JP6439580B2 - 自動車のフード組付方法およびフード組付装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の組立工程において車体に対してフード（ボンネット）を組み付ける方法および装置に関し、特にフード側に予め付帯しているフードヒンジをねじ締め固定することでフードを車体に組み付ける方法および装置に関する。

自動車の組立工程、より詳しくは溶接組立後の車体に対してフロントドアやリアドア、フード、トランクリッド等の開閉体（カバーパネル類）を組み付けるメタルラインにおいて、例えば車体に対してフードを組み付ける技術として特許文献１，２に記載されたものが提案されている。

これらの特許文献１，２に開示された技術では、複数のロボットを用いて車体に対してフードを閉止姿勢にて組み付けることを基本とした上で、車体およびフードのそれぞれに一対の基準孔を形成しておき、これらの基準孔をＣＣＤＤカメラ等の視覚センサにて検出するとともに、その位置情報に基づいて第１，第２の位置決め手段を動かすことで車体側のフードのための開口部（エンジンルームの上面開口部）とフードとの相対位置決めを行い、その後にフード側に予め付帯している左右のフードヒンジを締結手段によるボルト締めにて車体に締結固定するようにしている。

特開平４−１９０２４号公報 特開平４−６３６４３号公報

しかしながら、特許文献１，２に代表される従来の技術では、車体側およびフード側のそれぞれの基準孔は、いずれも車体側のフードヒンジ固定位置やフード側のフードヒンジから離れた位置に形成されているため、これらの基準孔の位置に基づいてフードと車体との相対位置決めを行ったとしても、フードヒンジ側のボルト穴とそれに対応する車体側のねじ穴とが一致せずに締結手段によるボルト締めを実行できないことがある。これは、車体およびフードの双方が許容誤差の範囲内に納まるように組み立てられていたとしても、予めフード側にねじ締め固定されているフードヒンジそのもの歪みや捻れ等が考慮されていないためで、ボルト締め不能の事態の発生を極力少なくして、フードの自動組付作業における信頼性の向上を図る上でなおも改善の余地を残している。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、予めフード側に付帯しているフードヒンジ側のボルト穴とそれに対応する車体側のねじ穴とを一致させた上でボルト締め手段によるボルト締めを行うようにして、フードヒンジのねじ締め固定の信頼性ひいてはフードの自動組付作業における信頼性を高めたフード組付方法およびフード組付装置を提供するものである。

本発明は、車体側ヒンジアームとフード側ヒンジアームとをヒンジピンにて結合してなるフードヒンジが上記フード側ヒンジアームを固定部としてフードの裏面に予め固定されていて、このフードを上記フードヒンジの車体側ヒンジアームを取付面として車体にボルト締め固定することにより組み付ける方法である。

その上で、車体のうち上記車体側ヒンジアームが着座する部位に設けられたねじ穴の三次元位置を計測手段により計測してそのねじ穴の位置情報を取得する工程と、フード支持手段に支持されているフードの姿勢を上記ねじ穴の位置情報に基づいて補正しながら当該フードを車体の正規組付位置に位置決めする工程と、ヒンジアーム押付手段により上記フードに付帯しているフードヒンジの車体側ヒンジアームを車体側に押し付けた上で当該ヒンジアーム押付手段を退避させる工程と、ヒンジアーム矯正手段により上記車体側ヒンジアームの姿勢を矯正することで車体側のねじ穴と車体側ヒンジアームのボルト穴とを合致させ、その矯正状態のままでボルト締め手段によりボルト穴側からボルトを挿入して締め付ける工程と、を含むものである。

本発明によれば、予め計測した車体側のねじ穴の三次元位置情報に基づいてフード支持手段に支持されているフードの姿勢を補正しながら車体の正規組付位置に位置決めするとともに、車体側ヒンジアームの姿勢を矯正することで車体側のねじ穴と車体側ヒンジアームのボルト穴とを合致させ、その矯正状態のままでボルト締めを行うため、ボルト締め不能の事態の発生が極端に少なくなって、フードの自動組付作業における信頼性が大幅に向上するとともに、生産性も向上することになる。

メタルラインにおけるフード組付工程の概略を示す平面説明図。 フードの組付対象となる車体の骨格を示す概略説明図。 図２のａ部の拡大説明図。 フードを把持する把持ハンドと一対の締結ユニットとの関係を示す斜視図。 締結ユニットにおけるヒンジプッシャーの機能を説明するための拡大斜視図。 同じく締結ユニットにおけるヒンジ矯正ガイドと１本目のボルト締めを司るナットランナーの機能を説明するための拡大斜視図。 図６におけるヒンジ矯正ガイドの詳細を示す説明図。 同じく締結ユニットにおいて２本目のボルト締めを司るナットランナーの機能を説明するための拡大斜視図 一方の締結ユニットに付帯する計測ヘッドの機能を説明するための拡大説明図。 ロボット作業でのフードの自動組み付けの手順を示すフローチャート。

図１〜１０は本発明に係るフードの自動組み付けを実施するためのより具体的な形態を示し、特に図１はフード組付工程の概略平面図を、図２は図１におけるフード組付装置の要部の拡大図をそれぞれ示している。

図１に示すように、自動車の組立ラインのうち台車搬送方式のメタルラインのフード組付工程Ｓでは、前工程から図示外の台車に載せられた車体Ｂが前向きで搬入されて位置決めされることになるので、その車体Ｂの両サイド部には、第１のロボットとしての単一のハンドリング用ロボットＲ１と、第２，第３のロボットとしての左右で独立した２台の締結用ロボットＲ２，Ｒ３とが待機している。

先に特許文献１，２に基づいて説明したように、溶接組立後の車体に対するフードの組み付けに際して、当該フードを閉止姿勢で組み付けることが従来から行われている。本実施の形態においても、フードを閉止姿勢で車体に組み付けることを前提とした上で、車体Ｂ側へのフードの投入および車体Ｂとフードとの相対位置決めをハンドリング用ロボットＲ１による作業として行うとともに、フード側に予め付帯している左右一対のフードヒンジのボルト締め固定作業をフードヒンジごとに独立している二台の締結用ロボットＲ２，Ｒ３による作業として行うことを基本としている。つまり、本実施の形態では、フードの投入と位置決めを一台のハンドリング用ロボットＲ１で行うとともに、フードヒンジのボルト締め固定作業を左右で独立した二台の締結用ロボットＲ２，Ｒ３で行い、フードの自動組み付けに必要な作業を合計三台のロボットＲ１〜Ｒ３の協働にて行うことを基本としている。

図２は車体Ｂの骨格を示し、または図３の図２のａ部の拡大図を示している。図２，３に示すように、車体Ｂのうち左右のフロンピラーの根元部に相当する位置には、それぞれに後述するフードヒンジ２を固定するための凹状の座面３が形成されているとともに、この座面３には前後一対のねじ穴（めねじ）４が形成されている。

図４に示すように、第１のロボットとしてのハンドリング用ロボットＲ１のロボットアーム８の先端にはフード支持手段として機能する把持ハンド９が装着されていて、所定の待機位置にあるフード１を把持ハンド９で把持した上で、車体Ｂ側のエンジンルームの上面開口部に同図のような閉止姿勢にて投入して位置決めすることになる。

把持ハンド９は、枠状のハンド本体１０と、そのハンド本体１０に下向きに装着された昇降駆動可能な複数のバキュームカップ（吸着カップ）１１と、同じくハンド本体１０のうちフード１の前側を除いた左右両側および後側の三辺部に相当する位置に設けられた複数のフィンガー１２と、同じくハンド本体１０に搭載されてバキュームカップ１１やフィンガー１２の駆動制御を司る空圧機器や制御機器１３等から構成されている。各フィンガー１２はガイドロッド付きのエアシリンダユニット１４の可動部にそれぞれ装着されていて、このエアシリンダユニット１４の伸縮作動に応じて進退移動するようになっている。

そして、複数のフィンガー１２をフード１の三辺部側にそれぞれ引き込んで当該フード１の三辺部に係合させるとともに、複数のバキュームカップ１１をフード１の上面に押し付けて吸着支持することににより、フード１が把持ハンド９に安定して支持されることになる。なお、図４では、各フィンガー１２の動きの理解を容易にするために、特定の一つのフィンガー１２ａについてのみフード１に対して非係合状態とした解放状態で描いている。

ここで、フード１の裏面における後端部両側の角隅部にはフードヒンジ２が予め装着されている。フードヒンジ１は、図３のほか後述する図６，８に示すように、比較的長尺なフード側ヒンジアーム５とこれよりも短い車体側ヒンジアーム６とをヒンジピン７にて相対回転可能に連結したものであり、フード側ヒンジアーム５がボルト締めによりフード１の裏面に予め固定されている。そして、図３に示すように、フードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６には、同図に示した車体Ｂ側のねじ穴４に対応して、前後一対のボルト穴１５が形成されていて、後述するようにこれら一対のボルト穴１５に挿入されるボルト２５がねじ穴４に締め込まれることで車体側ヒンジアーム６が車体Ｂ側に堅固に締付固定されることになる。

図４に示すように、第２，第３のロボットとしての左右一対の締結用ロボットＲ２，Ｒ３のうち左側の締結用ロボットＲ２のロボットアーム１６の先端には締結手段である計測機能付きの締結ユニット１７が装着されていて、右側の締結用ロボットＲ３のロボットアーム１８の先端には締結手段として計測機能を有しない締結ユニット１９が装着されている。

これらの左右の締結ユニット１７，１９の基本構造は共に同じであり、縦長のブラケット２０に、ボルト締め手段としての一対のナットランナー２１と、ヒンジアーム押付手段としての二股状のヒンジプッシャー２２と、ヒンジアーム矯正手段としての後述する図６，７に示すプレート状のヒンジ矯正ガイド２３と、をそれぞれ設けることで構成されている。

一対のナットランナー２１は互いに平行であって、後述する図６，７に示すように、所定量だけ軸心方向に進退移動可能な回転軸部２４の先端にボルト２５を吸着支持可能なソケット部２４ａを有している。これらのナットランナー２１は、図３に示したように、フードヒンジ２における車体側ヒンジアーム６の二つのボルト穴１５に挿入されるべきボルト２５を個別に締め付ける機能を有している。

また、ヒンジアーム押付手段としての二股状のヒンジプッシャー２２は、ブラケット２０に固定されたシリンダ２６のピストロッドの先端に装着されていて、図６に示すような一対のナットランナー２１によるボルト締めに先立って、図５に示すように、車体側への取付面となるフードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６を車体Ｂ側の座面３（図３参照）に押し付けて着座させる機能を有している。このヒンジプッシャー２２を設けているのは、フード１側に付帯しているフードヒンジ２のうちフード１に予めボルト締め固定されているフード側ヒンジアーム５に対する車体側ヒンジアーム６の姿勢（相対角度）が必ずしも一定していないためである。

さらに、ヒンジ矯正手段としてのヒンジ矯正ガイド２３の詳細を図６に示し、このヒンジ矯正ガイド２３は、その名の通り、一対のナットランナー２１によるボルト締めに先立って、フードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６の位置を矯正する機能を有している。詳しくは、図６に示すように、締結ユニット１７，１９におけるブラケット２０（図４参照）の下部にはガイドロッド付きのエアシリンダユニット２７が設けられているとともに、このエアシリンダユニット２７の可動部にガイドヘッド部２８が装着されていて、このガイドヘッド部２８からさらに下方に突出するかたちでヒンジ矯正ガイド２３が設けられている。これにより、エアシリンダユニット２７の伸縮作動に応じて、ヒンジ矯正ガイド２３がガイドヘッド部２８とともに昇降動作可能となっている。

ヒンジ矯正ガイド２３は、図７に示すように、一対のガイドプレート２３ａ，２３ｂをもってスリット状のガイド溝２９が形成したものであり、一方のナットランナー（後述するように１本目のボルト締めを司るナットランナー）２１のソケット部２１ａの軸心を基準とした場合に、当該軸心からガイド溝２９までの距離が所定の大きさとなるように予めに設定されている。そして、一対のナットランナー２１によるボルト締めに先立って、ヒンジ矯正ガイド２３を下降させて、そのガイド溝２９に車体側ヒンジアーム６の縦壁部を差し込んで挟み込むことにより、車体Ｂに対して非固定状態のフードヒンジ２が有している歪みや捻れ等を矯正することができる。これにより、図３に示した車体Ｂ側の座面３における一対のねじ穴４と車体側ヒンジアーム６の一対のボルト穴１５とを合致させることができるようになっている。

言い換えるならば、１本目のボルト締めを司るナットランナー２１とヒンジ矯正ガイド２３とは共に共通のブラケット２０に支持されていて、しかもそのナットランナー２１のソケット部２４ａの軸心からガイド溝２９までの距離が所定の大きさに予め規制されている。そして、１本目のボルト締めを司るナットランナー２１は車体Ｂ側の対応するねじ穴４の軸心を狙ってボルト２５を挿入してねじ締めを施すことになるので、それに先立って、すなわち１本目のボルト締めを司るナットランナー２１の軸心を車体Ｂ側の対応するねじ穴４の軸心と一致させた状態で、ヒンジ矯正ガイド２３にてフードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６を矯正することにより、その車体側ヒンジアーム６に形成されている一対のボルト穴１５を車体Ｂ側の一対のねじ穴４とそれぞれに合致させることができることになる。

なお、後述する図８では、ヒンジ矯正手段として複数のヒンジ矯正ガイド２３が図示されているが、これらの複数のヒンジ矯正ガイド２３は車種ごとに微妙に形状が相違するフードヒンジの種別に応じて選択的に使い分けられることになる。

また、図４に示す左側の計測機能を有する締結ユニット１７には計測手段としての計測ヘッド３０を設けてある。より具体的には、図４のほか図８に示すように、締結ユニット１７の支持体としてのブラケット２０の上部から延長するかたちで制御機器３１と共にエクステンションブラケット３２を設けてあり、このエクステンションブラケット３２の下部にリング状の照明器３３とセットになったＣＣＤカメラやＣ−ＭＯＳセンサ等の二次元の視覚センサ３４を設けてあるとともに、その視覚センサ３４に近接してレーザ式の測距センサ３５を設けてある。

この計測ヘッド３０は車体Ｂにおけるエンジンルームの上面開口部にフード１が投入される前に、その計測ヘッド３０が支持されている締結用ロボット１６の自律動作に基づいて、図３のほか図８，９に示すように、車体Ｂのうち左右のフードヒンジ２が着座することになる車体Ｂ側の座面３を順次走査して、その座面３に形成されている二つのねじ穴４のうち例えば前方側のねじ穴４の三次元位置を非接触にて測定（計測）する機能を有している。

ここで、車体前後方向をＸ方向、車幅方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とした場合に、二次元の視覚センサ３４はその撮像機能により特定の一つのねじ穴４のＸ−Ｙ平面内での位置を検出する一方、測距センサ３５は特定の一つのねじ穴４が形成されている座面３のうち当該特定の一つのねじ穴４の直近位置でのＺ方向位置を検出する機能を有している。そして、視覚センサ３４の検出出力と測距センサ３５の検出出力とを総合することで、車体Ｂ側の左右それぞれの座面３について、実質的に上記特定の一つのねじ穴４の三次元位置データ（三次元位置情報）を取得することができる。

このような左右それぞれの特定の一つのねじ穴４についての三次元位置データは、後述するように、車体Ｂのエンジンルームの上面開口部に対して、把持ハンド９に把持されているフード１を閉止姿勢にて投入する際の当該フード１の位置や姿勢の制御または補正に使用されるほか、左右で独立したそれぞれの締結ユニット１７，１９がボルト締め作業を実行する際の当該締結ユニット１７，１９の位置補正に使用される。

ここで、上記のように、図４に示す左側の締結ユニット１７が計測ヘッド３０を有していて、この計測ヘッド３０が左側のフードヒンジ２のための車体Ｂ側の座面３の計測だけでなく、右側のフードヒンジ２のための車体Ｂ側の座面３の計測までも行うことになるので、図４に示す右側の締結ユニット１９については計測ヘッド３０を有していない。そして、先にも述べたように、図４に示す右側の締結ユニット１９は、計測ヘッド３０を有していない点を除いたその他の構造は左側の締結ユニット１７と同じ構造となっている。

次に、上記のような把持ハンド９のほか一対の締結ユニット１７，１９を用いたフード１の組付手順について、図１０を参照しながら説明する。

図１に示したフード組付工程Ｓにおいて、フード組付対象となる車体Ｂが前工程から搬入されて位置決めされると、最初に図４に示す計測機能付きの締結ユニット１７を支持している一方の締結用ロボットＲ２が起動する。この締結用ロボットＲ２の起動と相前後してハンドリング用ロボットＲ１も起動して、所定のストレージエリアから車体Ｂに組み付けるべきフード１を把持ハンド９にて把持して待機している。なお、フード１には予め左右のフードヒンジ２が付帯していることは先に述べたとおりである。

締結用ロボットＲ２は、図３，８に示すように、車体Ｂのうち左右それぞれのフードヒンジ２を固定するための座面３の上方に締結ユニット１７に付帯している計測ヘッド３０を順次アプローチさせて（図１０のステップＳ１）、車体Ｂ側の座面３のうち前側のねじ穴４を視覚センサ３４にて撮像するとともに、座面３のうち前側のねじ穴４の直近位置の高さを測距センサ３５にて計測する。これにより、視覚センサ３４の画像から得られた位置データと測距センサ３５で得られた測距データとを総合することで、車体Ｂ側の左右の座面３のうち前側のねじ穴４の三次元位置データを取得する（図１０のステップＳ２）。なお、計測時における計測ヘッド３０の位置および姿勢は図９のとおりであって、図８における計測ヘッド３０は計測時の姿勢および位置を示しているものではない。

その後、締結用ロボットＲ２は計測ヘッド３０を締結ユニット１７ごと退避させた上で一旦待機状態に移行する一方（図１０のステップＳ３）、図示外の計測制御系では、先に取得した左右の座面３におけるねじ穴４の三次元位置データに基づいて、把持ハンド９で把持しているフード１を車体Ｂ側に位置決めするにあたって、フード１に予め付帯している左右のフードヒンジ２のボルト穴１５（図３参照）と車体Ｂ側のねじ穴４とを一致させるのに必要なフード１の姿勢または位置の補正量を算出して取得する（図１０のステップＳ４）。この補正量データはハンドリング用ロボットＲ１の制御系および左右一対の締結用ロボットＲ２，Ｒ３の制御系に送信される。

続いて、先に把持ハンド９にてフード１を把持しているハンドリング用ロボットＲ１が起動して、把持ハンド９が把持しているフード１を車体Ｂのうちエンジンルームの上面開口部側にアプローチさせて（図１０のステップＳ５）、フード１を車体Ｂの所定位置に閉止姿勢にて位置決めする。この車体Ｂに対するフード１の位置決めに際しては、先の補正量データに基づいてハンドリング用ロボットＲ１が自律的にフード１の位置または姿勢を補正することになるので、フード１に付帯しているフードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６が正しい位置にあるならば、フード１が車体Ｂの所定位置に位置決めされた時点で、理論的には車体Ｂ側の座面３におけるねじ穴４とフードヒンジ２における車体側ヒンジアーム６のボルト穴１５とが一致することになる（図１０のステップＳ６）。

なお、ハンドリング用ロボットＲ１の把持ハンド９に把持されているフード１が車体Ｂ側の所定位置に位置決めされたとしても、把持ハンド９はなおもフード１を把持したままであり、ハンドリング用ロボットＲ１は一旦静止状態となる。

こうして、車体Ｂに対してフード１が位置決めされると、図６に示すように、左右の締結用ロボットＲ２，Ｒ３が起動してそれぞれの締結ユニット１７，１９を車体側の座面３の上方にアプローチさせて位置決めする（図１０のステップＳ７）。この締結ユニット１７，１９のアプローチ動作の際にも、先の補正量データに基づいて各締結用ロボットＲ２，Ｒ３が自律的に締結ユニット１７，１９の位置または姿勢を補正することになる。なお、各締結ユニット１７，１９における一対のナットランナー２１のソケット部２４ａには、フードヒンジ２のねじ締め固定のための所定のボルト２５が予め吸着支持されている。

上記のように双方の締結ユニット１７，１９が最初に所定位置に位置決めされた状態では、各フードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６の真上に図５，６に示したヒンジプッシャー２２が位置していることから、その状態でそれらの締結ユニット１７，１９に付帯しているヒンジプッシャー２２を下降動作させる。このヒンジプッシャー２２の下降動作に伴い、ヒンジプッシャー２２は対応するフードヒンジ２側の車体側ヒンジアーム６に当接して、その車体側ヒンジアーム６を車体Ｂ側の座面３に押し付けて着座させる（図１０のステップＳ８）。これにより、フード１に予め付帯しているフードヒンジ２が許容限界を超えるような取付誤差を有していないかぎりは、左右それぞれのフードヒンジ２について、その車体側ヒンジアーム６のボルト穴１５（図３参照）と車体Ｂ側の座面３のねじ穴４とが理論的には一致することになる。

こうして、単純な下降動作をもって、左右のフードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６を車体Ｂ側の座面３に着座させたヒンジプッシャー２２は、その後、直ちに上昇退避することになる（図１０のステップＳ９）。

その一方、左右のフードヒンジ２が予めフード１側の正しい位置に取り付けられていたとしても、各フードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６はフード側ヒンジアーム５に対するヒンジピン結合部での遊びを有していたり、あるいはフード側ヒンジアーム５や車体側ヒンジアーム６自体の歪みや捻れを有していることもあり、これらの影響を受けて車体側ヒンジアーム６のボルト穴１５と車体Ｂ側の座面３のねじ穴４とが必ずしも一致しない可能性もある。

そこで、図６に示すように、車体Ｂ側の座面３に形成された一対のねじ穴４のうち前側のねじ穴４の軸心と、締結ユニット１７，１９側の一対のナットランナー２１のうち一方（前側）のナットランナー２１のソケット部２４ａの軸心と、が一致するように各締結ユニット１７，１９の位置および姿勢を修正した上で再度位置決めする。

そして、図６，７に示すように、ヒンジプッシャー２２に代わってヒンジ矯正ガイド２３を下降動作させ、車体側ヒンジアーム６の縦壁部にヒンジ矯正ガイド２３のガイド溝２９を差し込んで挟み込むことにより、車体Ｂに対して非固定状態のフードヒンジ２のフード側ヒンジアーム５や車体側ヒンジアーム６が有している歪みや捻れ等を矯正する。これにより、図３に示した車体Ｂ側の一対のねじ穴４と車体側ヒンジアーム６の一対のボルト穴１５とが合致することになる（図１０のステップＳ１０）。

この後、図６に示すように、ヒンジ矯正ガイド２３がフードヒンジ１の車体側ヒンジアーム６を矯正したままの状態で、一方のナットランナー２１のソケット部２４ａを下降動作させながら回転駆動させることでいわゆる螺進動作させる。これにより、一方のナットランナー２１のソケット部２４ａに吸着支持されているボルト２５が、フードヒンジ２のうち車体側ヒンジアーム６に形成されている前側のボルト穴１５に挿入された上で、車体Ｂ側の座面３に形成されて上記ボルト穴１５と合致している前側のねじ穴４にを締め込まれて、１本目のボルト締めが実行される（図１０のステップＳ１１）。

なお、この時には、図６に示すように、他方のナットランナー２１のソケット部２４ａには２本目となるボルト２５が吸着支持されているが、当該ナットランナー２１のソケット部２４ａやそれに吸着支持されているボルト２５が車体Ｂと干渉することがないように締結ユニット１７，１９の向きや姿勢が予め制御されている。

また、１本目のボルト締めに際して、図６に示すように、各ボルト２５のねじ先の形状が棒先形状（ねじの先端部に当該ねじよりも小径の円筒部が付帯しているもの）となっているので、ねじ穴４に対してボルト２５の先端を一段と容易に挿入することができる。

さらに、ナットランナー２１によるボルト締め作業については、ソケット部２４ａの回転数と締付完了トルクのほかソケット部２４ａの締め込みストロークをもってその適否判定がその都度行われる。その際に、万が一、１本目のボルト締め作業が「ＮＧ」であった場合には、例えば一時的にラインサイクルを停止させて、作業者がエアツールを持ってライン内に入って手作業にて１本目のボルト締めを行うものとする。

１本目のボルト締めが終了すると、それまでフードヒンジ１の車体側ヒンジアーム６を矯正していたヒンジ矯正ガイド２３が上昇退避（戻り動作）するとともに（図１０のステップＳ１２）、そのヒンジ矯正ガイド２３の上昇退避動作を待って締結ユニット１７，１９が図６の姿勢から図８の姿勢へと姿勢変更されてその位置で位置決めされる。なお、ヒンジ矯正ガイド２３が上昇動作しても、既にフードヒンジ２の車体側ヒンジアーム６は１本目のボルト締めによって車体Ｂ側の座面３に固定されているので、以降はヒンジ矯正ガイド２３の機能は必要でなくなる。

そして、図８に示すように、他方のナットランナー２１が起動することで、２本目のボルト締めが実行される（図１０のステップＳ１３）。これにより、左右それぞれのフードヒンジ２は２本のボルト２５によって車体Ｂ側の座面３に対して堅固に固定されることになる。

２本目のボルト締め作業が終了すると、それぞれの締結用ロボットＲ２，Ｒ３の起動の伴い各締結ユニット１７，１９が退避動作する（図１０のステップＳ１４）。それに続いてハンドリング用ロボットＲ１も起動して、図４に示す把持ハンド９の解放動作をもって既に車体Ｂ側に固定されているフード１を解放し、フード１を解放した把持ハンド９も退避動作する（図１０のステップＳ１５）。

以上をもって車体Ｂに対するフード１の組み付けが完了し、フード１が組み付けられた車体Ｂは次工程に向けて送り出されて、以降は上記の一連を動作を繰り返すことになる。

なお、２本目のボルト締め作業についても、１本目と同様にソケット部２４ａの回転数と締付完了トルクのほかソケット部２４ａの締め込みストロークをもってその適否判定がその都度行われる。そして、万が一、２本目のボルト締め作業が「ＮＧ」であった場合には、ＮＧアラームを発進してそのまま次工程へと送り出し、次工程において作業者がエアツールを使って手作業にて２本目のボルト締めを行うことになる。

このように本実施の形態によれば、予め計測した車体Ｂ側の座面３におけるねじ穴４の三次元位置情報に基づいてハンドリング用ロボットＲ１の把持ハンド９に支持されているフード１の姿勢を補正しながら車体Ｂの正規組付位置に位置決めするとともに、フードヒンジ２のうち車体側ヒンジアーム６の姿勢を矯正することで車体Ｂ側のねじ穴４と車体側ヒンジアーム６のボルト穴１５とを合致させ、その矯正状態のままでボルト締めを行うため、ボルト締め不能の事態の発生が極端に少なくなって、フードの自動組付作業における信頼性が大幅に向上し、生産性の向上にも寄与することができる。

また、計測ヘッド３０を一方の締結用ロボットＲ２に支持されている締結ユニット１７に付帯させているので、計測ヘッド３０専用の独立したロボットを用意する必要がないので、ロボットの総数の削減により設備費を抑制することができる。

１…フード
２…フードヒンジ
３…座面
４…ねじ穴
５…フード側ヒンジアーム
６…車体側ヒンジアーム
７…ヒンジピン
９…把持ハンド（フード支持手段）
１５…ボルト穴
１７，１９…締結ユニット（締結手段）
２１…ナットランナー（ボルト締め手段）
２２…ヒンジプッシャー（ヒンジアーム押付手段）
２３…ヒンジ矯正ガイド（ヒンジアーム矯正手段）
２５…ボルト
３０…計測ヘッド（計測手段）
３４…視覚センサ
３５…測距センサ
Ｂ…車体
Ｒ１…ハンドリング用ロボット（第１のロボット）
Ｒ２，Ｒ３…締結用ロボット（第２，第３のロボット）

Claims (10)

1. 車体側ヒンジアームとフード側ヒンジアームとをヒンジピンにて結合してなるフードヒンジが上記フード側ヒンジアームを固定部としてフードの裏面に予め固定されていて、このフードを上記フードヒンジの車体側ヒンジアームを取付面として車体にボルト締め固定することにより組み付ける方法であって、
   車体のうち上記車体側ヒンジアームが着座する部位に設けられたねじ穴の三次元位置を計測手段により計測してそのねじ穴の位置情報を取得する工程と、
   フード支持手段に支持されているフードの姿勢を上記ねじ穴の位置情報に基づいて補正しながら当該フードを車体の正規組付位置に位置決めする工程と、
   ヒンジアーム押付手段により上記フードに付帯しているフードヒンジの車体側ヒンジアームを車体側に押し付けた上で当該ヒンジアーム押付手段を退避させる工程と、
   ヒンジアーム矯正手段により上記車体側ヒンジアームの姿勢を矯正することで車体側のねじ穴と車体側ヒンジアームのボルト穴とを合致させ、その矯正状態のままでボルト締め手段によりボルト穴側からボルトを挿入して締め付ける工程と、
   を含むことを特徴とする自動車のフード組付方法。
2. 上記車体側ヒンジアームには二つのボルト穴が、車体側には当該二つのボルト穴に個別に対応するねじ穴がそれぞれに設けられていて、これらのボルト穴およびねじ穴に挿入される二本のボルトにて車体側ヒンジアームが車体にねじ締め固定されるようになっていて、
   上記ボルト締めに際して、１本目のボルト締めのためのねじ穴とボルト穴とを合致させるように上記ヒンジアーム矯正手段により車体側ヒンジアームの姿勢を矯正する一方、２本目のボルト締めの際には上記ヒンジアーム矯正手段により車体側ヒンジアームを矯正することなくボルト締めを実行することを特徴とする請求項１に記載の自動車のフード組付方法。
3. 上記フードの裏面の左右二箇所にそれぞれにフードヒンジが予め固定されているとともに、
   上記ヒンジアーム押付手段とヒンジアーム矯正手段およびボルト締め手段は左右のフードヒンジごとに独立して設けられていて、
   左右のフードヒンジでのボルト締め作業が並行して行われることを特徴とする請求項２に記載の自動車のフード組付方法。
4. 車体側ヒンジアームとフード側ヒンジアームとをヒンジピンにて結合してなるフードヒンジが上記フード側ヒンジアームを固定部としてフードの裏面に予め固定されていて、このフードを上記フードヒンジの車体側ヒンジアームを取付面として車体にボルト締め固定することにより組み付ける装置にして、
   上記フードを支持しているフード支持手段と計測手段および締結手段の三者の協働によりフードを車体に組み付ける装置であって、
   車体のうち上記車体側ヒンジアームが着座する部位に設けられたねじ穴の三次元位置を計測する計測手段と、
   フードを支持しているとともに、そのフードの姿勢を上記ねじ穴の位置情報に基づいて補正しながら当該フードを車体の正規組付位置に位置決めするフード支持手段と、
   上記フードに付帯しているフードヒンジの車体側ヒンジアームを車体側に押し付けた後に退避動作するヒンジアーム押付手段と、
   上記車体側ヒンジアームの姿勢を矯正することで車体側のねじ穴と車体側ヒンジアームのボルト穴とを合致させるヒンジアーム矯正手段と、
   上記車体側ヒンジアームの矯正状態のままでボルト穴側からボルトを挿入して締め付けるボルト締め手段と、
   を備えていて、
   上記ヒンジアーム押付手段とヒンジアーム矯正手段およびボルト締め手段の三者が共通の支持体に支持されていることでユニット化された締結手段を形成していることを特徴とする自動車のフード組付装置。
5. 上記フードの裏面の左右二箇所にそれぞれにフードヒンジが予め固定されているとともに、
   上記締結手段は左右のフードヒンジごとに独立して設けられていることを特徴とする請求項４に記載の自動車のフード組付装置。
6. 上記計測手段は左右一対の締結手段のうちいずれか一方に設けられていて、
   当該計測手段が車体のうち左右のフードヒンジのためのねじ穴の三次元位置をそれぞれに計測するものであることを特徴とする請求項５に記載の自動車のフード組付装置。
7. 上記フード支持手段は第１のロボットのアーム先端に装着されたフード把持ハンドである一方、
   上記左右一対の締結手段はそれぞれに独立した第２，第３のロボットのアーム先端に装着されていて、
   第１〜第３のロボットが協働してフードを車体に組み付けるものであることを特徴とする請求項６に記載の自動車のフード組付装置。
8. 上記車体側ヒンジアームには二つのボルト穴が、車体側には当該二つのボルト穴に個別に対応するねじ穴がそれぞれに設けられていて、これらのボルト穴およびねじ穴に挿入される２本のボルトにて車体側ヒンジアームが車体にねじ締め固定されるようになっていて、
   上記ボルト締めに際して、１本目のボルト締めのためのねじ穴とボルト穴とを合致させるように上記ヒンジアーム矯正手段により車体側ヒンジアームの姿勢を矯正する一方、２本目のボルト締めの際には上記ヒンジアーム矯正手段を車体側ヒンジアームから退避させて当該車体側ヒンジアームを矯正することなくボルト締めを行うようになっていることを特徴とする請求項７に記載の自動車のフード組付装置。
9. 上記締結手段には、１本目のボルト締めのためのボルト締め手段と２本目のボルト締めのためのボルト締め手段とがそれぞれに独立して設けられていることを特徴とするる請求項８に記載の自動車のフード組付装置。
10. 上記計測手段は、車体平面視でのねじ穴の位置を計測する二次元の視覚センサと、上記ねじ穴の開口部の高さ方向位置を計測する測距センサとを組み合わせたものであることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一つに記載の自動車のフード組付装置。

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