JP5155754B2 - ウィンドウガラスの取付装置及び取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のウィンドウガラスの取付装置及び取付方法、並びに前記ウィンドウガラスの取付装置を備えた自動車の組立ラインに関する。

自動車のウィンドウガラスの取付装置は、ボディの窓枠に精度良く、ウィンドウガラスを取り付けることができるように、工夫されている。

特許文献１のウィンドウガラスの取付装置は、ボディを一旦静止させた状態で、複数の撮像手段によってボディの窓枠を撮像し、この撮像データの輝度の積分値が、予めウィンドウガラスが窓枠に正確に位置決めされた時の各撮像手段の積分値と略一致するように、ウィンドウガラス取付手段を微調整している。

特許文献２のウィンドウガラスの取付装置は、ボディを一旦静止させた状態で、ボディの窓枠の段差部に複数の投光手段によってスリット光を照射し、このスリット光の周辺を視覚手段によって撮像する。そして、撮像画における画像の湾曲部の位置に基づいて、ボディの位置ずれ量を検出し、この検出値と複数のテレビカメラで撮像した窓枠角部の撮像画とに基づいて、ウィンドウガラス取付手段を微調整している。

しかし、特許文献１及び特許文献２のウィンドウガラスの取付装置は、ウィンドウガラスを取り付ける際に、一旦ボディを静止させる必要があり、製造ラインの流れが分断される問題点がある。

そこで、特許文献３〜特許文献５に開示されているように、コンベア等の搬送手段で搬送されるボディに同期して同じ速度で移動するウィンドウガラス取付手段を備えたウィンドウガラスの取付装置が開発されている。

特許文献３〜特許文献５のウィンドウガラスの取付装置は、コンベアの上方に前記コンベアと平行にレールを備えており、このレールに沿ってボディに同期して移動する駆動手段を備えている。駆動手段にウィンドウガラス取付手段が支持されており、作業員がウィンドウガラス取付手段を操作してボディの所定の位置にウィンドウガラスを取り付ける。特に、特許文献３のウィンドウガラスの取付装置は、ボディとの相対位置を検出する測距センサを備えており、この計測値に基づいて、駆動手段がボディに同期して移動するように制御される。
特許第３４１０２０５号公報 特開平５−５８３６０号公報 特開２０００−２５６６４号公報 特開平５−２２９４６２号公報 特開２００２−５２４２５号公報

特許文献３〜特許文献５のウィンドウガラスの取付装置は、ウィンドウガラス取付手段を駆動手段によって、ボディに同期して移動させることができる構成とされている。しかし、ウィンドウガラス取付手段自体を操作するのは作業員であり、ウィンドウガラス取付手段を制御して、ウィンドウガラスをボディの窓枠に精度良く取り付けることができる構成とされていない。

つまり、ウィンドウガラス取付手段をボディに同期して移動させつつ、ウィンドウガラスをボディの窓枠に取り付けるべく、制御することができる構成のウィンドウガラスの取付装置は見聞することができない。

本発明は、ウィンドウガラス取付手段をボディに同期して移動させつつ、ウィンドウガラスをボディの窓枠に取り付けるべく、制御することができる構成の自動車のウィンドウガラスの取付装置及び取付方法、並びに前記ウィンドウガラスの取付装置を備えた自動車の組立ラインを提供することを目的とする。

本発明に係るウィンドウガラスの取付装置は、
自動車のボディを搬送する搬送手段と、
ウィンドウガラスを保持し、前記ウィンドウガラスを前記ボディに取り付けるアームを有するウィンドウガラス取付手段と、
前記ウィンドウガラス取付手段を、前記搬送手段に沿って移動させる移動手段と、
前記移動手段に設けられたセンサと、
前記搬送手段によって搬送されるボディの窓枠の段差部を、前記センサによって検出させ、その検出信号に基づいて、前記移動手段によって前記ウィンドウガラス取付手段を前記搬送手段と同期するように移動させ、前記センサによって、前記ウィンドウガラスの端部を検出させ、前記ウィンドウガラスの端部と前記ボディの窓枠の段差部とが平面上で略一致するようにアームを制御する制御手段と、
を備えている。これにより、ウィンドウガラスをボディの窓枠に精度良く取り付けることができる。

上述のセンサは、所定の計測タイミングで前記ボディとの高さを計測して、その計測値を前記制御手段に入力し、
前記制御手段は、前記計測値と前回の計測タイミングでの計測値との差分値が、予め設定された第１の閾値以上となると、前記ボディの窓枠の段差部を検出したと判断することが好ましい。

さらに、上述の制御手段は、前記ウィンドウガラスの端部が前記センサの計測波を横切り、前記センサからの計測値と前回の計測タイミングでの計測値との差分値が、予め設定された第２の閾値以上となると、前記ウィンドウガラスの端部を検出したと判断し、前記横切った位置に前記ウィンドウガラスの端部が配置されるように前記アームを制御することが好ましい。

ここで、ボディの基準位置を検出する基準位置検出手段と、前記基準位置からのボディの移動量を検出する移動量計測手段とを備えていることが好ましい。

本発明に係る自動車の組立ラインは、上述のウィンドウガラスの取付装置を備えている。これにより、ウィンドウガラスをボディの窓枠に精度良く取り付けることができる。

本発明に係るウィンドウガラスの取付方法は、
搬送手段によって搬送されるボディの窓枠の段差部を、ウィンドウガラスを前記ボディに取り付けるアームを有するウィンドウガラス取付手段を前記搬送手段に沿って移動させる移動手段に設けられたセンサによって検出させる工程と、
前記ボディの窓枠の段差部の検出信号に基づいて、前記移動手段によってウィンドウガラス取付手段を前記搬送手段と同期するように移動させる工程と、
前記センサによって、前記ウィンドウガラスの端部を検出させ、前記ウィンドウガラスの端部と前記ボディの窓枠の段差部とが平面上で略一致するように前記アームを制御する工程と、
を備えている。これにより、ウィンドウガラスをボディの窓枠に精度良く取り付けることができる。

本発明によれば、ウィンドウガラス取付手段をボディに同期して移動させつつ、ウィンドウガラスをボディの窓枠に取り付けるべく、制御することができる構成の自動車のウィンドウガラスの取付装置及び取付方法、並びに前記ウィンドウガラスの取付装置を備えた自動車の組立ラインを提供することができる。

以下、本発明に係るウィンドウガラスの取付装置及び取付方法、並びに前記ウィンドウガラスの取付装置を備えた自動車の組立ラインの実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

このウィンドウガラスの取付装置１は、自動車のボディ２を搬送する搬送手段３、ウィンドウガラス取付手段４、前記ウィンドウガラス取付手段４を移動させる移動手段５、移動手段５に設けられたセンサ６、ウィンドウガラス取付手段４及び移動手段５を制御する制御手段７を備えている。さらに、ボディ２の基準位置を検出する基準位置検出手段８、前記基準位置からのボディ２の移動量を検出する移動量計測手段９を備えていることが好ましい。

搬送手段３は、通例の自動車組立ラインに設置されている搬送手段であって、移動台車１０、コンベア１１等を備えている。移動台車１０は、コンベア１１上に載置されており、図示を省略した支持部材等を備えた台車である。この支持部材にボディ２が支持されつつ、移動台車１０と共にコンベア１１に沿って搬送される。ちなみに、コンベア１１は、チェン駆動、ローラ駆動、又はフリクション駆動等の駆動方式を用いることができる。

ウィンドウガラス取付手段４は、アーム１２、ウィンドウガラス保持手段１３等を備えている。アーム１２は、搬送手段３が延在する方向（即ち、矢印Ａ方向）に回転可能なリンク機構である。本実施形態のアーム１２は、二本のリンク１２ａ、１２ｂを備えている。リンク１２ａの上端部は、移動手段５にモータ等の駆動手段によって回転可能に連結されている。リンク１２ａの下端部は、他方のリンク１２ｂの上端部にモータ等の駆動手段によって回転可能に連結されている。リンク１２ｂの下端部は、ウィンドウガラス保持手段１３にモータ等の駆動手段によって回転可能に連結されている。

ウィンドウガラス保持手段１３は、井桁状のフレーム部材１４、フレーム部材１４の四隅に設けられた吸着手段１５等を備えている。但し、フレーム部材１４は井桁状に限られず、ウィンドウガラス１６を支持するのに十分な剛性を有する形状とされていれば良い。

フレーム部材１４は、図示は省略したが、ピッチ方向への回転手段、ヨー軸方向への回転手段、ロール方向への回転手段及びボディ２の左右方向への移動手段を備えている。各々の回転手段及び移動手段は制御手段７に接続されている。吸着手段１５としては、通例の吸着手段を用いることができ、ウィンドウガラス１６に押し付けたバキュームパッド内の空気を吸引して、ウィンドウガラス１６を吸着させる構成とされている。

移動手段５は、レール部材１７、レール部材１７に沿って移動する吊り下げ台車１８等を備えている。但し、移動手段５は、以下に説明する構成に限られず、搬送手段３が延在する方向に、ウィンドウガラス取付手段４とセンサ６とを搬送手段３に同期して移動させることができる構成であれば良い。

レール部材１７は、搬送手段３が延在する方向であって、且つ搬送手段３の上方空間に配置されたＨ型鋼である。但し、レール部材１７は、吊り下げ台車１８を吊り下げることができるフランジ部を有する形状であれば良く、Ｔ型鋼等を用いることができる。

吊り下げ台車１８は、フレーム部材１９、駆動手段２０等を備えている。フレーム部材１９は、逆Ｌ字部材２１、ウィンドウガラス取付手段４を支持する支持部材２２を備えている。逆Ｌ字部材２１の水平片２１ａは、レール部材１７のフランジ部１７ａに滑動可能に引っ掛けられている。

駆動手段２０は、ローラ２３、ローラ２３を駆動するモータ等の駆動手段(図示は省略)を備えている。ローラ２３は、レール部材１７のフランジ部１７ａを前記水平片２１ａと共に、挟み込むように逆Ｌ字部材２１の鉛直片２１ｂに回転可能に設けられている。ローラ２３を駆動する駆動手段は、制御手段７に接続されている。

支持部材２２は、逆Ｌ字部材２１の鉛直片２１ｂの下端部に連結されている。この支持部材２２に、ウィンドウガラス取付手段４のリンク１２ａの上端部が回転可能に連結されている。さらに支持部材２２には、前記リンク１２ａよりも前方位置にセンサ６が鉛直下方に計測波が出射されるように設けられている。

センサ６は、計測波としてレーザー光線を用いる通例のレーザー変位計であって、図２に示すように、投光部６ａ、受光部６ｂ等を備えている。このセンサ６は、ボディ２のルーフ面２ａとの高さＨを計測して、その計測値を制御手段７に入力する。但し、センサ６としては、レーザー変位計に限られず、レーザーセンサ、超音波距離センサ、レーザー距離センサを用いることができる。また、前記のセンサは所定の点までの距離を計測するものであるが、２次元形状やラインの距離プロファイルをとるセンサも使用可能である。要するに、センサ６は、ボディ２の形状を認識できる構成であれば良い。ちなみに、センサ６としては、外乱光に強いレーザー光線を用いるセンサであることが好ましい。

制御手段７は、搬送手段３によって搬送されるボディ２のルーフ面２ａと窓枠２ｂとの境界の段差部Ｂを、センサ６によって検出させ、その検出信号に基づいて、移動手段５によってウィンドウガラス取付手段４を搬送手段３と同期するように移動させる。そして、制御手段７は、センサ６によって、ウィンドウガラス１６の前端部を検出させ、図３に示すように、ウィンドウガラス１６の前端部とボディ２の窓枠２ｂの段差部Ｂとが平面上で略一致するようにアーム１２を制御する。

基準位置検出手段８は、接触子８ａ等を備えた通例のローラーレバー型のリミットスイッチである。この基準位置検出手段８は、接触子８ａが移動台車１０の前端に接触すると、その接触信号を制御手段７に入力する。但し、基準位置検出手段８としては、リミットスイッチに限られず、赤外線センサ、レーザーセンサ等の非接触式のセンサを用いることができる。要するに、基準位置検出手段８は、移動台車１０が通過して通り過ぎたことを検出できる構成であれば良い。

移動量計測手段９は、接触子９ａ等を備えた通例の光学式のロータリーエンコーダである。この移動量計測手段９は、接触子９ａが移動台車１０の側面と接触すると、接触子９ａの回転に基づいて導いた移動量を制御手段７に入力する。但し、移動量計測手段９は、ロータリーエンコーダに限られない。要するに移動台車１０、即ちボディ２の移動量を検出できる構成であれば良い。

このような構成のウィンドウガラスの取付装置１は、以下のように動作してボディ２の窓枠２ｂにウィンドウガラス１６を取り付ける。

先ず、接触子８ａが移動台車１０の前端に接触すると、基準位置検出手段８によって検出信号を制御手段７に入力する。それに伴い、制御手段７は移動量計測手段９による計測を開始させる。さらに、図４に示すように、ボディ２の所定の移動量毎に、センサ６にボディ２のルーフ面２ａとの高さＨを計測させる。但し、所定の時間毎にセンサ６にボディ２のルーフ面２ａとの高さＨを計測させても良い。

センサ６によって制御手段７に入力される計測値は、ボディ２の移動量Ｌと共に、制御手段７に記憶する。言い換えれば、制御手段７は、搬送手段３中のある位置を（Ｐ）とすると、移動量計測手段９によって計測されるボディ２の移動量Ｌ（Ｐ）と、このときのボディ２のルーフ面２ａとの高さＨ（Ｐ）とを連続的に計測して記憶する。これと共に、制御手段７は、高さＨ（Ｐ）と、位置（Ｐ）の直前の位置（Ｐ−１）における高さＨ（Ｐ−１）との差分値ｄＨ（Ｈ（Ｐ）−Ｈ（Ｐ−１））を演算し、この差分値ｄＨと予め設定された第１の閾値Ｔ１とを比較し、差分値ｄＨが閾値Ｔ１以上となると、ボディ２のルーフ面２ａと窓枠２ｂとの段差部Ｂを検出したと判断する。

段差を検出した制御手段７は、ボディ２の移動速度に同期して移動手段５の吊り下げ台車１８が移動するように、ローラ２３の駆動手段を制御する。このとき、移動手段５はボディ２の移動速度に同期して移動するので、センサ６は常にボディ２の窓枠２ｂの段差部Ｂを捉えた状態に維持される。

この状態下で、制御手段７はウィンドウガラス１６を所定の高さに保持するように、ウィンドウガラス取付手段４のアーム１２の駆動手段を制御する。そして、制御手段７は、ウィンドウガラス１６を平行に所定の高さを保ったまま移動させて、ウィンドウガラス１６の前端部がセンサ６のレーザー光線を横切るように、アーム１２の駆動手段を制御する。このとき、センサ６の高さＨが急激に変化し、差分値ｄＨが予め設定された第２の閾値Ｔ２以上となるので、制御手段７はウィンドウガラス１６の前端部を検出したと判断する。さらに、制御手段７は、前記横切った位置にウィンドウガラス１６の前端部が配置されるようにアーム１２の駆動手段を制御し、ウィンドウガラス１６の前端部とボディ２の窓枠２ｂの段差部Ｂとを平面上で略一致させる。最後に、制御手段７は、アーム１２の駆動手段を制御し、ウィンドウガラス１６の前端部とボディ２の窓枠２ｂの段差部Ｂとを平面上で略一致させた状態で、ウィンドウガラス１６を下降させて窓枠２ｂに取り付ける。

このとき、ウィンドウガラス１６の左右方向への位置調整については、ウィンドウガラス保持手段１３の回転手段及び移動手段を制御手段７によって制御して行う。位置調整の方法としては、通常の画像処理技術を用いた位置調整やセンサを用いた位置調整を用いることができる。

なお、閾値Ｔ１、Ｔ２は実験、シミュレーション等によって設定することができる。この閾値Ｔ１、Ｔ２は移動量計測手段９からのボディ２の移動量に基づいて使い分けることができる。移動量計測手段９を備えていない場合は、実験、シミュレーション等によって得られたボディ２の高さデータに基づいて、閾値Ｔ１、Ｔ２を使い分けることができる。

このように、ウィンドウガラスの取付装置１及び取付方法は、移動手段５によってウィンドウガラス取付手段４をボディ２に同期させて移動させている。そして、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂに取り付けるべく、制御手段７がウィンドウガラス取付手段４のアーム１２を制御している。そのため、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂに精度良く取り付けることができる。特に、制御手段７がウィンドウガラス１６の前端部とボディ２の窓枠２ｂの段差部Ｂとが平面上で略一致するようにアーム１２を制御するので、ウィンドウガラス１６の前後位置を精度良く取り付けることができる。

しかも、ボディ２の窓枠２ｂの段差部Ｂの検出と、ウィンドウガラス１６の前端部の検出とを、複数個のセンサを用いることなく、共通のセンサ６で行うため、誤差がなく、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂにより精度良く取り付けることができる。また、コストの削減に寄与する。さらに、複数個のセンサ間の位置調整や維持が必要ない。

基準位置検出手段８の接触子８ａが移動台車１０から離れると、その信号を制御手段７に入力する。制御手段７は、センサ６及び移動量計測手段９の計測作業を停止させる。そして、制御手段７は、移動手段５の吊り下げ台車１８を元の位置に移動させるべく、移動手段５のローラ２３の駆動手段を制御する。上述したような工程を繰り返すことによって、製造ラインの流れを分断することなく、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂに取り付けることができる。しかも、搬送されてくるボディ２に対してセンサ６の位置が殆どずれないので、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂに精度良く取り付けることができる。

このような構成のウィンドウガラスの取付装置１を備えた自動車の組立ラインは、上述した作用、効果を享受することができる。

本実施形態では、基準位置検出手段８及び移動量計測手段９を備えているが、省略しても良い。この場合、予め搬送手段３によって搬送されるボディ２の高さデータを取得しておき、この高さデータに基づいてボディ２の窓枠２ｂの段差部Ｂを検出しても良い。

本実施形態では、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂにアーム１２によって取り付けているが、この限りでない。すなわち、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂの近傍までアーム１２によって下降させ、最終的にウィンドウガラス保持手段１３を作業員が手動によって操作して、ウィンドウガラス１６をボディ２の窓枠２ｂに取り付けても良い。

本実施形態では、制御手段７が差分値ｄＨと閾値とを比較しているが、この限りでない。すなわち、差分値ｄＨを位置（Ｐ−１）から位置（Ｐ）までの所定の移動量ｄＬ（Ｌ（Ｐ）−Ｌ（Ｐ−１））で除算することによって得られる微分値ＤＨと閾値とを比較しても良い。

本実施形態では、センサ６がボディ２のルーフ面２ａとの高さＨを測定しているが、この限りでない。すなわち、前面のウィンドウガラスを取り付ける際には、ボンネット面との高さを測定する。

本実施形態では、ウィンドウガラス１６の前端部をセンサ６によって検出しているが、ウィンドウガラス１６の後端部を検出しても良い。

以上に本発明に係るウィンドウガラスの取付装置及び取付方法、並びにウィンドウガラスの取付装置を備えた自動車の組立ラインの実施形態を説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更が可能である。

本発明のウィンドウガラスの取付装置を概略的に示した側面図である。 センサがボディとの高さを測定する様子を概略的に示した側面図である。 センサを用いてウィンドウガラスの前後位置を調整する様子を概略的に示した平面図である。 （ａ）はセンサの計測タイミングを示した図である。（ｂ）はセンサで計測した高さを示した図である。（ｃ）はセンサで計測した高さと、前回の計測タイミングで計測した高さとの差分値を示した図である。

符号の説明

１ ウィンドウガラスの取付装置
２ ボディ
２ａ ルーフ面
２ｂ 窓枠
３ 搬送手段
４ ウィンドウガラス取付手段
５ 移動手段
６ センサ
７ 制御手段
８ 基準位置検出手段
９ 移動量計測手段
１０ 移動台車
１２ アーム
１６ ウィンドウガラス
Ｂ 段差部
Ｔ１ 閾値
Ｔ２ 閾値
ｄＨ 差分値
Ｌ 移動量

Claims (6)

1. 自動車のボディを搬送する搬送手段と、
   ウィンドウガラスを保持し、前記ウィンドウガラスを前記ボディに取り付けるアームを有するウィンドウガラス取付手段と、
   前記ウィンドウガラス取付手段を、前記搬送手段に沿って移動させる移動手段と、
   前記移動手段に設けられた、一点に光を出射するセンサと、
   前記搬送手段によって搬送されるボディの窓枠の段差部を、前記センサによって検出させ、その検出信号に基づいて、前記移動手段によって前記ウィンドウガラス取付手段を前記搬送手段と同期するように移動させ、前記センサによって前記段落部を検出した状態で、前記ウィンドウガラスを移動させ、前記ウィンドウガラスの端部を前記センサの出射光に対して横切らせて検出させ、前記ウィンドウガラスの端部と前記ボディの窓枠の段差部とが平面上で略一致するようにアームを制御する制御手段と、
   を備えているウィンドウガラスの取付装置。
2. 前記センサは、所定の計測タイミングで前記ボディとの高さを計測して、その計測値を前記制御手段に入力し、
   前記制御手段は、前記計測値と前回の計測タイミングでの計測値との差分値が、予め設定された第１の閾値以上となると、前記ボディの窓枠の段差部を検出したと判断することを特徴とする、請求項１に記載のウィンドウガラスの取付装置。
3. 前記制御手段は、前記ウィンドウガラスの端部が前記センサの出射光を横切り、前記センサからの計測値と前回の計測タイミングでの計測値との差分値が、予め設定された第２の閾値以上となると、前記ウィンドウガラスの端部を検出したと判断し、前記横切った位置に前記ウィンドウガラスの端部が配置されるように前記アームを制御することを特徴とする、請求項２に記載のウィンドウガラスの取付装置。
4. ボディの基準位置を検出する基準位置検出手段と、前記基準位置からのボディの移動量を検出する移動量計測手段とを備えていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のウィンドウガラスの取付装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のウィンドウガラスの取付装置を備えている自動車の組立ライン。
6. 搬送手段によって搬送されるボディの窓枠の段差部を、ウィンドウガラスを前記ボディに取り付けるアームを有するウィンドウガラス取付手段を前記搬送手段に沿って移動させる移動手段に設けられた、一点に光を出射するセンサによって検出させる工程と、
   前記ボディの窓枠の段差部の検出信号に基づいて、前記移動手段によって前記ウィンドウガラス取付手段を前記搬送手段と同期するように移動させる工程と、
   前記センサによって前記段落部を検出した状態で、前記ウィンドウガラスを移動させ、前記ウィンドウガラスの端部を前記センサの出射光に対して横切らせて検出させ、前記ウィンドウガラスの端部と前記ボディの窓枠の段差部とが平面上で略一致するように前記アームを制御する工程と、
   を備えているウィンドウガラスの取付方法。

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