JPH11123623A - 自動車用フレームの穴明け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形済みのシャシフレームについて、金型で
明けることができなかった穴を低コストで加工でき、し
かもモデルチェンジや設計変更に因る穴位置または穴径
の変更に対応できる自動車用フレームの穴明け装置を提
供する。 【解決手段】 所定形状に成形された後の自動車用フレ
ーム２に小穴７６を穿つヨークパンチ３１と、上記小穴
７６を所定径にまで拡径するドリルツール３２とを備え
て構成されている。ヨークパンチ３１がその能力に応じ
た小穴７６を穿ち、その小穴７６をドリルツール３２に
よるドリル加工の下穴としているので、ヨークパンチ３
１の能力を超えた厚板のワーク２に対しても、ヨークパ
ンチ３１を交換することなく即ち低コストで穴明け加工
できる。また、既に明けられた下穴７６に対してドリル
加工を行うため、無垢のワーク２にドリルで穴を明ける
のと比較して高速で穴加工できると共に、ドリル刃具５
５の負荷が減ってドリル刃具５５の使用可能回数（寿
命）が延びる。また、下穴７６が明いているのでドリル
刃先の放熱効果が高まってドリルの寿命が長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少量多品種生産に
対して低コストで穴明け加工できる自動車用フレームの
穴明け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用（特に中大型車用）のシャシフ
レーム（特にサイドメンバ等）には、様々なサイズの多
くの穴が穿たれている。各穴は、車型ごとに穴の位置お
よび穴径が異なっている。また、一つの車型ごとの生産
台数が少ないことが多い。従って、全ての穴を金型で穴
加工しようとすると、各車型ごとに異なった金型が必要
となり、投資コストが増大する。

【０００３】そこで、従来、広範囲の車型に対して共通
の穴のみを金型で加工するか、生産台数の比較的多い車
型のみに限定してピアス金型を製作して穴加工を行い、
これら金型で明けることができなかった穴を、シャシフ
レームの成形後にＮＣピアス装置、ヨークパンチまたは
穴明け治具を用いたドリル加工等によって形成するよう
にしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＮＣピアス装
置は、投資コストが高く且つ大きな設置スペースを必要
とする。また、ヨークパンチは、厚板のワーク（シャシ
フレーム）の場合にはそのヨークの撓みに因って明けら
れる穴径に限界がある上、穴サイズを変更するにはパン
チとスナップを交換するか穴サイズごとに異なったヨー
クパンチを準備する必要がある。また、穴明け治具を用
いたドリル穴明け工法では、車型ごとに異なった穴明け
治具を製作する必要がある上、加工時間が長く、しかも
螺旋状に長く連続した切粉が発生するため、その処理に
手間がかかる。

【０００５】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、成形済みのシャシフレームについて、金型で明
けることができなかった穴を低コストで加工でき、しか
もモデルチェンジや設計変更に因る穴位置または穴径の
変更に対応できる自動車用フレームの穴明け装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る自動車用フレームの穴明け装置は、所定形状
に成形された後の自動車用フレームに小穴を穿つヨーク
パンチと、上記小穴を所定径にまで拡径するドリルツー
ルとを備えて構成されている。

【０００７】本発明によれば、ヨークパンチがその能力
に応じた小穴を穿ち、その小穴をドリルツールによるド
リル加工の下穴としているので、ヨークパンチの能力を
超えた厚板のワークに対しても、ヨークパンチを交換す
ることなく即ち低コストで穴明け加工できる。また、既
に明けられた下穴に対してドリル加工を行うため、無垢
のワークにドリルで穴を明けるのと比較して高速で穴加
工できると共に、ドリル刃具の負荷が減ってドリル刃具
の使用可能回数（寿命）が延びる。また、下穴が明いて
いるのでドリル刃先の放熱効果が高まってドリルの寿命
が長くなる。

【０００８】上記ヨークパンチが、ロボットアームの先
端部に取り付けられ、上記ドリルツールが、別のロボッ
トアームの先端部に取り付けられていてもよい。これに
よれば、ドリルツール側のロボットアームの教示点デー
タに、ヨークパンチ側のロボットアームの教示点データ
を用いることにより、教示時間を短縮できる。また、ロ
ボットアームを用いているので、教示点データを変更す
ることにより、モデルチェンジ等に因る穴位置の変更に
容易に対応できる。

【０００９】上記ドリルツールが、使用するドリル刃具
を交換することによってドリル径を変更するドリル径変
更機構を備えていてもよい。これによれば、ヨークパン
チによって穿たれた小穴を下穴としてドリル加工する際
に、ドリル径変更機構によって使用するドリル刃具を交
換することで様々な径の穴を加工でき、穴の箇所に応じ
て異なった穴径を加工できることは勿論、モデルチェン
ジ等に因る穴径の変更にも容易に対応できる。

【００１０】上記ドリルツールが、ドリルの軸方向と直
交方向への移動を許容するフローティング支持機構を介
してロボットアームの先端部に取り付けられていてもよ
い。これによれば、ヨークパンチで穿たれた小穴の穴径
内にドリルツールのドリル刃具の先端円錐部の中心が位
置していれば、以降ドリルツールを軸方向前方に押し出
すことにより、ドリルツールが軸方向と直交方向に移動
して自動的に調芯される。よって、ドリルツール側のロ
ボットアームの教示を多少ラフに行うことができ、教示
時間が短縮できる。

【００１１】上記ロボットアームが、切削中のドリルツ
ールのドリルの刃先に微小な軸方向の振動を誘起すべ
く、比較的剛性の低い多関節型ロボットアームであって
もよい。これによれば、ドリルツールの支持剛性の低さ
に起因して、ヨークパンチで穿たれた小穴を切削中のド
リルツールのドリルの刃先に、ステップフィード加工に
近い細かな軸方向の振動が生じる。このため、発生する
切粉の形状が安定して微細な粉状となる。よって、切粉
の後処理が容易になる。

【００１２】上記ロボットアームの先端部に、ドリルツ
ールをドリルの軸方向に移動させるためのアクチュエー
タとしてエアシリンダを設けてもよい。これによれば、
ドリルツールを軸方向に移動させるアクチュエータ（エ
アシリンダ）の作動流体に、オイルのような非圧縮性流
体ではなく圧縮性流体であるエアを用いているので、前
述の軸方向の細かな振動が発生しやすくなる。

【００１３】上記エアシリンダに、定圧エア供給機構を
接続し、上記ドリルツールの駆動源に、定トルクモータ
を用いてもよい。これによれば、ヨークパンチで穿たれ
た小穴をドリルツールでドリル加工する際、その掘削回
転トルクが一定となると共に掘削軸送り力が一定となる
ので、加工穴に無理な力が加わることはなく、加工面が
良好となる。

【００１４】上記定圧エア供給機構に、ドリルツールの
姿勢に応じて設定エア圧を変更する設定エア圧切換機構
を設けてもよい。これによれば、ドリルツールが水平姿
勢か垂直姿勢かによってエアシリンダに加わるドリルツ
ールの荷重（自重）が異なるが、ドリルツールの姿勢に
応じてエアシリンダへの供給エア圧を変更することによ
り、ドリルツールの姿勢に拘らずドリルの軸方向の送り
力を一定にできる。

【００１５】上記フローティング支持機構に、ドリルツ
ールをフローティングのセンター位置でロックするため
の固定手段を設けてもよい。これによれば、ドリルツー
ルをロックすれば、ロボットの教示作業を安定して行う
ことができると共に、下穴のない無垢のワークに対して
も穴明けが可能となる。

【００１６】上記フローティング支持機構が、ドリルツ
ールをフローティング支持するための複数のエアシリン
ダを有し、該エアシリンダに、ドリルツールの姿勢に応
じて各エアシリンダのエア圧を調整してバランス調整を
行うエア圧調整手段を接続してもよい。これによれば、
ドリルツールが水平姿勢か垂直姿勢かによって各エアシ
リンダに加わるドリルツールの荷重（自重）が異なる
が、ドリルツールの姿勢に応じて各エアシリンダへの供
給エア圧を変更することにより、ドリルツールの姿勢に
拘らず常にニュートラルなフローティング状態が可能と
なる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１８】図１(a) は本実施形態に係る自動車用フレ
ームの穴明け装置１の平面図、図１(b) は側面図、図１
(c) は正面図である。上記穴明け装置１によって穴が明
けられるフレームは、図２に示すシャシフレームのサイ
ドメンバ２である。サイドメンバ２は、断面コ字状に形
成された長尺材からなり、ウェブ部３とフランジ部４、
４とから構成されている。

【００１９】サイドメンバ２は、図１に示すワーク位置
決め治具５に把持される。ワーク位置決め治具５は、床
面６上に設置された架台部７と、架台部７に設けられワ
ークとしてのサイドメンバ２が載置される載台部８と、
載台部８上のサイドメンバ２を上方から押さえる把持部
９とを有している。載台部８および把持部９は、サイド
メンバ２の長手方向に所定間隔を隔てて複数配置されて
いる。

【００２０】各把持部９は、図３に示すように、左右一
対のアーム１０、１０を有している。各アーム１０は、
略Ｕ字状に屈曲成形されており、中間部の支点１１が載
台部８に枢支されており、一端部の力点１２がシリンダ
１３に枢着されており、他端部の作用点１４がサイドメ
ンバ２を上方から押さえるようになっている。シリンダ
１３は、一端が上記力点１２に枢着され、他端が載台部
８に枢着されている。この構成によれば、シリンダ１３
を伸縮することにより、アーム１０が回動し、載台部８
上のサイドメンバ２が把持・解放される。

【００２１】載台部８は、図３のように、サイドメンバ
２を上に凹状になるようにして支持する載せ部１５を有
している。かかる載せ部１５を有する載台部８は、サイ
ドメンバ２の長手方向に沿って樋状に連続して形成され
ているわけではなく、所定間隔を隔てて図１(a),(b) に
示す把持部９の位置に複数配置されている。これは、各
載台部８、８、…同士の間の露出しているサイドメンバ
ー２を、図１０および図１１に示すようにヨークパンチ
３１やドリルツール３２によって穴加工するためであ
る。また、載せ部１５上のサイドメンバ２は、図４に示
すように、フランジ部４の内側が引寄シリンダ１６ａに
よって基準ブロック１６ｂに押し付けられ、幅方向の位
置決めがなされる。

【００２２】かかるワーク位置決め治具５の脇には、図
１に示すように、穴明け装置１が配置されている。穴明
け装置１は、床面６上に設置された架台部１７を有して
いる。架台部１７は、ワーク位置決め治具５によって位
置決めされたサイドメンバ２の長手方向に沿って配置さ
れており、その上部にヨークパンチロボット１８と、ド
リルツールロボット１９とが設けられている。各ロボッ
ト１８、１９は、架台部１７に形成されたガイド２０に
沿ってサイドメンバ２の長手方向に自在に移動する基部
２１を有している。基部２１には、旋回台２２が旋回自
在に設けられ、旋回台２２には、多関節ロボットアーム
２３が設けられている。

【００２３】図５にドリルツールロボット１９を、図６
にヨークパンチロボット１８を示す。図示するように、
各ロボット１８、１９の各多関節ロボットアーム２３、
２３は、旋回台２２に対して第１支点２４を中心に回動
する第１アーム２５と、第１アーム２５に対して第２支
点２６を中心に回動する第２アーム２７と、第２アーム
２７に対して第３支点２８を中心に回動する第３アーム
２９と、第２アーム２７に設けられた伸縮回転機構３０
とをそれぞれ有している。各第３アーム２９には、それ
ぞれヨークパンチ３１とドリルツール３２とが取り付け
られている。

【００２４】ヨークパンチ３１は、図６に示すように、
Ｃ字型に形成されたヨーク３３と、その上部に取り付け
られた油圧パンチ３４と、それに対向して取り付けられ
た受台３５とを有しており、上記サイドメンバ２にドリ
ル加工の下穴としての小穴７６を穿つものである（図１
０、図１１参照）。油圧パンチ３４には、油圧モータ３
６で生成された油圧がホース３７を介して供給されるよ
うになっている。受台３５には、パンチによって生じた
ワークの滓を吸引除去する吸引ホース３８が取り付けら
れている。吸引ホース３８は、集塵タンク３９に接続さ
れており、モータ４０によって吸引力が加わるようにな
っている。

【００２５】図５に示すドリルツール３２は、ヨークパ
ンチ３１によって穿たれた小穴を下穴としてそれを所定
径にまで拡径するものであり、一定トルク型のインバー
タモータ４１を駆動源としている。ドリルツール３２
は、図７に示すように、支持ブラケット４２に取り付け
られている。支持ブラケット４２は、ロボットアーム２
３の第３アーム２８の先端部に、ドリルの軸方向に移動
自在に取り付けられている。すなわち、第３アーム２８
の先端部の基部４３には、ドリルの軸方向に延出された
ガイドロッド４４が設けられており、そのガイドロッド
４４には、支持ブラケット４２が挿通されている。

【００２６】基部４３には、支持ブラケット４２をガイ
ドロッド４４に沿って移動させるアクチュエータとして
エアシリンダ４５が設けられている。エアシリンダ４５
には、エア配管４６を介して定圧エア供給機構４７が接
続されている。定圧エア供給機構４７は、エアを貯蔵す
るアキュームレータタンク４８と、そこにエア供給する
エアポンプ４９とを有している。アキュームレータタン
ク４８には、リリーフ弁５０と圧力センサ５１とが設け
られてる。リリーフ弁５０と圧力センサ５１とは、制御
部５２に接続されており、圧力が予め定められた設定圧
力以上になるとリリーフ弁５０が開かれ、さもなければ
閉じられるようになっている。なお、定圧エア供給機構
４７は上記機構に限られず、エアシリンダ４５に予め定
められた一定のエア圧を供給できる構成であればよく、
公知の様々な構成が適用可能である。

【００２７】上記制御部５２には、ドリルツール３２の
姿勢（垂直姿勢や水平姿勢）に応じて設定エア圧を変更
する設定エア圧切換機構５３が設けられている。ドリル
ツール３２の姿勢によってエアシリンダ４５に加わるド
リルツール３２の荷重（自重）が変化するからである。
上記エア配管４６には、開閉弁５４が設けられ、図示し
ない制御部によって適宜開閉されるようになっている。
また、基部４３と支持ブラケット４２との間には、ドリ
ルツール３２を引き戻すリターンバネ５４が設けられて
いる。なお、リターンバネ５４を用いず、引き戻し側も
エアシリンダ４５で行ってもよいことは勿論である。

【００２８】上記ドリルツール３２には、使用するドリ
ル刃具５５を交換することによってドリル径を変更する
ドリル径変更機構５６が備えられている。このドリル径
変更機構５６は、図７に示すようにドリル刃具５５をド
リル本体５７から着脱自在とする着脱機構５８と、図１
(b) に示すように複数種類のドリル径のドリル刃具５５
が収容されたドリル収容部５９とを有しており、次のよ
うに作動する。すなわち、多関節ロボットアーム２３を
作動させてドリルツール３２の現在のドリル刃具５５を
ドリル収容部５９の空き部分に挿入してそのドリル刃具
５５を取り外し、代わりにドリル収容部５９に収容され
た新たに使用するドリル刃具５５にアーム２３を作動さ
せて付け替えるのである。かかる動作は全て自動で行わ
れる。

【００２９】上記ドリルツール３２は、図８に示すよう
に、断面が略正方形状に形成されており、上記支持ブラ
ケット４２は、上記ドリルツール３２を囲繞するように
略八角形状に形成された中空体からなっている。支持ブ
ラケット４２には、ドリルツール３２をドリルの軸方向
と直交方向へ移動自在に支持するフローティング支持機
構６０が設けられている。フローティング支持機構６０
は、一端が支持ブラケット４２に取り付けられ、他端が
ドリルツール３２の取付台６１に取り付けられた複数の
エアシリンダ６２、６３から構成されており、ドリルツ
ール３２がその軸方向と直交方向へ移動自在することを
許容するが、ドリルツール３２がその軸方向へ移動する
ことは規制する。

【００３０】エアシリンダ６２、６３は、中央のバラン
ス用シリンダ６２とその両側のロック用シリンダ６３、
６３とが３個一組となって、シリンダユニット８０を構
成している。これら３個一組のシリンダユニット８０
は、断面略正方形状のドリルツール３２の各辺に、９０
度間隔で放射状に配置されている。

【００３１】バランス用シリンダ６２には、ドリルツー
ル３２の姿勢に応じて各シリンダ６２、６２、…のエア
圧を調整してバランス調整を行うエア圧調整手段６４が
接続されている。エア圧調整手段６４は、エアを貯蔵す
るアキュームレータタンク６５と、そこにエア供給する
エアポンプ６６と、アキュームレータタンク６５から各
シリンダ６２、６２、…にエアを供給するエア配管６７
と、エア配管６７に設けられた開閉弁６８とを有してい
る。アキュームレータタンク６５内のエア圧は、圧力セ
ンサ６９で検出された圧力を予め設定された所定の圧力
にするように制御部７０がリリーフ弁７１を開閉するこ
とで、所定の一定値に保たれる。なお、エア圧調整手段
６４は上記機構に限られず、各シリンダ６２、６２、…
に所定のエア圧を選択的に供給できる構成であればよ
く、公知の様々な構成が適用可能である。

【００３２】上記開閉弁６８は、ドリルツール３２の姿
勢に応じて制御部７４によってそれぞれ独立に開閉さ
れ、アキュームレータタンク６５とシリンダ６２とを連
通する開状態と、シリンダ６２内を大気開放とする閉状
態とに選択的に作動される。これによれば、ドリルツー
ル３２が水平姿勢か垂直姿勢かによって各エアシリンダ
６２、６２、…に加わるドリルツール３２の荷重（自
重）が異なるが、ドリルツール３２の姿勢に応じて各エ
アシリンダ６２、６２、…への供給エア圧を変更するこ
とにより、ドリルツール３２の姿勢に拘らず常にニュー
トラルなフローティング状態が可能となる。たとえば、
図８の状態では、上部のシリンダ６２と左右のシリンダ
６２、６２には開閉弁６８を閉じてエアを供給せず、下
部のシリンダ６２の開閉弁６８のみを開いてドリルツー
ル３２の自重を打ち消すエア圧を供給することにより、
ドリルツール３２をニュートラルなセンター位置でのフ
ローティング状態に支持できる。

【００３３】また、上記ロック用シリンダ６３、６３、
…にもエア配管７２を介して開閉弁７３がそれぞれ設け
られている。これら開閉弁７３は、制御部７４によって
適宜開閉される。開閉弁７３が開かれればシリンダ６２
内が大気に開放され、開閉弁７３が閉じられればシリン
ダ６３内が閉塞される。開閉弁７３は、通常開いており
ドリルツール３２の自由な移動を許容するが、ドリルツ
ール３２をロックするときには閉じられる。すなわち、
ロック用シリンダ６３とエア配管７２と開閉弁７３と
が、固定手段７５を構成する。かかる固定手段７５によ
れば、ドリルツール３２をフローティングのセンター位
置でロックすることが可能である。

【００３４】以上の構成からなる本実施形態の作用を述
べる。

【００３５】本実施形態に係る自動車用フレームの穴明
け装置は、所定形状に成形された後のサイドメンバ２に
小穴を穿つヨークパンチ３１と、その小穴を所定径にま
で拡径するドリルツール３２とを備えているので、ヨー
クパンチ３１がその能力に応じた小穴を穿ち、その小穴
をドリルツール３２によるドリル加工の下穴とすること
により、ヨークパンチ３１の能力を超えた厚板のワーク
（サイドメンバ２）に対しても、ヨークパンチ３１を交
換することなく即ち低コストで穴明け加工できる。すな
わち、重量が重く高価なヨークパンチ３１を複数種類容
易してツールチェンジする必要がない。

【００３６】たとえば、ワーク位置決め治具５に位置決
め固定されたサイドメンバ２のフランジ部４に穴加工す
るときには、先ず図１０(a) に示すようにヨークパンチ
３１側の多関節ロボットアーム２３を作動させてヨーク
パンチ３１でフランジ部４を挟むようにしてパンチによ
って小穴７６を穿ち、次に図１１(a) に示すようにドリ
ルツール３２側の多関節ロボットアームを作動させてド
リルツール３２のドリル刃具５５で上記小穴７６を所定
の穴径にまで拡径する。なお、図１０(b),図１１(b)
は、同様にサイドメンバ２のウェブ部３に穴加工すると
きの説明図である。

【００３７】また、既に明けられた下穴７６に対してド
リル加工を行うため、無垢のワーク（サイドメンバ２）
にドリルで穴を明けるのと比較して高速で穴加工できる
と共に、ドリル刃具５５の負荷が減ってドリル刃具５５
の使用可能回数（寿命）が延びる。また、下穴７６が明
いているのでドリル刃具５５のドリル刃先の放熱効果が
高まって、無垢のワーク（サイドメンバ２）にドリルで
穴を明けるのと比較してドリルの寿命が長くなる。

【００３８】また、図５および図６に示すように、上記
ヨークパンチ３１が、ロボットアーム２３の先端部に取
り付けられ、上記ドリルツール３２が、別のロボットア
ーム２３の先端部に取り付けられているので、ドリルツ
ール３２側のロボットアーム２３の教示点データに、ヨ
ークパンチ３１側のロボットアーム２３の教示点データ
を用いることができ、教示時間を短縮できる。また、ロ
ボットアーム２３を用いているので、教示点データを変
更することにより、車型のモデルチェンジ等に因るサイ
ドメンバ２の穴位置の変更にも容易に対応できる。

【００３９】また、図７および図１(b) に示すように、
上記ドリルツール３２が、使用するドリル刃具５５を交
換することによってドリル径を変更するドリル径変更機
構５６を備えているので、ヨークパンチ３１によって穿
たれた小穴７６を下穴としてドリル加工する際に、ドリ
ル径変更機構５６によって使用するドリル刃具５５を交
換することで様々な径の穴を加工できる。よって、穴の
箇所に応じて異なった穴径を加工できることは勿論、モ
デルチェンジ等に因る穴径の変更にも容易に対応でき
る。ここで、ドリル刃具５５は、ヨークパンチ３１と比
べれば軽量であり、安価である。よって、ヨークパンチ
３１を交換するよりも、ドリル刃具５５を交換する方
が、ハンドリング的にもコスト的にも有利である。

【００４０】また、図８に示すように、上記ドリルツー
ル３２が、ドリルの軸方向と直交方向への移動を許容す
るフローティング支持機構６０を介してロボットアーム
２３の先端部に取り付けられているので、ヨークパンチ
３１で穿たれた小穴７６の穴径内にドリルツール３２の
ドリル刃具５５の先端円錐部７７の中心が位置していれ
ば、以降ドリルツール３２をエアシリンダ４５によって
軸方向前方に押し出すことにより、ドリルツール３２が
軸方向と直交方向に移動して自動的に調芯される。よっ
て、ドリルツール３２側のロボットアーム２３の教示を
多少ラフに行うことができ、教示時間が短縮できる。

【００４１】また、図５に示すように、上記ロボットア
ーム２３が、切削中のドリルツール３２のドリル刃具５
５の刃先に微小な軸方向の振動を誘起すべく、比較的剛
性の低い多関節型ロボットアーム２３からなっているの
で、ドリルツール３２の支持剛性の低さに起因して、ヨ
ークパンチ３１で穿たれた小穴７６を切削中のドリルツ
ール３２のドリル刃具５５の刃先に、ステップフィード
加工に近い細かな軸方向の振動が生じる。このため、発
生する切粉の形状が安定して微細な粉状となる。すなわ
ち、螺旋状に連続した切粉にならない。よって、切粉の
後処理が容易になる。

【００４２】また、図７に示すように、上記ロボットア
ーム２３の先端部に、ドリルツール３２をドリルの軸方
向に移動させるためのアクチュエータとしてエアシリン
ダ４５を設けたので、ドリルツール３２を軸方向に移動
させるアクチュエータ（エアシリンダ３２）の作動流体
に、オイルのような非圧縮性流体ではなく圧縮性流体で
あるエアが用いられることになり、前述の軸方向の細か
な振動が発生しやすくなる。すなわち、ドリルツール３
２の刃先が細かな軸方向の振動をする度に、エアシリン
ダ４５内のエアが細かく圧縮されることになる。

【００４３】また、上記エアシリンダ４５に、定圧エア
供給機構４７を接続し、上記ドリルツール３２の駆動源
に、定トルクモータ４１を用いているので、ヨークパン
チ３１で穿たれた小穴７６をドリルツール３２でドリル
加工する際、その掘削回転トルクが一定となると共に掘
削軸送り力が一定となる。よって、加工穴に無理な力が
加わることはなく、加工面が良好となる。

【００４４】また、上記定圧エア供給機構４７に、ドリ
ルツール３２の姿勢に応じて設定エア圧を変更する設定
エア圧切換機構５３を設けているので、ドリルツール３
２が水平姿勢か垂直姿勢かによってエアシリンダ４５に
加わるドリルツール３２の荷重（自重）が異なるが、ド
リルツール３２の姿勢に応じてエアシリンダ４５への供
給エア圧を変更することにより、ドリルツール３２の姿
勢に拘らずドリルの軸方向の送り力を一定にできる。

【００４５】例えば、ドリルツール３２が水平状態のと
きにはドリルツール３２の自重はエアシリンダ４５に加
わらないが、ドリルツール３２が垂直状態下向きのとき
にはドリルツール３２の自重がエアシリンダ４５を伸ば
すように加わり、ドリルツール３２が垂直状態上向きの
ときにはドリルツール３２の自重がエアシリンダ４５を
縮めるように加わる。よって、かかるドリルツール３２
の姿勢変化に拘らず、ドリルの軸方向の送り力を一定に
するように、エアシリンダ４５への供給エア圧を変更す
るのである。

【００４６】また、図８に示すように、上記フローティ
ング支持機構６０に、ドリルツール３２をフローティン
グのセンター位置でロックするための固定手段７５を設
けているので、ドリルツール３２をロックすれば、ロボ
ット１９の教示作業を安定して正確に行うことができる
と共に、無垢のワーク（サイドメンバ２）に対しても穴
明けが可能となる。なお、固定手段７５は、本実施形態
のようにシリンダ６２内のエアを閉塞するのみならず、
ドリルツール３２を支持ブラケット４２に係止するピン
と孔とによって構成してもよい。

【００４７】また、上記フローティング支持機構６０
が、ドリルツール３２をフローティング支持するための
複数のエアシリンダ６２を有し、それらエアシリンダ６
２に、ドリルツール３２の姿勢に応じて各エアシリンダ
６２のエア圧を調整してバランス調整を行うエア圧調整
手段６４を接続しているので、ドリルツール３２が水平
姿勢か垂直姿勢かによって各エアシリンダ６２に加わる
ドリルツール３２の荷重（自重）が異なるが、ドリルツ
ール３２の姿勢に応じて各エアシリンダ６２への供給エ
ア圧を変更することにより、ドリルツール３２の姿勢に
拘らず常にニュートラルなフローティング状態が可能と
なる。

【００４８】図９は、上記フローティング支持機構６０
の変形例を示す説明図である。図示するようにこのフロ
ーティング支持機構６０ａは、略正方形状のドリルツー
ル３２の外側にそれを一方向（左右方向）にのみスライ
ド移動させる内側ケーシング８０を設け、内側ケーシン
グ８０の外側にそれを上記一方向と直交方向（上下方
向）にのみスライド移動させる外側ケーシング８１を設
け、外側ケーシング８１を上記支持ブラケット４２に取
り付けて構成されている。ドリルツール３２と内側ケー
シング８０との間には、内側エアシリンダ８２が設けら
れており、内側ケーシング８０と外側ケーシング８１と
の間には、外側エアシリンダ８３が設けられている。こ
れらシリンダ８２、８３は、図８に示すバランス用シリ
ンダ６２に相当し、図８のようなエア配管等が接続され
ている。

【００４９】このフローティング支持機構６０ａによっ
ても、ドリルツール３２の姿勢に応じて各エアシリンダ
８２，８３への供給エア圧を変更することにより、ドリ
ルツール３２の姿勢に拘らず常にニュートラルなフロー
ティング状態が可能となる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の如き優れた効果を発揮できる。

【００５１】(1)請求項１記載の発明によれば、ヨーク
パンチの能力を超えた厚板のワークに対しても、ヨーク
パンチを交換することなく即ち低コストで穴明け加工で
きる。

【００５２】(2)請求項２記載の発明によれば、各ロボ
ットアームの教示点データを兼用することにより、教示
時間を短縮できる。また、教示点データを変更すること
により、モデルチェンジ等に因る穴位置の変更に容易に
対応できる。

【００５３】(3)請求項３記載の発明によれば、様々な
径の穴を加工でき、穴の箇所に応じて異なった穴径を加
工できることは勿論、モデルチェンジ等に因る穴径の変
更にも容易に対応できる。

【００５４】(4)請求項４記載の発明によれば、ドリル
ツールが軸方向と直交方向に移動して自動的に調芯され
るので、ドリルツール側のロボットアームの教示を多少
ラフに行うことができ、教示時間が短縮できる。

【００５５】(5)請求項５記載の発明によれば、切削中
のドリルツールのドリルの刃先にステップフィード加工
に近い細かな軸方向の振動が生じるので、発生する切粉
の形状が安定して微細な粉状となって、切粉の後処理が
容易になる。

【００５６】(6)請求項６記載の発明によれば、ドリル
ツールを軸方向に移動させるアクチュエータの作動流体
に、オイルのような非圧縮性流体ではなく圧縮性流体で
あるエアを用いているので、前述の軸方向の細かな振動
が発生しやすくなる。

【００５７】(7)請求項７記載の発明によれば、ヨーク
パンチで穿たれた小穴をドリルツールでドリル加工する
際、その掘削回転トルクが一定となると共に掘削軸送り
力が一定となるので、加工穴に無理な力が加わることは
なく、加工面が良好となる。

【００５８】(8)請求項８記載の発明によれば、ドリル
ツールの姿勢に応じてエアシリンダへの供給エア圧を変
更することにより、ドリルツールの姿勢に拘らずドリル
の軸方向の送り力を一定にでき、安定した穴加工が確保
できる。

【００５９】(9)請求項９記載の発明によれば、ドリル
ツールをロックすれば、ロボットの教示作業を安定して
行うことができると共に、下穴のない無垢のワークに対
しても穴明けが可能となる。

【００６０】(10) 請求項１０記載の発明によれば、ド
リルツールの姿勢に応じて各エアシリンダへの供給エア
圧を変更することにより、ドリルツールの姿勢に拘らず
常にニュートラルなフローティング状態が可能となり、
安定した穴加工が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る自動車用フレームの
穴明け装置を示す説明図であり、図１(a) は平面図、図
１(b) は側面図、図１(c) は正面図である。

【図２】自動車用フレームを構成するサイドメンバの斜
視図である。

【図３】ワーク位置決め治具の概要を示す説明図であ
る。

【図４】ワーク位置決め治具の概要を示す説明図であ
る。

【図５】ドリルツールロボットの側面図である。

【図６】ヨークパンチロボットの側面図である。

【図７】ドリルツールの側面図である。

【図８】ドリルツールのフローティング支持機構を示す
正面図であり、図７のVIII-VIII 線矢示図である。

【図９】フローティング支持機構の変形例を示す正面図
である。

【図１０】ヨークパンチロボットによる小穴の加工の様
子を示す断面図である。

【図１１】ドリルツールロボットによる穴の加工の様子
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 穴明け装置 ２ 自動車用フレームとしてのサイドメンバ ２３ 多関節型ロボットアーム ３１ ヨークパンチ ３２ ドリルツール ４１ 定トルクモータ ４５ エアシリンダ ４７ 定圧エア供給機構 ５３ 設定エア圧切換機構 ５５ ドリルツール ５６ ドリルツール変更機構 ６０ フローティング支持機構 ６２ エアシリンダ ６４ エア圧調整手段 ７５ 固定手段 ７６ 小穴

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定形状に成形された後の自動車用フレ
   ームに小穴を穿つヨークパンチと、上記小穴を所定径に
   まで拡径するドリルツールとを備えたことを特徴とする
   自動車用フレームの穴明け装置。
2. 【請求項２】 上記ヨークパンチが、ロボットアームの
   先端部に取り付けられ、上記ドリルツールが、別のロボ
   ットアームの先端部に取り付けられた請求項１記載の自
   動車用フレームの穴明け装置。
3. 【請求項３】 上記ドリルツールが、使用するドリル刃
   具を交換することによってドリル径を変更するドリル径
   変更機構を備えた請求項２記載の自動車用フレームの穴
   明け装置。
4. 【請求項４】 上記ドリルツールが、ドリルの軸方向と
   直交方向への移動を許容するフローティング支持機構を
   介してロボットアームの先端部に取り付けられた請求項
   ２又は３記載の自動車用フレームの穴明け装置。
5. 【請求項５】 上記ロボットアームが、切削中のドリル
   ツールのドリルの刃先に微小な軸方向の振動を誘起すべ
   く、比較的剛性の低い多関節型ロボットアームである請
   求項４記載の自動車用フレームの穴明け装置。
6. 【請求項６】 上記ロボットアームの先端部に、ドリル
   ツールをドリルの軸方向に移動させるためのアクチュエ
   ータとしてエアシリンダを設けた請求項４又は５記載の
   自動車用フレームの穴明け装置。
7. 【請求項７】 上記エアシリンダに、定圧エア供給機構
   を接続し、上記ドリルツールの駆動源に、定トルクモー
   タを用いた請求項６記載の自動車用フレームの穴明け装
   置。
8. 【請求項８】 上記定圧エア供給機構に、ドリルツール
   の姿勢に応じて設定エア圧を変更する設定エア圧切換機
   構を設けた請求項７記載の自動車用フレームの穴明け装
   置。
9. 【請求項９】 上記フローティング支持機構に、ドリル
   ツールをフローティングのセンター位置でロックするた
   めの固定手段を設けた請求項４記載の自動車用フレーム
   の穴明け装置。
10. 【請求項１０】 上記フローティング支持機構が、ドリ
    ルツールをフローティング支持するための複数のエアシ
    リンダを有し、該エアシリンダに、ドリルツールの姿勢
    に応じて各エアシリンダのエア圧を調整してバランス調
    整を行うエア圧調整手段を接続した請求項４記載の自動
    車用フレームの穴明け装置。