JPH1158145A - 表面形状補修用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被補修部材の損傷部の凹部及び凸部を自動的
に且つ高精度に検出して被補修部材を高精度に且つ短時
間で補修することができる表面形状補修用装置を提供す
る。 【解決手段】 光学式形状測定器３及び接触式形状測定
器４により、被補修部材の損傷部の補修形状を測定して
補修形状データを制御部１に出力し、制御部１により、
測定された損傷部の補修形状データと正常形状データと
を用いて補修形状と正常形状との凹凸差を求め、被補修
部材の補修形状のうち正常形状に対して凹部又は凸部と
なっている部分を検出し、検出された凹部及び凸部をモ
ニタ５に識別可能な状態で表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被補修部材の表面
形状の損傷部を正常形状に補修するための表面形状補修
用装置に関し、特に、自動車のドア等の板金部品の損傷
部にパテを塗布した後、正常形状になるまでパテを自動
的に研削して補修する自動車用表面形状補修用装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のドア等の板金部品が事故
等により損傷した場合、まず、作業者が目視により損傷
した板金部品の凹部及び凸部を判断し、大きな凹部及び
凸部を手作業の板金加工により概略正常形状に戻し、次
に、凹部にパテを塗布して凸部にした後、完全に正常形
状になるまでパテを研削（切削又は研磨）するという作
業を繰り返していた。この後、サーフェーサー塗装を行
い、さらに研磨し、最後に上塗り作業を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の補修作業
により３次元の複雑な形状を補修するためには、作業者
に長年の経験及び高度な技能が必要とされ、このような
能力を有する作業者を育成するためには、長い年月を要
していた。このため、優秀な作業者を確保することが困
難になり、一方、経験の浅い作業者では、高精度に補修
することができないという問題があった。

【０００４】また、上記の板金加工で目視により微妙な
「ヘコミ」となる凹部や「フクラミ」となる凸部を見つ
けるのは、一般により高度な技能が必要とされ、パテ付
け後の研磨工程中に再発見される場合が多く、上記作業
のやり直りを招くという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、被補修部材の損傷部の凹
部及び凸部を自動的に且つ高精度に検出して被補修部材
を高精度に且つ短時間で補修することができる表面形状
補修用装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、被補修部材の損傷部を正常形状に補修する
ための表面形状補修用装置であって、被補修部材の損傷
部の補修形状を測定して補修形状データを出力する測定
手段と、前記測定手段により測定された補修形状データ
と正常形状データとを用いて補修形状と正常形状との凹
凸差を求め、補修形状のうち正常形状に対して凹部又は
凸部となっている部分を検出する検出手段とを備える表
面形状補修用装置を提供するものである。

【０００７】上記構成により、損傷部の補修形状と正常
形状との凹凸差を目視によらず測定データに基づいて自
動的に求めることができるので、正常形状に対して凹部
又は凸部となっている部分を正確に検出することができ
る。従って、目視では発見しにくい微妙な凹部及び凸部
も見落とすことがなくなり、作業のやり直しを回避し
て、作業時間が短縮されるとともに、被補修部材の損傷
部の凹部及び凸部を高精度に補修することができる。

【０００８】また、前記検出手段により検出された凹部
及び凸部を識別可能な状態で表示する表示手段をさらに
備えることが好ましい。この場合、補修部材の凹部及び
凸部が識別可能に表示されるので、作業者が凹部及び凸
部をより容易に判断することができる。

【０００９】また、前記測定手段は、被補修部材が損傷
部に対して鏡面対称な対称部を有する場合、前記対称部
の形状を測定し、前記検出手段は、前記測定手段により
測定された対称部の形状を反転させた形状を正常形状と
して前記凹部及び凸部を検出することが好ましい。この
場合、正常形状データを予め装置内部に記憶する必要が
なくなり、装置を簡略化することができる。

【００１０】また、前記凹部が正常形状に対して凸にな
るまで前記凹部に補修塗材が塗布された後、損傷部が正
常形状になるまで前記補修塗材を研削する研削手段をさ
らに備えることが好ましい。この場合、従来人手に頼っ
ていた板金工程を凸部の修正作業のみに削減し、凹部の
修正作業に関しては、補修塗材を研削することにより自
動的に修正することができ、加工工程の一部の無人化及
び作業時間の短縮を図ることができる。

【００１１】また、前記測定手段及び前記研削手段は、
装置本体に一体化され、前記測定手段の測定範囲の原点
及び前記研削手段の研削範囲の原点は、装置本体に対す
る所定位置に固定されることが好ましい。この場合、測
定手段及び研削手段が装置本体に一体化されるととも
に、測定範囲の原点と研削範囲の原点が装置本体に対し
て固定されているため、作業時の装置の据え付け位置の
精度が緩和され、装置の取り扱いが容易となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の表
面形状補修用装置について図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明の一実施の形態の表面形状補修用装
置の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明で
は、被補修部材として自動車のドアを補修する例につい
て説明するが、本発明はこの例に特に限定されず、３次
元的な形状を有する他の部材の表面形状補修用装置につ
いても同様に適用することができる。

【００１３】図１に示すように、表面形状補修用装置
は、制御部１、研削機２、光学式形状測定器３、接触式
形状測定器４、モニタ５を備える。

【００１４】制御部１は、研削機２、光学式形状測定器
３、接触式形状測定器４、及びモニタ５と接続される。
制御部１は、マイクロコンピュータ及びメモリ等からな
り、所定のプログラムが予め記憶され、ソフトウエアに
より各部の動作が制御される。

【００１５】光学式形状測定器３は、被補修部材である
自動車のドアの３次元的な形状を測定し、測定した３次
元形状データを制御部１に出力する。光学式形状測定器
３としては、例えば、モアレ干渉縞方式により一度に被
補修部材の３次元形状を測定する測定器、レーザ光をガ
ルバノミラーにより走査しながら被補修部材の３次元形
状を測定する測定器等の種々の測定器を用いることがで
き、測定精度としては、好ましくは０．７ｍｍ以下の精
度、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下の精度である。

【００１６】接触式形状測定器４は、被補修部材である
自動車のドアの形状データを正常なドアの形状データと
比較する際の基準となる合わせ点、例えば、ドアの外周
角部の頂点の３次元的な位置を測定し、測定した合わせ
点の位置データを制御部１に出力する。接触式形状測定
器４としては、種々の接触式３次元形状測定器を用いる
ことができ、測定精度としては、好ましくは２ｍｍ以下
の精度、さらに好ましくは１ｍｍ以下の精度である。

【００１７】研削機２は、制御部１から出力されるＮＣ
（Numerical Control）データを受け、このＮＣデータ
を用いて被補修部材を研削（切削又は研磨を含む）し、
被補修部材の損傷部の補修形状を正常形状に修正する。
研削機２としては、一般に用いられる数値制御研削機を
用いることができ、加工精度としては、好ましくは０．
１ｍｍ以下の精度、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以下
の精度である。また、研削機２に換えて、数値制御旋
盤、数値制御フライス盤、数値制御多機能工作機械等の
数値制御工作機械を用い、後述するパテの研削以外の加
工を行うようにしてもよい。

【００１８】モニタ５は、光学式形状測定器３から出力
される３次元形状データ及び接触式形状測定器４から出
力される合わせ点の位置データを用いて制御部５により
求められた被補修部材の損傷部の凹部及び凸部を示すデ
ータを受ける。モニタ５は、このデータに基づいて凹部
及び凸部を識別可能な状態で表示する。例えば、凹部を
赤色、凸部を青色、その他の被補修部材の部分（補修が
不要な部分）を白色のように、各部分を異なる色や模様
等で表示することにより、作業者に一目で各凹部及び凸
部の位置を知らせることができる。モニタ５としては、
ＣＲＴ、液晶表示装置等の種々の表示装置を用いること
ができ、凹部と凸部とを識別可能に表示できれば、フル
カラーの表示装置に限られず、白黒の表示装置でもよ
い。

【００１９】次に、図１に示す表面形状補修用装置の機
械的な構造について説明する。図２は、図１に示す表面
形状補修用装置の外観斜視図である。

【００２０】図２に示すように、研削機２は、制御部１
（図２参照）を内部に収容した装置本体部１０の前面に
固定されている。研削機２は、所定回転数で回転しなが
らＺ方向（被補修部材の補修面に垂直な方向）に移動し
て被補修部材を研削するドリル２２、ドリル２２をさら
にＸ方向（被補修部材の補修面に平行な水平方向）及び
Ｙ方向（被補修部材の補修面に平行な鉛直方向）に移動
させるためのＮＣ制御用ステッピングモータ等を備える
ＸＹステージ２１からなる。研削機２は、制御部１から
出力されるＮＣデータに応じた研削経路で被補修部材を
３次元的に研削する。また、研削機２の研削範囲の原点
は装置本体部１０に対する所定位置に固定されており、
この原点を基準点としてドリル２２の先端が移動する。
なお、本実施の形態では、ドリル２２として、先端が直
径約１ｃｍの半球形状のドリルを用いているが、特に限
定されず、加工精度及び加工速度等に合わせて種々のド
リルを用いることができる。

【００２１】光学式形状測定器３は、装置本体部１０の
前面の下部に固定されている。また、光学式形状測定器
３の測定範囲の原点は、装置本体部１０に対する所定位
置に固定されており、この原点を基準点として被補修部
材の形状が同時に測定される。

【００２２】接触式形状測定器４は、先端が鋭利な半球
面を有する接触子４１、接触子４１から連続的に延びる
３本のアーム４３、４５、４７、各アームを１自由度で
回転可能に接続する接続部４２、４４、４６、４８から
なり、接続部４８が装置本体部１０の側面の下部に固定
されている。上記の構成により、接触式形状測定器４の
接触子４１の先端が３次元空間を自由に移動することが
でき、被補修部材を３次元的に測定することができる。
また、接触式形状測定器４の測定範囲の原点は、装置本
体部１０に対する所定位置に固定されており、この原点
を基準点として被補修部材の合わせ点の位置が測定され
る。

【００２３】上記のように、研削機２、光学式形状測定
器３、及び接触式形状測定器４が装置本体部１０に一体
化され、研削機２の研削範囲の原点並びに光学式形状測
定器３及び接触式形状測定器４の測定範囲の原点が、装
置本体部１０に対する所定位置に固定されているため、
装置を被補修部材に対して一旦固定すれば、各原点が移
動せず、高精度に形状の測定及び研削を行うことができ
る。この結果、装置の据え付け位置に要求される精度が
緩和され、装置の取り扱いが容易となる。上記の各原点
は、装置本体に対する所定位置に固定されていれば、同
一位置でも、異なる位置でもよい。

【００２４】モニタ５は、装置本体部１０の側面の上部
に固定され、その表示面は、作業者が見やすいように所
定の角度で傾斜された状態で固定されている。装置本体
部１０の下部には逆Ｔ字形の２本脚部が固定され、各脚
部の下部の両端にはそれぞれ、ころがり車６が備えら
れ、装置の移動を容易にしている。なお、形状測定及び
研削中は、ころがり車６はスットパー（図示省略）によ
り固定され、被補修部材に対する装置の位置は固定され
る。なお、装置本体部１０に対する各部の取付位置は、
上記の例に特に限定されず、補修作業の状態等に応じ
て、適宜変更してもよい。

【００２５】次に、上記のように構成された表面形状補
修用装置の補修動作について詳細に説明する。図３は、
図１に示す表面形状補修用装置の補修動作を説明するた
めのフローチャートである。なお、以下の説明は、被補
修部材が損傷部に対して鏡面対称な対称部を有する場
合、例えば、自動車の左側のドアが損傷し、右側のドア
が損傷しておらず、右側のドアの形状を正常形状として
利用できる場合の補修作業に関するものである。また、
以下の各処理は、制御部１内部のマイクロプロセッサ等
により予め記憶されたプログラムを実行することにより
行われる。

【００２６】図３に示すように、まず、ステップＳ１に
おいて、装置を被補修部材の正常形状を測定できる側に
固定し、光学式形状測定器３により損傷部の反対側の正
常形状を測定する。ここで、測定されるデータは、複数
の点の３次元座標からなる点群データであり、各点の間
隔は、測定される正常形状の起伏等に応じて変化させて
もよいし、一定間隔に固定してもよい。

【００２７】次に、ステップＳ２において、測定した正
常形状データの座標値を左右反転させ、ステップＳ３に
おいて、反転させた点群データから正常形状の面データ
（複数の微少平面からなるデータ）を作成する。次に、
ステップ４において、接触式形状測定器４により正常形
状の合わせ点、例えば、自動車のドアの外周角部の各頂
点の位置を測定する。上記の処理により、面データ及び
合わせ点データからなる正常形状データが作成される。
この合わせ点が後述する正常形状と補修形状とを比較す
る場合の基準点となる。

【００２８】上記の処理により、正常形状データを作成
することができ、正常形状データを予め装置内部に記憶
する必要がなくなり、装置を簡略化することができる。
例えば、自動車のドアのように車種毎に正常形状が異な
り、正常形状データの種類の非常に多い被補修部材で
は、正常形状データ量が非常に多くなり、この効果が顕
著である。なお、正常形状データが予め装置に記憶され
ている場合、上記の処理は不要であり、以下の処理から
補修作業を始めることができる。

【００２９】次に、ステップＳ５において、装置を被補
修部材の損傷部の形状（補修形状）を測定できる側に移
動して固定し、光学式形状測定器３により被補修部材の
補修形状を測定する。ここで、測定されるデータも、複
数の点の３次元座標からなる点群データであり、各点の
間隔は、測定される補修形状の起伏等に応じて変化させ
てもよいし、一定間隔に固定してもよい。

【００３０】次に、ステップＳ６において、測定した点
群データから補修形状の面データを作成する。次に、ス
テップ７において、接触式形状測定器４により正常形状
の合わせ点に対応する補修形状の合わせ点の位置を測定
する。上記の処理により、面データ及び合わせ点データ
からなる補修形状データが作成される。

【００３１】次に、ステップＳ８において、補修形状デ
ータと正常形状データを比較する。具体的には、まず、
補修形状の合わせ点の座標と正常形状の合わせ点の座標
とを合わせ、その後、補修形状の面データと正常形状の
面データとを比較し、正常形状に対する補修形状の凹部
及び凸部を検出する。上記のように合わせ点を基準にし
て正常形状の面データと補修形状の面データを比較する
ことにより、単に補修形状の面データと正常形状の面デ
ータとを比較する場合より高精度に正常形状に対する補
修形状の凹凸を検出することができる。

【００３２】次に、ステップＳ９において、上記の検出
結果を基に正常形状より補修形状が車体外側に向かって
出ている凸部があるか否かを判断し、出ている場合は、
ステップＳ１０に移行し、出ている部分を凸部としてモ
ニタ５により表示する。ここで、作業者が、モニタ５を
確認し、補修部材の凸部を修正した後（ステップＭ
１）、ステップ５〜９の処理が繰り返される。一方、正
常形状より出ている部分がない場合は、ステップＳ１１
に移行し、正常形状よりへこんでいる部分を凹部として
モニタ５に表示する。ここで、作業者は、モニタ５を確
認し、凹部に補修塗材であるパテを塗布する（ステップ
Ｍ２）。以上の処理により、損傷部の補修形状と正常形
状との凹凸差を目視によらず測定データに基づいて自動
的に求めることができ、正常形状に対して凹部又は凸部
となっている部分を正確に検出し、この凹部及び凸部を
識別可能に表示することができる。この結果、作業者が
容易に且つ正確に被補修部材のすべての凸部を修正する
とともに、すべての凹部にパテを塗ることができる。

【００３３】次に、ステップＳ１２において、光学式形
状測定器３によりパテが塗布されて正常形状より出てい
る部分を測定するため、被補修部材上のパテ形状を測定
する。ここで、測定されるデータも、複数の点の３次元
座標からなる点群データであり、各点の間隔は、測定さ
れるパテ形状の起伏等に応じて変化させてもよいし、一
定間隔に固定してもよい。次に、ステップＳ１３におい
て、測定した点群データからパテ形状の面データを作成
する。

【００３４】次に、ステップ１４において、正常形状の
面データとパテ形状の面データから研削機２の研削経路
データを計算する。次に、ステップ１５において、計算
した研削経路データを研削機２のＮＣデータに変換し、
研削機２に出力する。次に、ステップ１６において、研
削機２は、ＮＣデータを受けると、ＮＣデータに応じて
パテを研削し、被補修部材の形状を正常形状に研削す
る。上記の処理により、被補修部材の損傷部の形状が正
常形状に補修される。なお、研削機２の研削ピッチは、
研削後の凹凸の精度に応じて種々のピッチを用いること
ができる。

【００３５】上記の処理が終了した後、例えば、自動車
のドアの補修では、通常、プライマーサーフェーサー塗
装、表面研磨が必要に応じて行われ、次いで、上塗り塗
装がが行われる。

【００３６】なお、上記実施の形態では、形状測定器と
して、光学式形状測定器３及び接触式形状測定器４を用
いたが、光学式形状測定器２又は接触式形状測定器３の
みを用いて正常形状、補修形状、パテ形状、及び各合わ
せ点の位置を測定してもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明の表面形状補修用装置は、目視に
よらず損傷部の正常形状に対して凹部又は凸部となって
いる部分を正確に検出し、この凹部及び凸部を識別可能
に表示することができるので、目視では発見しにくい微
妙な凹部及び凸部も見落とすことがなくなり、作業のや
り直しを回避して、作業時間が短縮されるとともに、被
補修部材の損傷部の凸部及び凸部を自動的に且つ高精度
に補修することができる。

【００３８】また、検出された凹部及び凸部を識別可能
な状態で表示することにより、作業者が凹部及び凸部を
より容易に判断することができる。

【００３９】また、被補修部材が損傷部に対して鏡面対
称な対称部を有する場合、この対称部の形状を測定し
て、測定した対称部の形状を反転させた形状を正常形状
として用いることにより、正常形状データを予め装置内
部に記憶する必要がなくなり、装置を簡略化することが
できる。

【００４０】また、被補修部材の凹部が正常形状に対し
て凸になるまでこの凹部に補修塗材が塗布された後、損
傷部が正常形状になるまで前記補修塗材を研削すること
により、従来人手に頼っていた板金工程を凸部の修正作
業のみに削減し、凹部の修正作業に関しては、補修塗材
を研削することにより自動的に修正することができ、加
工工程の一部の無人化及び作業時間の短縮を図ることが
できる。

【００４１】また、測定手段及び研削手段が装置本体に
一体化され、測定手段の測定範囲の原点及び研削手段の
研削範囲の原点が装置本体に対する所定位置に固定され
ることにより、装置の据え付け位置の精度が緩和され、
装置の取り扱いが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の表面形状補修用装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す表面形状補修用装置の外観斜視図で
ある。

【図３】図１に示す表面形状補修用装置の補修動作を説
明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 制御部 ２ 研削機 ３ 光学式形状測定器 ４ 接触式形状測定器 ５ モニタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被補修部材の表面形状の損傷部を正常形
   状に補修するための表面形状補修用装置であって、 被補修部材の損傷部の補修形状を測定して補修形状デー
   タを出力する測定手段と、 前記測定手段により測定された補修形状データと正常形
   状データとを用いて補修形状と正常形状との凹凸差を求
   め、補修形状のうち正常形状に対して凹部又は凸部とな
   っている部分を検出する検出手段とを備える表面形状補
   修用装置。
2. 【請求項２】 前記検出手段により検出された凹部及び
   凸部を識別可能な状態で表示する表示手段をさらに備え
   る請求項１記載の表面形状補修用装置。
3. 【請求項３】 前記測定手段は、被補修部材が損傷部に
   対して鏡面対称な対称部を有する場合、前記対称部の形
   状を測定し、 前記検出手段は、前記測定手段により測定された対称部
   の形状を反転させた形状を正常形状として前記凹部及び
   凸部を検出する請求項１又は２記載の表面形状補修用装
   置。
4. 【請求項４】 前記凹部が正常形状に対して凸になるま
   で前記凹部に補修塗材が塗布された後、損傷部が正常形
   状になるまで前記補修塗材を研削する研削手段をさらに
   備える請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の
   表面形状補修用装置。
5. 【請求項５】 前記測定手段及び前記研削手段は、装置
   本体に一体化され、 前記測定手段の測定範囲の原点及び前記研削手段の研削
   範囲の原点は、装置本体に対する所定位置に固定される
   請求項４記載の表面形状補修用装置。