインナパネル２Ａのナット４４Ｂを撮影し、その後、この取付ロボット５を退避させる。

ＳＴ３では、制御装置６により、インナパネル２Ａの撮影画像に基づいて、ナット４４Ｂの予めティーチングされた位置からのずれ量をワーク取り付け位置ずれ量として算出する。

ＳＴ４Ａでは、図示しないワーク供給場所にて、搬送ロボット４によりサンルーフ部材３を把持させる。そして、搬送ロボット４を移動することにより、ボディ２のフロントウインド用開口４１に向かってサンルーフ部材３の搬送を開始する。

ＳＴ５では、搬送されるサンルーフ部材３の下方に取付ロボット５を位置させて、この状態で、サンルーフ部材３がボディ２のフロントウインド用開口４１に到達するまで、この取付ロボット５を搬送ロボット４の動作に同期して移動させて、取付ロボット５のＣＣＤカメラ２４１でサンルーフ部材３のボルト穴３４Ｂを基準位置として撮影する。

ＳＴ６では、制御装置６により、サンルーフ部材３の撮影画像に基づいて、ボルト穴３４Ｂの予めティーチングした位置からのずれ量をワーク位置ずれ量として算出する。

ＳＴ４Ｂでは、搬送ロボット４により、ボディ２のフロントウインド用開口４１を通して、サンルーフ部材３をボディ２の内部に投入し、サンルーフ部材３をインナパネル２Ａの下方で停止させる。
このとき、ワーク位置ずれ量およびＳＴ３で算出したワーク取り付け位置ずれ量に基づいて、サンルーフ部材３の位置決め穴３５がボディ２の位置決め穴４５の直下に位置するように、サンルーフ部材３を停止させる。

ＳＴ７では、取付ロボット５を制御してサンルーフ部材３に下方から接近させ、サンルーフ部材３の位置決め穴３５に位置決めピン２２３を挿入するとともに、この取付ロボット５でサンルーフ部材３の両端側を支持する。これにより、第１取付ロボット５は、搬送ロボット４からサンルーフ部材３を受け取ることになる。ここで、取付ロボット５の動作に上述のワーク位置ずれ量を反映させて、取付ロボット５の動作を補正する。その後、搬送ロボット４をボディ２の内部から退避させる。

ＳＴ８では、取付ロボット５を上昇させて、位置決めピン２２３をボディ２の位置決め穴４５に挿入することで、サンルーフ部材３をボディ２のインナパネル２Ａに位置決めする。ここで、取付ロボット５の動作に上述のワーク取り付け位置ずれ量およびワークずれ量を反映させて、取付ロボット５の動作を補正する。
すると、サンルーフ部材３のボルト穴３４Ａは、ボディ２のナット４４Ａに重なった状態となるので、ナットランナ２３を駆動して、サンルーフ部材３のボルト穴３４Ａを通して、２本のボルト５１Ａをボディ２のナット４４Ａに締め付ける。

ＳＴ９では、図示しないボルト締め付けロボットにより、ボルト５１Ａを除く残りのボルト５１を用意し、これら残りのボルト５１をサンルーフ部材３のボルト穴３４に通して、ナット４４に締め付ける。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）搬送ハンド１０を、センターフレーム３３の下面が着座するセンターフレーム着座部１３２、メインフレーム３１の下面が着座するメインフレーム着座部１２５、および、メインフレーム３１の側面を押圧する一対の押圧部６２Ａ、６２Ｂを含んで構成した。つまり、搬送ハンド１０を、各車種のサンルーフ部材３の共通する部分であるメインフレーム３１およびセンターフレーム３３を把持する構成とした。

したがって、まず、搬送ロボット４でサンルーフ部材３を把持して搬送して、インナパネル２Ａの近傍に位置させる。次に、取付ロボット５のＣＣＤカメラ２４１により、サンルーフ部材３のボルト穴３４を撮影し、この撮影画像に基づいて、ボルト穴３４の予めティーチングした位置からのずれ量を算出する。次に、この算出した位置ずれに基づいて、取付ロボット５の動作を補正しながら、搬送ロボット４からサンルーフ部材３を受け取り、この受け取ったサンルーフ部材３をボディ２のインナパネル２Ａに取り付ける。
よって、各サンルーフ部材に共通する部分を搬送ハンド１０で把持したので、単一の搬送ハンド１０で複数種類のサンルーフ部材３を把持できるから、設備の汎用性が高くなる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るサンルーフユニット把持装置が適用されたワーク取付システムの全体斜視図である。 前記実施形態に係るサンルーフユニットおよびこのサンルーフユニットが取り付けられる部分の斜視図である。 前記実施形態に係るワーク取付システムの搬送ロボットの搬送ハンドの平面図である。 前記実施形態に係る搬送ロボットの搬送ハンドの斜視図である。 前記実施形態に係る取付ロボットのハンドの平面図である。 前記実施形態に係る取付ロボットのハンドの側面図である。 前記実施形態に係る取付ロボットのハンドの斜視図である。 前記実施形態に係る取付ロボットでサンルーフユニットを支持した状態を示す分解斜視図である。 前記実施形態に係るワーク取付システムの動作のフローチャートである。

符号の説明

３ サンルーフ部材（サンルーフユニット）
１０ 搬送ハンド（サンルーフユニット把持装置）
３１ メインフレーム
３３ センターフレーム
６２Ａ、６２Ｂ 押圧部
１２５ メインフレーム着座部
１３２ センターフレーム着座部

Claims (2)

1. 略Ｕ字形状のメインフレームと、当該メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分同士を連結するセンターフレームと、を有するサンルーフユニットを把持するサンルーフユニット把持装置であって、
   前記センターフレームの下面が着座するセンターフレーム着座部と、
   前記メインフレームのうち前記センターフレームに略平行な部分の下面が着座するメインフレーム着座部と、
   前記メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分を、内側の側面から押圧する一対の押圧部と、を備えることを特徴とするサンルーフユニット把持装置。
2. 略Ｕ字形状のメインフレームと、当該メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分同士を連結するセンターフレームと、を有するサンルーフユニットを把持するサンルーフユニット把持方法であって、
   前記センターフレームの下面を支持するとともに、前記メインフレームのうち前記センターフレームに略平行な部分の下面を支持し、
   その後、前記メインフレームのうち互いに略平行に延びる部分を、内側の側面から押圧することで、サンルーフユニットを把持することを特徴とするサンルーフユニット把持方法。

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