JPWO2016071996A1 - 自動車の開閉部品の取り付け装置及び取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用の設備を用いつつ設備のコストを安くすることができる自動車の開閉部品の取り付け装置及び取り付け方法を提供する。【解決手段】本発明に係る自動車のドアの取付け装置１００は、ドア２２０を少なくとも2方向から挟持する搬送ロボット１０と、取り付けロボット３０と、カメラ３５、４２および測距センサー３６、４３と、カメラ４２と測距センサー３６が計測した車体２１０のヒンジ第１取り付け位置の基準位置に対する第１補正量とカメラ３５と測距センサー４３とが計測したドアのヒンジ第２取り付け位置の基準位置に対する第２補正量とからドアの車体に対する搬送位置を決定する制御部６０と、を有し、搬送ロボット１０はドアにおけるヒンジ取り付け箇所を車体におけるヒンジ取り付け箇所に取り付けてドアをヒンジの回転軸周りに回動可能とし、ドアをヒンジの回転軸周りにドアの取り付け位置まで回動させる。【選択図】図３

Description

本発明はドアなどの自動車の開閉部品を車体に取り付ける取り付け装置及び取り付け方法に関する。

自動車は何万点にもおよぶ部品をボルト締結、接着、または溶接などによって接合し、組み立てることで製造される。例えば、車室への出入り口にあたるドアの取り付けは、車体を生産ラインに搬送し、ドアの取り付け位置に来た状態でロボットがドアを車体まで搬送し、別のロボットがボルト締結を行う（特許文献１参照）。

特開平８−１８８１８６号公報

上記のように自動車は何万点にも及ぶ部品を取り付けて完成する製品であるため、部品同士の取り付け精度は重要な項目となる。しかし、取り付け精度を高くしようとして１つの車種毎に専用の取り付け治具を用意したり、取り付け位置を確認するためのセンサーやカメラを何台も用意したりするのでは、設備の償却費用で製品の原価が高くなってしまい、競合他社との間の価格競争力において優位性を発揮できない、といった問題がある。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、汎用の設備を用いつつ設備のコストを安くすることができる自動車の開閉部品の取り付け装置及び取り付け方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、車体に対してヒンジによって取り付けられる自動車の開閉部品を取り付ける取り付け装置である。当該装置は２箇所のヒンジ取り付け箇所を備えた開閉部品を少なくとも２方向から挟持して車体に搬送する搬送部と、開閉部品を車体に取り付ける取り付け部と、開閉部品側における２箇所のヒンジ取り付け箇所を第１取り付け位置として計測する第１計測部と、車体における２箇所のヒンジ取り付け箇所を第２取り付け位置として計測する第２計測部と、第１計測部が計測した第１取り付け位置の予め設定した基準位置に対する第１補正量と第２計測部が計測した第２取り付け位置の基準位置に対する第２補正量とをそれぞれ計算し、第１補正量および第２補正量とを考慮して開閉部品の車体に対する搬送位置を決定する制御部と、を有する。搬送部は、開閉部品におけるヒンジ取り付け箇所を車体におけるヒンジ取り付け箇所に取り付けて開閉部品をヒンジの回転軸まわりに回動可能とし、開閉部品をヒンジの回転軸周りに車体の取り付け位置まで回動させることを特徴とする。

また、他の本発明は車体に対してヒンジによって取り付けられる自動車の開閉部品を取り付ける取り付け方法である。当該方法は２箇所のヒンジ取付け箇所を備えた開閉部品を少なくとも２方向から挟持し、開閉部品側における２箇所のヒンジ取り付け箇所を第１取付け位置として計測し、車体側における２箇所のヒンジ取り付け箇所を第２取付け位置として計測し、開閉部品側において計測した第１取り付け位置の予め設定した基準位置に対する第１補正量と車体側において計測した第２取り付け位置の基準位置に対する第２補正量とを考慮して開閉部品の車体に対する搬送位置を決定し、開閉部品におけるヒンジ取り付け箇所を車体におけるヒンジ取り付け箇所に取り付けて開閉部品をヒンジの回転軸周りに回動可能とし、開閉部品をヒンジの回転軸まわりに車体の取り付け位置まで回動させることを特徴とする。

車体にヒンジを備えたドアを取り付けた状態を示す側面図である。 図２（Ａ）はヒンジを備えたドアを示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のヒンジ部分を示す拡大図、図２（Ｃ）、（Ｄ）は車体側のヒンジの開閉部品を示す斜視図、図２（Ｅ）はヒンジのドア側の開閉部品を示す斜視図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るドアの取付け装置を示す斜視図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は同取り付け装置を示す平面図、正面図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は同取り付け装置において図３（Ａ）〜図４（Ｂ）とは別の状態を示す斜視図、平面図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は同取付け装置を構成する搬送ロボットを示す斜視図、側面図、正面図である。 図７（Ａ）は同搬送ロボットにドアを把持させた状態を示す斜視図、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）は図７（Ａ）の側面図、正面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の下部を示す拡大図である。 図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は同取り付け装置における取付けロボットを示す斜視図、正面図、平面図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は同取り付け装置を構成する固定型の撮像部を示す斜視図、正面図、平面図である。 同取り付け装置の制御系の構成について説明するブロック図である。 ヒンジの取り付け位置の補正について説明する説明図である。 ヒンジを備えたドアの取り付け方法を説明するタイムチャートである。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は本発明の変形例を示す図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は車体にヒンジを備えたドアを取り付けた状態を示す側面図、図２（Ａ）はヒンジを備えたドアを示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のヒンジ部分を示す拡大図、図２（Ｃ）、（Ｄ）は車体側のヒンジの開閉部品を示す斜視図、図２（Ｅ）はヒンジのドア側の開閉部品を示す斜視図である。なお、図２（Ａ）、図７（Ａ）に示す座標系はｘ方向が車両左右方向、ｙ方向が車両前後方向、ｚ方向が車両上下方向であり、ｚ方向は後述するヒンジ２３０の回転軸と一致するが、各軸の対応関係はあくまで例示である。

（ヒンジ機構）
まず本実施形態により取り付けられる部品について説明する。本実施形態では自動車の車体２１０にサイドドア２２０を取り付ける場合について説明するが一例であり、これに限定されない。ドア２２０は、図１に示すように一列目ドア２２１と二列目ドア２２２とを有する。一列目ドア２２１にはヒンジ２３０が取り付けられ、二列目ドア２２２にはヒンジ２４０が取り付けられる。ヒンジ２３０は図２（Ｂ）〜図２（Ｅ）に示すように車体側ヒンジ部品２３１と（第１ヒンジ部品に相当）、ドア側ヒンジ部品２３２（第２ヒンジ部品に相当）と、回動軸２３３と、ボルト２３４と、ナット２３５と、を有する。

車体側ヒンジ部品２３１は、平面視Ｌ字状に形成され、回動軸２３３を挿通する取り付け穴２３１ａとボルト２３４を挿通する取り付け穴２３１ｂ（２箇所）を有する。ドア側ヒンジ部品２３２は平面視凹形状に構成され、回動軸２３３を挿通する取り付け穴２３２ａとボルト２３４を挿通する取り付け穴２３２ｂ（２箇所）とを有する。ヒンジ２３０は、車体２１０の側部における取り付け位置２３０ａ、２３０ｂに設置される。また、本実施形態において取り付け位置２３０ａの取り付け穴２３１ｂは２箇所のうち一箇所は穴径がボルト径に対して比較的余裕の少ない、いわゆるタイトな穴として構成し、もう一箇所の取り付け穴２３１ｂと取り付け位置２３０ｂの２箇所の取り付け穴２３１ｂはボルト径に対して穴径に比較的ゆとりのある穴として構成している。二列目ドア２２２のヒンジ２４０の取り付け位置２４０ａ、２４０ｂはヒンジ２３０の構成に対して取り付け位置２４０ａ、２４０ｂにおける２箇所の取り付け穴２３１ｂをいずれもボルト穴径に対して比較的ゆとりのある穴として構成している点以外は同様である。なお、本実施形態において取り付け穴２３１ｂはヒンジ取り付け箇所として構成している。

（自動車の開閉部品の取り付け装置）
次にドアを例に挙げて自動車の開閉部品の取り付け装置について説明する。図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）、図４（Ｂ）は本発明の一実施形態に係るドアの取り付け装置を示す斜視図、平面図、正面図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は同取り付け装置において図３（Ａ）〜図４（Ｂ）とは異なる状態を示す斜視図、平面図である。

図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は同取り付け装置を構成する搬送ロボットを示す斜視図、側面図、正面図、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は同搬送ロボットにおいてドアを把持させた状態を示す斜視図、側面図、正面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の下部を示す拡大図である。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は同取り付け装置を構成する取り付けロボットを示す斜視図、正面図、平面図である。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は同取り付け装置において撮像部を示す斜視図、正面図、平面図である。図１０は同取り付け装置の制御系の構成について説明するブロック図、図１１はヒンジの取り付け位置の補正について説明する説明図である。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図１０を参照して本実施形態に係る取付け装置１００は、搬送ロボット１０（搬送部に相当）と、取り付けロボット３０（取付け部に相当）と、計測部４０と、ＡＧＶ５０と、制御部６０と、を有する。

搬送ロボット１０は、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように胴体部１１と、アーム１２、１３と、ドア把持部１４と、を有する。胴体部１１は、装置の地面に載置される箇所で回転部１１ａを有する。胴体部１１は、回転部１１ａによって地面に対して鉛直方向を回転軸として回転できるように構成している。アーム１２は回転部１２ａを有し、回転部１２ａによって胴体部１１に回転可能に取り付けられている。アーム１３は、回転部１３ａを有し、回転部１３ａによってアーム１２に対して回転可能に取り付けている。

ドア把持部１４は、把持機構１５と、把持部１６、１７、１８、１９、２１と、を有する。把持機構１５は、把持部１６〜２１を動作させるためのギアやアクチュエーターなどを搭載しており、把持部１６〜２１を水平方向または鉛直方向に移動させ、ドアの把持および把持の解除を行う。また、把持機構１５は、回転軸１５ａと回転軸１５ｂと、を有する。

回転軸１５ａはアーム１３との接続部であって、アーム１３の伸びる方向を軸として回転させる。回転軸１５ｂは、アーム１３の把持機構１５との接続部であって、アーム１３が伸びる方向と交差する方向を回転軸として把持機構１５を回転させる。搬送ロボット１０はいわゆる６軸ロボットとして構成している。

把持部１６、１７（支持部に相当）は、ドア２２０の下方を把持する部位である。把持部１６、１７は、図７（Ｄ）に示すようにドア２２０の外方と接触する側方の部位が傾斜して形成され、他方が略直角になった突き当て部１６ａ、１７ａとして構成している。これにより図７（Ａ）に示すようにドア２２０を支持した際に水平方向を軸とした回転を抑制してドア２２０を搬送できるように構成している。また、把持部１６，１７は把持機構１５からのそれぞれの距離を調節可能に構成しており、これによって把持したドアの鉛直方向を軸とするドアの傾きを調整することができる。また、把持部１６、１７は、把持機構１５に対して上下方向に移動可能に構成しているが、左右方向に移動可能に構成してもよい。

把持部１８、１９は、図７（Ｃ）に示すように把持機構１５において把持部１６、１７よりも上部に設置し、水平方向に移動可能に構成されている。把持部１８、１９は、ドア２２０の略中央付近における左右方向（図７（Ｃ）のｙ方向）からドア２２０を挟持する。把持部２１は、図７（Ｂ）に示すように把持機構１５において把持部１６〜１９よりも上部に設置し、上下方向に移動可能に構成している。把持部２１は、上方からドア２２０に接近し、把持部１６、１７と共にドアを上下方向（図７（Ｃ）のｚ方向）に挟持する。このように搬送ロボット１０は、ドア２２０を図７（Ｃ）の上下左右方向の２方向から挟持する。また、把持部２１は、ドア２２０の挟持部分をＶ字状に切り欠いて形成し、把持部１８、１９は把持部２１のような切り欠きを設けていないが、把持部２１と同様に構成してもよい。

搬送ロボット１０は、上記のような構成によってドア２２０のストックされている位置からドア２２０を把持（挟持）し、ＡＧＶ５０に載置されて搬送された車体２１０の取り付け位置にドア２２０を搬送する。

取り付けロボット３０は、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように胴体部３１と、アーム３２、３３と、筐体３４と、カメラ３５と、測距センサー３６と、取付け部３７、３８と、を有する。取付けロボット３０は、搬送ロボット１０と同様に６軸ロボットとして構成しているため、胴体部３１、アーム３２、３３の説明を省略する。筐体３４は、アーム３３の先端に回転可能に取り付けられ、車体側の取り付け位置を撮像するカメラやセンサーなどの部品を格納している。

カメラ３５は、３次元的な画像情報を取得するものではなく、平面（二次元）の画像情報を取得、生成する。測距センサー３６は、カメラ３５による車体側の取り付け位置を撮像する際に取り付けロボット３０の撮像位置から車体側のヒンジ取り付け位置までの距離を測定する。カメラ３５が２次元的な画像情報を生成し、測距センサー３６が車体側までの奥行きの距離を取得して、後述のようなヒンジ２３０の位置を計測することによって、ドア２２０の搬送位置の３次元的な位置情報を取得することができ、いわゆる３次元カメラのような構成を不要にすることができる。カメラ３５と測距センサー３６は第１計測部を構成する。

また、カメラ３５と測距センサー３６とは独立して並列に並べるように構成している。そのため、キャリブレーションを容易にでき、設置治具設計の自由度を大きくすることができ、カメラ３５および測距センサー３６にそれぞれ汎用機器を適用できてコストアップを抑制することができる。

取付け部３７、３８はヒンジ２３０を取り付けたドア２２０を車体に固定するためのボルトを取り付けて車体側のヒンジ取り付け穴に取り付ける構成である。取付け部３７、３８は先端にソケットを設けてボルト２３４やナットを取り付けることができるように構成しており、当該ソケットは回転可能に構成している。ボルト２３４を取り付ける際には部品置き場からボルト２３４をソケットに取り付け、搬送ロボット１０によって保持されているドア２２０のヒンジの取り付け穴２３１ｂにボルト２３４を挿通させ、車体側のナットと締結することによってドア２２０が車体２１０に開閉可能に取り付けられる。

このように、取り付けロボット３０は６軸ロボットとして構成し、取り付けロボット３０にカメラ３５と測距センサー３６と取付け部３７、３８とを備えるように構成している。そのため、６軸ロボットによってカメラなどを動かせることができて複数点の計測が可能となり、計測範囲も広くできるため、車体の計測装置を安価にすることができる。また、ボルトなどの搬送装置を不要にできて安価にすることができ、６軸ロボットに取付け部３７，３８を搭載することによって取り付け範囲や角度の自由度を拡大させることができる。また、一台のロボットで計測やボルトなどの取り付けが可能となり、設備コストの低減に寄与することができる。

計測部４０は、筐体４１と、カメラ４２と、測距センサー４３と、を有する。筐体４１、カメラ４２、および測距センサー４３は、取付け部３７、３８を動作させるためのギアやモーターなどの部品を搭載していない点を除いて筐体３４、カメラ３５、および測距センサー３６と同様の構成であるため説明を省略する。なお、カメラ４２と測距センサー４３は第２計測部を構成する。

また、筐体４１には位置決め部４４が設けてある。位置決め部４４は、筐体４１に設置し、ドア２２０に取り付けられたヒンジ２３０の位置決めを行なう。ヒンジ２３０は回転する部品であるため、搬送ロボット１０は、ドア２２０を把持した状態でそのまま車体２１０に搬送するのではなく、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すようにドア２２０のヒンジ２３０を筐体４１に設けられた位置決め部４４に一度押し当てて、車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２の回転角を一致させた状態にし、そのうえで車体２１０へ搬送する。このように構成することによって、回転可能なヒンジであっても所定の回転位置にセットした状態で車体２１０に搬送することができ、車体２１０への取り付けをスムーズかつ精度よく行うことができる。位置決め部４４はヒンジ２３０の位置決めを行なうために比較的剛性のある鉄や鋼板などの材料によって構成しているが、ヒンジ２３０の位置決めが実施できれば、その他の材料であってもよい。

ここでドア２２０の取り付け位置の補正について説明する。本実施形態では自動車の一車種毎に専用のロボットやＡＧＶのような設備を用意するのではなく、汎用のロボットを使用してドアなどの構成部品の取り付けを行うように構成している。そのため、搬送ロボット１０がドア２２０を把持した際には設計段階などで予め想定した位置とずれを生じている場合があり、車体２１０を搬送するＡＧＶ５０についても同様であるため、ドアは挟持した状態から設計上の位置（基準位置）に補正する動作が必要になる。

ロボットを用いたドアなどの部品の取り付けは、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように部品の特定箇所、ドア２２０で言えばドア２２０のヒンジ取り付け箇所の位置などの３次元的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）とその位置でのｘｙｚの各方向における回転角度（ｗ、ｐ、ｒ）を測定し、予め設定した基準位置のデータと比較して補正量を求める。

ドアのような３次元の物体の位置補正の場合、通常であれば３点以上の特徴的な位置の測定が必要となる。しかし、ヒンジの場合、回転方向は予め設定されており取付け後もヒンジの回転方向への回転は可能である。そのため、本実施形態ではドアにおけるヒンジの取り付け箇所を先に車体のヒンジ取り付け箇所に取り付けて、ヒンジを回動可能とした状態でヒンジを回動させてドアを取り付ける。このように構成することによって、６軸のうちの１つの自由度を特定する必要をなくし、測定箇所を２箇所にすることができ、取り付け装置の計測系の部品構成を簡略化してコスト低減を図ることができる。また、車体２１０およびドア２２０の保持状態から各々の基準位置に対する補正量を求めて当該位置に補正を行うことによって、汎用の設備を用いても精度よく部品の取り付けを行うことができ、車種毎に別の設備を設置する必要がない分、設備のコストを下げることができる。

ＡＧＶ５０は、いわゆる無人搬送（台）車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）であり、ドアが取り付けられる前の車体を載置させて搬送する。なお、ＡＧＶ５０には複数のピンを設置し、当該ピンに合わせて大きさや形状といった異なる仕様の車体を載置することによって、様々な仕様の車体２１０の位置合わせを行なうように構成してもよい。

次に取り付け装置１００の制御系の構成について説明する。制御部６０は、ＰＬＣ６１と、ロボットコントローラ６２、６３と、視覚コントローラ６４と、を有する。ロボットコントローラ６２は搬送ロボット１０の動作を制御し、ロボットコントローラ６３は取り付けロボット３０の動作を制御する。視覚コントローラ６４は、取付けロボット３０に搭載されたカメラ３５や撮像部４０のカメラ４２を制御する。ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６１は、ロボットコントローラ６２、６３や視覚コントローラ６４などを制御する。また、ＰＬＣ６１には測距センサー３６、４３からの距離情報なども収集し、制御を行う。

（自動車の開閉部品の取付け方法）
次にドアを例に本実施形態にかかる自動車の開閉部品の取り付け方法について説明する。図１２は本実施形態にかかるドアの取り付け方法を説明するタイムチャートである。

まず、ＡＧＶ５０に車体２１０が載置されてドアの取り付けエリアへと搬送される（図１２のポイントａ）。次に搬送ロボット１０は、不図示の部品設置場所からドア２２０を把持する（図１２のポイントｂ）。それと同じ時間帯に取り付けロボット３０は、カメラ３５によってヒンジ２３０の車体２１０における取り付け位置２３０ａ、２３０ｂを撮像し、測距センサー３６は取付け位置２３０ａ、２３０ｂの奥行き方向の距離を測定する（図１２のポイントｂ）。本実施形態において車体側の取付け位置は第２取付け位置、ドア側の取り付け位置は第１取付け位置とする。また、図１２におけるドアの把持と第２取付け位置計測は例示であって、厳密に搬送ロボット１０によるドア２２０の把持とカメラ３５および測距センサー３６による第２取り付け位置の計測は同時刻に行なわれなくてもよい。

次に搬送ロボット１０は、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すように把持したドア２２０を撮像部４０に設けられた位置決め部４４に向って押付けて、車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とを一致させた状態（両者が同じ位相にある状態）まで回転した状態とする（図１２のポイントｃ）。そして、撮像部４０のカメラ４２はドア側のヒンジ２３０のヒンジ取付け位置２箇所を撮像し、測距センサー３６は奥行き方向の距離を測定して第１取付け位置の計測を行なう（図１２のポイントｄ）。

次にＰＬＣ６１は、カメラ３５および測距センサー３６から得られた車体側の取付け位置の計測結果から予め設定した設計値などの基準位置との比較を行い、補正量を算出する。例えば、図１１に示すように取り付け穴２３１ｂの穴位置が基準位置Ｃから図１１で見てｘ方向に＋０．１ｍｍずれていたとする。その場合、補正量はｘ方向に絶対値で０．１ｍｍとなる。上記は説明の便宜のため簡略化しているが、実際はこれが上記のｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｐについて算出される。なお、ドア側の第１取り付け位置に対する補正量は第１補正量、車体側の第２取り付け位置に対する補正量は第２補正量とし、ｒはヒンジ２３０のヒンジの回転軸と同じであり、ヒンジが回転可能であることによって算出不要としている。

ＰＬＣ６１は同様にドア側の計測結果からも基準位置との（第１）補正量を求める。例えば、本実施形態ではドア側のボルト取り付け穴が基準位置に対してｘ方向に−０．１ｍｍずれていたとする。この場合の補正量はｘ方向に絶対値で０．１ｍｍとなる。

次にＰＬＣ６１は、車体側の補正量とドア側の補正量とを合算してドア２２０の予め教示している位置に対する補正量を求める。上記では車体側、ドア側のいずれも０．１ｍｍずつずれているため、ＰＬＣ６１は予め教示した搬送位置に対してｘ方向に−０．２ｍｍずれた位置にドア２２０を搬送するデータをロボットコントローラ６３を通じて搬送ロボット１０に送信する（図１２のポイントｅ）。

そして、搬送ロボット１０はロボットコントローラ６３から受信した搬送位置にドア２２０を搬送して位置決めし、取り付けロボット３０は取付け部３７、３８のいずれかによってボルト締結を行う。本実施形態では、取り付け位置２３０ａのタイト穴からボルト締結を行い、その後搬送ロボット１０の搬送機構１５の回転軸１５ａを回転させて残りの取り付け位置２３０ｂについても取り付け部３７、３８のいずれかによってボルト締結を行う（図１２のポイントｆ）。そして、ドア２２０をヒンジ２３０の回転軸周りにドア２２０を取り付ける位置、すなわちドア２２０を閉めきる位置まで回動させて、ドア２２０を車体２１０に取り付ける。

（作用効果）
次に本実施形態にかかる作用効果について説明する。自動車は何万点にも及ぶ部品を取り付けて完成する製品であるため、部品同士の取り付け精度は重要な項目とされている。しかし、取り付け精度を高くしようとして１つの車種毎に専用の取り付け治具を用意したり、取り付け位置を確認するために高額なセンサーやカメラを用意したりするのでは設備の償却費用で製品の原価を圧迫してしまい、競合他社との間の価格競争力において優位性を発揮することができない。

これに対し、本実施形態にかかる自動車の開閉部品の取り付け装置１００および取り付け方法は、２箇所のヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂを備えたドア２２０を搬送ロボット１０によって２方向から挟持し、カメラ４２および測距センサー４３によってドア側の取り付け位置２３０ａ、２３０ｂを計測する。車体側のヒンジ取り付け位置２３０ａ、２３０ｂはカメラ３５および測距センサー３６によって計測する。そして、制御部６０によって車体側およびドア側それぞれのヒンジ取り付け位置の補正量を算出し、それらを考慮してドア２２０の搬送位置を決定し、ドア２２０を車体２１０に搬送して取付け部３７、３８によってドア２２０を車体２１０に取り付けている。このように、搬送ロボット１０によるドア２２０の位置決めは補正を前提として行っているため、専用の設備を用意しなくても汎用の設備で対応することができ、コスト低減に寄与することができる。

また、搬送ロボット１０は、ドア２２０に取り付けられた車体側ヒンジ部品２３１の取り付け穴２３１ｂを車体２１０におけるヒンジ取り付け箇所に取り付けてドア２２０をヒンジ２３０の回転軸まわりに回転可能とし、ドア２２０をヒンジ２３０の回転軸周りに車体２１０の取り付け位置、すなわちドア２２０を閉める位置まで回動させるように構成している。このように構成することによって、計測箇所を従来の３ヵ所からヒンジの取り付け位置２３０ａ、２３０ｂの２箇所に減らすことができ、その分設備に要求される仕様を減らして設備コストの低減を図ることができ、さらに測定時間の短縮を図ることもできる。また、ドア２２０は搬送ロボット１０の把持部１６、１７、１８、１９、２１によって２方向から挟持するように構成しているため、制御部６０によって搬送位置を算出した際に挟持したドア２２０をガタつかせることなく車体２１０まで搬送でき、ドア２２０の取り付けを迅速かつ精度よく行うことができる。

また、搬送ロボット１０は、ドア２２０の下部からドア２２０を支持する把持部１６、１７を有し、把持部１６、１７はドア２２０の水平方向を回転軸とした回転を規制する突き当て部１６ａ、１７ａを有するように構成している。そのため、簡易的な形状でドアの取り付け姿勢のバラつきを抑制し、設備コストの抑制に寄与することができる。

また、ドア２２０においてヒンジ２３０の取り付け位置２３０ａ、２３０ｂを撮像する前にはヒンジ２３０を構成する車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とを撮像部４０に設けられた位置決め部４４によって回転方向に一致させた状態にして撮像を行っている。ヒンジは回転して回転方向における位置が変化する可能性があるため、位置決め部４４によってヒンジ２３０の姿勢を決めることによってドア２２０の位置を迅速に位置決めし、精度よく車体２１０に取り付けることができる。なお、位置決め部４４による位置決めは、車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とを回転方向に開ききった状態にするようにして回転方向の位置を決めるように構成してもよい。

また、取り付けロボット３０におけるカメラ３５や測距センサー３６および撮像部４０におけるカメラ４２や測距センサー４３は独立して並列に並べるように構成している。そのため、キャリブレーションが容易になり、設置治具設計の自由度を大きくすることができる。また、カメラや測距センサーに汎用機器を適用できるため、設備コストを抑制することができる。

また、ワークであるドアの補正量を微小角にした場合、カメラ３５、４２による出力を平面方向、測距センサー３６、４３による出力を奥行き方向として扱うことによって、補正量の計算を簡便なベクトル演算によって行うことができ、ＦＡ(Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ)制御用に用いられる一般的なＰＬＣを計算装置として利用することができ、コスト抑制を図ることができる。

また、取り付けロボット３０には計測を行うカメラ３５、測距センサ−３６およびボルト２３４やナット２３５を取り付ける取付け部３７、３８を搭載するように構成している。そのため、複数点の計測が可能、および計測範囲を広くすることができるため、車体の計測装置を安価にすることができる。また、ボルトやナットを運ぶ装置を別途用意する必要がなくなり、その分コスト低減を図ることができる。また、取付け部３７、３８を６軸のロボットに搭載することによって、締結可能範囲や自由度を拡大することができる。さらに、一台のロボットで計測や締結が可能となり、設備コストの抑制を図ることができる。

なお、本実施形態は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。上記ではヒンジ２３０を構成する車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とがドア２２０に取り付けられている実施形態について説明したが、これに限定されない。上記以外にも車体側ヒンジ部品２３１が車体２１０に取り付けられ、ドア側ヒンジ部品２３２がドア２２０に取り付けられるように構成することもできる。この場合、ヒンジ取り付け箇所は取り付け穴２３１ａ、２３２ａとなる。また、車体側ヒンジ部品２３１およびドア側ヒンジ部品２３２とが回転軸２３３と共に車体２１０に取り付けられるように構成することもできる。この場合、ヒンジ取り付け箇所は取り付け穴２３２ｂとなる。

図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は本発明の変形例を示す図である。上記では車体２１０に取り付ける構成部品がドア２２０である実施形態について説明したが、これに限定されず、ボンネット２２３や車体の後部に取付けられるバックドア２２４であってもよい。また、位置決め部４４は筐体４１に設ける実施形態について説明したが、筐体４１とは別に構成してもよい。

１０ 搬送ロボット（搬送部）、
１６、１７ 把持部（支持部）、
１６ａ、１７ａ 突き当て部（規制部）、
１００ 自動車の構成部品の取り付け装置、
２１０ 車体、
２２０ （サイド）ドア（開閉部品）、
２２３ ボンネット、
２２４ バックドア、
２３０ ヒンジ、
２３０ａ、２３０ｂ ヒンジ取り付け位置、
２３１ 車体側ヒンジ部品（第１ヒンジ部品）、
２３２ ドア側ヒンジ部品（第２ヒンジ部品）、
３０ 取り付けロボット（取付け部）、
３５ カメラ（第１計測部）、
３６ 測距センサー（第１計測部）、
４０ 計測部、
４２ カメラ（第２計測部）、
４３ 測距センサー（第２計測部）、
４４ 位置決め部、
ｃ 基準位置。

【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明はドアなどの自動車の開閉部品を車体に取り付ける取り付け装置及び取り付け方法に関する。
［０００２］
自動車は何万点にもおよぶ部品をボルト締結、接着、または溶接などによって接合し、組み立てることで製造される。例えば、車室への出入り口にあたるドアの取り付けは、車体を生産ラインに搬送し、ドアの取り付け位置に来た状態でロボットがドアを車体まで搬送し、別のロボットがボルト締結を行う（特許文献１参照）。
先行技術文献
特許文献
［０００３］
特許文献１：特開平８−１８８１８６号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００４］
上記のように自動車は何万点にも及ぶ部品を取り付けて完成する製品であるため、部品同士の取り付け精度は重要な項目となる。しかし、取り付け精度を高くしようとして１つの車種毎に専用の取り付け治具を用意したり、取り付け位置を確認するためのセンサーやカメラを何台も用意したりするのでは、設備の償却費用で製品の原価が高くなってしまい、競合他社との間の価格競争力において優位性を発揮できない、といった問題がある。
［０００５］
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、汎用の設備を用いつつ設備のコストを安くすることができる自動車の開閉部品の取り付け装置及び取り付け方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００６］
上記目的を達成する本発明は、車体に対して車体側ヒンジ部品と開閉部品側ヒンジ部品とを有するヒンジによって取り付けられ

【０００２】
る自動車の開閉部品を取り付ける取り付け装置である。当該装置は２箇所のヒンジ取り付け箇所を備え、前記ヒンジを取り付けた前記開閉部品を少なくとも２方向から挟持して前記車体に搬送する搬送部と、前記開閉部品を前記車体に取り付ける取り付け部と、前記開閉部品における前記２箇所のヒンジ取り付け箇所を第１取り付け位置として計測する第１計測部と、車体における２箇所のヒンジ取り付け箇所を第２取り付け位置として計測する第２計測部と、前記第１計測部が計測した前記第１取り付け位置の予め設定した基準位置に対する第１補正量と前記第２計測部が計測した前記第２取り付け位置の前記基準位置に対する第２補正量とをそれぞれ計算し、前記第１補正量および前記第２補正量とを考慮して前記開閉部品の前記車体に対する搬送位置を決定する制御部と、を有し、前記搬送部は、前記開閉部品を挟持した状態で固定して設置された押し当て部に前記ヒンジを押し当てて前記車体側ヒンジ部品の前記開閉部品側ヒンジ部品に対する回転位置をセットし、前記車体側ヒンジ部品を前記車体における前記２箇所のヒンジ取り付け箇所に取り付けて前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸周りに回動可能とし、前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸周りに前記車体の取り付け位置まで回動させることを特徴とする。
［０００７］
また、他の本発明は車体に対して車体側ヒンジ部品と開閉部品側ヒンジ部品とを有するヒンジによって取り付けられる自動車の開閉部品を取り付ける取り付け方法である。当該方法は２箇所のヒンジ取り付け箇所を備え、前記ヒンジを取り付けた前記開閉部品を少なくとも２方向から挟持し、前記ヒンジを固定して設置された押し当て部に押し当てて前記車体側ヒンジ部品の前記開閉部品側ヒンジ部品に対する回転位置をセットし、前記開閉部品における前記２箇所のヒンジ取り付け箇所を第１取り付け位置として計測し、車体における２箇所のヒンジ取り付け箇所を第２取り付け位置として計測し、前記開閉部品において計測した前記第１取り付け位置の予め設定した基準位置に対する第１補正量と前記車体において計測した前記第２取り付け位置の前記基準位置に対する第２補正量とを考慮して前記開閉部品の前記車体に対する搬送位置を決定し、前記車体側ヒンジ部品を前記車体における前記２箇所のヒンジ取り付け箇所に取り付けて前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸周りに回動可能とし、前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸まわりに前記車体の取り付け位置まで回動させることを特徴とする。
図面の簡単な説明
［０００８］
［図１］車体にヒンジを備えたドアを取り付けた状態を示す側面図である。
［図２］図２（Ａ）はヒンジを備えたドアを示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のヒンジ部分を示す拡大図、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）は車体側ヒンジ

【０００３】
部品を示す斜視図、図２（Ｅ）はドア側ヒンジ部品を示す斜視図である。
［図３Ａ］本発明の一実施形態に係るドアの取付け装置を示す斜視図である。
［図３Ｂ］本発明の一実施形態に係るドアの取付け装置を示す斜視図である。
［図４Ａ］同取り付け装置を示す平面図である。
［図４Ｂ］同取り付け装置を示す正面図である。
［図５Ａ］同取り付け装置において図３Ａ〜図４Ｂとは別の状態を示す斜視図である。
［図５Ｂ］同取り付け装置において図３Ａ〜図４Ｂとは別の状態を示す斜視図である。
［図５Ｃ］同取り付け装置において図３Ａ〜図４Ｂとは別の状態を示す平面図である。
［図６］図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は同取付け装置を構成する搬送ロボットを示す斜視図、側面図、正面図である。
［図７］図７（Ａ）は同搬送ロボットにドアを把持させた状態を示す斜視図、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）は図７（Ａ）の側面図、正面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の下部を示す拡大図である。
［図８］図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は同取り付け装置における取付けロボットを示す斜視図、正面図、平面図である。
［図９］図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は同取り付け装置を構成する固定型の計測部を示す斜視図、正面図、平面図である。
［図１０］同取り付け装置の制御系の構成について説明するブロック図である。
［図１１］ヒンジの取り付け位置の補正について説明する説明図である。
［図１２］ヒンジを備えたドアの取り付け方法を説明するタイムチャートである。
［図１３］図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は本発明の変形例を示す図である。
発明を実施するための形態
［０００９］
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
［００１０］
図１は車体にヒンジを備えたドアを取り付けた状態を示す側面図、図２（

【０００４】
Ａ）はヒンジを備えたドアを示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のヒンジ部分を示す拡大図、図２（Ｃ）、（Ｄ）は車体側ヒンジ部品を示す斜視図、図２（Ｅ）はドア側ヒンジ部品を示す斜視図である。なお、図２（Ａ）、図７（Ａ）に示す座標系はｘ方向が車両左右方向、ｙ方向が車両前後方向、ｚ方向が車両上下方向であり、ｚ方向は後述するヒンジ２３０の回転軸と一致するが、各軸の対応関係はあくまで例示である。
［００１１］
（ヒンジ機構）
まず本実施形態により取り付けられる部品について説明する。本実施形態では自動車の車体２１０にサイドドア２２０を取り付ける場合について説明するが一例であり、これに限定されない。サイドドア２２０は、図１に示すように一列目ドア２２１と二列目ドア２２２とを有する。一列目ドア２２１にはヒンジ２３０が取り付けられ、二列目ドア２２２にはヒンジ２４０が取り付けられる。ヒンジ２３０は図２（Ｂ）〜図２（Ｅ）に示すように車体側ヒンジ部品２３１と、ドア側ヒンジ部品２３２（開閉部品側ヒンジ部品に相当）と、回転軸２３３と、ボルト２３４と、ナット２３５と、を有する。
［００１２］
車体側ヒンジ部品２３１は、平面視Ｌ字状に形成され、回転軸２３３を挿通する取り付け穴２３１ａとボルト２３４を挿通する取り付け穴２３１ｂ（２箇所）を有する。ドア側ヒンジ部品２３２は平面視凹形状に構成され、回転軸２３３を挿通する取り付け穴２３２ａとボルト２３４を挿通する取り付け穴２３２ｂ（２箇所）とを有する。車体側ヒンジ部品２３１は、車体２１０の側部におけるヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂに設置される。ドア側ヒンジ部品２３２は、ドアの車両前方側に設置される。また、本実施形態においてヒンジ取り付け箇所２３０ａの取り付け穴２３１ｂは２箇所のうち一箇所は穴径がボルト径に対して比較的余裕の少ない、いわゆるタイトな穴として構成し、もう一箇所の取り付け穴２３１ｂとヒンジ取り付け箇所２３０ｂの２箇所の取り付け穴２３１ｂはボルト径に対して穴径に比較的ゆとりのある穴として構成している。二列目ドア２２２のヒンジ２４０のヒンジ取り付け箇所２４０ａ、２４０ｂはヒンジ２３０の構成に対してヒンジ取り付け箇所２４０ａ、２４０ｂに

【０００５】
おける２箇所の取り付け穴２３１ｂをいずれもボルト穴径に対して比較的ゆとりのある穴として構成している点以外は同様である。なお、本実施形態において取り付け穴２３１ｂはヒンジ取り付け箇所として構成している。
［００１３］
（自動車の開閉部品の取り付け装置）
次にドアを例に挙げて自動車の開閉部品の取り付け装置について説明する。図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂは本発明の一実施形態に係るドアの取り付け装置を示す斜視図、平面図、正面図である。図５Ａ〜図５Ｃは同取り付け装置において図３Ａ〜図４Ｂとは異なる状態を示す斜視図、平面図である。
［００１４］
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は同取り付け装置を構成する搬送ロボットを示す斜視図、側面図、正面図、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は同搬送ロボットにおいてドアを把持させた状態を示す斜視図、側面図、正面図、図７（Ｄ）は図７（Ｂ）の下部を示す拡大図である。図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は同取り付け装置を構成する取り付けロボットを示す斜視図、正面図、平面図である。
［００１５］
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は同取り付け装置において計測部を示す斜視図、正面図、平面図である。図１０は同取り付け装置の制御系の構成について説明するブロック図、図１１はヒンジの取り付け位置の補正について説明する説明図である。
［００１６］
図３Ａ、図３Ｂ、図１０を参照して本実施形態に係る取り付け装置１００は、搬送ロボット１０（搬送部に相当）と、取り付けロボット３０と、計測部４０と、ＡＧＶ５０と、制御部６０と、を有する。
［００１７］
搬送ロボット１０は、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように胴体部１１と、アーム１２、１３と、ドア把持部１４と、を有する。胴体部１１は、装置の地面に載置される箇所で回転部１１ａを有する。胴体部１１は、回転部１１ａによって地面に対して鉛直方向を回転軸として回転できるように構成している。アーム１２は回転部１２ａを有し、回転部１２ａによって胴体部１１に回転可能に取り付けられている。アーム１３は、回転部１３ａを有し、

【０００６】
回転部１３ａによってアーム１２に対して回転可能に取り付けている。
［００１８］
ドア把持部１４は、把持機構１５と、支持部１６、１７と、把持部１８、１９、２１と、を有する。把持機構１５は、支持部１６、１７および把持部１８、１９、２１を動作させるためのギアやアクチュエーターなどを搭載しており、支持部１６、１７および把持部１８、１９、２１を水平方向または鉛直方向に移動させ、ドアの把持および把持の解除を行う。また、把持機構１５は、回転軸１５ａと回転軸１５ｂと、を有する。
［００１９］
回転軸１５ａはアーム１３との接続部であって、アーム１３の伸びる方向を軸として回転させる。回転軸１５ｂは、アーム１３の把持機構１５との接続部であって、アーム１３が伸びる方向と交差する方向を回転軸として把持機構１５を回転させる。搬送ロボット１０はいわゆる６軸ロボットとして構成している。
［００２０］
支持部１６、１７は、サイドドア２２０を下部から支持する部位である。支持部１６、１７は、図７（Ｄ）に示すようにサイドドア２２０の外方と接触する側方の部位が傾斜して形成され、他方が略直角になった規制部１６ａ、１７ａとして構成している。これにより図７（Ａ）に示すようにサイドドア２２０を支持した際に水平方向を軸とした回転を抑制してサイドドア２２０を搬送できるように構成している。また、支持部１６、１７は把持機構１５からのそれぞれの距離を調節可能に構成しており、これによって把持したドアの鉛直方向を軸とするドアの傾きを調整することができる。また、支持部１６、１７は、把持機構１５に対して上下方向に移動可能に構成しているが、左右方向に移動可能に構成してもよい。
［００２１］
把持部１８、１９は、図７（Ｃ）に示すように把持機構１５において支持部１６、１７よりも上部に設置し、水平方向に移動可能に構成されている。把持部１８、１９は、サイドドア２２０の略中央付近における左右方向（図７（Ｃ）のｙ方向）からサイドドア２２０を挟持する。把持部２１は、図７（Ｂ）に示すように把持機構１５において支持部１６、１７および把持部１８、１９よりも上部に設置し、上下方向に移動可能に構成している。把持部２１は、上方からサイドドア２２０に接近し、支持部１６、１７と共にドアを上下方向（図７（Ｃ）のｚ方向）に挟持す

【０００７】
る。このように搬送ロボット１０は、サイドドア２２０を図７（Ｃ）の上下左右方向の２方向から挟持する。また、把持部２１は、サイドドア２２０の挟持部分をＶ字状に切り欠いて形成し、把持部１８、１９は把持部２１のような切り欠きを設けていないが、把持部２１と同様に構成してもよい。
［００２２］
搬送ロボット１０は、上記のような構成によってサイドドア２２０のストックされている位置からサイドドア２２０を把持（挟持）し、ＡＧＶ５０に載置されて搬送された車体２１０の取り付け位置にサイドドア２２０を搬送する。
［００２３］
取り付けロボット３０は、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように胴体部３１と、アーム３２、３３と、筐体３４と、カメラ３５と、測距センサー３６と、取り付け部３７、３８と、を有する。取り付けロボット３０は、搬送ロボット１０と同様に６軸ロボットとして構成しているため、胴体部３１、アーム３２、３３の説明を省略する。筐体３４は、アーム３３の先端に回転可能に取り付けられ、車体側の取り付け位置を撮像するカメラやセンサーなどの部品を格納している。
［００２４］
カメラ３５は、３次元的な画像情報を取得するものではなく、平面（二次元）の画像情報を取得、生成する。測距センサー３６は、カメラ３５による車体側の取り付け位置を撮像する際に取り付けロボット３０の撮像位置から車体側のヒンジ取り付け位置までの距離を測定する。カメラ３５が２次元的な画像情報を生成し、測距センサー３６が車体側までの奥行きの距離を取得して、後述のようなヒンジ２３０の位置を計測することによって、サイドドア２２０の搬送位置の３次元的な位置情報を取得することができ、いわゆる３次元カメラのような構成を不要にすることができる。カメラ３５と測距センサー３６は第２計測部を構成する。
［００２５］
また、カメラ３５と測距センサー３６とは独立して並列に並べるように構成している。そのため、キャリブレーションを容易にでき、設置治具設計の自由度を大きくすることができ、カメラ３５および測距センサー３６にそれぞれ汎用機器を適用できてコストアップを抑制することができる。
［００２６］
取り付け部３７、３８はヒンジ２３０を取り付けたサイドドア２２０を車体に固定

【０００８】
するためのボルトを取り付けて車体側のヒンジ取り付け穴に取り付ける構成である。取り付け部３７、３８は先端にソケットを設けてボルト２３４やナットを取り付けることができるように構成しており、当該ソケットは回転可能に構成している。ボルト２３４を取り付ける際には部品置き場からボルト２３４をソケットに取り付け、搬送ロボット１０によって保持されているサイドドア２２０のヒンジの取り付け穴２３１ｂにボルト２３４を挿通させ、車体側のナットと締結することによってサイドドア２２０が車体２１０に開閉可能に取り付けられる。
［００２７］
このように、取り付けロボット３０は６軸ロボットとして構成し、取り付けロボット３０にカメラ３５と測距センサー３６と取り付け部３７、３８とを備えるように構成している。そのため、６軸ロボットによってカメラなどを動かせることができて複数点の計測が可能となり、計測範囲も広くできるため、車体の計測装置を安価にすることができる。また、ボルトなどの搬送装置を不要にできて安価にすることができ、６軸ロボットに取り付け部３７，３８を搭載することによって取り付け範囲や角度の自由度を拡大させることができる。また、一台のロボットで計測やボルトなどの取り付けが可能となり、設備コストの低減に寄与することができる。
［００２８］
計測部４０は、筐体４１と、カメラ４２と、測距センサー４３と、を有する。筐体４１、カメラ４２、および測距センサー４３は、取り付け部３７、３８を動作させるためのギアやモーターなどの部品を搭載していない点を除いて筐体３４、カメラ３５、および測距センサー３６と同様の構成であるため説明を省略する。なお、カメラ４２と測距センサー４３は第１計測部を構成する。
［００２９］
また、筐体４１には押し当て部４４が設けてある。押し当て部４４は、筐体４１に設置し、サイドドア２２０に取り付けられたヒンジ２３０における車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２の回転方向における位置決めを行なう。ヒンジ２３０は回転する部品であるため、搬送ロボット１０は、サイドドア２２０を把持した状態でそのまま車体２１０に搬送するのではなく、図５Ａ〜図５Ｃに示すようにサイドドア２２０のヒンジ２３０を筐体４１に設け

【０００９】
られた押し当て部４４に一度押し当てて、車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２の回転角を一致させた状態にし、そのうえで車体２１０へ搬送する。このように構成することによって、回転可能なヒンジであっても所定の回転位置にセットした状態で車体２１０に搬送することができ、車体２１０への取り付けをスムーズかつ精度よく行うことができる。押し当て部４４はヒンジ２３０における車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２の回転方向における位置決めを行なうために比較的剛性のある鉄や鋼板などの材料によって構成しているが、ヒンジ２３０における車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２の回転方向における位置決めが実施できれば、その他の材料であってもよい。
［００３０］
ここでサイドドア２２０の取り付け位置の補正について説明する。本実施形態では自動車の一車種毎に専用のロボットやＡＧＶのような設備を用意するのではなく、汎用のロボットを使用してドアなどの構成部品の取り付けを行うように構成している。そのため、搬送ロボット１０がサイドドア２２０を把持した際には設計段階などで予め想定した位置とずれを生じている場合があり、車体２１０を搬送するＡＧＶ５０についても同様であるため、ドアは挟持した状態から設計上の位置（基準位置）に補正する動作が必要になる。
［００３１］
ロボットを用いたドアなどの部品の取り付けは、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように部品の特定箇所、サイドドア２２０で言えばサイドドア２２０のヒンジ取り付け箇所の位置などの３次元的な位置（ｘ、ｙ、ｚ）とその位置でのｘｙｚの各方向における回転角度（ｗ、ｐ、ｒ）を測定し、予め設定した基準位置のデータと比較して補正量を求める。
［００３２］
ドアのような３次元の物体の位置補正の場合、通常であれば３点以上の特徴的な位置の測定が必要となる。しかし、ヒンジの場合、回転方向は予め設定されており取付け後もヒンジの回転方向への回転は可能である。そのため、本実施形態ではドアにおけるヒンジの取り付け箇所を先に車体のヒンジ取り付け箇所に取り付けて、ヒンジを回動可能とした状態でヒンジを回動させてドアを取り付ける。このように構成することによって、６軸のうちの１つの自由度を特定する必要をなくし、測定箇所を２箇所にすることができ、取り付け装置の計測系の部品構成を簡略化してコスト低減を図ることができる

【００１０】
。また、車体２１０およびサイドドア２２０の保持状態から各々の基準位置に対する補正量を求めて当該位置に補正を行うことによって、汎用の設備を用いても精度よく部品の取り付けを行うことができ、車種毎に別の設備を設置する必要がない分、設備のコストを下げることができる。
［００３３］
ＡＧＶ５０は、いわゆる無人搬送（台）車（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）であり、ドアが取り付けられる前の車体を載置させて搬送する。なお、ＡＧＶ５０には複数のピンを設置し、当該ピンに合わせて大きさや形状といった異なる仕様の車体を載置することによって、様々な仕様の車体２１０の位置合わせを行なうように構成してもよい。
［００３４］
次に取り付け装置１００の制御系の構成について説明する。制御部６０は、ＰＬＣ６１と、ロボットコントローラ６２、６３と、視覚コントローラ６４と、を有する。ロボットコントローラ６２は搬送ロボット１０の動作を制御し、ロボットコントローラ６３は取り付けロボット３０の動作を制御する。視覚コントローラ６４は、取り付けロボット３０に搭載されたカメラ３５や計測部４０のカメラ４２を制御する。ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６１は、ロボットコントローラ６２、６３や視覚コントローラ６４などを制御する。また、ＰＬＣ６１には測距センサー３６、４３からの距離情報なども収集し、制御を行う。
［００３５］
（自動車の開閉部品の取付け方法）
次にドアを例に本実施形態にかかる自動車の開閉部品の取り付け方法について説明する。図１２は本実施形態にかかるドアの取り付け方法を説明するタイムチャートである。
［００３６］
まず、ＡＧＶ５０に車体２１０が載置されてドアの取り付けエリアへと搬送される（図１２のポイントａ）。次に搬送ロボット１０は、不図示の部品設置場所からサイドドア２２０を把持する（図１２のポイントｂ）。それと同じ時間帯に取り付けロボット３０は、カメラ３５によって車体側ヒンジ部品２３１の車体２１０におけるヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂを撮像し、測距センサー３６はヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂの奥行き方向の距離を測定する（図１２の

【００１１】
ポイントｂ）。本実施形態において車体側の取付け位置は第２取付け位置、ドア側の取り付け位置は第１取付け位置とする。また、図１２におけるドアの把持と第２取付け位置計測は例示であって、厳密に搬送ロボット１０によるサイドドア２２０の把持とカメラ３５および測距センサー３６による第２取り付け位置の計測は同時刻に行なわれなくてもよい。
［００３７］
次に搬送ロボット１０は、図５Ａ〜図５Ｃに示すように把持したサイドドア２２０を計測部４０に設けられた押し当て部４４に向って押付けて、車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とを一致させた状態（両者が同じ位相にある状態）まで回転した状態とする（図１２のポイントｃ）。そして、計測部４０のカメラ４２はドア側ヒンジ部品２３２のヒンジ取付け位置２箇所を撮像し、測距センサー３６は奥行き方向の距離を測定して第１取付け位置の計測を行なう（図１２のポイントｄ）。
［００３８］
次にＰＬＣ６１は、カメラ３５および測距センサー３６から得られた車体側の取付け位置の計測結果から予め設定した設計値などの基準位置との比較を行い、補正量を算出する。例えば、図１１に示すように取り付け穴２３１ｂの穴位置が基準位置Ｃから図１１で見てｘ方向に＋０．１ｍｍずれていたとする。その場合、補正量はｘ方向に絶対値で０．１ｍｍとなる。上記は説明の便宜のため簡略化しているが、実際はこれが上記のｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｐについて算出される。なお、ドア側の第１取り付け位置に対する補正量は第１補正量、車体側の第２取り付け位置に対する補正量は第２補正量とし、ｒはヒンジ２３０のヒンジの回転軸と同じであり、ヒンジが回転可能であることによって算出不要としている。
［００３９］
ＰＬＣ６１は同様にドア側の計測結果からも基準位置との（第１）補正量を求める。例えば、本実施形態ではドア側のボルト取り付け穴が基準位置に対してｘ方向に−０．１ｍｍずれていたとする。この場合の補正量はｘ方向に絶対値で０．１ｍｍとなる。
［００４０］
次にＰＬＣ６１は、車体側の補正量とドア側の補正量とを合算してサイドドア２２０の予め教示している位置に対する補正量を求める。上記では車体側、ド

【００１２】
ア側のいずれも０．１ｍｍずつずれているため、ＰＬＣ６１は予め教示した搬送位置に対してｘ方向に−０．２ｍｍずれた位置にサイドドア２２０を搬送するデータをロボットコントローラ６３を通じて搬送ロボット１０に送信する（図１２のポイントｅ）。
［００４１］
そして、搬送ロボット１０はロボットコントローラ６３から受信した搬送位置にサイドドア２２０を搬送して位置決めし、取り付けロボット３０は取り付け部３７、３８のいずれかによってボルト締結を行う。本実施形態では、ヒンジ取り付け箇所２３０ａのタイト穴からボルト締結を行い、その後搬送ロボット１０の把持機構１５の回転軸１５ａを回転させて残りのヒンジ取り付け箇所２３０ｂについても取り付け部３７、３８のいずれかによってボルト締結を行う（図１２のポイントｆ）。そして、サイドドア２２０をヒンジ２３０の回転軸周りにサイドドア２２０を取り付ける位置、すなわちサイドドア２２０を閉めきる位置まで回動させて、サイドドア２２０を車体２１０に取り付ける。
［００４２］
（作用効果）
次に本実施形態にかかる作用効果について説明する。自動車は何万点にも及ぶ部品を取り付けて完成する製品であるため、部品同士の取り付け精度は重要な項目とされている。しかし、取り付け精度を高くしようとして１つの車種毎に専用の取り付け治具を用意したり、取り付け位置を確認するために高額なセンサーやカメラを用意したりするのでは設備の償却費用で製品の原価を圧迫してしまい、競合他社との間の価格競争力において優位性を発揮することができない。
［００４３］
これに対し、本実施形態にかかる自動車の開閉部品の取り付け装置１００および取り付け方法は、２箇所のヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂを備えたサイドドア２２０を搬送ロボット１０によって２方向から挟持し、カメラ４２および測距センサー４３によってドア側のヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂを計測する。車体側のヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂはカメラ３５および測距センサー３６によって計測する。そして、制御部６０によって車体側およびドア側それぞれのヒンジ取り付け位置の補正量を算出し、それ

【００１３】
らを考慮してサイドドア２２０の搬送位置を決定し、サイドドア２２０を車体２１０に搬送して取り付け部３７、３８によってサイドドア２２０を車体２１０に取り付けている。このように、搬送ロボット１０によるサイドドア２２０の位置決めは補正を前提として行っているため、専用の設備を用意しなくても汎用の設備で対応することができ、コスト低減に寄与することができる。
［００４４］
また、搬送ロボット１０は、サイドドア２２０に取り付けられた車体側ヒンジ部品２３１の取り付け穴２３１ｂを車体２１０におけるヒンジ取り付け箇所に取り付けてサイドドア２２０をヒンジ２３０の回転軸まわりに回転可能とし、サイドドア２２０をヒンジ２３０の回転軸周りに車体２１０の取り付け位置、すなわちサイドドア２２０を閉める位置まで回動させるように構成している。このように構成することによって、計測箇所を従来の３ヵ所からヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂの２箇所に減らすことができ、その分設備に要求される仕様を減らして設備コストの低減を図ることができ、さらに測定時間の短縮を図ることもできる。また、サイドドア２２０は搬送ロボット１０の支持部１６、１７、および把持部１８、１９、２１によって２方向から挟持するように構成しているため、制御部６０によって搬送位置を算出した際に挟持したサイドドア２２０をガタつかせることなく車体２１０まで搬送でき、サイドドア２２０の取り付けを迅速かつ精度よく行うことができる。
［００４５］
また、搬送ロボット１０は、サイドドア２２０の下部からサイドドア２２０を支持する支持部１６、１７を有し、支持部１６、１７はサイドドア２２０の水平方向を回転軸とした回転を規制する規制部１６ａ、１７ａを有するように構成している。そのため、簡易的な形状でドアの取り付け姿勢のバラつきを抑制し、設備コストの抑制に寄与することができる。
［００４６］
また、サイドドア２２０においてヒンジ２３０のヒンジ取り付け箇所２３０ａ、２３０ｂを撮像する前にはヒンジ２３０を構成する車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とを計測部４０に設けられた押し当て部４４によって回転方向に一致させた状態にして撮像を行っている。ヒンジは回転して回転方向における位置が変化する可能性があるため、押し当て部４４によってヒン

【００１４】
ジ２３０の姿勢を決めることによってサイドドア２２０の位置を迅速に位置決めし、精度よく車体２１０に取り付けることができる。なお、押し当て部４４による位置決めは、車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とを回転方向に開ききった状態にするようにして回転方向の位置を決めるように構成してもよい。
［００４７］
また、取り付けロボット３０におけるカメラ３５や測距センサー３６および計測部４０におけるカメラ４２や測距センサー４３は独立して並列に並べるように構成している。そのため、キャリブレーションが容易になり、設置治具設計の自由度を大きくすることができる。また、カメラや測距センサーに汎用機器を適用できるため、設備コストを抑制することができる。
［００４８］
また、ワークであるドアの補正量を微小角にした場合、カメラ３５、４２による出力を平面方向、測距センサー３６、４３による出力を奥行き方向として扱うことによって、補正量の計算を簡便なベクトル演算によって行うことができ、ＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）制御用に用いられる一般的なＰＬＣを計算装置として利用することができ、コスト抑制を図ることができる。
［００４９］
また、取り付けロボット３０には計測を行うカメラ３５、測距センサー３６およびボルト２３４やナット２３５を取り付ける取り付け部３７、３８を搭載するように構成している。そのため、複数点の計測が可能、および計測範囲を広くすることができるため、車体の計測装置を安価にすることができる。また、ボルトやナットを運ぶ装置を別途用意する必要がなくなり、その分コスト低減を図ることができる。また、取り付け部３７、３８を６軸のロボットに搭載することによって、締結可能範囲や自由度を拡大することができる。さらに、一台のロボットで計測や締結が可能となり、設備コストの抑制を図ることができる。
［００５０］
なお、本実施形態は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。上記ではヒンジ２３０を構成する車体側ヒンジ部品２３１とドア側ヒンジ部品２３２とがサイドドア２２０に取り付けられ

【００１５】
ている実施形態について説明したが、これに限定されない。上記以外にも車体側ヒンジ部品２３１が車体２１０に取り付けられ、ドア側ヒンジ部品２３２がサイドドア２２０に取り付けられるように構成することもできる。この場合、ヒンジ取り付け箇所は取り付け穴２３１ａ、２３２ａとなる。また、車体側ヒンジ部品２３１およびドア側ヒンジ部品２３２とが回転軸２３３と共に車体２１０に取り付けられるように構成することもできる。この場合、ヒンジ取り付け箇所は取り付け穴２３２ｂとなる。
［００５１］
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は本発明の変形例を示す図である。上記では車体２１０に取り付ける構成部品がサイドドア２２０である実施形態について説明したが、これに限定されず、ボンネット２２３や車体の後部に取付けられるバックドア２２４であってもよい。また、押し当て部４４は筐体４１に設ける実施形態について説明したが、筐体４１とは別に構成してもよい。
符号の説明
［００５２］
１０ 搬送ロボット（搬送部）、
１６、１７ 支持部、
１６ａ、１７ａ 規制部、
１００ （自動車の開閉部品の）取り付け装置、
２１０ 車体、
２２０ サイドドア（開閉部品）、
２２３ ボンネット、
２２４ バックドア、
２３０ ヒンジ、
２３０ａ、２３０ｂ ヒンジ取り付け箇所、
２３１ 車体側ヒンジ部品、
２３２ ドア側ヒンジ部品（開閉部品側ヒンジ部品）、
３０ 取り付けロボット、
３５ カメラ（第２計測部）、
３６ 測距センサー（第２計測部）、
３７、３８ 取り付け部、

【００１６】
４０ 計測部、
４２ カメラ（第１計測部）、
４３ 測距センサー（第１計測部）、
４４ 押し当て部、
ｃ 基準位置。

Claims (9)

1. 車体に対してヒンジによって取り付けられる自動車の開閉部品を取り付ける取り付け装置であって、
   ２箇所のヒンジ取り付け箇所を備えた前記開閉部品を少なくとも２方向から挟持して前記車体に搬送する搬送部と、
   前記開閉部品を前記車体に取り付ける取り付け部と、
   前記開閉部品側における前記２箇所のヒンジ取り付け箇所を第１取り付け位置として計測する第１計測部と、
   前記車体における前記２箇所のヒンジ取り付け箇所を第２取り付け位置として計測する第２計測部と、
   前記第１計測部が計測した前記第１取り付け位置の予め設定した基準位置に対する第１補正量と前記第２計測部が計測した前記第２取り付け位置の前記基準位置に対する第２補正量とをそれぞれ計算し、前記第１補正量および前記第２補正量とを考慮して前記開閉部品の前記車体に対する搬送位置を決定する制御部と、を有し、
   前記搬送部は、前記開閉部品における前記ヒンジ取り付け箇所を前記車体における前記ヒンジ取り付け箇所に取り付けて前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸周りに回動可能とし、
   前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸周りに前記車体の取り付け位置まで回動させることを特徴とする自動車の開閉部品の取り付け装置。
2. 前記搬送部は、前記開閉部品を下部から支持する支持部を有し、
   前記支持部は水平方向を回転軸として前記開閉部品が回転することを規制する規制部を有する請求項１に記載の自動車の開閉部品の取り付け装置。
3. 前記ヒンジを構成する前記車体側の第１ヒンジ部品と前記開閉部品側の第２ヒンジ部品とが前記開閉部品に取り付けられている場合において、
   前記ヒンジの回転方向の位置を位置決めする位置決め部をさらに有する請求項１または２に記載の自動車の開閉部品の取り付け装置。
4. 前記ヒンジは前記車体側の第１ヒンジ部品と前記開閉部品側の第２ヒンジ部品とを有し、
   前記第１ヒンジ部品と前記第２ヒンジ部品とが前記開閉部品に取り付けられている状態、
   前記第１ヒンジ部品が前記車体に取り付けられ前記第２ヒンジ部品が前記開閉部品に取り付けられる状態、
   または前記第１ヒンジ部品と前記第２ヒンジ部品とが前記車体に取り付けられた状態のいずれかの状態において、前記取り付け部によって前記開閉部品を前記車体に取り付ける請求項１または２に記載の自動車の開閉部品の取り付け装置。
5. 前記開閉部品は、自動車のサイドドア、ボンネット、又はバックドアである請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動車の開閉部品の取り付け装置。
6. 車体に対してヒンジによって取り付けられる自動車の開閉部品を取り付ける取り付け方法であって、
   ２箇所のヒンジ取り付け箇所を備えた前記開閉部品を少なくとも２方向から挟持し、
   前記開閉部品側における前記２箇所のヒンジ取り付け箇所を第１取り付け位置として計測し、
   前記車体側における前記２箇所のヒンジの取り付け箇所を第２取り付け位置として計測し、
   前記開閉部品側において計測した前記第１取り付け位置の予め設定した基準位置に対する第１補正量と前記車体側において計測した前記第２取り付け位置の前記基準位置に対する第２補正量とを考慮して前記開閉部品の前記車体に対する搬送位置を決定し、
   前記開閉部品における前記ヒンジ取り付け箇所を前記車体における前記ヒンジ取り付け箇所に取り付けて前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸周りに回動可能とし、
   前記開閉部品を前記ヒンジの回転軸まわりに前記車体の取り付け位置まで回動させることを特徴とする自動車の開閉部品の取り付け方法。
7. 前記ヒンジを構成する前記車体側の第１ヒンジ部品と前記開閉部品側の第２ヒンジ部品とが前記開閉部品に取り付けられている場合であって前記開閉部品における前記ヒンジの取り付け位置を撮像する前に、前記第１ヒンジ部品と前記第２ヒンジ部品とを開ききった状態または前記第２ヒンジ部品を回転方向において前記第１ヒンジ部品に一致させた状態に調整する請求項６に記載の自動車の開閉部品の取り付け方法。
8. 前記ヒンジは前記車体側の第１ヒンジ部品と前記開閉部品側の第２ヒンジ部品とを有し、
   前記第１ヒンジ部品と前記第２ヒンジ部品とが前記開閉部品に取り付けられている状態、
   前記第１ヒンジ部品が前記車体に取り付けられ前記第２ヒンジ部品が前記開閉部品に取り付けられる状態、
   または前記第１ヒンジ部品と前記第２ヒンジ部品とが前記車体に取り付けられた状態のいずれかの状態において前記開閉部品を前記車体に取り付ける請求項６に記載の自動車の開閉部品の取り付け方法。
9. 前記開閉部品は、車両のサイドドア、ボンネット、又はバックドアである請求６から８のいずれか１項に記載の自動車の開閉部品の取り付け方法。