JP2007283336A - ワーク位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ワークに負担に過度な負担をかけずに、共通の受け具で、どのように変化したコーナー部でも受け止めることが可能なワーク位置決め装置を提供する。
【解決手段】本発明は、作業機１３によりワークＰのコーナー部１１に配置される受け具Ｓ１、Ｓ２として、コーナー部１１をなす壁部９，１０に対し円弧面が周方向の少なくとも２ヶ所で当接する円柱部材３０あるいは円筒部材を有した構成を採用して、どのような大きさや形状のコーナー部１１でも、共通の受け具Ｓ１，Ｓ２で、線接触により接触面積をかせぎつつ、位置決めが行なえるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ワークに形成されているコーナー部を支えて、該ワークを所定に位置決めるワーク位置決め装置に関する。

自動車(車両)の組立工場では、パネル材に、各種リンフォースや各種部品を接合して、ボディアッセンブリ（ボディ側部を形成するサイドパネル部など）を製作することが行なわれている。

こうしたボディアッセンブリの組立てに用いられる自動車用のパネル材には、外側に張り出るフランジをもつ部材を用いる場合があり、同パネル材の位置決めには、ワーク位置決め装置を用いて、フランジ部分で凹形状に形成されるコーナー部を保持することが行なわれている。

こうしたコーナー部を受けるワーク位置決め装置の多くは、コーナー部の形状にならう外形の受け具（ロケータ）を有し、同受け具をコーナー部に嵌め合わせることによって、パネル材を所定の姿勢に位置決める構造を用いている。

また、少量多種生産に対応するために、昨今では、据え付けられたベース部材に受け具を設けるワーク位置決め装置ではなく、ロボット装置などの作業機に受け具を装着した構造が用いられる場合がある。つまり、作業機で、パネル材のコーナー部の所定の受け位置へ受け具を導き、同受け具をコーナー部に嵌め合わせることによって、パネル材を所定の姿勢に位置決める構造が用いてある。

ところで、自動車は、モデルチェンジやマイナチェンジなどが多く、このチェンジで車種の追加や変更が行なわれる。このようなチェンジが行なわれると、ボディの大きさや形状が変化するだけでなく、該ボディをなすパネル材に形成されるコーナー部の位置や形状も変化する。

また、少量多種生産の場合は、車種によってボディの大きさや形状が変化するだけでなく、該ボディをなすパネル材に形成されるコーナー部の位置や形状も変化する。

ところが、ワーク位置決め装置の受け具は、コーナー部の形状に合わせて製作した専用部品である。このため、モデルチェンジやマイナチェンジなどで、ボディの大きさや形状が変わる都度、受け具を新たに製作し直すことが求められる。このような専用部品だと、モデルチェンジやマイナチェンジに対応するまでに、かなりの期間と費用を要する。

また、少量多種生産の場合は、車種によって専用の受け具を設ける必要があり、車種数に対応した受け具設置や受け具切替装置の設置などにより、ワーク位置決め装置の構造が複雑なものとなる。

そこで、特許文献１に開示されているようなフロントピラーのコーナー部を形成するフランジの各部を半球状の受け具で支える装置が提案されている。
特開２００２−４６６７１号公報

半球状の受け具だと、コーナー部の形状の変化は問われないが、受け具がワークと点接触で当接するために、支える面積が小さく、ワークの負担が大きくなる傾向にある。このため、集中する荷重で、ワークに凹凸ができたり、ワークが変形したり、ずれたりして、高精度な位置決めが行なえない問題がある。特にワークが自動車用のパネル材のような薄形板（薄形鋼板）の場合、その問題は深刻である。

そこで、本発明の目的は、ワークに負担に過度な負担をかけずに、共通の受け具で、どのように変化したコーナー部でも受け止めることが可能なワーク位置決め装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、凹形状に形成されるコーナー部をもつワークのうちのコーナー部を支える受け具と、受け具をワークのコーナー部の所定の受け位置に導く移動手段とを有し、受け具を、コーナー部をなす壁部に対し円弧面が周方向の少なくとも２ヶ所で当接する円柱部材あるいは円筒部材を有した構成を採用した。

同構成により、どのような大きさや形状のコーナー部でも、共通の受け具で、線接触により接触面積をかせぎつつ、位置決めが可能となる。

請求項２に記載の発明は、さらに、少なくとも２つのコーナー部をもつワークの位置決めが行なえるよう、受け具として、２つのコーナー部にそれぞれ出入可能な複数の円柱部材あるいは円筒部材を有した構成を採用した。

請求項３に記載の発明は、さらに、より高精度の位置決めが行えるよう、円柱状部材あるいは円筒部材に対し接近して、コーナー部の少なくとも一面をなす壁部を挟み付ける押圧子をもつこととした。

請求項１に記載の発明によれば、円柱部材や円筒部材の採用により、どのような大きさや形状のコーナー部でも、共通の受け具で、線接触により接触面積をかせぎつつ、位置決めが行なえる。

それ故、共通の受け技で、ワークに過度な負担をかけずに、どのように変化したコーナー部でも位置決めができる。特にワークが自動車用のパネル材のような薄板（薄形鋼板）の場合には有効である。

請求項２に記載の発明によれば、複数のコーナー部をもつワークに対しても好適な位置決めができる。

請求項３に記載の発明によれば、さらに、一層、高精度の位置決めができる。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１〜図５に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１は、ワーク位置決め装置１の全体の概略構成を示している。ワーク位置決め装置１には、例えばワークＰが配置されるワークセット部２の周りに、複数台、例えば５台のワーク位置決め装置３ａ〜３ｅ（Ｎｏ．１〜５）を据付けた構造が用いられている。

ワークＰには、例えばセンターピラー部４、フロント乗降用の開口５、リア乗降用の開口６、サイドレール部７、サイドシル部８などが形成されたサイドアウタパネル（車体側部の構成する自動車用のパネル材（薄板鋼板））が用いてある。同サイドアウタパネルの各縁部には、該縁部に沿って外側へ張り出るフランジ部１０が形成されている。つまり、サイドアウタパネル(ワーク)は、外縁部（センターピラー部４、サイドレール部７、サイドシル部８など）の全体に、凹形状に形成されるコーナー部、すなわち各部サイドアウタパネル部分９とフランジ部１０とがなすコーナー部１１（図２、図３に図示）をもつ。

ワーク位置決め装置３ａ〜３ｅには、いずれも作業機（本願の移動手段に相当）である例えば産業用ロボット装置１３と受け用の受け具ユニット１４と組み合わせた構造が用いられている。産業用ロボット装置３ａ〜３ｅには、いずれも同じ構造が用いられている（Ｎｏ．１だけは全体を図示し、他のＮｏ．２〜５は大部分を省略して図示してある）。産業用ロボット装置３ａを代表して、同ロボット装置の構造を説明すると、同ロボット装置３ａは、例えば、レール１５上を移動可能なベース部１６に、例えば５つの方向の動作軸ａ〜ｅをもつ動作アーム部１７を組み付けた構造が用いられている。例えば動作アーム部１７には、ベース部１６に前後方向に傾動可能に組み付けたコラム部１８、同コラム部１８の上部に旋回可能に組み付けた進退用のシリンダ部１９、同シリンダ部１９の先端部に軸心回りに回動可能に組み付けたアーム部２０、同アーム部２０の先端部に前後方向に傾動および左右方向に移動可能に組み付けたＬ字形の受け具装着部２１を有した構造が用いてある。つまり、受け具装着部２１は、ベース部１６に設定された横向きの動作軸ａを支点に前後に傾動可能、コラム部１８に設定された縦向きの動作軸ｂを支点に旋回可能、シリンダ部１９に設定された軸心方向にならう動作軸ｃを支点にシリンダ部１９の軸心回りに回動可能、アーム部２０に設定されたアーム直径向きの動作軸ｄを支点に前後に回動可能、同じくアーム部２０に設定された前後向きの動作軸ｅを支点に左右に回動可能となっている（異なる複数の動作方向に動作可能）。なお、この回動の実現のため、ベース部１６にはコラム駆動用のサーボモータ２２ａが組み付き、コラム部１８には旋回用のサーボモータ２２ｂが組み付き、シリンダ部１９にはアーム回動用のサーボモータ２２ｃが組み付き、アーム部２０には装着部駆動用の２種類のサーボモータ２２ｄ、２２ｅが組み付いている。

受け具装着部２１には上記受け具ユニット１４が装着される。図２には、同受け具ユニット１４を拡大した図が示されている。図２を参照して受け具ユニット１４を説明すると、２５は、受け具装着部２１の上端部に横向き姿勢で組み付けた駆動源（移動手段）、例えばサーボモータ駆動のシリンダ機構２５である。同シリンダ機構２５は、例えば、受け具装着部２１の上端部に組み付く本体フレーム部２６と、該本体フレーム２６の一側に支持されたサーボモータ部２７と、同サーボモータ部２７から本体フレーム２６の他側へ進退可能に延び、該サーボモータ部２７の作動で回転するねじ軸（図示しない）によって進退する進退杆部２８とを有して構成してある。このシリンダ機構２５のうちの進退杆部２８には、パネル形の台部２９ａが突設してある。本体フレーム２６のサーボモータ部２７側には、進退杆２８を迂回する枠形の架台部２６ａを介して、台部２９ａと対となるパネル形の台部２９ｂが突設されている。これら並行に並ぶ台部２９ａ，２９ｂのうち、台部２９ａの上端部には受け具Ｓ１が設けられている。また台部２９ｂには、受け具Ｓ１に対向して受け具Ｓ２が設けられている。これら受け具Ｓ１，Ｓ２には、いずれも所定の長さ寸法を有する円柱部材３０（位置決め部品）が用いられる。さらに述べれば、各円柱部材３０は、台部２９ａ，２９ｂから内方へ突き出るように設けてある。さらに各円柱部材３０は、横向き、すなわちシリンダ機構２５の進退方向と直交する方向に配置してあり、サーボモータ部２７の作動で接近する方向、離れる方向に移動できるようにしている。こうしたシリンダ機構２５、さらには動作アーム部１７の作動により、円柱部材３０は、コーナー部１１に出入りできるようにしている。また円柱部材３０は、いずれもサイドアウタパネル（ワークＰ）に形成されているコーナー部１１をなす壁部、ここでは、どのようなサイドアウタパネルの縁部を挟んだサイドアウタパネル部分９とフランジ部１０の関係に対しても、必ず円弧面（外周面）が周方向の少なくとも２ヶ所で当接するような寸法をもつ部材が用いてある。これにより、どのような大きさや形状のコーナー部１１でも、円柱部材３０だけで、すなわち受け具Ｓ１，Ｓ２だけで位置決められるようにしている。

また受け具Ｓ１の直上には、押圧子３１が配置されている。押圧子３１は、下面に平坦な面３１ａが形成された部材から構成される。この押圧子３１は、台部２９ｂの上部に揺動可能に設けたレバー部材３２（押付け具）の先端部に、首振り自在、具体的には押圧子３１の中央部が、受け具Ｓ１の周面方向に対して移動自在に組み付けてある。３２ａはそのときのレバー部材３２を回動自在に支持する支持軸、３２ｂは押圧子３１を回動自在に支持する支持軸を示している。レバー部材３２の後端部は、台部２９ｂに据え付けた例えば流体式のシリンダユニット３３のピストン３４に回動自在に連結されていて、シリンダユニット３３の作動により、押圧子３１を受け具Ｓ１に接近する方向や離反する方向へ駆動して、受け具Ｓ１で支えたコーナー部１１の一面となるフランジ部１０を挟み付けたり、同挟み付けの解除が行なえるようにしている。

こうしたワーク位置決め装置３ａ〜３ｅにより、ワークセット部２に配置されるサイドパネルアウタ(ワークＰ)の各外周部にあるコーナー部１１を下側から支えて、同サイドパネルアウタを所定の姿勢に保持できるようにしている。そして、受け具Ｓ１，Ｓ２により、コーナー部１１の大きさや形状がどのように変化しても対応できるようにしている。

すなわち、同作用を、例えばサイドレール部７を支える受け具ユニット１４を例に挙げて説明する。

すなわち、例えば、今、ワークセット２において、ワークＰのセットが行なわれるとする。このとき、ロボット制御部(図示しない)の指令により、各産業用ロボット装置３ａの各部（動作アーム部１７）が、予め設定された３次元的な保持姿勢情報にしたがい駆動され、動作アーム部１７の先端部に有る受け具Ｓ１，Ｓ２（開き状態）を予め設定してある保持位置、ここではサイドレール部７上のある位置に到達させる。このとき、受け具Ｓ１，Ｓ２は、動作アーム部１７の各部の動きやシリンダ機構２５の動きにより、図２に示されるようにサイドレール部７の両側のフランジ部１０を受けるのに適した向き、間隔で、保持位置に位置決められる。

ついで、ワークセット部２へ向かうワークＰのフランジ部１０がワーク位置決め装置３ａ〜３ｅで保持される。ワーク位置決め装置３ａでは、サイドレール部７の内側（乗降口側）のフランジ部１０が、受け具Ｓ２でガイドされながら、受け具Ｓ２を形成している円柱部材３０に載る。それに伴い、サイドレール部７の外側のフランジ部１０も、受け具Ｓ１を形成している円柱部材３０に載る。サイドパネルアウタが各産業用ロボット装置３ａ〜３ｅの受け具に載ったことが確認されたら、ロボット制御部（図示しない）からの指令により、各部を制御して、各受け具Ｓ１，Ｓ２をなす円柱部材３０をサイドレール部両側のコーナー部１１に密接させたり、押圧子３１を円柱部材３０に接近させてフランジ部１０を挟み付ける。これにより、図３に示されるようにサイドレール部７の内外の各コーナー部１１がそれぞれ位置決められ、サイドアウタパネルを所定の作業姿勢に位置決め保持する。

ここで、例えば自動車のモデルチェンジやマイナチェンジなどにより、サイドアウタパネルの大きさや形状が変わり、サイドレール部７のコーナー部１１の大きさや形状が変わったとする。または、少量多種生産時に車種変更によって、サイドアウタパネルの大きさや形状が変わり、サイドレール部７のコーナー部１１の大きさや形状が変わったとする。例えば、当初、図３に示されるコーナー部１１の大きさや形状が、図５中の実線に示されるようなコーナー部１１や二点鎖線に示されるようなコーナー部１１の外形に変わったとする。

ここで、円柱部材３０で行なわれるコーナー部１１の位置決めは、図４の拡大した図に示されるようにサイドレール部７の縁部７ａを挟んで、角度が付けてあるコーナー部１１のそれぞれの壁部、すなわちフランジ部１０とサイドアウタパネル部分９とに、円柱部材３０の円弧面（外周面）が周方向の２ヶ所で当接することで行なわれるから、たとえ図５中の実線あるいは二点鎖線のようにコーナー部１１の大きさや形状が変わったとしても、コーナー部１１での角度がある限り、動作アーム部１７やシリンダ機構２５の動きにより、円柱部材３０を矢印のように移動させて、コーナー部１１をなす壁部に対して２ヶ所で当接するように位置決めさえすれば、共通の受け具Ｓ１，Ｓ２を用いて（別途、新たに製作する必要はない）、どのような大きさや形状のコーナー部１１に対しても位置決めることができる。しかも、位置決めは、円柱部材３０により、接触面積がかせげる線接触で行なわれるので、荷重でワークＰが変形したり、ずれたりする挙動が抑えられ、高精度な位置決めができる。しかも、押圧子３１で、コーナー部１１を構成する面を挟み付けるようにすると、位置決め中、組付作業がもたらす位置ずれが抑えられるので、より高精度な位置決めができる。特に首振り自在な押圧子３１を用いたことにより、たとえコーナー部１１の大きさや形状が変わり、円柱部材３０の接触位置が変化しても、ワークＰをずらすような挙動を与えずに、フランジ１０を挟持することができ、高精度な位置決めが行なえる。

こうした線接触で位置決めする構造は、ワークＰが自動車用のパネル材のような薄板（薄板鋼板）には有効である。

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態は、首振り形の押圧子でなく、円柱部材で形成された押圧子３１ａを設けた例を示す。

このようにしても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態は、円柱部材３０で形成される受け具Ｓ１，Ｓ２に、これら受け具Ｓ１、Ｓ２と接離する、円柱部材３０でそれぞれ形成される２組目の受け具Ｓ３、Ｓ４（押付子を２つ設けた場合）を設けたものである。

このような押付子を兼ねる２組目の受け具Ｓ３，Ｓ４を採用すると、サイドアウタパネル部品の単体の位置決めだけでなく、サイドアウタパネル４０ａとサイドインナパネル４０ｂとがフランジ部１０で接合して閉断面化したアッセンブリ部材４０を位置決める場合についても有効である。すなわち、アッセンブリ部材４０が、例えば図７（ａ）から図７（ｂ）のように大きさや形状に変わることがあっても、共通の受け具Ｓ１〜Ｓ４（Ｓ３、Ｓ４は共通の押圧子ともなる）により、サイドアウタパネル４０ａおよびサイドインナパネル４０ｂの双方で、ワークに過度な負担をかけずに、それぞれのコーナー部１１の位置決めができる。

［第４の実施形態］
第１の実施形態では、２つの円柱部材３０で形成した受け具Ｓ１，Ｓ２を用いて、ワークであるサイドアウタパネルのサイドレール部７を位置決めたが、図８に示される本発明の第４の実施形態のように、円柱部材で形成した１つの受け具でワークを位置決めるようにしても構わない。本実施形態には、例えばサイドシル部８の片側のフランジ部１０で形成されるコーナー部１１を、受け具Ｓ２の円柱部材３０で位置決める構造が挙げてある。このようにしても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

但し、図６〜図８において、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。

なお、本発明は上述したいずれの実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、円柱部材３０から形成される受け具を用いたが、これに限らず、例えば図３中の二点鎖線に示されるように円筒部材５０を用いた受け具でも同様な効果を奏する。また上述した実施形態では、ワークＰとしてサイドアウタパネルやサイドアウタパネルとサイドアウタインナとが接合されたアッセンブリ部品を用いた例を挙げたが、これに限らず、他の自動車用パネル材でも、さらには自動車以外のパネル材をワークとして用いる場合に適用しても構わない。

尚、本実施例では、移動手段を産業用ロボット装置１３（作業機）とサーボモータ駆動のシリンダ機構２５（駆動源）との２つを備えるとしたが、移動手段は、受け具を所定位置に移動させればよく、どちらか一方のみで構成してもよい。

本発明の第１の実施形態に係るワーク位置決め装置を示す斜視図。 同ワーク位置決め装置の受け具回りを拡大して示す斜視図。 円柱部材を用いてワークを位置決めた状態を示す断面図。 図３中のＡ部の円柱部材とワークのコーナー部の壁部とが当接した状態を拡大して示す断面図。 コーナー部の大きさや形状が変わったときにおける対応を説明するための断面図。 本発明の第２の実施形態の要部を示す断面図。 本発明の第３の実施形態の要部およびコーナー部の大きさや形状が変わったときにおける対応を説明するための断面図。 本発明の第４の実施形態の要部を示す断面図。

符号の説明

７…サイドレール部、１０…フランジ部、１１…コーナー部、１３…産業用ロボット装置（作業機）、３０…円柱部材、３１…押圧子、Ｓ１，Ｓ２…受け具、Ｐ…ワーク。

Claims (3)

1. 凹形状に形成されるコーナー部をもつワークのうちの前記コーナー部を支える受け具と、該受け具を前記ワークの前記コーナー部の所定の受け位置に導く移動手段とを有し、
   前記受け具が、前記コーナー部をなす壁部に対し円弧面が周方向の少なくとも２ヶ所で当接して位置決めをなす円柱部材あるいは円筒部材を有して構成されることを特徴とするワーク位置決め装置。
2. 前記ワークには、少なくとも２つのコーナー部をもつ部材が用いられ、
   前記受け具は、前記２つのコーナー部にそれぞれ出入可能な複数の円柱部材あるいは円筒部材を有して構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のワーク位置決め装置。
3. 前記受け具は、さらに、前記円柱状部材あるいは前記円筒部材に対し、前記コーナー部の少なくとも一面をなす壁部を挟み付ける押圧子を有して構成されることを特徴とする請求項２に記載のワーク位置決め装置。

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