JP4506321B2

JP4506321B2 - ロケート装置とロケート装置を用いた車体組立装置

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Publication number: JP4506321B2
Application number: JP2004209345A
Authority: JP
Inventors: 節男中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2004299052A

Description

本発明は、自動車の車体組立工程等においてワークの位置決めのために使用されるロケート装置とロケート装置を用いた車体組立装置に関する。

自動車の車体組立工程における車体搬送設備として例えば特許文献１に記載されているように、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交３軸の動作自由度をもつ複数のロケータ本体を台車上に設置するとともに、各ロケータ本体には図１３に示すようにロケートピン１０２とクランプアーム１０３とを有するロケートユニット１０１を個別に具備させて、これら複数のロケートユニット１０１にて所定のパネルを位置決めクランプして搬送するようにしたものが知られている。

そして、図１３に示すように、各ロケータユニット１０１におけるロケートピン１０２が相手側となるパネルＷ１１のロケート穴１０４に確実に挿入されてパネルＷ１１がそのロケートピン１０２に着座しているかどうかを検知するために、近接スイッチ等の着座検知手段１０５をブラケットを１０６介してロケートピン１０２と隣接するように配置し、これをもってパネルＷ１１の着座，非着座を検知するようになっている。

なお、パネル側Ｗ１１にはロケートピン１０２のワーク着座面１０７に着座するエンボス部１０８がロケート穴１０４と同心状に形成されているとともに、そのワーク着座面１０７に対してエンボス部１０８が正しく着座するとロケートピン１０２に内蔵されたクランプアーム１０３にてクランプされる。
特許第２７４５８４１号公報

上記のような従来の構造では、ロケータ本体の直交３軸の動作自由度を使ってロケートピン１０２の三次元位置を変更することが可能であり、これをもって他車種のパネルの位置決めに対応することができるものの、そのロケートピン１０２に隣接して配置される着座検知手段１０６はパネル形状に応じてその取付位置が設定されるためにパネルの車種変更に応じてその都度改造する必要があり、汎用性の面で十分でない。

より具体的には、例えばロケートピン１０２にて位置決め支持すべきパネルの形状が同図の仮想線で示すものＷ１２に変更になった場合には、着座検知手段１０５がブラケット１０６とともにロケートピン１０２の外側に大きく張り出しているが故に、着座検知手段１０５が従前の取付位置のままであるとそのパネルＷ１２と干渉してしまい、したがって変更になったパネルＷ１２の形状に応じてその都度着検知手段１０５の取付位置を変更する必要が生じ、設備改造のための余分な工数を要する結果となって好ましくない。

また、上記着座検知手段１０５に近い部分に例えば溶接ロボットに持たせたスポット溶接ガンにて溶接を施す場合、もしくはその着座検知手段１０５に近い部分にスポット溶接ガンの移動軌跡が設定される場合には、同様にスポット溶接ガンと着座検知手段１０５との干渉のおそれがあり、上記と同様に着座検知手段１０５の取付形態の改造がその都度必要となり、場合によってはスポット溶接ガンの移動軌跡すなわちティーチングデータの修正までも行わなければならず実用上好ましくない。

一方、車体組立装置そのものについても汎用性の観点から装置のさらなる簡素化や省スペース化が望まれている。

本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、ロケートピンのみならずそれに付帯することになる着座検知手段までも多種類のワークに対応できるようにして、それらロケートピンおよび着座検知手段を含むロケート装置全体の真の意味での汎用化を図ったロケート装置とロケート装置を用いた車体組立装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、ワークを位置決め支持するにあたりそのワークに形成されたロケート穴に挿入されるロケートピンを備えたロケート装置であって、上記ロケートピンの根元部側にワーク着座面を有する着座フランジ部が形成されているとともに、そのワーク着座面にはワークの着座を検知するワーク着座検知手段が設けられていて、このワーク着座検知手段は、上記着座フランジ部を貫通した状態でワーク着座面から出没可能な検知ピンを備えていることを特徴としている。

より具体的には、上記ワーク着座検知手段は、請求項２に記載のように、ワークの着座，非着座に伴う検知ピンの出没動作に応じてワークの着座を検知するようになっていることが望ましい。そして、例えば、ワーク着座面から出没する検知ピンの先端と反対側の端部をマイクロスイッチもしくは近接スイッチ等と対向させて、検知ピンの出没をワーク着座面から離れた位置で検知する。

したがって、請求項１に記載の発明では、ロケートピンが相手側となるワーク側のロケート穴に挿入されてそのワークがワーク着座面に着座すると、ロケートピンとロケート穴との相互嵌合をもってワークが位置決めされ、同時にワーク着座面に対するワークの着座，非着座がワーク着座検知手段によって検知される。

そして、上記ワーク着座検知手段はロケートピンの根元部のワーク着座面に設けられていることからきわめて占有スペースが小さいものとなり、例えばワークの種別の違いにかかわらずロケートピンおよびロケート穴の大きさを予め共通化しておけば、ワーク着座検知手段はロケートピンとともに種別の異なる複数のワークに共通して使用することができることになる。

また、請求項２に記載の発明では、検知ピンの出没動作をもってワークの着座，非着座が機械的に検知されることから、その着座検知の信頼性が高くなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明を前提とした上で、ロケートピンの内部には、そのロケートピンによって位置決めされたワークをクランプするクランプ手段が設けられていることを特徴としている。

したがって、この請求項３に記載の発明では、ロケートピンとロケート穴との相互嵌合をもってワークが確実に位置決めされるのを待って、ロケートピンに内蔵されているクランプ手段によりそのワークがクランプされる。

請求項４に記載の発明は、自動車の車体の一部を構成することになる複数のパネル状のワーク同士を溶接接合するのに先立って、その複数のワーク同士の相対位置決めを行う装置であることを前提として、ワークを位置決め支持するためのロケートピンを主体としたロケート装置を備えるとともにそのロケート装置の少なくとも二次元位置を自律動作により任意に変更可能な機能を有するロケータを各ワークごとに独立して設け、各ロケータに対してワークがセットされることになるワークセット位置と各ワーク同士が最終的に相対位置決めされることになる相対位置決め完了位置との間で、各ロケータの自律動作によりロケート装置を個別に進退移動させて各ワーク同士の相対位置決めを行うように構成してある。そして、上記ロケート装置として請求項１〜３のいずれかに記載のロケート装置を備えていることを特徴としている。

上記ロケータとしては、請求項５に記載の発明のように直交３軸の動作自由度を有していて、該当するロケート装置の三次元位置を自律動作により任意に変更可能となっているものであることが望ましく、また上記ロケート装置の進退移動には一次元動作のみならず二次元動作もしくは三次元動作をも含むものとする。

同様に、請求項６に記載の発明のように、各ワークごとに複数のロケータが設けられていて、その複数のロケータはワーク同士の相対位置決めに際して互いに同期してロケート装置を進退移動させるようになっていることがワークの位置決め安定性の上で望ましい。

さらに、複数のワーク同士の相対位置決めの形態として、例えば母体となる大型のワークを基準としてこれに比較的小さい複数のワークを組み付けて相対位置決めを行う場合には、上記母体となるワークについてはワークセット位置と位置決め完了位置とを同一位置として、実質的に定位置に位置決め固定されて母体となるワークに対してそれ以外のワークをアプローチ動作させて、ワーク相互の相対位置決めを行うようにしてもよい。

したがって、この請求項４〜６に記載の発明では、各々のロケータについてワークセット位置および位置決め完了位置にて必要とされるロケート装置の二次元位置もしくは三次元位置を予め記憶設定しておき、ワークセット位置で待機している各々のロケータに対して該当するワークをハンドリングロボットもしくは手作業にてセットして位置決め支持させる。この場合、特定のワークを例えば作業者の手作業にてセットする場合には、そのワークに該当するロケータについてはロケート装置を作業者が作業をし易い位置に位置決めしておくことが可能となる。

そして、ロケータ自体の二次元もしくは三次元の動作自由度を使ってそのワークセット位置から位置決め完了位置に向かって各ロケート装置を進退移動すなわちアプローチ動作させ、各々のロケータのロケート装置が相対位置決め完了位置に位置決めされると、この状態をもって複数のワーク同士の相対位置決めが完了し、例えばその相対位置決め状態のままでスポット溶接ガンによる溶接が施されることになる。

請求項１に記載の発明によれば、ロケートピンの根元部側のワーク着座面にそのワーク着座面に対するワークの着座を検知するワーク着座検知手段を設けたため、従来のようにロケートピンの周囲に張り出すものがなくなり、実質的にロケートピンの領域のみをもってロケートピンによる位置決め機能と着座検知機能とを発揮させることができる。したがって、ワークの種別の違いにかかわらずロケートピンおよびロケート穴の大きさを予め統一しておけば、ロケートピンのみならすワーク着座検知機能までも複数種類のワークに共通して使用することが可能となってきわめて汎用性が高いものとなり、従来のようなワーク変更に伴う設備の改造等が一切不要となる。

請求項２に記載の発明によれば、ワーク着座検知手段はワークの着座，非着座に伴う検知ピンの出没動作に応じてその着座状態を機械的に検知するようにしたため、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、より確実な検知が可能となって着座検知の信頼性が高くなる利点がある。

また、請求項３に記載の発明によれば、ロケートピンの内部にワークをクランプするクランプ手段が設けられているため、上記ロケートピン機能とワーク着座検知機能とに加えてワーククランプ機能までもロケートピンを母体として集約化されることになり、請求項１または２に記載の発明と同様の効果に加えて、クランプ機能付きのロケートピンの一層の小型化と省スペース化を達成できる利点がある。

請求項４に記載の発明によれば、先端に装備したロケート装置の少なくとも二次元位置を自律動作により任意に変更可能な機能を有する複数のロケータをもって車体組立装置として、各ロケータがもつ少なくとも二次元の動作自由度を使ってその自律動作によりロケート装置を個別に進退移動させて各ワーク同士の相対位置決めを行うようにしたため、各ロケータとは別にそのロケータに位置決め支持されたワーク同士の相対位置決めを行うためのシフト装置を設ける必要がなくなり、設備の簡素化および小型化と大幅な省スペース化を図ることができる効果がある。

また、ロケート装置として請求項１〜３のいずれかに記載のものを採用したことにより、その着座検知機能を使ってロケータに対するワークの在席，不在席の確認（欠品検知）を容易に行えることから、車体組立装置としての信頼性が高くなるとともに、その欠品検知機能の汎用化も併せて達成できるほか、各ロケータに対するワークセット位置は必要に応じて任意に変更可能であることから、例えば手作業にてワークをロケータにセットする場合にはそのワークセット位置を作業者の体格等に合わせた最適位置に設定でき、作業性の面でも良好なものとなる。

請求項５に記載の発明によれば、各ロケータが直交３軸の動作自由度を有しているため、請求項４に記載の発明と同様の効果に加えて、車体組立装置としての自由度ひいては汎用性がより一層高くなる利点がある。

請求項６に記載の発明によれば、複数のロケータはワーク同士の相対位置決めに際して互いに同期してロケート装置を進退移動させるようになっているため、請求項５に記載の発明と同様の効果に加えて、相対位置決め時のワークの位置決め安定性が一段と向上する利点がある。

図１は本発明に係るロケート装置を含む車体組立装置の好ましい実施の形態としてその概略平面図を示しており、自動車のダッシュパネルＤの構成要素の母体となるワークとしてのダッシュロアパネル（以下、単にロアパネルまたはパネルという）Ｗ１と同じくワークとしての略コ字状のダッシュアッパークロスメンバー（以下、単にクロスメンバーまたはパネルという）Ｗ２および左右一対のカウルトップサイドパネル（以下、単にサイドパネルまたはパネルという）Ｗ３，Ｗ４とをスポット溶接にて相互に溶接接合するのに先立って、それら４部品を溶接接合可能な状態に相対位置決めするための装置の例を示している。

なお、ダッシュパネルＤが車体の一部として組み立てられた状態では、居室とエンジンルームとを隔離することになるロアパネルＷ１の上にクロスメンバーＷ２が位置して、それらの両側にサイドパネルＷ３，Ｗ４が位置することになる。

図１に示す車体組立装置は大別して、ロケータ治具Ｊの中心となる治具ベース１と、ロアパネルＷ１が整列載置された第１の置台２と、ロアパネルＷ１以外のクロスメンバーＷ２とサイドパネルＷ３，Ｗ４とが整列載置された第２の置台３と、床置タイプのハンドリングロボット４、および治具ベース１の上方空間に設置された棚置タイプの複数の溶接ロボット５（ただし、図１では１台のみ図示してある）等から構成される。

そして、第１の置台２上にあるロアパネルＷ１をハンドリングロボット４によって把持して治具ベース１上の相対位置決め完了位置Ｐ１に位置決めし、そのロアパネルＷ１の位置決めを待って作業者Ｍが第２の置台３上にあるクロスメンバーＷ２と左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４とをセットとして治具ベース１上のワークセット位置Ｐ２，Ｐ３に一次位置決めを行う。この後、作業者Ｍが所定の起動スイッチを投入すると、以降は後述するようなロケート治具の自律動作によりロアパネルＷ１とクロスメンバーＷ２および左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４相互の最終的な相対位置決めが相対位置決め完了位置Ｐ１にてなされて、溶接ロボット５によるスポット溶接が施されることになる。なお、車種によってはクロスメンバーＷ２もしくはサイドパネルＷ３，Ｗ４の治具ベース１に対する位置決めについてもロアパネルＷ１と共通のハンドリングロボット４によって行うことも可能である。

図２は上記ロケータ治具Ｊの詳細を、図３は図２の正面図を、図４は図２の右側面図をそれぞれ示す図で、治具ベース１上にはロアパネル位置決め用の左右各一対のロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂと、クロスメンバー位置決め用の同じく一対のロケータ８Ａ，８Ｂと、各サイドパネルＷ３，Ｗ４についてサイドパネル位置決め用の各一対のロケータ９Ａ，９Ｂおよび１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ配置される。これらの各ロケータ６Ａ，６Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂは、それぞれＮＣモータを駆動源とするボールねじ式のＸ軸ユニットとＹ軸ユニットおよびＺ軸ユニットとをそのＺ軸ユニットが最も上側のものとなるように組み合わせることにより直交（直角）３軸の動作自由度をもつマニピュレータの如き形態をもってロケータ母機とし、そのロケータ母機におけるＺ軸ユニットの先端部に後述するロケートピン２６を主体とするロケート装置２７を具備させることによりロケータとしたもので、各ロケータ６Ａ，６Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂはそれぞれ独立しつつその自律動作により先端のロケート装置２７の三次元位置を任意に変更することができる機能を有している。なお、ロアパネル位置決め用のロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂでは上記ロケート装置２７におけるロケートピン２６が上向きとなっているのに対して、クロスメンバー位置決め用およびサイドパネル位置決め用の各ロケータ８Ａ，８Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂでは上記ロケートピン２６が横向きに設定されている。

上記複数のロケータ６Ａ，６Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂのうち例えばサイドパネル位置決め用のロケータ９Ａの詳細を代表例として図５〜７に基づき説明すると、Ｘ軸モータ１１によって回転駆動されるボールねじ１２を内蔵したＸ軸ベース１３にそのボールねじ１２によってスライド駆動されるＸ軸スライダ１４が設けられ、これらＸ軸モータ１１とＸ軸ベース１３およびＸ軸スライダ１４の三者によってＸ軸ユニット１５が形成されている。上記Ｘ軸スライダ１４にはＹ軸モータ１６によって回転駆動されるボールねじ１７を内蔵したＹ軸ベース１８が搭載されているとともに、そのＹ軸ベース１８にＹ軸スライダ１９が設けられており、これらＹ軸モータ１６とＹ軸ベース１８およびＹ軸スライダ１９の三者によってＹ軸ユニット２０が形成されている。さらに、上記Ｙ軸スライダ１９には、ブラケット２１を介して、Ｚ軸モータ２２によって回転駆動されるボールねじを内蔵したＺ軸ベース２３が立設されているとともに、そのＺ軸ベース２３にＺ軸スライダ２４が設けられており、これらＺ軸モータ２２とＺ軸ベース２３およびＺ軸スライダ２４の三者によってＺ軸ユニット２５が形成されている。そして、そのＺ軸スライダ２４の上端部に後述するようなクランプ機能付きのロケートピン２６を主体としたロケート装置２７が横向きに装着されている。以上により、サイドパネル位置決め用のロケータ９Ａは、Ｘ軸ユニット１５とＹ軸ユニット２０およびＺ軸ユニット２５の協働によってロケートピン２６の三次元位置を任意に変更可能となっている。なお、このようなロケート装置２７を含むサイドパネル位置決め用のロケータ９Ａの構造は、それ以外の各ロケータについても基本的に同様である。

ここで、図２，４に示すように、治具ベース１上にはロアパネル位置決め用の一各ロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂに隣接して同じく一対のクランプ装置２８が設けられている。このクランプ装置２８は治具ベース１から立設したポスト２９の上端部にエアシリンダ３０駆動のスイング式のクランパー３１を設けたもので、ダッシュパネルＤの母体となるロアパネルＷ１は各々のロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂによって位置決め支持されるのと同時に上記一対のクランパー２８によってもクランプされるようになっている。

図８〜１０は上記の各ロケータ６Ａ，６Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂの先端部に装着されるロケート装置２７の詳細を示しており、取付フランジ部を有する中空円筒状のポスト３３部とエアシリンダもしくは油圧シリンダタイプの略角柱状をなすクランプシリンダ３４とが双方の軸心を同じくするようにして結合されていて、そのポスト部３３の先端には根元部側に着座フランジ部３５を有するテーパ状のロケートピン２６がスペーサ３６を介して複数のボルト３７にて結合されている。

上記ロケートピン２６の一部には直径方向に貫通するすり割り溝３８が形成されているとともにこのすり割り溝３８はポスト部３３の内部空間と連通して、これらすり割り溝３８およびポスト部３３の内部空間に相当する部分にはクランプ手段として図１１に示すような略鉤形状のクランプアーム３９が挿入されている。このクランプアーム３９はその鉤形状の先端部をロケートピン２６の根元部の開口部４０から外部に臨ませてある一方、他端部をクランプシリンダ３４のピストンロッド４１に連結し、さらに略くの字状に形成された溝カム４２をポスト部３３の直径方向に横架された固定ピン４３に係合させてある。これにより、クランプシリンダ３４を伸縮動作させればそれに応じてクランプアーム３９がクランプ位置Ｃ１とアンクランプ位置Ｃ２との間でクランプ，アンクランプ動作して、特にクランプ状態では図９に示すようにそのクランプアーム３９の先端部と着座フランジ部３５とをもって所定のパネル例えばサイドパネルＷ３を挟圧状態としてクランプするようになっている。

一方、上記ロケートピン２６により位置決めされることになる相手側のパネルＷ３には、図９に示すようにそのロケートピン２６に挿入されることになるロケート穴Ｒの周縁部にエンボス部Ｅが膨出形成されていて、ロケートピン２６とロケート穴Ｒとの相互嵌合と同時に上記エンボス部Ｅがロケートピン２６側の着座フランジ部３５に着座することでそのロケートピン２６による最終的な位置決めがなされるようになっている。

また、上記ロケート装置２７のポスト部３３内には段付軸状のシャフト４４がロケートピン２６の軸心と平行となるようにスライド可能に配置されていて、このシャフト４４は圧縮コイルスプリング４５によって同図の左方向に付勢されている。上記シャフト４４の小径端部には連結プレート４６が連結されていて、この連結プレート４６にはそのシャフト４４からオフセットした位置に該シャフト４４と平行で且つロケートピン２６側の着座フランジ部３５のワーク着座面３５ａから出没可能な検知ピン４７が連結されている。そして、この検知ピン４７は着座フランジ部３５にパネルＷ３が着座していない時にはその着座フランジ部３５から突出しているも、着座フランジ部３５に所定のパネルＷ３が着座するとその着座フランジ部３５内に没し、それに応じてシャフト４４全体が後退するようになっている。

さらに、上記ポスト部３３のうちシャフト４４の大径側の端部と対向する位置には近接スイッチ４８が配置されていて、同図に示すように着座フランジ部３５から検知ピン４７が突出していてシャフト４４の大径側の端部が近接スイッチ４８から離間している時にはその近接スイッチ４８はＯＦＦとなっているものの、上記のように検知ピン４７が着座フランジ部３５内に没するとそれに応じたシャフト４４のスライド動作に基づく接近を感知してその近接スイッチ４８がＯＮ動作するようになっている。

すなわち、上記シャフト４４や検知ピン４７および近接スイッチ４８をもって着座フランジ部３５に対するパネルＷ３の着座，非着座を検知するためのワーク着座検知手段たるワーク着座検知機構４９が形成されており、着座フランジ部３５に対するパネルＷ３の着座に伴う検知ピン４７およびシャフト４４のスライド変位をもって上記パネルＷ３の着座，非着座を近接スイッチ４８にてＯＮ−ＯＦＦ的に検知するようになっている。

したがって、このように構成された車体組立装置によれば、図１に示したようにダッシュパネルＤの母体となるロアパネルＷ１をハンドリングロボット４にて治具ベース１上に投入する際には、ロアパネル位置決め用の各ロケータ６Ａ，６ＢはそのロアパネルＷ１を他のパネルとの最終的な相対位置決め完了位置Ｐ１に位置決めできるような位置に該当するロケート装置２７のロケートピン２６を位置決め保持している一方、クロスメンバー位置決め用のロケータ８Ａ，８Ｂおよびサイドパネル位置決め用のロケータ９Ａ，９Ｂおよび１０Ａ，１０Ｂは、上記位置決め完了位置Ｐ１とは異なるワークセット位置Ｐ２，Ｐ３にそれぞれ該当するロケート装置２７のロケートピン２６を位置決め保持している。

すなわち、クロスメンバー位置決め用の各ロケータ８Ａ，８Ｂは、パネル相互の相対位置決め完了位置Ｐ１よりも所定量だけＹ方向に後退した位置であって且つ上記相対位置決め完了位置Ｐ１よりもＺ方向に所定量だけ下降した位置に該当するロケート装置２７のロケートピン２６をそれぞれ位置決め保持している一方、サイドパネル位置決め用の各ロケータ９Ａ，９Ｂおよび１０Ａ，１０Ｂは、パネル相互の相対位置決め完了位置Ｐ１よりも所定量だけＸ方向に後退した位置であって且つ上記相対位置決め完了位置Ｐ１よりもＺ方向に所定量だけ下降した位置に該当するロケート装置２７のロケートピン２６をそれぞれ位置決め保持している。

そして、ハンドリングロボット４によってロアパネルＷ１が治具ベース１上に投入・セットされると、図９に示すようにそのロアパネルＷ１側の所定位置に予め形成されているロケート穴Ｒが各ロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂのロケートピン２６に挿入されて相互嵌合し、同時にそのロケート穴Ｒの周囲に形成されているエンボス部Ｅがロケートピン２６の根元部の着座フランジ部３５に着座する。これをもってロアパネル位置決め用のロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂに対するロアパネルＷ１の一次位置決めが完了する。なお、この時、ロアパネル位置決め用の各ロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂと隣接配置されたクランプ装置２８はアンクランプ状態にある。

こうしてダッシュパネルＤの母体となるロアパネルＷ１の一次位置決めが完了したならば、他のパネルであるクロスメンバーＷ２と左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４とを作業者が手作業にて各々のロケータ９Ａ，９Ｂおよび１０Ａ，１０Ｂに対しセットする。すなわち、クロスメンバーＷ２については、予め形成されているロケート穴Ｒをワークセット位置Ｐ２にあるクロスメンバー位置決め用の各ロケータ８Ａ，８Ｂのロケートピン２６に挿入しつつ、図９に示したようにそのロケート穴Ｒの周囲のエンボス部Ｅが着座フランジ部３５に着座するようにセットする。また、左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４については、予め形成されているロケート穴Ｒを同じくワークセット位置Ｐ３にあるサイドパネル位置決め用の各ロケータ９Ａ，９Ｂのロケートピン２６に挿入しつつ、図９に示したようにそのロケート穴Ｒの周囲のエンボス部Ｅが着座フランジ部３５に着座するようにセットする。

こうして、ダッシュパネル構成要素であるロアパネルＷ１とクロスメンバーＷ２および左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４の一次位置決めが完了した状態の模式図が図１であり、同図に示すようにロアパネルＷ１については相対位置決め完了位置Ｐ１ににあるものの、それ以外のクロスメンバーＷ２およびサイドパネルＷ３，Ｗ４についてはいずれもワークセット位置Ｐ２，Ｐ３にあり、結果として各パネルＷ１〜Ｗ４はそれらパネル相互の相対位置決めがなされた状態にはなく互いに離間したままである。

続いて、上記各パネルＷ１〜Ｗ４のセット完了を待って作業者Ｍが図示外の起動スイッチを投入すると、図９に示したように各ロケートピン２６に内蔵されているクランプアーム３９がクランプ動作して、ロケート穴Ｒの周囲のエンボス部Ｅをクランプアーム３９と着座フランジ部３５との間にクランプする。同時に、ロアパネル位置決め用のロケータ６Ａ，６Ｂおよび７Ａ，７Ｂに隣接配置された一対のクランプ装置２８もクランプ動作して、そのロアパネルＷ１をクランプする。これをもって各ロケータ６Ａ，６Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂに対する該当するパネルＷ１〜Ｗ４の最終的な位置決めクランプが完了する。

この時、各ロケートピン２６に付設されているところの図９のワーク着座検知機構４９が作動して、各ロケータ６Ａ，６Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂに対する該当するパネルＷ１〜Ｗ４の在席，不在席を検知し、例えば万が一いずれかのロケートピン２６が該当するパネルの着座を検知しなかった場合には所定の警報を発して、作業者Ｍに該当するロケータでのパネルの在席状況の確認を促す。

そして、この後、上記全てのパネルＷ１〜Ｗ４の在席が確認されたことを条件に、先ずクロスメンバー位置決め用の一対のロケータ８Ａ，８Ｂが互いに同期しながら先端のロケート装置２７をＺ方向に所定量だけ上昇させながら、さらにそのロケート装置２７ひいてはそのロケートピン２６に位置決め保持されているクロスメンバーＷ２をロケートピン２６とともにＸ方向に相対位置決め完了位置Ｐ１まで前進動作させ、図１２の（Ａ）に示すように既に相対位置決め完了位置Ｐ１にあるロアパネルＷ１に対してクロスメンバーをＷ２押し付けてロアパネルＷ１とクロスメンバーＷ２との相対位置決めを行う。この時、ロアパネルＷ１とクロスメンバーＷ２との相対位置決め完了状態は各パネルＷ１，Ｗ２を位置決め支持しているロケータ６Ａ，６Ｂ、７Ａ，７Ｂおよび８Ａ，８Ｂによって自己保持される。

また、クロスメンバー位置決め用のロケータ８Ａ，８Ｂが一旦クロスメンバーＷ１をＺ方向に上昇させた上でＸ方向に前進させるようにしているのは、そのクロスメンバー位置決め用のロケータ８Ａ，８ＢにクロスメンバーＷ２をセットする際のワークセット位置Ｐ２を最終的な相対位置決め完了位置Ｐ１よりも低く設定することができ、作業者Ｍの負担を軽減しつつその作業性を良好なものとすることができる。もちろん、ワークセット位置Ｐ２の高さは作業者Ｍの体格等に応じて任意の高さに設定可能であることは言うまでもない。

上記ロアパネルＷ１とクロスメンバーＷ２との相対位置決めが完了したならば、上記と同様にサイドパネル位置決め用の左右各一対のロケータ９Ａ，９Ｂおよび１０Ａ，１０Ｂが対をなすもの同士で互いに同期しながら先端のロケート装置２７をＺ方向に所定量だけ上昇させながら、さらにそのロケート装置２７ひいてはそのロケートピン２６に位置決め保持されているサイドパネルＷ３，Ｗ４をロケートピン２６とともにＹ方向に相対位置決め完了位置Ｐ１まで前進動作させ、図１２の（Ｂ）に示すように既に相対位置決め完了位置Ｐ１にあるロアパネルＷ１およびクロスメンバーＷ２に対してサイドパネルＷ３，Ｗ４を押し付けて、既に相対位置決め完了状態にあるロアパネルＷ１およびクロスメンバーＷ２に対して左右一対のサイドパネルのＹ，Ｚ方向の相対位置決めを行う。

続いて、上記のようにサイドパネルＷ３，Ｗ４のＹ，Ｚ方向の相対位置決めが完了したならば、上記と同様にサイドパネル位置決め用の左右各一対のロケータ９Ａ，９Ｂおよび１０Ａ，１０Ｂが対をなすもの同士で互いに同期しながら先端のロケート装置２７ひいてはそのロケートピン２６に位置決め保持されているサイドパネルＷ３，Ｗ４をロケートピン２６とともにＸ方向に相対位置決め完了位置Ｐ１まで前進動作させ、図１２の（Ｃ）に示すように既に相対位置決め完了位置Ｐ１にあるロアパネルＷ１およびクロスメンバーＷ２に対してサイドパネルＷ３，Ｗ４をＸ方向からも押し付けて、既に相対位置決め完了状態にあるロアパネルＷ１およびクロスメンバーＷ２に対して左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４のＸ方向の相対位置決めを行う。

以上をもって、ダッシュパネル構成要素であるロアパネルＷ１とクロスメンバーＷ２および左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４同士のＸ，Ｙ，Ｚの三次元方向での最終的な相対位置決めが完了し、各パネルＷ１〜Ｗ４同士は正規接合位置にて密着した状態となる。そして、それまで待機していた図１の溶接ロボット５に溶接指令が与えられることにより各パネル同士の接合部にスポット溶接が施されて溶接接合され、その結果として上記ロアパネルＷ１とクロスメンバーＷ２および左右一対のサイドパネルＷ３，Ｗ４とを構成要素とするダッシュパネルＤが組み立てられることになる。

ここで、本実施の形態における各々のロケータ６Ａ，６Ｂ〜１０Ａ，１０Ｂはその先端のロケート装置２７（ロケートピン２６）の三次元位置を任意に変更できることはもちろんのこと、各ロケートピン２６はロケートピン２６本来の機能に加えて実質的にクランプ手段たるクランプアーム３９とワーク着座検知機構４９とが内蔵されていて、それらクランプアーム３９およびワーク着座検知機構４９の検知ピン４７はロケートピン２６の根元部の着座フランジ部３５の領域内で有効に機能するものであるから、余分なものがロケートピン２６の外側に張り出すことがなく、ロケート装置２７そのものを小型で且つシンプルな構成のものとすることができる。

したがって、例えばそれまで組み立てていたダッシュパネルＤとは異なる車種のダッシュパネルＤを組み立てる場合や、車種の異なるダッシュパネルＤをいわゆる混流生産形態で組み立てる場合であっても、各車種のダッシュパネル構成要素間でロケート穴Ｒの大きさやエンボス部Ｅの大きさを予め統一しておくことにより、ロケートピン２６はそのワーククランプ機能やワーク着座検知機能までも含めて何らの改造を加えることなしに全ての車種に共通して使用することが可能であり、設備の汎用性の面できわめて有利なものとなる。

本発明に係る車体組立装置の概略構成を示す平面説明図。図１に示す車体組立装置の母体となるロケート治具の平面説明図。図２の正面説明図。図２の右側面説明図。図２におけるサイドパネル位置決め用のロケータの詳細を示す平面説明図。図５の正面説明図。図６の左側面説明図。図２〜４に示した各ロケータで使用されるロケート装置の拡大説明図。図８の半断面説明図。図９の左側面説明図。図９に示すクランプアームの拡大説明図。図１に示した車体組立装置におけるパネルの組付手順を示す説明図。従来のロケート装置の一例を示す構成説明図。

符号の説明

１…治具ベース
６Ａ…ロアパネル位置決め用のロケータ
６Ｂ…ロアパネル位置決め用のロケータ
７Ａ…ロアパネル位置決め用のロケータ
７Ｂ…ロアパネル位置決め用のロケータ
８Ａ…クロスメンバー位置決め用のロケータ
８Ｂ…クロスメンバー位置決め用のロケータ
９Ａ…サイドパネル位置決め用のロケータ
９Ｂ…サイドパネル位置決め用のロケータ
１０Ａ…サイドパネル位置決め用のロケータ
１０Ｂ…サイドパネル位置決め用のロケータ
１５…Ｘ軸ユニット
２０…Ｙ軸ユニット
２５…Ｚ軸ユニット
２６…ロケートピン
２７…ロケート装置
３５…着座フランジ部
３５ａ…ワーク着座面
３９…クランプアーム（クランプ手段）
４４…シャフト
４７…検知ピン
４８…近接スイッチ
４９…ワーク着座検知機構（ワーク着座検知手段）
Ｄ…ダッシュパネル
Ｅ…エンボス部
Ｐ１…相対位置決め完了位置
Ｐ２…ワークセット位置
Ｐ３…ワークセット位置
Ｒ…ロケート穴
Ｗ１…ダッシュロアパネル
Ｗ２…ダッシュアッパークロスメンバー（ワーク）
Ｗ３…カウルトップサイドパネル（ワーク）
Ｗ４…カウルトップサイドパネル（ワーク）

Claims

ワークを位置決め支持するにあたりそのワークに形成されたロケート穴に挿入されるロケートピンを備えたロケート装置であって、
上記ロケートピンの根元部側にワーク着座面を有する着座フランジ部が形成されているとともに、
そのワーク着座面にはワークの着座を検知するワーク着座検知手段が設けられていて、
このワーク着座検知手段は、上記着座フランジ部を貫通した状態でワーク着座面から出没可能な検知ピンを備えていることを特徴とするロケート装置。
上記ワーク着座検知手段は、ワークの着座，非着座に伴う検知ピンの出没動作に応じてワークの着座を検知するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のロケート装置。
上記ロケートピンの内部には、そのロケートピンによって位置決めされたワークをクランプするクランプ手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のロケート装置。
自動車の車体の一部を構成することになる複数のパネル状のワーク同士を溶接接合するのに先立って、その複数のワーク同士の相対位置決めを行う装置であって、
ワークを位置決め支持するためのロケートピンを主体としたロケート装置を備えるとともにそのロケート装置の少なくとも二次元位置を自律動作により任意に変更可能な機能を有するロケータを各ワークごとに独立して設け、
各ロケータに対してワークがセットされることになるワークセット位置と各ワーク同士が最終的に相対位置決めされることになる相対位置決め完了位置との間で、各ロケータの自律動作によりロケート装置を個別に進退移動させて各ワーク同士の相対位置決めを行うように構成してなり、
上記ロケート装置として請求項１〜３のいずれかに記載のロケート装置を備えていることを特徴とする車体組立装置。
上記各ロケータは直交３軸の動作自由度を有していて、該当するロケート装置の三次元位置を自律動作により任意に変更可能となっているものであることを特徴とする請求項４に記載の車体組立装置。
各ワークごとに複数のロケータが設けられていて、その複数のロケータはワーク同士の相対位置決めに際して互いに同期してロケート装置を進退移動させるようになっていることを特徴とする請求項５に記載の車体組立装置。