JPH03104527A - 車体組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車体組立時車体または車体主要部を構戊する
複数のワークを位置決めする、ワーク位置決め装置の位
置教示データを、計測データの統計処理により求まる補
正量によって補正して車体組立を行う方法に関するもの
である。

（従来の技術） 自動車の車体または車体主要部の組立の従来方法として
は、組立ラインの所定組立位置にワーク位置決め装置と
して複数のゲージを位置教示データに基づき配設し、こ
れらゲージによりワークとしての複数の車体パネルを相
互に位置決めし、この位置決め状態下の車体パネルを相
互にスポット溶接等で接合して車体主要部を組立て、さ
らにこのような車体主要部に別の車体パネルや車体主要
部を接合して車体を構成する方法があり、このような方
法では前記位置教示データに対し組立後の計測データ（
車体計測データや、これと相対的な関係にある位置決め
装置の計測データ）のフィードバックに基づく補正を加
えて前記ゲージの位置を調整し、その後再び前述した車
体組立工程を（人間が）繰返すことにより車体組立精度
を所定水準まで高めるのが一般的である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこのように単に、位置教示データに、フィ
ードバックされた計測データに基づく補正を加えるだけ
では、言い換えればこの計測データの車体設計データか
らの偏差を解消するようにワーク位置決め装置（ゲージ
）を移動させる位置教示を行うたけでは、この位置教示
によるゲージの移動量と車体の移動量とは車体パネルの
スプリングバック、溶接歪、車体各部位の剛性分布の差
異等の影響によって常にリニアな関係になるとは限らな
いことから、実際の組立状態の車体の位置がどのように
なるかを予測するのは難しく、したがって位置教示デー
タの適正補正量を定量的に把握することが困難であった
。このため所望の車体組立精度に達するまで何回も前述
した一連のフィードバック工程を繰返す必要があり、調
整に多くの時間を費していた。

本発明はワーク位置決め装置の位置教示データの補正量
を計測データの統計処理により求めることにより上述し
た問題を解決することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため、本発明の車体組立方法は、車体または
車体主要部を構成する複数のワークを、フィードバック
された車体計測データに応した補正を加えた位置教示デ
ータによる、ワーク位置決め装置の作動に基づく位置決
め状態下で、相互に接合して車体または車体主要部の組
立を行うに際し、前記ワーク単体で計測したワーク計測
データと当該ワークに関する車体設計データとの偏差を
求め、この偏差が所定範囲内の場合にはそのまま前記組
立を行い、この組立後の車体計測データに基づき統計デ
ータを作成し、この統計データのヒストグラムにおける
ピーク値と前記車体設計データとの偏差を求め、この偏
差が統計的な許容範囲を超えたとき前記位置教示データ
に前記偏差を少なくとも減少させる補正を加えることを
特徴とし、また車体または車体主要部を構成する複数の
ワークを、フィードバックされた車体計測データまたは
位置決め装置計測データに応した補正を加えた位置教示
データによる、ワーク位置決め装置の作動に基づく位置
決め状態下で、相互に接合して車体または車体主要部の
組立を行うに際し、前記組立前後に計測したワーク計測
データに基づき第１の統計データを作成し、前記組立後
に計測した車体計測データに基づき第２の統計データを
作成し、これら統計データのヒストグラムにおけるピー
ク値と前記車体設計データとの偏差を夫々求め、これら
偏差が統計的な許容範囲を超えたとき前記位置教示デー
タに前記偏差を少なくとも減少させる補正を夫々加える
ことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明方法では、所定の車体組立を行う度に実行する計
測により得られる計測データに基づき統計データを作成
し、この統計データのヒストグラムにおけるピーク値と
車体設計データとの偏差を求め、この偏差が統計的な許
容範囲を超えたとき、ワーク位置決め装置の位置教示デ
ータに所定の補正、すなわち前記偏差を少なくとも減少
させる補正を加える。

このときこの補正は過去の組立工程の製品の評価および
分析の結果に基づき将来の組立工程を改良するものであ
るから、位置教示データに対する適正補正量を定量的に
把握して管理することができ、所望の車体組立精度が得
られるまでの時間を短縮することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、本発明の車体組立方法の第１および第２実施
例に用いる車体組立ラインを示す斜視図であり、図中１
１は、この組立ラインの車体主要部組立ステージＡに配
置されたワーク位置決め装置、また１２は、この組立ラ
インの車体計測ステージＢに配置された車体計測装置を
示す。

この車体組立ラインは、車体主要部組立ステージＡに、
ワークとしてのフロアメイン、左右サイドパネル、リャ
パネル、カウルトップアセンブリ、シェルフパネル等の
車体パネルを搬入し、これら車体パネルをそのステージ
Ａにおいて相互に位置決めした状態で相互に仮止めして
車体主要部ｌ３を組立て、その後の図示しないステージ
へ前記車体主要部１３を搬送し、そのステージで車体主
要部１３に前後ルーフレールやルーフパネル等の車体パ
ネルをさらに組付けて車体１４を組立て、その後に図中
矢印じで示すように車体１４を上記車体計測ステージＢ
に搬送し、その車体計測ステージＢにおいて車体１４の
組立精度の計測を行うものである。なおステージＡの前
工程の圓示しないステージにおいて、車体パネル単体の
計測を行うものとする（パネル計測の詳細は特噸昭６３
　−　３１０２０２号等を参照のこと）。

ステージＡにおいて、車体主要部１３を構或する上記各
車体パネルをそれぞれ位置決めするため、上記ワーク位
置決め装置１ｌは、フレーム１５と、それに取付けられ
た多数のロボット１６と、そのハンド部としての、一台
のロボノト１６につき一個または複数個のワーク受け治
具１７とを具えており、ロボット１６は、所要に応し、
エアシリンダ駆動のワーククランブ装置１８もハンド部
として具える。

ここでワーク受け治具１７は、第２図に示すように、互
いに隣接する多数の細片をサーボモーで一枚ずつ同一方
向へ進退駆動させ、それらの細片の先端縁を所定の形状
に配置した後、固定装置で細片を一体的に固定すること
により、ワークを位置決め保持し得るゲージ部１７ａを
形成することができる（詳細は、特開昭５９−１４４５
９５号或いは特願昭６２−１２１９３号参照）。かかる
機能を用いて、上記ワーク位置決め装置１１は、車体主
要部ｌ３を構成する各車体パネルの、位置決めすべき多
数の位置の各々の形状に、その位置に対応するワーク受
け治具１７のゲージ部１７ａの形状をそれぞれ一致させ
、これとともに、各ロボッ｝１６の作動によりそれらの
ワーク受け治具１７、ひいてはそのゲージ部１７ａをそ
れぞれ所定の位置に配置することより、上記各車体パネ
ルを相互に位置決めし、各ワーククランブ装置ｌ８の作
動により車体パネルを園定することができる。

上記ワーク位置決装置１１を制御するため制御装置ｌ９
を設ける。制御装置ｌ９は、第２図に示すように、通常
のＣＰＵからなる演算部２０と、作動指示信号等の記憶
や演算処理に用いるメモリ２ｌと、ワーク受け治具のゲ
ージ部１７ａの位置データを含む作動指示信号の人力な
らびに作動確認信号および後述する計測データの出力用
のインターフェース２２と、ロボット１６の各関節毎に
設けたサーボモータやワーク受け治具１７の細片駆動用
のサーポモータの作動を制御するサーボコントローラ２
３と、それらのワーク受け治具１７の細片園定装置や各
ワーククランブ装置１８の作動を制御する図示しないコ
ントローラとを具えてなり、インタフェース２２を介し
て入力された作動指示信号に基づいて、各ロボット１６
、ワーク受け治具１７、ワーククランプ装置１８の作動
を制御し、作動が完了すると作動確認信号および上記計
測データを出力する。

車体主要部組立ステージＡにはまた、図示しないスポッ
ト溶接用ロボットも複数設けられており、これらのロボ
ットは、上記ワーク受け治具１７による位置決め状態下
の各車体パネルを相互に溶接接合して、それらのパネル
の仮止めを行う。

ステージＢにおいて、車体計測装置ｌ２は、複数（第１
図では六台）のレーザー光式測距装置２４と、これらの
測距装置２４をそれぞれ同図中矢印Ｄで示すようにレー
ザー光の発光方向と直交する一平面内でサーボモータ２
５の作動およびガイド２６の案内により移動させる、複
数の移動装置２７と、前記測距装置２４および移動装置
２７の作動を制御する制御装置２８とを具えてなる。こ
こで、測距装置２４は、レーザー光を発光するとともに
、そのレーザー光の、車体１４からの反射光を一次元光
センサで受光して、その光センサ上の受光位置からこの
装置と車体１４の上記反射位置との距離を計測し、また
移動装置２７は、測距装置２４を、そのレーザー光の車
体ｌ４での反射位置が後述する所定の基準点１４ａを含
むように一定範囲内で移動させる。

上記車体計測装置を制御するため制御装置２８を設け、
制御装置２８は、第２図に示すように、通常のＣＰＵか
らなる演算部２９と、作動指示信号、計測データ等の記
憶や演算処理に用いるメモリ３０と、作動指示信号入力
と作動確認信号および計測データ出力用インターフェー
ス３１と、移動装置２７のサーボモータ２５の作動を制
御するサーボコントローラ３２と、測距装置２４の一次
元光センサ等の作動を制御し、計測データを入力するセ
ンサコントローラ３３とを具えてなり、インクスエース
３ｌを介して人力された作動指示信号に基づいて、各移
動装置２７により各測距装Ｗ２４を車体１４に対し所定
位置に移動させ、各測距装置２４により該装置から車体
１４までの距離を一定範囲内で計測し、計測が完了する
と、作動確認信号と、計測データとを出力する。

第１図に示す車体組立ラインにはさらに、上記ワーク位
置決め装置１１と車体計測装置１２とを互いに関連して
作動させるため、いわゆるエキスパートシステムと呼ば
れる構或を有する主制御装置３４が設けられており、こ
の主制御装置３４は、第２図に示すように、通常のＣＰ
Ｕからなる演算部３５と、制御装置２８から送られて来
る計測データの記憶や演算処理に用いるメモリ３６と、
作業者による直接人力および作動確認のための人出力装
置３７と、該入出力装置３７を演算部３５に接続するマ
ンマシンインタフェース３８と、作動制御信号の出力や
作動確認信号および計測データの入力を行うインタフェ
ース３９と、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システム
により設計された、組立てるべき車種に応じた車体設計
データとしての、カセットテープに記録されたＣＡＤデ
ータ４０を入力するインタフェース４１とを具え、さら
に、人力されたＣＡＤデータを記憶するＣＡＤデータ記
憶部４２と、車体の組立に関する理論および高度の経験
的知識データとして有する車体組立知識ベース４３と、
系統的に推論を行わせる推論エンジン４４とを具えてな
る。

さらに第１図に示すように、この組立ラインと関連させ
てワークステーション５０を設ける。ワークステーショ
ン５０は、前述した主制御装置３４と同様に構成され、
第２図に示すように演算部５１と、メモリ５２と、イン
タフェース５３と、計測データ記憶部５４と、統計デー
タ記憶部５５と、知識データ記憶部５６とを具えてなる
。ワークステーション５０は、インタフェース５３を介
して人力される制御装置１９からの組立前後における計
測データ（車体主要部ｌ３を構成する各車体パネルのデ
ータおよびワーク受け治具自体の位置データ）、制御装
置２８からの車体計測データ（組立後の位置データ）、
および前述したパネル計測を行うためのパネル計測装置
６０（その構成は第２図の車体計測装置１２と回様なも
のとする）の制御装置６１からのパネル計測データを計
測データ記憶部５４に記憶し、これら計測データに基づ
き統計データを作成して統計データ記憶部５５に記憶し
、この統計データの統計処理およびインタフェース５３
を介して入力される主制御装置３４からの車体設計デー
タ（ＣＡＤデータ）との比較に基づき、ワーク位置決め
装置の位置教示データの補正量を求めるための知識デー
タを得て、知識データ記憶部５６に記憶する。

このような第１図に示す諸装置を用いて、本発明の各実
施例の方法では、第３図または第４図の制御プログラム
に基づき、ワーク位置決め装置の位置教示データを補正
しつつ車体組立を行う。

すなわち第１実施例において、まず第３図のステップ１
０１でパネル計測を行い、パネル計測データと車体設計
データ（ＣＡＤデータ）との偏差ｄをパネル毎に夫々求
めておく。次のステップ１０２ではこの偏差ｄに基づき
、ｄ〈−βまたはｄ〉βならば（βは車体パネルが製作
不良品か否かの境界値）、ステップ１０３でＮＧ（不良
品）と判定してこの車体パネルを車体組立に使用せず、
一β〈ｄ〈−αまたはα＜ｄ＜βの組立可能パネルなら
ば（αはβより小さい値）、制御をステップ１０４以降
に進め、一α＜ｄ＜αの最適パネルならば、制御をステ
ップ１０５以降に進める。なおこの判別は組立に用いる
車体パネルの内の最も製作精度の低いものを基準にする
ものとする。

ステップ１０４ではワーク位置決め装置１ｌの位置教示
データの補正量を算出する（この補正量は例えば前記偏
差ｄに基づき定めるものとする）。この補正量をステッ
プ１０６でワーク位置決め装置ｌ１にフィードバックし
、ステップ１０７でワーク位置決め装置１１はこの補正
量を加えた位置教示データに基づき作動してワークとし
ての複数の車体パネルを位置決めし、この位置決め状態
下でこれら車体パネルを相互に接合して車体１４または
車体主要部１３の組立を行い、組立完了後ステップ１０
８でオンライン計測を行う。このオンライン計測は第１
図の車体計測ステージＢにおいて行うものとし、車体１
４についての種々のデータ、例えば基準穴（取付穴、位
置決め穴）の中心位置データやピンチ寸法データを求め
るものとする。

次のステップ１０９ではステップ１０８で計測したデー
タに基づく、補正量の学習を行う。この学習は、例えば
一次遅れで入力された計測データの相関を取ることによ
り完戒品としての車体の組立精度の傾向を関数として把
握し、この関数が統計的に有意性を持つものになったと
き実行するものとし、学習結果は知識データとしてステ
ップ１０４の位置教示データに反映されることになる。

一方、前記ステップ１０２の判別から制御がステップ１
０５に進む最適パネルの場合には、ステンプ１０５で前
記ステップ１０７と同様にして組立を行い、ステンブ１
１０で前記ステップ１０８と同様にしてオンライン計測
を行い、得られた計測データからステップ１１１で統計
データを作或する。この統計デ一夕は、サンプル数Ｎ個
の計測データの、ＣＡＤデータとの偏差のヒストグラム
を表わす第５園の曲線ｌのように、一般的には正規分布
状態となることから、ステップ１１２でこの曲線ｌのピ
ーク値Ｐと、対応するＣＡＤデータＰ。とを比較し、ス
テップ１１３で偏差ΔＰ（ΔＰ　＝ｐ−ｐｏ　）が許容
範囲内（一ａ〈ΔＰ＜ａ）か否かの判別を行う。

ここで偏差ΔＰが許容範囲内ならば、位置教示データの
補正を必要とするほどではないため制御をそのまま終了
し、偏差ΔＰが許容範囲を超えたら（ΔＰ≦−ａ，ΔＰ
≧ａ）、位置教示データの補正を行うものとし、ステッ
プ１１４でワーク位置決め装置１１に位置教示データの
補正量を算出してフィードバックする。ここでこの補正
量は例えば第５図に矢印Ｘで示すように、前記偏差ΔＰ
をキャンセルするものとするが、これを一度に行わずに
何回かに分けて段階的に補正するようにしてもよい。こ
の結果位置教示データに対する適正補正量を定量的に把
握して管理することができ、所望の車体組立精度が得ら
れるまでの時間を短縮することができる。

次に第２実施例について第４図の制御プログラムにより
説明する（ただし第３図の第ｌ実施例と同一内容のステ
ンプについては説明を省略する）。

まず第４図のステップ１２１で、前述したステップ１０
１　と同様にパネル計測を行い、ステンプ１２２でパネ
ル計測データとＣＡＤデータ（パネルマスターデータ）
との比較に基づき両者の偏差よりワタ位置決め装置１１
の位置教示データの補正量を算出する（なお本例のデー
タの流れを第６図にまとめて示す）。

次のステップ１２３では治具計測、すなわちワーク位置
決め装置のワーク受け治具１７自体の位置データ（以下
治具位置計測データと称す）を計測し、ステップ１２４
でこの治具位置計測データとＣＡＤデータ（治具マスタ
ーデータ）とから治具誤差を算出し、ステップ１２５で
この治具誤差が許容範囲内か否かの判別を行う。ここで
治具誤差が許容範囲を超えたら、ステンプ１２６でこの
治具誤差およびステップ１２２で求めた補正量に基づき
ワーク位置決め装置１１の位置教示データの修正を行い
、治具誤差が許容範囲内ならばステップ１２６をスキッ
プして、次のステップ１２７でこの位置教示データによ
ってワークを位置決めして組立を行う。

次のステップ１２Ｂでは、治具内計測、すなわち車体主
要部組立ステージＡにおいて、ワーク受け治具１７の拘
束下のワーク（車体パネル）についての溶接組立の前後
における種々のデータ、例えばパネル形状やパネルのク
ランプ力の計測を行い、得られた計測データからステッ
プ１２９で第１の統計データを作成する。同様にステッ
プ１３０では組立完了後の車体１４についてオンライン
計測を行い、得られた計測データからステップ１３１で
第２の統計データを作成し、ステップ１３２で第１、第
２の統計データの統計処理を夫々行う。

この統計処理は、工程別に属性を付与される前記各統計
データについて夫々、第５図と同様なヒストグラムを作
成して、ステップ１３３で統計データのピーク値のＣＡ
Ｄデータに対する誤差量を算出し、この誤差量に基づき
ステップ１３４で統計的誤差の有無の判定を行い、統計
的な誤差を認められたら、ステップ１３５で前記位置教
示データに対する統計的補正量を算出して、この補正量
を前述したステップ１２６の位置教示データの修正にフ
ィードバックするものである（なお統計的な誤差が認め
られなければ制御をそのまま終了する）。この結果この
第２実施例では、第１実施例の効果に加えて、計測デー
タとしてワーク位置決め装置自体の位置データや、位置
決め状態の各車体パネルのデータを加えたことにより、
車体組立精度の一層の向上を図ることができる。

（発明の効果） かくして本発明の車体組立方法はワーク位置決め装置の
位置教示データの補正量を計測データの統計処理により
求めたから、位置教示データに対する適正補正量を定量
的に把握して管理することができ、所望の車体組立精度
が得られるまでの時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の車体組立方法の第１および第２実施例
に用いる車体組立ラインを示す斜視図、第２図は第１園
に示す車体組立ラインに配置した装置の構成を示す図、 第３図および第４図は夫々第１実施例および第２実施例
における車体組立ラインの制御プログラムを示すフロー
チャート、 第５図は第ｌ実施例における計測データの、ＣＡＤデー
タとの偏差のヒストグラムを示す線図、第６図は第２実
施例の各データの流れを説明するための図である。 ｌ１・・・ワーク位置決め装置　ｌ２・・・車体計測装
置１３・・・車体主要部　　　　　ｌ４・・・車体１４
ａ・・・基準点　　　　　　１６・・・ロボット１７・
・・ワーク受け治具　　　　１７ａ・・・ゲージ部１９
．　２８・・・制御装置　　　　３４・・・主制御装置
４０・・・ＣＡＤデータ（車体設計データ）５０・・・
ワークステーション　６０・・・パ不ル計測装１．６１
・・・制御装置 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車体または車体主要部を構成する複数のワークを、
   フィードバックされた車体計測データに応じた補正を加
   えた位置教示データによる、ワーク位置決め装置の作動
   に基づく位置決め状態下で、相互に接合して車体または
   車体主要部の組立を行うに際し、 前記ワーク単体で計測したワーク計測データと当該ワー
   クに関する車体設計データとの偏差を求め、この偏差が
   所定範囲内の場合にはそのまま前記組立を行い、この組
   立後の車体計測データに基づき統計データを作成し、こ
   の統計データのヒストグラムにおけるピーク値と前記車
   体設計データとの偏差を求め、この偏差が統計的な許容
   範囲を超えたとき前記位置教示データに前記偏差を少な
   くとも減少させる補正を加えることを特徴とする車体組
   立方法。 ２、車体または車体主要部を構成する複数のワークを、
   フィードバックされた車体計測データまたは位置決め装
   置計測データに応じた補正を加えた位置教示データによ
   る、ワーク位置決め装置の作動に基づく位置決め状態下
   で、相互に接合して車体または車体主要部の組立を行う
   に際し、前記組立前後に計測したワーク計測データに基
   づき第１の統計データを作成し、前記組立後に計測した
   車体計測データに基づき第２の統計データを作成し、こ
   れら統計データのヒストグラムにおけるピーク値と前記
   車体設計データとの偏差を夫々求め、これら偏差が統計
   的な許容範囲を超えたとき前記位置教示データに前記偏
   差を少なくとも減少させる補正を夫々加えることを特徴
   とする車体組立方法。