JPWO2019077803A1

JPWO2019077803A1 - 部品位置決め用冶具及びそれを用いた部品位置決め装置

Info

Publication number: JPWO2019077803A1
Application number: JP2019516550A
Authority: JP
Inventors: 快春浅井
Original assignee: 株式会社タイコー
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-09-17
Also published as: CN109937116B; US20210339351A1; CN109937116A; WO2019077803A1; CN114012644A

Abstract

【課題】組み付け用部品を専用トレー上に載置する際の位置決め作業を、熟練を要することなく簡単な操作で行うことを可能にし、以て、部品組付け作業の効率化及び簡易化を図ることができる部品位置決め用冶具及びそれを用いた部品位置決め装置を提供することを課題とする。【解決手段】加工基準孔２２を有する部品２１の下面に取り付けることによって、部品２１の組み付け時における位置決めを補助するための冶具であって、クランプ設置部４，５を少なくとも１つ配設したベース部材２を設け、クランプ設置部４，５に、その頭面からクランプヘッド８が突出するようにして内径クランプ６，７を設置する。【選択図】図２

Description

本発明は、部品位置決め用冶具及びそれを用いた部品位置決め装置に関するものであり、より詳細には、例えば、自動車組み立て工場において、エンジンやトランスミッション、バッテリー等の部品をボディの所定位置に組み付ける際に、当該部品の位置決めを正確且つ迅速に行うことを可能にする部品位置決め用冶具及びそれを用いた部品位置決め装置に関するものである。

自動車生産工場における生産ラインの場合、ボディ塗装ラインを出たボディシェルは最終組立ラインに入り、擬装と呼ばれるエンジンやトランスミッション等の部品の組み付けラインに送られる。
例えば、エンジンの組み付けの場合、エンジンは別工場で製造されて組立工場に搬送され、工場搬入後、その下面の凹凸に対応する受け面を有する専用トレー（パレット）に載せられ、搬送コンベアで移載位置まで搬送されて部品搭載機のリフター上に移載される。組立ラインに投入された部品搭載機は、吊下状態にて搬送されてくるボディシェルの動きに同期して移動し、ボディシェルの下に到来すると、リフターが上昇動作してエンジンを組み付け位置まで上昇させた後、作業員がその組付け作業を行う。

従来、部品を専用トレー上に載置するに当たっては、部品が備えるボルトの頭や鋳肌面を利用して、水平度を含む位置決め（精度出し）を行うことが行われているが、その位置決め作業は、熟練を要する、手間のかかる作業である。ここで部品の正確な位置決めが行われていないと、後続の組立作業に支承を来たすことになる。

従来、エンジン組立体を複数の冶具駒を有する冶具パレット上に載置した後、部品位置検出センサーでエンジン組立体の位置を検出し、その検出結果に基づいて冶具駒を移動させることによって冶具パレット上のエンジン組立体の位置調整を行う方法が提案されている（特開平６−５６０５８号公報）。また、エンジン組立体を受け取る移載装置において、エンジン組立体の位置決め孔に位置決めピンを差し込み、その位置決めピンを軸に揺動させて自動車ボディへの組付け姿勢に変更した後、エンジン組立体の下からパレットを上昇させて、パレットの複数のピンをエンジン組立体の下面の位置決め孔に係合させることにより位置決めを行う方法の提案もある（特開平６−３１５４９号公報）。

特開平６−５６０５８号公報特開平６−３１５４９号公報

上記提案に係る方法を実施するための装置は、いずれも機構が複雑で、セッティング（部品の位置決め載置）に時間と手間がかかり、ある程度の熟練も必要となり、設備コスト及び作業コストが嵩むという難点があり、その改善が求められていた。

本発明は、かかる要望に応えるためになされたもので、部品製造後に組立工場に搬入する際の取り扱い、並びに、組立工場搬入後に専用トレー上にセッティングする際における位置決め作業を、熟練を要することなく簡単な操作で行うことを可能にし、以て、部品組付け作業の効率化及び簡易化を図ることができ、延いては、自動車等の組立効率を向上させ得る部品位置決め用冶具及びそれを用いた部品位置決め装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、加工基準孔を有する部品の下面に取り付けることによって、前記部品の組み付け時における位置決めを補助するための冶具であって、
クランプ設置部を少なくとも１つ配設したベース部材を設け、前記クランプ設置部に、その頭面からクランプヘッドが突出するようにして内径クランプを設置して成ることを特徴とする部品位置決め用冶具である。

一実施形態においては、前記ベース部材はＴ字形を呈し、その３つの端部のうちのいずれか２つの端部に前記クランプ設置部が配設され、他の実施形態においては、前記ベース部材はＬ字型を呈し、その２つの端部に前記クランプ設置部が配設される。

また、一実施形態においては、前記ベース部材はＩ字型を呈し、その両端部に前記クランプ設置部が配設される。その場合、前記ベース部材の両端部に吊り下げ部が配備されることがある。通例、前記ベース部材は、２本一組として用いられる。

一実施形態においては、前記ベース部材の上面の任意の箇所に、クッション材が定着される。

上記課題を解決するための請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の部品位置決め用冶具とこれを受ける専用トレーとから成る部品位置決め装置であって、
前記専用トレーは、ベース板上に前記ベース部材の幅に相当する間隙を有する位置決め壁を備えていて、前記ベース部材がこの位置決め壁の前記間隙内に落とし込まれることにより、前記部品に取り付けられた状態の前記位置決め用冶具が前記専用トレー上において位置決めされることを特徴とする部品位置決め装置である。

一実施形態においては、前記専用トレーの位置決め壁は、Ｌ字型を呈する。

本発明は上述したとおりであって、部品位置決め用冶具を部品の底面に、その内径クランプを介して簡単に取り付けることができ、それによりエンジン等の複雑な底面を有する部品の底面が平坦な場合と変わらない状態となるため、その後の工場内ストック時、組立工場へ搬送するためのパレット上への載置時並びに搬送時等における取り扱いが極めて容易となり、その分コスト削減につながる効果がある。

また、部品位置決め用冶具が取り付けられていることにより、専用トレー上に、水平度を含めて高精度に位置決めしつつ載置することができ、部品のその後の数次の移載を経て組み付け作業位置に至るまで、その位置決め精度を維持することができ、以て、当該部品の組み付け作業を円滑に進行させて組立作業の効率を向上させ得る効果がある。

本発明に係る第１の実施形態の部品位置決め用冶具を示す斜視図である。本発明に係る第１の実施形態の部品位置決め用冶具をエンジンの下面に取り付けた状態を示す斜視図である。本発明に係る第１の実施形態の部品位置決め用冶具を示す正面図である。本発明に係る部品位置決め用冶具における内径クランプの構成を示す部分断面図である。本発明に係る部品位置決め用冶具における内径クランプを構成する駆動軸の正面図である。図４におけるＡ−Ａ線断面拡大図である。本発明に係る第１の実施形態の部品位置決め用冶具を専用トレー上にセットして位置決めする方法を示す斜視図である。本発明に係る第１の実施形態の部品位置決め用冶具を専用トレー上にセットして移送する方法を示す斜視図である。本発明に係る第３の実施形態の部品位置決め用冶具の取付状態を示す裏面斜視図である。本発明に係る第３の実施形態の部品位置決め用冶具の取付状態を示す平面図である。本発明に係る第３の実施形態の部品位置決め用冶具の正面図である。本発明に係る第３の実施形態の部品位置決め用冶具の要部を示す部分断面図である。本発明に係る第３の実施形態の部品位置決め用冶具の要部を示す部分断面図である。

本発明を実施するための形態につき、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明は、部品がエンジン及びバッテリーである場合のものであるが、他の部品、例えば、トランスミッション等の場合においても特に変わりはなく、また、本発明に係る部品位置決め用冶具及びそれを用いた位置決め装置は、自動車組み立てラインに限らず、他の大型機械の製造ラインにも適用可能である。

一般にエンジン等の組み付け部品には、ブロック加工の際に形成される加工基準孔及び基準面が存在する。以下に述べる本発明に係る部品位置決め用冶具は、この部品に形成されている加工基準孔及び基準面を利用して当該部品の底面に、恒久的にではなく、一時的に取り付けられることにより、その後の処理過程における当該部品の位置決め作業を容易にするものである。

図１乃至図３は、位置決め対象となる部品がエンジン２１の場合のものである。そこに示されるように、本発明に係る部品位置決め用冶具１は、ベース部材２の２つの端部にクランプ設置部４，５が配設され、クランプ設置部４，５のそれぞれに内径クランプ６，７が装備されて成る。そして、以下に詳述するように部品位置決め用冶具１は、各内径クランプ６，７のクランプヘッド８が、エンジン２１の加工基準孔２２内に挿入されてその部分をクランプすることにより、エンジン２１の下面に取り付けられる。

更に詳述すると、図１乃至図３に示される実施形態におけるベース部材２はＴ字形を呈していて、クランプ設置部４，５は、ベース部材２を構成する横材３の一端と、縦材３ａの横材３接合側とは反対側の端部に配設されている。クランプ設置部４，５は、横材３の両端又は縦材３ａの両端に設置されることもある。好ましくは、エンジン２１の底面を受けることになるベース部材２の上面の任意の箇所に、クッション材１２が定着される。

内径クランプ６，７は、駆動軸９の回転操作に伴って半径方向に拡縮するクランプヘッド８を有していて、該クランプヘッド８がエンジン２１の加工基準孔２２内に差し込まれ、拡動作をして加工基準孔２２の内周壁を強圧することで、加工基準孔２２に固定可能なクランプ治具である（図４参照）。より詳細には、内径クランプ６，７のクランプヘッド８は、駆動軸９の先端部に固定されて駆動軸９と一体に回転する上側コーン２６と、駆動軸９が挿通される下側コーン２７と、上下コーン２６，２７間に配置されて、テーパ形状の周面が上側コーン２６及び下側コーン２７に摺接する複数の可動ピース２８とから成り、複数の可動ピース２８は、Ｏリング２９又はＣリングによって若干可動状態に抱持されている。

内径クランプ６，７は、その駆動軸９を、取り付け対象であるエンジン２１に形成されている加工基準孔２２の向きに合わせて設置したものであり、駆動軸９を回転駆動するための回動操作部材３１が露出するようにしてクランプ設置部４，５に取り付けられる。回転操作部材３１は上端部にメネジ部３２を有していて、その上半部がクランプ設置部４，５に斜め向きに形成される挿入部３３に挿入され、メネジ部３２に、駆動軸９の下端オネジ部がねじ込まれる。回転操作部材３１は、その頭面が挿入部３３の内天面に当たるまで進入させる（図４の状態）。

回転操作部材３１は、例えば、その下部に穿設された挿入孔３５に操作棒３４を差し込んで回動させる。回転操作部材３１が回転駆動されると、回転操作部材３１はその頭面が挿入部３３の内天面に突き当たっていて上下動できないため、そのメネジ部３２にねじ込まれている駆動軸９が上下動することになる。好ましくは、駆動軸９の回転止め手段が配備される。図示した例では、駆動軸９の中間部に平坦面３６が形成され、クランプ設置部４，５の外側面から平坦面３６に向けて止めねじ（六角穴ネジ）３７が差し込まれる（図５，６参照）。止めねじ３７は、クランプ設置部４，５の外側面に固定されたナット３８にねじ込むことによって進退し、前進時に平坦面３６を押圧して駆動軸９の回転を阻止し、後退時に平坦面３６から離れて駆動軸９の回転を許容する。

クランプ設置部４，５の頭面は、エンジン２１の底面に加工基準孔２２と共に設けられる基準面２３に当接する位置決め面１０，１１とされる（図４参照）。位置決め用冶具１をエンジン２１に取り付ける際に、この位置決め面１０，１１をエンジン２１の基準面２３に当接させることで、位置決め用冶具１のエンジン２１に対する位置決め精度が向上する（図２参照）。好ましくは、位置決め面１０，１１に二段穴２５が形成され、その中央の窪みに内径クランプ６，７の下側コーン２７が嵌合される（図４参照）。下側コーン２７は、その中央の窪みに収まって、上側コーン２６との間で可動ピース２８を挟圧する。

加工基準孔２２に対して内径クランプ６，７を作用させるに際しては、クランプヘッド８を加工基準孔２２内に、クランプ設置部４，５の位置決め面１０，１１が基準面２３に当接するまで挿入する。そして、回転操作部材３１を回転操作して駆動軸９をクランプ方向（螺退方向）に回転させると、駆動軸９は下方に引き寄せられる。それに伴い、上側コーン２６が回転しながら下降して下側コーン２７に近づいていき、下側コーン２７との間で各可動ピース２８を強く挟圧する。それにより、各可動ピース２８が、押し下げられつつラジアル方向に押し出され、加工基準孔２２の内周面を強く押圧する。その結果、内径クランプ６，７が加工基準孔２２に固定されて抜けなくなる。かくして、位置決め用冶具１が、エンジン２１の底面に確固と固定されることになる。

本発明に係る位置決め用冶具１は、専用トレー１５上の定位置にセットされる。専用トレー１５は、組立工場に搬入されたエンジン２１を載せて、工場内の部品組み付け作業位置に搬送し、且つ、組み付け位置まで上昇させる際に用いられるものである。ベース部材２がＴ字型を呈する上記第１の実施形態の場合の専用トレー１５は、ベース板上に、ベース部材２を構成する横材３と縦材３ａの幅に相当する間隙を有する二重壁で構成される位置決め壁１６，１７を一対、直角に配設したものである（図７参照）。

位置決め用冶具１は、専用トレー１５上に降ろされる際、その横材３が一方の位置決め壁１７の間隙内に落とし込まれ、縦材３ａが他方の位置決め壁１６の間隙内に落とし込まれることにより、専用トレー１５上において、位置決め用冶具１並びにそれが取り付けられたエンジン２１が、自動的に位置決めされてセットされることになる。

次に、本発明に係る位置決め用冶具１の使用方法について説明する。その使用に当たっては、事前にエンジン２１の外底面に複数形成されている加工基準孔のうち、位置決め用冶具取付のために利用する加工基準孔２２を選定し、対応する内径クランプ６，７の駆動軸９がその加工基準孔２２の穿設方向に向いているかを確認する。なお、位置決め用冶具１は、加工基準孔２２の設置位置が同じ同種のエンジン２１に対して反復使用可能である。

次いで、吊下されて搬送されてくるエンジン２１の底面に、位置決め用冶具１を、内径クランプ６，７のクランプヘッド８を加工基準孔２２内に挿入固定することにより、恒久的にではなく、一時的に取り付ける。内径クランプ６，７のクランプヘッド８は、駆動軸９の回転操作に伴って半径方向に拡縮する。このクランプヘッド８をエンジン２１の加工基準孔２２内に挿入した後、回動操作部材３１を操作して駆動軸９を回転させることにより、内径クランプ６，７に拡動作させて加工基準孔２２を内側からクランプさせることにより、位置決め用冶具１をエンジン２１の下面に一時的に取り付ける。

このようにして位置決め用冶具１を取り付けた後のエンジン２１は、載置時にその底面自体が直接着座することはなく、位置決め用冶具１が着座することになるため、その底面が平坦な場合と変わらない状態となる。従って、位置決め用冶具１の取り付け作業をエンジン製造工場において行うこととすれば、その後の工場内ストック、組立工場へ搬送するためのパレット上への載置等が極めて容易となり、コスト削減に資することになる。

組立工場に搬入された位置決め用冶具１を取り付けたエンジン２１は専用トレー１５上に降ろされ、直角を成す横材３と縦材３ａをそれぞれ位置決め壁１６，１７の間隙内に収めることにより、位置決め用冶具１、換言すれば、エンジン２１を、専用トレー１５上の定位置に位置決めしつつセットすることができる。

エンジン２１を載置した専用トレー１５は、適宜搬送手段によって部品組付け作業位置、即ち、吊下状態のボディシェル３０の下に搬送して部品搭載機のリフター上に移載し、リフターで専用トレー１５を部品組み付け位置まで上昇させ、そこにおいて、人手によりエンジン２１がボディシェル３０に組み付けられる（図８参照）。位置決め用冶具１は、部品の組付け完了後に取り外される。

本発明は上述したとおりであって、部品製造工場等においてエンジンの底面に、内径クランプを介して簡単に部品位置決め用冶具を取り付けることができ、それにより、エンジンの底面が平坦な場合と変わらない状態となるため、その後の工場内ストック時、組立工場へ搬送するためのパレット上への載置時並びに搬送時等における取り扱いが極めて容易となり、その分コスト削減につながる。

上記第１の実施形態におけるベース部材２はＴ字型を呈するものであるが、これをＬ字型を呈するものとすることもできる。即ち、横材３と縦材３ａを直角に組む形態である。その場合のクランプ設置部４，５は、その２つの端部、あるいは、直交部に配設される。また、この第２の実施形態の場合の専用トレー１５も、上記第１の実施形態におけると同様のものとなる。

第３の実施形態におけるベース部材２は、図９乃至図１３に示されるように、１本のＩ字型の中空又は中実の板状部材である。なお、図９乃至図１３において図１乃至図８におけると同じ符号を付した部分は、第１の実施形態における部分と同じ構成であるので、詳細な説明は省略する。この第３の実施形態は、組み付け部品としてバッテリー４１を想定したもので、通例、この部品位置決め用冶具１は、２台一組として用いられる。

クランプ設置部４，５は、ベース部材２の両端に上下に抜けるように埋設され、内径クランプ６，７が上面側に突出し、回動操作部材３１が下面側に突出する。また、ベース部材２の両端に、枠材４２が配設される。この枠材４２は、バッテリー４１の突出端部を収め、その部分を保護すると共に、内径クランプ６，７のクランプヘッド８を加工基準孔２２へ挿入する際の位置決めの役目を果たす。図１０に示すように、バッテリー４１の突出端部に側方突部が形成されている場合があるが、その場合は枠材４２に、その側方突部を逃がすための切欠き４２ａが形成される。

更に、ベース部材２の両端部に吊下部４３が配備される。この吊下部４３は、クレーン移送の際に、クレーンのフックを引掛けるためのものである。

この第３の実施形態の場合、先ず１台の部品位置決め用冶具１を、内径クランプ６，７のクランプヘッド８をバッテリー４１の底面の加工基準孔２２に挿入し、回動操作部材３１を操作して内径クランプ６，７に拡動作をさせて加工基準孔２２に固定することにより、バッテリー４１の底面に取り付ける。次いで、２台目の部品位置決め用冶具１を、同様にしてバッテリー４１の底面に取り付ける（図９参照）。以後バッテリーは、吊下部４３を利用して各工程に移送可能となる。

この第３の実施形態の場合における専用トレー１５は、ベース部材２の下面側に突出する回動操作部材３１，３１間の間隔よりも狭いものとされ、あるいは、回動操作部材３１を逃がすための開口を設けたものとされる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に制約される訳ではなく、本発明の技術思想の範囲内において、種々の変更が可能である。例えば、ベース部材は上述したＴ字型、Ｌ字型、Ｉ字型に限らず、十字形、三角形、その他の形状のものとすることができる。

本発明に係る部品位置決め用冶具は、部品の底面に簡単に取り付けることができ、また、専用トレーに容易にセットすることができ、それにより複雑な形状の部品の底面が平坦な状態となるため、その後の工場内ストック時、組立工場へ搬送するためのパレット上への載置時並びに搬送時等における取り扱いが極めて容易となる。

また、部品位置決め用冶具が取り付けられた部品は、専用トレー上に、水平度を含めて高精度に位置決めしつつ載置することができるので、その後の数次の移載を経て組み付け作業位置に至るまで、その位置決め精度を維持することができ、当該部品の組み付け作業を円滑に進行させて組立作業の効率を大幅に向上させるので、本発明に係る部品位置決め用冶具の産業上の利用可能性は極めて大である。

Claims

加工基準孔を有する部品の下面に取り付けることによって、前記部品の組み付け時における位置決めを補助するための冶具であって、
クランプ設置部を少なくとも１つ配設したベース部材を設け、前記クランプ設置部に、その頭面からクランプヘッドが突出するようにして内径クランプを設置して成ることを特徴とする部品位置決め用冶具。
前記ベース部材はＴ字形を呈し、その３つの端部のうちのいずれか２つの端部に前記クランプ設置部が配設されている、請求項１に記載の部品位置決め用冶具。
前記ベース部材はＬ字型を呈し、その２つの端部に前記クランプ設置部が配設されている、請求項１に記載の部品位置決め用冶具。
前記ベース部材はＩ字型を呈し、その両端部に前記クランプ設置部が配設されている、請求項１に記載の部品位置決め用冶具。
前記ベース部材の両端部に吊り下げ部が配備されている、請求項４に記載の部品位置決め用冶具。
前記ベース部材の上面の任意の箇所に、クッション材が定着されている、請求項1乃至５のいずれかに記載の部品位置決め用冶具。
請求項１乃至６のいずれかに記載の部品位置決め用冶具とこれを受ける専用トレーとから成る部品位置決め装置であって、
前記専用トレーは、ベース板上に前記ベース部材の幅に相当する間隙を有する位置決め壁を備えていて、前記ベース部材がこの位置決め壁の前記間隙内に落とし込まれることにより、前記部品に取り付けられた状態の前記位置決め用冶具が前記専用トレー上において位置決めされることを特徴とする部品位置決め装置。
前記専用トレーの位置決め壁は、Ｌ字型を呈する、請求項７に記載の部品位置決め装置。