JPS5937179B2 - 自動組付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製品本体に部品を、たとえば自動車車体にドア
−を、自動的に組付ける自動組付装置に関する。

従来から切削加工或いは研削加工された製品本体に対す
る切削、研削加工部品の自動組付は広く行なわれている
が、研削、切削加工品に比較して板金加工品は、プレス
加工時のスプリングバックや溶接加工時の歪等のため、
加工誤差が比較的大きく、また位置決めが困難である等
の理由から、板金加工品の自動組付は、例えばマルチス
ポット溶接機、自動アーク溶接機等による場合を除いて
はあまり普及されていなかつた。

特に自動車車体にドア−を組付ける場合については、ド
ア−オープニング部とドア−周縁部との隙間、段差を一
定に保つための位置調整をしながら、前記組付けを行な
う必要があるため、ドア−の組付作業の自動化は困難で
あつた。本発明は以上のような点に鑑みなされたもので
あり、切削あるいは研削加工品に比較して比較的製作誤
差の大きい製品本体に板金加工等の部品を位置調整しな
がら正確に組付ける作業を自動的に行なうことを目的と
するものであり、製品本体を固定して、該製品本体への
部品組付部位を所定位置に位置決めする治具と、前記所
定位置に対向して前進および後退できる装置本体と、装
置本体の後退位置において前記製品本体に組み付ける部
品を受け取り、前記部品組立部位に対向させて保持する
フイクスチヤーと、該フイクスチヤーを前記製品本体に
浮動状態で支持するフローディング機構と、このフロー
ティング機構を拘束し、かつ前記部品受け取り後に作動
して前記拘束を解除するロケート手段と、装置本体の前
進途上で製品本体に係合してフイクスチヤ一を位置決め
する別の口ゲート手段と、装置本体が最前進したときに
作動して前記製品本体へ、前記部品を組み付けるボルト
等の自動締め付装置とを備えることを特徴とする自動締
め付け装置を提供するものである。

以下図面に基いて本発明に係る自動組付装置を自動車車
体の組立ラインにおける車体に、あらかじめヒンジのセ
ツトされたドア一の該ヒンジを車体側方からボルト締め
して組付ける作業に適用した場合について説明する。第
１図は本実施例に係る自動組付装置の概略の構造を示す
斜視図であるが、煩雑さを避けるためボルト等の自動締
め付け装置は省略してある。第２図は自動組付装置の正
面図、第３図はその側面図である。第１図ないし第３図
において、車体１は位置ぎめ治具２によつて車体の組立
ラインの所定の位置に位置決め固定される。自動組付装
置の装置本体１０の下端はベース３に設けたスライドレ
ール４上に摺動可能に嵌合しており、ベース３には装置
本体１０をＸ方向（車体の巾方向）に移送するシリンダ
５が取付けられ、装置本体１０は該シリンダ５のピスト
ンロツドに連結されている。装置本体１０にはフローテ
イング機構３０Ａおよび３０Ｂが設けられている。該フ
ローテイング機構３０Ａはドア一をバキウムカツプ等に
て固定した後述するフイクスチヤ一４０を連結部材を介
して昇降させて定位置に保持する機能と、微かな力によ
り微昇降させうる機能を持つたバランスシリンダ装置（
例えば市販のシリンダポジシヨナ一付エヤーシリンダ）
２０と該バランスシリンダ装置２０のピストンロツド２
１とフイクスチヤ一４０とを連結する連結部材とからな
り、該連結部材は次のように構成する。すなわち、装置
本体１０の上部に２組のブラケツト１２Ａ，１２Ａ；お
よび１２Ｂ，１２Ｂを固設し、該ブラケツト１２Ａには
その先端部に１本の固定軸１３を取付け、また前記ブラ
ケツト１２Ｂには１本の回転軸１４をベアリングを介し
て回転可能に取付け、一方ピストンロツド２１の先端に
は鎖２２の一端が連結されており、鎖２２の他端部は鎖
歯車２３に巻きつけられその先端が連結される。鎖歯車
２３は前記の回転軸１４にキー等によつて固定されてお
り、回転軸１４にはさらに２つの歯数の等しい鎖歯車２
４がキー等によつて固定され、それぞれの鎖歯車２４に
は鎖２５の一端部が巻きつけられ、その先端が連結され
固定軸１３に回転可能に嵌合している鎖歯車２６を経由
し、その他端はそれぞれフイクスチヤ一４０の上部に取
付金具４２を介して装着したばね２７に連結している。
以上述べたフローテイング機構３０Ａに加え、後述する
フローテイング機構３０Ｂを垂直方向に固定させるため
、装置本体１０の両外側面にシリンダ１１をＸ方向に固
設し、該シリンダ１１のピストンロツド１１Ａの先端部
を口ゲートピン１１Ｂとする（第７図）。

フイクスチヤ一４０はアングル等より構成され、中央に
フイクスチヤ一取付用のブラケツト４１が固設され、該
ブラケツト４１を後述するフローテイング機構３０Ｂに
連結する。フイクスチヤ一４０の車体側の面および前記
ブラケツト４１の装置本体側の面は正確な平行面として
加工して後述の各種のコマ等を設置する際のベースとす
る。またこのフイクスチヤ一４０には車体側の前記ベー
スに対しドア外板面、ドア外縁、およびドアサツシユ部
を所定位置に位置決めするコマ４３と、このコマにドア
一を固定するための図外のクランプ機構を設ける他、中
央部にはドアを前記クランプ機構の解放後においてもコ
マ４３に確実に保持可能な吸引力を有するバキウムカツ
プ４４と、前記ベース面を車体のドアオープニング部に
対し正確な位置にガイドして位置決めする第１の位置決
め手段、たとえば第１０図に示すような先端部を円錐状
とし、中央部をたとえば、フロントピラー１Ａに設けら
れた口ゲート穴１Ｃに対応して円柱状に形成した上下１
対の口ゲートピン４５と、更にドア一組付時にドア一外
縁とドア−オープニング部との間隙Ｈ１段差をそれぞれ
規制するための第２の位置決め手段、たとえば口ゲート
片４６とを設ける。尚前記コマ４３の詳細形状および前
記クランプ機構については、板金組立治具、検査ゲージ
等で一般に知られているので図示を省略する。第４図は
フローテイング機構３０Ｂの一例を示す一部断面を表示
した側面図、第５図はフローテイング機構３０Ｂの各構
成部品の詳細を示す斜視図、第６図はフローテイング機
構３０Ｂ０）Ｘ軸回りの回転調整機構の説明図である。

第４図ないし第６図において、フローテイング機構３０
Ｂは固定板１６、第１遊動子３１、第２遊動子３２、遊
動板３３、軸３４、２本の水平ピン３５、２本の垂直ピ
ン３６および後述する回転調整機構、フイクスチヤ一取
付部（第８図）より成つている。固定板１６は装置本体
１０に固定され、装置本体１０に固定された面と反対の
面には２個のブラケツト１６Ａが垂直に取付けられ、各
ブラケツト１６Ａには上下に各２個計４個の孔１６Ｂが
穿孔されている。また固定板１６の上方および下方には
各２個宛計４個のばね箱１６Ｃが設けられ、ばね箱１６
Ｃには孔１６Ｄが穿孔され孔１６Ｄにはばね押棒１６Ｅ
１ばね１６Ｆが嵌装されている。第１遊動子３１には上
方およ得下方に各２個宛計４個のホルダー３１Ａが設け
られ、各ホルダー３１Ａには、第１遊動子３１が前記水
平ピン３５に対し摺動自在となるように、水平方向に孔
３１Ｂが穿孔されている。また各ホルダー３１Ａには垂
直ピン用の固定板３１Ｃが固定され各固定板３１Ｃには
前記垂直ピン３６を通す孔３１Ｄが穿孔されている。第
１遊動子３１は、固定板１６の２個のブラケツト１６Ａ
の間に挿入され孔１６Ｂと孔３１Ｂとが芯合わせされた
後２本の水平ピン３５が各孔１６Ｂ，３１Ｂに挿入され
ることにより、固定板１６に取付けられる。

水平ピン３５はブラケツト１６Ａにキー１６Ｇによつて
固定される。各ホルダー３１Ａの外側面間の水平方向の
寸法を１１とし、各ブラケツ口６Ａの内法寸法を１２（
第５図）とすると、（１２−１１）の寸法は車体１のＹ
方向（第１図参照、車体の長手方向）の位置決め誤差、
ドアオープニングのＹ方向の製作誤差等の総和を相当に
上廻る値に余裕を以つて設定するのが好ましく、たとえ
ば、５關と設定した場合は、第１遊動子３１はＹ方向に
５ｍｍの自由度をもつことになるから、フイクスチヤ一
４０を少くともＹ方向に５ｍｍ自由に移動させることが
できる。第２遊動子３２には、上方および下方に各２個
宛計４個のホルダー３２Ａが設けられ、各ホルダー３２
Ａには、第２遊動子３２が垂直ピン３６に対し摺動自在
となるように、垂直方向に孔３２Ｂが穿孔されている。
なお、固定板１６および第１遊動子３１の中央部には後
述するベアリングケース３２Ｃの外径より大きな円孔を
設ける（第４図）３第２遊動子３２の中央部の円孔３２
Ｅには円筒状のベアリングケース３２Ｃが内接してＸ方
向に固設され、ベアリングケース３２Ｃの両端部および
前記円孔３２Ｅにはベアリング３２Ｄをそれぞれ装着す
る（第４図）。第２遊動子３２は第１遊動子３１の２個
の垂直ピン固定板３１Ｃの間に挿入され、孔３１Ｄと孔
３２Ｂとが芯合わせされた後、２本の垂直ピン３６が孔
３１Ｄ，３２Ｂに挿入されることによつて第１遊動子３
１に取付けられる。垂直ピン３６はキー３１Ｅによつて
第１遊動子３１の垂直ピン固定板３１Ｃに固定される。
各ホルダー３２Ａの上下面間の垂直方向（Ｚ方向）の寸
法を１３（第５図）とし垂直ピン固定板３１Ｃの内法寸
法を１４とするとき、（１４−１，）の寸法設定につい
ては前述した（１２−１１）の寸法の設定要領と、方向
が変つた他は同様であるので説明は省略する。第４図に
示すように遊動板３３の中央にはボルト等により軸３４
Ａが取付けられている。

軸３４は第２遊動子３２のベアリングケース３２Ｃのベ
アリング３２Ｄに挿入され、回転可能に嵌合した状態で
軸端部にはナツト３４Ａをねじ込み同軸およびベアリン
グ３２Ｄの抜け止めとする。遊動板３３の第２遊動子３
２側の面には上部にストツパ一３３Ａ１下部にストツパ
一３３Ｂ（第４図、第６図）が取付けられ、また左右両
側には前記したフイクスチヤ一固定用のシリンダ１１に
対応する位置に嵌合プロツク３３Ｃが設けられ、嵌嵌合
プロツク３３Ｃにはそれぞれ前記シリンダ１１の口ゲー
トピン１１Ｂを挿入する嵌合孔３３Ｄが穿孔されている
。

ストツパ一３３Ａは前記したばね箱１６Ｃの孔１６Ｄに
嵌装された２個のばね押棒１６Ｅのそれぞれの端部と当
接し、ストツパ一３３Ｂも同様２個のばね押棒１６Ｅの
それぞれの端部と当接するように回転調整機構として構
成し、この回転調整機構は遊動板３３がＸ軸回りの拘束
トルクを受けて回転した際、この回転を円滑化するとと
もに、前記拘束力の解放後に遊動板３３を原位置に復帰
させるように作動する。遊動板３３の他面の四隅はフイ
クスチヤ一取付部となつている。第８図はフイクスチヤ
一取付部すなわちフイクスチヤ一４０の中央部のブラケ
ツト４１と遊動板３３との弾性的な締結構造の詳細を示
した図である。第４図ないし第８図において、フイクス
チヤ一取付部は当板３３Ｅ１可撓環３３Ｆ１ブツシユ３
３Ｇ１ピン３３Ｈ１ナツト′３３１１ばね３３Ｊ１取付
ボルト３３Ｋより成つている。

遊動板３３の四隅に固着したホルダー３３Ｍに穿孔され
た孔３３Ｌにはゴム等の可撓物でできた可撓Ｍ３３Ｆが
嵌合し、可撓管３３Ｆにはブツシユ３３Ｇが凹凸面によ
つて固定され、さらにブツシユ３３Ｇにはピン３３Ｈが
遊嵌している。ピン３３Ｈの一端はナツト３３１で止め
られ、他端は本体よりも大きい径に段付で削られており
、当該段付部分の端面とブツシユ３３Ｇとの間にはばね
３３Ｊが弾装されている。ピン３３Ｈの前記他端には、
フイクスチヤ一４０のブラケツト４１が取付ボルト３３
Ｋによつて取付けられている。以上でフローテイング機
構３０Ｂの第１実施例に関する構成説明は終了する。第
９図はフローテイング機構３０Ｂの第２の実施例の要部
を示した断面図である。

同図において、フローテイング機構３０Ｂは装置本体１
０に固設した固定板１６、遊動板３３とこれらの間に配
設した適当数の可撓円筒３７、自在継手３８より成つて
いる。可撓円筒３７はゴム等の可撓物より成る円筒３７
Ａと、該円筒３７Ａの両端部に一体的に構成されたフラ
ンジ３７Ｂとよりなり、フランジ３７Ｂの一方は固定板
１６に、他方は遊動板３３に取付けられている。自在継
手３８は両端に球面３８Ａを持つ軸３８Ｂと該球面に嵌
合する２個の軸受３８Ｃとよりなり、軸受３８Ｃの一方
は固定板１６に、他方は遊動板３３に固定されている。
固定板１６には前記の第１の実施例の場合と同様、それ
ぞれ４個のばね受箱１６Ｃ１孔１６Ｄ１ばね押棒１６Ｅ
、ばね１６Ｆが設けられ、また遊動板３３においてもス
トツパ一３３Ａ，３３Ｂ１嵌合プロツク３３Ｃ１嵌合孔
３３Ｄが設けられており、フイクスチヤ一のブラケツト
４１と遊動板３３との弾性的な締結構造も第８図に示す
前記構造と変るところはない。第１０図はドア一が車体
に自動締付装置により装着されつつある状態を示す説明
図であるが、本図および第２図において５０はボルト等
の自動締付装置であり、この自動締付装置はベース３の
コラム５１に固設され、ドア一のオープニング部への位
置決め終了後に、たとえば６本のボルトをそれぞれフレ
キシブルフイードホース５２を介して各エアツール５３
（本例の場合は計６基）に供給する自動供給装置５４と
、フイクスチヤ一４０の側部に設けられた３基１組のエ
アツール５３（第１０図は煩雑さを防ぐため１基のエア
ツールを省略して書いている。

）２組とから構成されるものである。また前記エアツー
ル５３はエアモータおよび駆動軸側の構成部を装置本体
１０の側面に固設したエアシリンダのピストンロツドに
連結してＹ方向に往復動可能に設けると共に可撓継手等
を介してフイクスチヤ一側に装着したエアツール５３の
先端部のランナーに動力を伝達するようにしてもよく、
更に、前記先端部のボルトチヤツクホールダ一５５を多
少の首振り運動ができるように該ボルトチヤツクホール
ダ一の基部に弾性部材を介装せしめて構成することによ
り、たとえばフロントピラー内側に設けられたドア一取
付用のナツトと前記ボルトとの芯ずれを吸収することも
可能であることは明らかである。次に以上説明した自動
組付装置の実施例により、車体１にドア−６を組付ける
作業を工程を追つて説明する。

（１）図示していないドア一送り込み装置によりドア−
６がフイクスチヤ一４０の前面に送り込まれる。

（２）送り込まれたドア−６を前記コマ４３に合わせて
位置ぎめしクランプ機構により確実に固定する。

この工程で、ドア−６はフイクスチヤ一４０の前記ベー
スを基準面として位置決めされたことになる。（３）位
置決め固定されたドア−６をバキウムカツプ４４によつ
て強力に吸引する。

次に前記クランプ機構を解放する。この解放は後述する
ドア一組付の際前記クランプ機構が車体のドア−オープ
ニング部に干捗するのを防止するために行なうものであ
る。（４）装置本体１０がシリンダ５によつてＸ方向に
前進を始める。

前進の途中において、フイクスチヤ一固定用シリンダ１
１のピストンが後退し、フイクスチヤ一固定用の口ゲー
トピン１１Ｂが嵌合孔３３Ｄから抜かれて、フローテイ
ング機構３０Ｂの装置本体１０に対する拘束が解除され
る。しかしながらバランスシリンダ装置２０は負荷の変
動があつても、前記連結部材を介して定められたフイク
スチヤ一４０の垂直位置を保つポジシヨナ一としての機
能を持つているため、フイクスチヤ一４０は所定の高さ
に保たれ（５）装置本体１０が前進しドア−６が車体１
のドア−オープニング部に近接すると、この状態を図外
のリミツトスイツチ又は光電管等の検知器で検出し、こ
の検出信号により、たとえば作動流体回路のバランスシ
リンダ制御用の匍脚弁が切り換わり、前記バランスシリ
ンダ装置２０はピストンロツド２１にかかる微かな負荷
の変動に応答して、この負荷の方向にピストンを微かに
移動させることができるようにセツトされる。したがつ
てフイクスチヤ一４０は前記したフローテイング機構３
０Ａの連結部材およびフローテイング機構３０Ｂを介し
て三次元方向に微かな外力により移動可能の状態となる
。（６）さらに装置本体が前進し、フイクスチヤ一４０
に取付けられている上下２個の口ゲートピン４５が第１
０図に示す車体１のフロントピラー１Ａに設けられた口
ゲート孔１Ｃに挿入され始める。

この際口ゲートピン４５のテーパー部と口ゲート孔１Ｃ
との作用により、フイクスチヤ一４０はフローテイング
機構により、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の微少な位置調整
、Ｘ軸まわりの微少回転、Ｚ軸、Ｙ軸まわりの微少角度
の調整が行なわれ、結局フイクスチヤ一４０は、車体１
の口ゲート孔１Ｃを基準として、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に位置
ぎめされる。（７）さらにフイクスチヤ一４０の前進に
伴つて、ドア一外縁に外接した口ゲート片４６（第１０
図）がドア−オープニング部のＸ方向のパネル面６３に
接しながら挿入されるため、ドア一外縁と前記パネル面
との正規の間隙、たとえば図示のＨに対応して設定され
た該口ゲート片４６の厚み（Ｙ方向寸法）により前記間
隙を更に正確に規制することができる。

（８）次にシリンダ５のピストンロツドが停止しフイク
スチヤ一４０は静止する。

なお、このピストンロツドの前記停止位置はドア−オー
プニング部を基準にすると多少変動するが、前述した構
成に係るばね３３Ｊの伸縮により前記変動は吸収される
。さらにシリンダ５のエアクツシヨン部の長さを長くす
る等の手段により、シリンダ５のピストン前進ストロー
クの後段、すなわちフイクスチヤ一４０が車体に近づい
た状態におけるピストン速度を減少させることが望まし
（９）次に前述したボルトの自動締付装置５０が作動し
てドア−６を車体１に装着する。すなわち６本のボルト
カ巾動供給装置５４からフレキシブルフイードホース５
２を通してそれぞれのエアツール先端部のボルトチヤツ
クホールダ一５５に供給され、チヤツクされるとナツト
ランナ一が前進し、前記ボルトの頭部をとらえ、ドア一
に予めセツトされたドア−ヒンジ６１およびフロントピ
ラー１Ａのボルト孔を通して前記ボルトをフロントピラ
ー１Ａの内側に設けられたナツト６０に締結する（第１
０図）。次にバキウムカツプ５２のバキウムが切れ、フ
イクスチヤ一４０からドア−６が離れる。この過程にお
いてバランスシリンダー装置２０の上側シリンダー室に
かかる作動流体の圧力をフイクスチヤ一４０の重量のみ
を支えるように減圧させれば、フイクスチヤ一４０のＺ
方向の移動を防止することができる。（代）装置本体１
０はシリンダ５の作用により後退して前記（１）項に記
載したドア一送り込みの位置で停止する。

この過程においてフイクスチヤ一固定用シリンダ１１に
加圧流体が導入され該ジリンダ１１のピストンが前進し
、口ゲートピン１１Ｂが嵌合孔３３Ｄと嵌合してフイク
スチヤ一４０のＺ方向、Ｙ方向の動きを規制する。以上
で車体１に対するドア−６の組付のサイクルは終了する
。以上の実施例は、本発明に係る自動組付装置を自動車
の組立ラインにおける車体とドア一の組付作業について
実施した場合について述べたが、本発明は車体にドア一
以外のメタルパーツあるいは犠装部品を組付ける場合に
も有効に実施できることは明らかであり、さらにまた本
発明は切削あるいは研削加工品に比較して製作誤差の大
きい製品本体に対して板金加工品等の部品を自動的に位
置調整をしながら正確に組付ける作業に広く実施できる
ものである。

本発明は以上詳細に説明したことから明らかなように自
動車車体にドア一を組付けるに際して、従来自動化が困
難であつたドア−オープニング部とドア一周縁部との隙
間および車体外板とドア一外板との段差の位置調整作業
と、前記組付作業とを同時に自動化した点において特に
顕著な効果を有するのみならず、本発明を広く板金部品
、犠装部品等の組立に適用することにより、製作誤差、
位置ぎめ誤差等により必要となる位置調整作業と前記部
品の組付作業とに係る工数を大巾に低減できると共に組
付精度向上を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動組付装置の全体の構造を示す
斜視図、第２図はその正面図、第３図はその側面図、第
４図はフローテイング機構３０Ｂの一例を示す一部断面
表示した側面図、第５図はその部品の詳細を示す斜視図
、第６図は第４図の−線に沿つた回転調整機構に関する
一部断面表示をした説明図、第７図は装置本体１０側の
口ゲートピンと遊動板３３の嵌合プロツクとの係合状態
を示す説明図、第８図はフイクスチヤ一取付部、すなわ
ちフイクスチヤ一４０の中央部ブラケツト４１と遊動板
３３との弾性的な締結構造の一部断面を含む説明図、第
９図はフローテイング機構３０Ｂの別の実施例を示す要
部断面図、第１０図はドア一の車体への組付状態図であ
る。 １・・・・・・車体、２・・・・・・位置ぎめ治具、３
・・・・・・ベース、４・・・・・・スライドレール、
５・・・・・・シリンダ、６・・・・・・ドア一、１０
・・・・・・装置本体、１１・・・・・・シリンダ、１
１Ｂ・・・・・・口ゲートピン、１６・・・・・・固定
板、２０・・・・・・バランスシリンダ装置、２７・・
・・・・ばね、３０Ａ，３０Ｂ・・・・・・フローテイ
ング機構、３１・・・・・・第１遊動子、３２・・・・
・・第２遊動子、３３・・・・・・遊動板、３４・・・
・・・軸、３５・・・・・・水平ピン、３６・・・・・
・垂直ピン、３７・・・・・・可撓円筒、３８・・・・
・哨在継手、４０・・・・・・フイクスチヤ一、４１・
・・・・・ブラケツト、４３・・・・・・コマ、４４・
・・・・・バキユームカツプ、４５・・・・・・口ゲー
トピン、５０・・・・・伯動締付け装置、５２・・・・
・・フレキシブルフイードパイプ、５３・・・・・・エ
アツール、５５・・・・・・ボルトチヤツクホルダ一６
１・・・・・センジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製品本体を固定して該製品本体への部品組付部位を
   所定位置に位置決めする治具と、前記所定位置に対向し
   て前進および後退できる装置本体と、装置本体の後退位
   置において前記製品本体に組付ける部品を受け取り前記
   部品組付部位に対向させて保持するフイクスチヤーと、
   該フイクスチヤーを前記装置本体に浮動状態で支持する
   フローティング機構と、このフローティング機構を拘束
   し、かつ、前記部品の受取後に作動して前記拘束を解除
   するロケート手段と、装置本体の前進途上で製品本体に
   係合してフイクスチヤーを位置決めする別のロケート手
   段と、装置本体が前進動作を完了したときに作動して前
   記製品本体へ前記部品を組み付けるボルト等の自動締め
   付け装置とを備えることを特徴とする自動組付装置。 ２ フローティング機構が部品を保持したフイクスチヤ
   ーをほぼ定位置に保持すると共に微少な外力により微移
   動させるように構成したバランスシリンダ装置をそなえ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動組
   付装置。 ３ 製品本体が自動車車体であり、部品がドアーである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の自動組付装置。