JP5244047B2 - フロントコンポーネント組立システムおよびフロントコンポーネント組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、フロントコンポーネントの組立システムおよびフロントコンポーネント組立方法に関する。詳しくは、ダッシュボード、バルクヘッド、ホイールハウスハウジング、およびサイドフレームからなる自動車のフロントコンポーネント組立システムおよびフロントコンポーネント組立方法に関する。

従来より、自動車の製造工程では、ダッシュボード、バルクヘッド、ホイールハウスハウジング、およびサイドフレームからなるフロントコンポーネントを製造することが行われる。
具体的には、このフロントコンポーネントは、平面視で矩形枠状であり、エンジンを囲むものである。具体的には、このフロントコンポーネントは、エンジンの側方に位置する一対のサイドフレームと、このサイドフレームの上に設けられる一対のホイールハウスハウジングと、エンジンの前方に位置するバルクヘッドと、エンジンの後方に位置するダッシュボードと、を備える（特許文献１参照）。

このフロントコンポーネントを製造する手順は、以下の通りである。
まず、セット治具を用意し、このセット治具にホイールハウスハウジングおよびサイドフレームをセットする。以降、これらホイールハウスハウジングおよびサイドフレームを組み合わせたものを、サイドメンバと呼ぶ。これにより、サイドメンバとセット治具との相対位置を決定する。

次に、ダッシュボードをセット治具にセットするとともに、バルクヘッドをセット治具にセットする。これにより、セット治具とダッシュボードとの相対位置を決定する。
具体的には、ダッシュボードの特定の孔を位置決め孔とするとともに、セット治具に位置決めピンを設けておく。そして、ダッシュボードを位置決めピンに接近させ、ダッシュロアの位置決め孔に位置決めピンを挿入することで、セット治具とダッシュボードとの相対位置を決定する。

このようにして、セット治具を用いて、サイドメンバ、ダッシュボード、バルクヘッドの相対位置が決定されると、これらを互いに溶接して接合する。

特開２００１−１５１１７４号公報

ここで、フロントコンポーネントの精度を確保するため、サイドメンバとダッシュボードとの接合部分の位置決め精度が重要となる。
しかしながら、位置決め孔として接合部分から離れた孔を利用する必要があり、サイドメンバとダッシュボードとを高精度で位置決めできなかった。
その理由は、第１に、左ハンドル車用のダッシュボードと右ハンドル車用のダッシュボードとでは、一部の構造が異なるが、セット治具の汎用性を考慮すると、左ハンドル車用のダッシュボードと右ハンドル車用のダッシュボードとで共通の構造となる部分に位置決め孔を設ける必要がある。そのため、ダッシュボードの位置決め孔の位置が制約されるからである。
第２に、セット治具がサイドメンバとダッシュボードとの接合部分から離れているため、セット治具に位置決めピンを設けようとしても、接合部分の近傍に位置決めピンを設けることができないので、ダッシュボードの接合部分近傍の孔を位置決め孔として利用できないからである。

本発明は、ダッシュボードをホイールハウスハウジングおよびサイドフレームに高精度で位置決めできるフロントコンポーネントの組立システムおよび組立方法を提供することを目的とする。

本発明のフロントコンポーネントの組立システム（例えば、後述のフロントコンポーネント組立システム１）は、ダッシュボード（例えば、後述のダッシュボード１４）、バルクヘッド（例えば、後述のバルクヘッド１３）、ホイールハウスハウジング（例えば、後述のホイールハウスハウジング１２）、およびサイドフレーム（例えば、後述のサイドフレーム１１）からなる自動車のフロントコンポーネント（例えば、後述のフロントコンポーネント１０）を組み立てるフロントコンポーネント組立システムであって、前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームを互いに位置決めした状態で支持する治具（例えば、後述の搬送台車２２）と、前記ダッシュボードを把持するダッシュボード把持部（例えば、後述のダッシュボード把持ハンド５３）と、当該ダッシュボード把持部を移動する移動部（例えば、後述のアーム５４）と、を備え、前記治具は、前記ダッシュボード把持部が接続される接続部（例えば、後述の位置決めピン嵌合部２４３および突出部嵌合部２４４）を備え、前記ダッシュボード把持部により前記ダッシュボードを把持し、この状態で、前記移動部により前記ダッシュボード把持部を移動して前記治具の接続部に接続することで、前記ダッシュボードを、前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームに対して位置決めすることを特徴とする。

この発明によれば、ダッシュボード把持部によりダッシュボードを把持し、この状態で、移動部により、ダッシュボード把持部を移動して接続部に接続した。
したがって、従来のようにダッシュボードを治具に対して直接位置決めせず、ダッシュボードを把持したダッシュボード把持部を治具に対して位置決めすることで、ダッシュボードを間接的に治具に対して位置決めした。
よって、位置決め箇所の選択の自由度が高くなり、ダッシュボードとサイドフレームおよびホイールハウスハウジングとの接合部分の近傍をダッシュボード把持部で支持できるので、ダッシュボードをホイールハウスハウジングおよびサイドフレームに高精度で位置決めできる。

この場合、前記治具は、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームを支持するメイン治具（例えば、後述のメイン治具２４）と、前記バルクヘッドを支持するサブ治具（例えば、後述のサブ治具２５）と、当該サブ治具を前記メイン治具に向かって進退させる進退部（例えば、後述の進退機構２６）と、を備え、前記メイン治具にホイールハウスハウジングおよびサイドフレームを互いに位置決めした状態で支持させて、この状態で、前記進退部により前記サブ治具を前記メイン治具に接近させることで、前記バルクヘッドを、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームに対して位置決めすることが好ましい。

従来では、セットステーションに治具を位置させておき、この状態で、治具にホイールハウスハウジングおよびサイドフレームをセットし、次に、搬送ロボットにより、バルクヘッドを把持して治具に搬送し、バルクヘッドを治具にセットする。そして、この治具を溶接ステーションに移動させて、溶接ステーションで溶接していた。
これに対し、この発明によれば、例えば、セットステーションに治具を位置させておき、この状態で、メイン治具にホイールハウスハウジングおよびサイドフレームをセットするとともに、サブ治具にバルクヘッドをセットする。そして、これら治具を溶接ステーションに向かって移動させながら、進退部によりサブ治具をメイン治具に接近させる。よって、バルクヘッドのセットとホイールハウスハウジングおよびサイドフレームのセットとを同時に行うことができるので、従来に比べて、ホイールハウスハウジング、サイドフレーム、およびバルクヘッドを組み立てる時間を短縮できる。

本発明のフロントコンポーネント組立方法は、ダッシュボード、バルクヘッド、ホイールハウスハウジング、およびサイドフレームからなる自動車のフロントコンポーネントを組み立てるフロントコンポーネント組立方法であって、治具により、前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームを互いに位置決めした状態で支持する第１手順と、ダッシュボード把持部により、前記ダッシュボードを把持する第２手順と、前記ダッシュボード把持部を移動して前記治具に接続することで、前記ダッシュボードを、前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームに対して位置決めする第３手順と、を備えることを特徴とする。

この場合、前記治具を、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームを支持するメイン治具と、前記バルクヘッドを支持するサブ治具と、を含んで構成し、前記第１手順では、前記メイン治具により、ホイールハウスハウジングおよびサイドフレームを互いに位置決めした状態で支持して、前記サブ治具により前記バルクヘッドを支持して、前記サブ治具を前記メイン治具に接近させることで、前記バルクヘッドを、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームに対して位置決めすることが好ましい。

本発明によれば、ダッシュボード把持部によりダッシュボードを把持し、この状態で、移動部によりダッシュボード把持部を移動して接続部に接続した。したがって、従来のようにダッシュボードを治具に対して直接位置決めせず、ダッシュボードを把持したダッシュボード把持部を治具に対して位置決めすることで、ダッシュボードを間接的に治具に対して位置決めした。よって、位置決め箇所の選択の自由度が高くなり、ダッシュボードとサイドフレームおよびホイールハウスハウジングとの接合部分の近傍をダッシュボード把持部で支持できるので、ダッシュボードをホイールハウスハウジングおよびサイドフレームに高精度で位置決めできる。

本発明の一実施形態に係るフロントコンポーネント組立システムにより組み立てられるフロントコンポーネントの斜視図である。 前記実施形態に係るフロントコンポーネント組立システムの平面図である。 前記実施形態に係るフロントコンポーネント組立システムの部分拡大斜視図である。 前記実施形態に係るフロントコンポーネント組立システムの動作を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るフロントコンポーネント組立システムにより組み立てられるフロントコンポーネント１０の斜視図である。
フロントコンポーネント１０は、矩形枠状であり、自動車の前側部分に取り付けられる。このフロントコンポーネント１０に囲まれた空間は、エンジンが収納されるエンジンルームとなる。

このフロントコンポーネント１０は、エンジンの側方に位置する一対のサイドフレーム１１と、この一対のサイドフレーム１１の上に設けられる一対のホイールハウスハウジング１２と、エンジンの前方に位置するバルクヘッド１３と、エンジンの後方に位置するダッシュボード１４と、を備える。
以降、サイドフレーム１１およびホイールハウスハウジング１２を組み合わせたものを、サイドメンバ１５と呼ぶ。よって、フロントコンポーネント１０は、一対のサイドメンバ１５を備えることになる。

ダッシュボード１４は、左ハンドル車用と右ハンドル車用とで一部の構造が異なる。ダッシュボード１４は略矩形状であるが、このダッシュボード１４の中央下端側には凹部が形成されて、この凹部は、センタートンネル部１４１となっている。
また、ダッシュボード１４の中央上端側近傍には、ダッシュボード１４の中心線に対して線対称に一対の位置決め孔１４２が形成され、さらに、ダッシュボード１４の両端側には、ダッシュボード１４の中心線に対して線対称に一対の位置決め孔１４３が形成されている。
これら位置決め孔１４３は、サイドメンバ１５との接合部分の近傍に位置している。

このフロントコンポーネント１０は、以下の手順で形成される。すなわち、まず、一対のサイドフレーム１１を互いに対向して配置し、各サイドフレーム１１の上にホイールハウスハウジング１２を載置して、一対のサイドメンバ１５を形成する。
次に、この一対のサイドメンバ１５に対して前後からバルクヘッド１３およびダッシュボード１４を位置決めして、溶接する。

図２は、フロントコンポーネント組立システム１の平面図である。
フロントコンポーネント組立システム１は、セットステーション２と、溶接ステーション３と、セットステーション２から溶接ステーション３にワークを搬送するワーク搬送装置２０と、セットステーション２の周囲に配置された２台のサイドメンバ搬送ロボット３０と、セットステーション２の周囲に配置された１台のバルクヘッド搬送ロボット４０と、セットステーション２と溶接ステーション３との間でかつワーク搬送装置２０の上方に設けられたダッシュボード搬送装置５０と、溶接ステーション３の周囲に配置された６台の溶接ロボット６０と、を備える。

サイドメンバ搬送ロボット３０は、サイドフレーム１１およびホイールハウスハウジング１２からなるサイドメンバ１５を把持するサイドメンバ把持ハンド３１と、このサイドメンバ把持ハンド３１の３次元空間上の位置および姿勢を変化させるアーム３２と、を備える。

バルクヘッド搬送ロボット４０は、バルクヘッド１３を把持するバルクヘッド把持ハンド４１と、このバルクヘッド把持ハンド４１の３次元空間上の位置および姿勢を変化させるアーム４２と、を備える。

溶接ロボット６０は、サイドフレーム１１、ホイールハウスハウジング１２、バルクヘッド１３、およびダッシュボード１４を互いに溶接する溶接ハンド６１と、この溶接ハンド６１の３次元空間上の位置および姿勢を変化させるアーム６２と、を備える。

ダッシュボード搬送装置５０は、セットステーション２と溶接ステーション３との間でかつワーク搬送装置２０の走行路２１を跨いで設けられた走行路５１と、この走行路５１上を走行するダッシュボード搬送ロボット５２と、を備える。

図３は、ダッシュボード搬送装置５０およびワーク搬送装置２０の拡大斜視図である。
ダッシュボード搬送ロボット５２は、ダッシュボード１４を把持するダッシュボード把持部としてのダッシュボード把持ハンド５３と、このダッシュボード把持ハンド５３の３次元空間上の位置および姿勢を変化させる移動部としてのアーム５４と、を備える。

ダッシュボード把持ハンド５３は、アーム５４の先端フランジ面に支持されたフレーム５３１と、このフレーム５３１に設けられてダッシュボード１４の中央上端側を把持する第１把持部５３２と、フレーム５３１に設けられてダッシュボード１４のセンタートンネル部１４１を把持する第２把持部５３３と、フレーム５３１に設けられてダッシュボード１４の位置決め孔１４２に挿通される第１位置決めピン５３４と、フレーム５３１に設けられてダッシュボード１４の位置決め孔１４３に挿通される第２位置決めピン５３５と、を備える。
ここで、フレーム５３１の下端は、前方に突出する突出部５３６となっている。

ワーク搬送装置２０は、セットステーション２と溶接ステーション３との間に敷設された走行路２１と、この走行路２１上を走行する治具としての搬送台車２２と、を備える。
搬送台車２２は、走行路２１上を走行する走行部２３と、この走行部２３の上に設けられてサイドメンバ１５を支持するメイン治具２４と、メイン治具２４の前方に設けられてバルクヘッド１３を支持するサブ治具２５と、サブ治具２５をメイン治具２４に向かって水平方向に進退させる進退部としての進退機構２６と、を備える。

メイン治具２４は、走行部２３上に設けられた基部２４１と、この基部２４１に設けられてサイドメンバ１５を把持することでメイン治具２４に対する相対位置を固定するサイドメンバ位置固定部２４２と、基部２４１に設けられてダッシュボード搬送ロボット５２の第１位置決めピン５３４が嵌合して接続される接続部としての位置決めピン嵌合部２４３と、基部２４１に設けられてダッシュボード搬送ロボット５２の突出部５３６が嵌合して接続される接続部としての突出部嵌合部２４４と、ダッシュボード１４の両側下端縁を把持することでメイン治具２４に対する相対位置を固定するダッシュボード位置固定部２４５と、を備える。

サブ治具２５は、基部２５１と、この基部２５１に設けられてバルクヘッド１３を外側から把持することでサブ治具２５に対する相対位置を固定するバルクヘッド位置固定部２５２と、を備える。

進退機構２６は、サブ治具２５をメイン治具２４に向かって移動して、バルクヘッド１３をサイドメンバ１５に位置決めする。

以上のフロントコンポーネント組立システム１によりフロントコンポーネント１０を組み立てる手順について、図４を参照しながら説明する。
初期状態では、搬送台車２２をセットステーション２に位置させておく。

ステップＳ１では、図４（ａ）に示すように、サイドメンバ搬送ロボット３０のサイドメンバ把持ハンド３１によりサイドメンバ１５を把持して、このサイドメンバ１５を搬送台車２２のメイン治具２４に搬送する。そして、このサイドメンバ１５をメイン治具２４のサイドメンバ位置固定部２４２にセットする。これにより、サイドメンバ１５はメイン治具２４に対して位置決めされる。

また、バルクヘッド搬送ロボット４０のバルクヘッド把持ハンド４１によりバルクヘッド１３を把持して、このバルクヘッド１３を搬送台車２２のサブ治具２５に搬送する。そして、このバルクヘッド１３をサブ治具２５のバルクヘッド位置固定部２５２にセットする。これにより、バルクヘッド１３はサブ治具２５に対して位置決めされる。

また、ダッシュボード搬送ロボット５２のダッシュボード把持ハンド５３によりダッシュボード１４を把持する。具体的には、ダッシュボード１４の位置決め孔１４２に第１位置決めピン５３４を挿通するとともに、ダッシュボード１４の位置決め孔１４３に第２位置決めピン５３５を挿通する（図３参照）。そして、第１把持部５３２によりダッシュボード１４の中央上端側を把持し、第２把持部５３３によりダッシュボード１４のセンタートンネル部１４１を把持する。
その後、ダッシュボード搬送ロボット５２を移動させて、ワーク搬送装置２０の走行路２１の直上に位置させておく。

ステップＳ２では、図４（ｂ）に示すように、搬送台車２２を走行させて、溶接ステーション３に向かって移動する。この移動期間中、搬送台車２２の進退機構２６を駆動して、サブ治具２５をメイン治具２４に接近させて、バルクヘッド１３をメイン治具２４に対して位置決めする。上述のようにサイドメンバ１５はメイン治具２４に対して既に位置決めされているので、これにより、バルクヘッド１３はサイドメンバ１５に対して位置決めされることになる。

また、ダッシュボード搬送ロボット５２のダッシュボード把持ハンド５３を搬送台車２２のメイン治具２４に接近させて、ダッシュボード把持ハンド５３の第１位置決めピン５３４を位置決めピン嵌合部２４３に接続するとともに、ダッシュボード把持ハンド５３の突出部５３６を突出部嵌合部２４４に接続して、ダッシュボード１４をメイン治具２４に対して位置決めする（図３参照）。上述のようにサイドメンバ１５はメイン治具２４に対して既に位置決めされているので、これにより、ダッシュボード１４はサイドメンバ１５に対して位置決めされることになる。
以上のステップＳ２が完了すると、図４（ｃ）に示す状態となる。

ステップＳ３では、搬送台車２２が溶接ステーション３に到達すると同時に、ダッシュボード位置固定部２４５によりダッシュボード１４を把持して、ダッシュボード１４をメイン治具２４に固定する。次に、溶接ロボット６０により、サイドフレーム１１、ホイールハウスハウジング１２、バルクヘッド１３、およびダッシュボード１４を互いに溶接する。その後、第１把持部５３２および第２把持部５３３によるダッシュボード１４の把持を解除して、ダッシュボード把持ハンド５３をダッシュボード１４から脱離させる。
以上により、フロントコンポーネント１０が形成される。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ダッシュボード把持ハンド５３によりダッシュボード１４を把持し、この状態で、アーム５４によりダッシュボード把持ハンド５３を移動して、ダッシュボード把持ハンド５３の第１位置決めピン５３４および突出部５３６を位置決めピン嵌合部２４３および突出部嵌合部２４４に嵌合した。
したがって、従来のようにダッシュボードを治具に対して直接位置決めせず、ダッシュボード１４を把持したダッシュボード把持ハンド５３をメイン治具２４に対して位置決めすることで、ダッシュボード１４を間接的にメイン治具２４に対して位置決めした。
よって、位置決め箇所の選択の自由度が高くなり、ダッシュボード１４とサイドフレーム１１およびホイールハウスハウジング１２との接合部分の近傍をダッシュボード把持ハンド５３で支持できるので、ダッシュボード１４を高精度で位置決めできる。

（２）セットステーション２に搬送台車２２を位置させておき、この状態で、メイン治具２４にサイドメンバ１５をセットするとともに、サブ治具２５にバルクヘッド１３をセットする。そして、搬送台車２２を溶接ステーション３に向かって移動させながら、進退機構２６によりサブ治具２５をメイン治具２４に接近させる。このように、バルクヘッド１３のセットとサイドメンバ１５のセットとを同時に行うことができるので、従来に比べて、サイドメンバ１５およびバルクヘッド１３を組み立てる時間を短縮できる。

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。
例えば、本実施形態では、ダッシュボード把持ハンド５３の第１位置決めピン５３４および突出部５３６をメイン治具２４に接続したが、これに限らず、第１把持部５３２など、ダッシュボード把持ハンド５３の他の部分をメイン治具に接続してもよい。

１ フロントコンポーネント組立システム
１０ フロントコンポーネント
１１ サイドフレーム
１２ ホイールハウスハウジング
１３ バルクヘッド
１４ ダッシュボード
２２ 搬送台車（治具）
２４ メイン治具
２５ サブ治具
２６ 進退機構（進退部）
５３ ダッシュボード把持ハンド（ダッシュボード把持部）
５４ アーム（移動部）
２４３ 位置決めピン嵌合部（接続部）
２４４ 突出部嵌合部（接続部）

Claims (4)

1. ダッシュボード、バルクヘッド、ホイールハウスハウジング、およびサイドフレームからなる自動車のフロントコンポーネントを組み立てるフロントコンポーネント組立システムであって、
   前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームを互いに位置決めした状態で支持する治具と、
   前記ダッシュボードを把持するダッシュボード把持部と、
   当該ダッシュボード把持部を移動する移動部と、を備え、
   前記治具は、前記ダッシュボード把持部が接続される接続部を備え、
   前記ダッシュボード把持部により前記ダッシュボードを把持し、この状態で、前記移動部により前記ダッシュボード把持部を移動して前記治具の接続部に接続することで、前記ダッシュボードを、前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームに対して位置決めすることを特徴とするフロントコンポーネント組立システム。
2. 請求項１に記載のフロントコンポーネント組立システムにおいて、
   前記治具は、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームを支持するメイン治具と、
   前記バルクヘッドを支持するサブ治具と、
   当該サブ治具を前記メイン治具に向かって進退させる進退部と、を備え、
   前記メイン治具にホイールハウスハウジングおよびサイドフレームを互いに位置決めした状態で支持させて、この状態で、前記進退部により前記サブ治具を前記メイン治具に接近させることで、前記バルクヘッドを、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームに対して位置決めすることを特徴とするフロントコンポーネント組立システム。
3. ダッシュボード、バルクヘッド、ホイールハウスハウジング、およびサイドフレームからなる自動車のフロントコンポーネントを組み立てるフロントコンポーネント組立方法であって、
   治具により、前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームを互いに位置決めした状態で支持する第１手順と、
   ダッシュボード把持部により、前記ダッシュボードを把持する第２手順と、
   前記ダッシュボード把持部を移動して前記治具に接続することで、前記ダッシュボードを、前記バルクヘッド、前記ホイールハウスハウジング、および前記サイドフレームに対して位置決めする第３手順と、を備えることを特徴とするフロントコンポーネント組立方法。
4. 請求項３に記載のフロントコンポーネント組立方法において、
   前記治具を、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームを支持するメイン治具と、前記バルクヘッドを支持するサブ治具と、を含んで構成し、
   前記第１手順では、前記メイン治具により、ホイールハウスハウジングおよびサイドフレームを互いに位置決めした状態で支持して、
   前記サブ治具により前記バルクヘッドを支持して、
   前記サブ治具を前記メイン治具に接近させることで、前記バルクヘッドを、前記ホイールハウスハウジングおよび前記サイドフレームに対して位置決めすることを特徴とするフロントコンポーネント組立方法。

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