JP4100314B2 - ワーク位置決め装置およびワーク位置決め方法 - Google Patents

Description

この発明は、ワークを位置決め固定するワーク位置決め装置およびワーク位置決め方法に関する。

ワーク位置決め装置として、例えば下記特許文献１には、自動車の車体パネル部品を位置決め固定するものが記載されている。
特開２００１−１５１１７５号公報

ところで、自動車における車体側面を構成するサイドパネルなどの車体パネル部品は、インナパネルとアウタパネルとを溶接にて接合して構成するが、この溶接作業時には各パネルを作業位置にて位置決め固定する必要がある。

この場合、通常では、ワークに設けた位置決め孔に挿入する位置決めピンのほかに、ワークを受けるためにパネル形状に形成したゲージ部と、エアシリンダなどで駆動するクランプアームとでワークをクランプ固定するクランプ機構を別途設けている。

ところが、上記したような位置決めピンのほかにクランプ機構を別途備えたワーク位置決め装置では、溶接作業などのワークに対する加工作業時に、特にエアシリンダなどを備えて大きなスペースを必要とするクランプ機構が邪魔になり、溶接ガンなどの加工具の可動範囲が規制されて加工作業性の悪化を招いている。

そこで、この発明は、位置決め後の加工作業性の悪化を招くことなく、ワークの位置決めを行えるようにすることを目的としている。

前記目的を達成するために、この発明は、車体パネル（１）にあらかじめ固定してあるドア取付用のナット（５）のねじ孔（５ａ）に挿入して固定することで前記車体パネル（１）を作業位置にて位置決め固定する位置決めピン（９）を備える位置決め装置であって、この位置決めピン（９）に、前記ナット（５）に締結するねじ部（９ｃ）を設けた構成としてある。

この発明によれば、位置決めピンのねじ部を、車体パネルにあらかじめ固定してあるドア取付用のナットのねじ孔に締結して固定することで、車体パネルを作業位置にて位置決め固定するので、位置決め装置として、位置決めピンのほかに、別途クランプ機構が不要となり、位置決め固定した状態でのワークに対する加工作業が容易となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、この発明の第１の実施形態を示すワーク位置決め装置の断面図で、図２は、その全体を示す斜視図である。

ここでのワークＷは、自動車用車体パネル部品であるサイドパネルを構成するインナパネル１およびアウタパネル３であり、これら両者相互を溶接固定する際に、ワークＷを位置決め固定する。インナパネル１のアウタパネル３と反対側の上面には、図示しないドアを取り付けるためのドア取付用のナット５をあらかじめ溶接により固定してあり、このナット５のねじ孔５ａに対応して、インナパネル１には位置決め孔１ａを、アウタパネル３には貫通孔３ａを、それぞれ形成してある。

インナパネル１の位置決め孔１ａの内径は、ナット５のねじ孔５ａの内径より大きく、さらにアウタパネル３の貫通孔３ａの内径は、インナパネル１の位置決め孔１ａの内径より大きくなっている。

上記した位置決め装置は、ガイドハウジング７の先端面７ａから位置決めピン９が突出している。位置決めピン９は、先端部に先端側ほど細くなる円錐形状のガイド部９ａを備え、このガイド部９ａからさらに基部側に、ピン部９ｂおよび、前記したナット５に締結するねじ部９ｃをそれぞれ備えている。ねじ部９ｃのさらに基部側には、インナパネル１の位置決め孔１ａとほぼ同径かやや大径でこの位置決め孔１ａに嵌合する位置決め部９ｄを備えている。

また、ガイドハウジング７の先端面７ａは、平坦となってアウタパネル３を載置するワーク受け面となっている。

図３は、上記した位置決め装置の断面図で、ガイドハウジング７は、上部に位置するガイドシャフト部１１と、ガイドシャフト部１１の下部に位置するハウジング本体部１３とを備え、ハウジング本体部１３をベース部１４上に固定してある。ガイドシャフト部１１内には、ガイド孔１１ａを形成し、このガイド孔１１ａ内に、前記した位置決めピン９の位置決め部９ｄを含む基部側を移動可能に挿入してある。

ガイド孔１１ａ内における位置決めピン９の下端部には、ガイド孔１１ａ内に上下動および回転可能に収容してある可動シャフト１５の上端を、連結ピン１７を介して連結している。可動シャフト１５とガイド孔１１ａとの間には、ガイドブッシュ１９を介装し、可動シャフト１５はこのガイドブッシュ１９に対して摺動する。

可動シャフト１５の下端は、前記したハウジング本体部１３の内部に突出し、この突出端部には、可動シャフト１５を位置決めピン９とともに回転させるサーボモータ２１を連結する。サーボモータ２１は、ハウジング本体部１３内にて上下方向に延長して配置してあるガイドレール２３に沿って移動可能である。また、可動シャフト１５のハウジング本体部１３内に突出した部分には、雄ねじ部１５ａを形成し、この雄ねじ部１５ａに螺合するガイドナット２５を、ハウジング本体部１３内に固定する。

すなわち、上記したサーボモータ２１の駆動により可動シャフト１５が回転することで、ハウジング本体部１３に固定してあるガイドナット２５に対して雄ねじ部１５ａが回転するので、サーボモータ２１がガイドレール２３に沿って移動し、これとともに、可動シャフト１５および位置決めピン９も一体となって、ガイドハウジング７に対して上下動する。

図４は、前記したワークＷを位置決め固定した状態を示す平面図で、フロントピラー２７の下部における位置決め部位Ｆ１，Ｆ２および、センタピラー２９の下部における位置決め部位Ｓ１，Ｓ２には、図５に拡大して示すように、前記図１に示したドア取付用のナット５が、それぞれ２個ずつ固定してある。これら２個ずつのナット５のうちの一つを利用して、上記説明した本実施形態の位置決め装置を使用してワークＷの位置決め固定を行う。

ワークＷにおける上記した各位置決め部位Ｆ１，Ｆ２およびＳ１，Ｓ２以外の他の適宜部位に対しては、従来から使用している、ワークを載置するゲージ部と、エアシリンダなどで駆動するクランプアームとでワークをクランプ固定するクランプ機構３１によってワークＷを位置決め固定する。

また、位置決めピン９に隣接した位置には、アウタパネル３を位置決めするためのアウタパネル位置決めピン３３を設けてあり、このアウタパネル位置決めピン３３が挿入されるアウタパネル位置決め孔３ｂをアウタパネル３に形成する。さらに、アウタパネル位置決め孔３ｂに対応して、インナパネル１には、アウタパネル位置決め孔３ｂより内径が大きい貫通孔１ｂを形成する。なお、上記したインナパネル位置決めピン３３は、図４，図５では省略している。

次に作用を説明する。まず、アウタパネル３の位置決めを行うが、この位置決めは、図６に示すように、アウタパネル３の位置決め孔３ｂにアウタパネル位置決めピン３３を挿入する。これと同時に、アウタパネル３の貫通孔３ａに位置決めピン９を挿入し、アウタナパネル３をガイドハウジング７の先端面７ａに載置する。このとき位置決めピン９は、ねじ部９ｃをガイドハウジング７内に入り込ませた後退位置としておく。

図６の状態から、図７に示すように、インナパネル１をアウタパネル３の上に載せる。このとき、位置決めピン９先端のガイド部９ａからピン部９ｂを、インナパネル１の位置決め孔１ａを経てナット５のねじ孔５ａに挿入する。これと同時に、アウタパネル位置決めピン３３をインナパネル１の貫通孔１ｂに挿入する。この状態から、前記図３に示してあるサーボモータ２１を駆動して、図８に示すように、位置決めピン９を回転させ、そのねじ部９ｃをナット５に締結していく。

ねじ部９ｃのナット５への締結作業が完了すると、前記図１に示すように、ねじ部９ｃより大径の位置決め部９ｄがインナパネル１の位置決め孔１ａに嵌合するとともに、位置決め部９ｄの上端がナット５に当接し、これによりインナパネル１を含むワークＷの位置決め固定作業が完了する。

図９は、前記図４，図５における位置決め部位Ｆ１，Ｆ２を拡大して示した斜視図で、各位置決め部位Ｆ１，Ｆ２における一方のナット５から、位置決めピン９の先端が突出しているのがわかる。

このように、アウタパネル３をアウタパネル位置決めピン３３によって位置決めするとともに、インナパネル１を位置決めピン９によって位置決め固定することで、インナパネル１とアウタパネル３との相対位置も位置決めされ、この状態で、図示しない例えば溶接用ロボットを用いて、必要箇所を適宜溶接固定する。

上記したワークＷに対する位置決め固定は、ねじ部９ｃを備えた位置決めピン９を用い、その位置決め部９ｄによってインナパネル１を位置決めするとともに、ねじ部９ｃによってインナパネル１を固定している。

このため、位置決め装置として、位置決めピン９のほかに、ワークＷを固定するためのゲージ部およびクランプ部を備えるクランプ機構を別途設ける必要がないことから、溶接作業にて使用するロボットのアームなどが、これらによって邪魔されることがなく、位置決め固定した状態でのワークＷに対する加工作業が容易となる。

図１０は、この発明の第２の実施形態を示すワーク位置決め装置の断面図である。この実施形態は、前記図１のねじ部９ｃを備えた位置決めピン９に代えて、クランプ爪３７を備えた位置決めピン３５を使用している。この位置決めピン３５は、内部に形成したスリット３５ａ内にクランプ爪３７を移動可能に収容している。

クランプ爪３７は、図示しない駆動機構例えばエアシリンダなどによって、スリット３５ａ内を、図１０にて示すクランプ位置と、図１０の状態からスリット３５ａ内に入り込むアンクランプ位置との間を移動可能である。

上記したクランプ爪３７の移動は、クランプ爪３７の基部側にカム溝を設け、このカム溝に、位置決めピン３５側に固定した図示しないカムピンを挿入する構成とし、この状態でクランプ爪３７をエアシリンダなどによって上方に移動させることで、上記カムピンがカム溝内を相対移動してクランプ爪３７をスリット３５ａ内に入り込ませる。逆に、クランプ爪３７をエアシリンダなどによって下方に移動させることで、上記カムピンがカム溝内を相対移動して、その先端の爪部３７ａにてナット５を下方に向けて押し付け、これによりワークＷを位置決め固定する。

このような位置決めピン３５は、先端の先細となるガイド部３５ｂからナット５のねじ孔５ａに挿入されるピン部３５ｃを有し、さらにその下部には、ピン部３５ｃより大径のワーク受け部３５ｄを備えている。このワーク受け部３５ｄの先端面３５ｅが、インナパネル３を載置するワーク受け面となる。

また、インナパネル１およびアウタパネル３には、ナット５のねじ孔５ａに対応して位置決め孔１ａおよび、位置決め孔１ａより大径の貫通孔３ａを、それぞれ設けてある。位置決め孔１ａは、位置決めピン３５のピン部３５ｃよりやや大径としてインナパネル１の位置決めを行う。アウタパネル３の位置決めについては、図示していないが、図１に示したアウタパネル位置決めピン３３を用いて行う。

この実施形態においても、前記した第１の実施形態と同様に、まずアウタパネル３を前記図６と同様にして位置決めする。このときアウタパネル３は、位置決めピン３５のピン部３５ｃが貫通孔３ａに挿入されてワーク受け部３５ｄの先端面３５ｅに載置される。その後、アウタパネル３の上にインナパネル１を載せるが、このときピン部３５ｃを、位置決め孔１ａを経てナット５のねじ孔５ａに挿入する。このとき、クランプ爪３７は、位置決めピン３５のスリット３５ａ内に入り込んだアンクランプ位置としておく。

次にクランプ爪３７を、図１０のようにスリット３５ａから突出させてクランプ位置とすることで、クランプ爪３７の爪部３７ａがナット５を下方に押し付け、爪部３７ａとワーク受け部３５ｄの先端面３５ｅとの間でワークＷをクランプ固定し、これによりワークＷに対する位置決め固定作業が完了する。

したがって、この実施形態においても、位置決め装置として、クランプ爪３７を備える位置決めピン３５のほかに、ワークＷを固定するためのゲージ部およびクランプ部を備えるクランプ機構を別途設ける必要がないことから、溶接作業にて使用するロボットのアームなどが、これらによって邪魔されることがなく、位置決め固定した状態でのワークＷに対する加工作業が容易となる。

この発明の第１の実施形態を示すワーク位置決め装置の断面図である。 第１の実施形態によるワーク位置決め装置の全体を示す斜視図である。 図２に示したワーク位置決め装置の断面図である。 第１の実施形態のワーク位置決め装置によりワークを位置決め固定した状態を示す平面図である。 図４の要部を拡大して示した平面図である。 アウタパネルをセットした状態を示す第１の実施形態によるワーク位置決め装置の動作説明図である。 図６の状態から、インナパネルをセットした状態を示すワーク位置決め装置の動作説明図である。 図７の状態から、位置決めピンを回転させる状態を示すワーク位置決め装置の動作説明図である。 図４，図５における位置決め部位を拡大して示した斜視図である。 この発明の第２の実施形態を示すワーク位置決め装置の断面図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
１ インナパネル（車体パネル）
１ａ 位置決め孔
５ ドア取付用のナット
５ａ ナットのねじ孔
７ ガイドハウジング
７ａ，３５ｅ 先端面（ワーク受け面）
９，３５ 位置決めピン
９ｃ ねじ部
９ｄ 位置決め部
３７ クランプ爪

Claims (6)

1. 車体パネルにあらかじめ固定してあるドア取付用のナットのねじ孔に挿入して固定することで前記車体パネルを作業位置にて位置決め固定する位置決めピンを備える位置決め装置であって、この位置決めピンに、前記ナットに締結するねじ部を設けたことを特徴とするワーク位置決め装置。
2. 前記ナットのねじ孔に対応する位置決め孔を前記車体パネルに設け、前記ねじ部を前記ナットに締結した状態で前記位置決め孔に嵌合する位置決め部を、前記位置決めピンに設けたことを特徴とする請求項１記載のワーク位置決め装置。
3. 前記位置決めピンを先端面から突出した状態で移動可能に収容するガイドハウジングの前記先端面を、前記車体パネルを載置するワーク受け面としたことを特徴とする請求項１または２に記載のワーク位置決め装置。
4. 車体パネルにあらかじめ固定してあるドア取付用のナットのねじ孔に挿入して固定することで前記車体パネルを作業位置にて位置決め固定する位置決めピンを備える位置決め装置であって、前記ナットのねじ孔に対応する位置決め孔を前記車体パネルに設け、前記位置決めピンを前記位置決め孔および前記ねじ孔に挿入した状態で、前記車体パネルを載置するワーク受け面を、前記位置決めピンに設け、この位置決めピンの内部に位置するアンクランプ位置と、外部に突出して前記ワーク受け面との間で前記車体パネルをクランプ固定するクランプ位置との間を移動可能なクランプ爪を、前記位置決めピンに設けたことを特徴とするワーク位置決め装置。
5. 位置決めピンを、車体パネルにあらかじめ固定してあるドア取付用のナットのねじ孔に挿入して固定することで、前記車体パネルを作業位置にて位置決め固定するワーク位置決め方法であって、前記位置決めピンに設けたねじ部を前記ナットに締結することで、前記車体パネルを作業位置にて位置決め固定することを特徴とするワーク位置決め方法。
6. 位置決めピンを、車体パネルにあらかじめ固定してあるドア取付用のナットのねじ孔に挿入して固定することで、前記車体パネルを作業位置にて位置決め固定するワーク位置決め方法であって、前記位置決めピンを、前記ナットのねじ孔に対応して設けてある車体パネルの位置決め孔および前記ナットのねじ孔にそれぞれに挿入した後、前記位置決めピンに設けてあるワーク受け面に前記車体パネルを載置し、前記位置決めピン内に設けたクランプ爪を、その外部に突出させて前記ワーク受け面との間で前記車体パネルをクランプ固定することを特徴とするワーク位置決め方法。

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