JP7077742B2

JP7077742B2 - 搬送方法

Info

Publication number: JP7077742B2
Application number: JP2018078812A
Authority: JP
Inventors: 一樹横内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: JP2019181649A

Description

本発明は、車両ドア（以下、単にドアと呼ぶ場合もある）をロボットアームで把持して搬送する搬送方法に関する。

従来、自動車の生産ラインにおけるドアの組み付け（建て付け）工程として、特許文献１にも開示されているように、ドアインナパネルに形成された基準ピン孔に、搬送ロボットのロボットアームから突出するピンクランプを挿入し、これによってドアを把持することが知られている。そして、このドアを、車体フレームの所定位置（ドア開口部の位置）まで搬送して車体フレームに組み付けるようにしている。

特開２００５－１２５４５６号公報特開平８－１８８１８６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている搬送方法では、ロボットアームがドアのドアインナパネル側に位置しており、車体フレーム（完成した車体フレーム）に対してドアを外側から組み付けることが困難であり、ドアの組み付け工程の自由度が大幅に制限されるものであった。また、ドアを車体フレームの外側から組み付けるための手段として、ドアアウタパネルをロボットアームに吸着（バキューム吸着）させて搬送することも行われているが（例えば特許文献２を参照）、ドアアウタパネルの表面は意匠面であるため、この面を把持に利用することは好ましくない。また、この手段は、複数種類のドアに対する汎用性に乏しいものである。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ドアのドアインナパネル側を把持しながらもドアを車体フレームの外側から組み付けることを可能にする搬送方法を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、意匠面を構成するドアアウタパネルと、該ドアアウタパネルに一体的に組み付けられ且つ複数の基準ピン孔を有するドアインナパネルと、サッシフレーム内側の窓開口部とを有する車両ドアを、前記各基準ピン孔にそれぞれ挿入される複数のピンクランプを先端に有するロボットアームで把持して搬送する搬送方法を対象とする。そして、この搬送方法は、前記各ピンクランプは、前記基準ピン孔に対する挿入方向に対して交差する方向に移動自在な複数のグリッパをそれぞれ備えており、当該各グリッパは、前記挿入方向における先端部の１箇所に、外側に拡径された拡径部が設けられており、前記ロボットアームが、前記車両ドアの前記ドアアウタパネル側から前記ドアインナパネル側に向けて前記窓開口部を通過し、前記ピンクランプの前記各グリッパ同士を近接させて前記各拡径部の外側端同士の間の寸法を前記基準ピン孔の内径寸法よりも小さくした状態で、前記ドアインナパネルの前記複数の基準ピン孔それぞれに前記各ピンクランプの前記各グリッパが挿入され、その後、前記ピンクランプの前記各グリッパ同士を離間させて前記各拡径部の外側端同士の間の寸法を前記基準ピン孔の内径寸法よりも大きくした状態で、前記各ピンクランプを前記各基準ピン孔から抜け出る方向にそれぞれ前記ドアインナパネルに対して移動させることにより、前記各拡径部における前記抜け出る方向側を向いている面と、前記基準ピン孔の開口縁における前記抜け出る方向側とは反対側を向いている面とが、前記抜け出る方向において離間している状態から当接する状態となり、この当接により、前記ロボットアームに対して前記車両ドアを位置決めした状態で前記車両ドアを把持して搬送することを特徴とする。

この特定事項により、搬送ロボットは車両ドアのドアアウタパネル側に位置しながらも、ロボットアームがサッシフレーム内側の窓開口部を通過して、複数のピンクランプがドアインナパネルの基準ピン孔にそれぞれ挿入され、これによって車両ドアが把持される。このため、ドアインナパネルを把持しながらも、車両ドアを車体フレームの外側から組み付けることが可能になる。
また、前記ロボットアームは、前記各ピンクランプの前記各グリッパの前記拡径部が前記基準ピン孔の前記開口縁に当接して前記車両ドアを把持するまで前記車両ドアの搬送を開始しない。

本発明では、ロボットアームが、窓開口部を通過することで、その先端部分がドアインナパネル側に位置し、このドアインナパネルの複数の基準ピン孔に複数のピンクランプがそれぞれ挿入されることで車両ドアを把持して搬送するようにしている。このため、ドアインナパネルを把持しながらも、車両ドアを車体フレームの外側から組み付けることが可能になる。

自動車の生産ラインにおけるドア組み付けステーションを示す斜視図である。フロントサイドドアをドアインナパネル側から見た図である。ロボットアームによるフロントサイドドアの把持状態を示す斜視図である。ピンクランプのクランプ動作を説明するための図である。フロントサイドドアの組み付け工程を説明するためのドア組み付けステーションの正面図である。車体フレームにおけるドアヒンジ締結部分を示す図である。フロントサイドドアの組み付け工程を説明するためのドア組み付けステーションの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両のフロントサイドドアを車体フレーム（例えばモノコック構造の車体フレーム）に組み付ける際に該フロントサイドドアを搬送する搬送方法として本発明を適用した場合について説明する。

－ドア組み付けステーションの概略－
図１は、自動車の生産ラインにおけるドア組み付けステーションを示す斜視図である。この図に示すようにドア組み付けステーションは、コンベア１によって搬送されてきた車体フレーム２に対してフロントサイドドア３を組み付けるためのものである。このドア組み付けステーションには、搬送ロボット４が配設されている。この搬送ロボット４は多関節ロボットで構成されており、ロボットアーム４１の先端部でフロントサイドドア３を把持し、該フロントサイドドア３を車体フレーム２の所定位置（ドア開口部２１の位置）まで搬送して該車体フレーム２に組み付けるようにしている。より具体的には、フロントサイドドア３の前端部に取り付けられたドアヒンジ（図示省略）が車体フレーム２のドア開口部２１の前端のピラー部分（フロントピラー）２２に締結されることになる。

なお、図１は右側のフロントサイドドア３を車体フレーム２に組み付けるための搬送ロボット４を示しているが、図示しない左側のフロントサイドドアを車体フレーム２に組み付けるための搬送ロボットがコンベア１の反対側（図１における奥側）に配設されており、この搬送ロボットによって左側のフロントサイドドアが搬送されることになる。

－フロントサイドドアの構成－
図２は、フロントサイドドア３をドアインナパネル３１側から見た図である。この図に示すように、フロントサイドドア３は、ドアインナパネル３１、ドアアウタパネル３２（図３を参照）、サッシフレーム３３、ヒンジサイドパネル３４等を含み、これらが一体的に組み付けられた構成となっている。

また、フロントサイドドア３のドアインナパネル３１の３箇所には円形の基準ピン孔３１ａ～３１ｃが形成されている。この基準ピン孔３１ａ～３１ｃは、ロボットアーム４１の先端部に備えられた後述するピンクランプ４３ａ～４３ｃ（図３を参照）がそれぞれ挿入されることによってロボットアーム４１に把持される部分である。

各基準ピン孔３１ａ～３１ｃとしては、第１基準ピン孔３１ａ、第２基準ピン孔３１ｂ、第３基準ピン孔３１ｃを備えている。

第１基準ピン孔３１ａは、ドアインナパネル３１の上部（ベルトラインＢＬから所定寸法を存した下側部分）であってドアインナパネル３１の前後方向の中央位置よりも前側（図２における左側）に配設されている。第２基準ピン孔３１ｂは、前記第１基準ピン孔３１ａと略同一の高さ位置であってドアインナパネル３１の前後方向の中央位置よりも後側（図２における右側）に配設されている。第３基準ピン孔３１ｃは、ドアインナパネル３１の下部（ドアインナパネル３１の下端から所定寸法を存した上側部分）であってドアインナパネル３１の前後方向の略中央部分に配設されている。これら基準ピン孔３１ａ～３１ｃの位置はこれに限定されるものではない。また、これら基準ピン孔３１ａ～３１ｃの位置は、車種毎に異なる複数種類のフロントサイドドア３それぞれにおいて同一の位置となっている。

－クランプユニットの構成－
本実施形態の特徴として、ロボットアーム４１の先端部にはフロントサイドドア３のドアインナパネル３１を把持するためのピンクランプ４３ａ～４３ｃを備えたクランプユニット４２が備えられている。以下、このクランプユニット４２について説明する。

図３は、ロボットアーム４１によるフロントサイドドア３の把持状態を示す斜視図である。図１および図３に示すように、ロボットアーム４１の先端部にはクランプユニット４２が備えられている。このクランプユニット４２は、ロボットアーム４１の先端部に取り付けられたベース部４２ａ、このベース部４２ａの延在方向（図１および図３では水平方向）に対して直交する方向（図１および図３では鉛直方向）に延在する第１フレーム４２ｂおよび第２フレーム４２ｃ、これらフレーム４２ｂ，４２ｃの延在方向に対して直交する方向（図１および図３では水平方向）に延在する中間部４２ｄ、この中間部４２ｄの延在方向に対して直交する方向（図１および図３では鉛直方向）に延在する第３フレーム４２ｅを備えている。

また、前記クランプユニット４２の外形としては、前記各フレーム４２ｂ，４２ｃ，４２ｅおよび中間部４２ｄを含む部分（以下、この部分を窓開口通過部分４０という）の外形が、前記サッシフレーム３３の内側である窓開口部３５の開口形状よりも小さく設定されている。具体的には、図３におけるクランプユニット４２の平面視形状における前記窓開口通過部分４０での各寸法（フロントサイドドア３の前後方向および幅方向の各寸法）が窓開口部３５の各寸法よりも小さく設定されている。つまり、窓開口通過部分４０における前後方向（図１における左右方向）の寸法は窓開口部３５の前後方向の寸法よりも小さく設定されている。また、窓開口通過部分４０における幅方向（図１における奥行き方向）の寸法は窓開口部３５の高さ方向の寸法よりも小さく設定されている。これにより、図１および図３に示すように、窓開口通過部分４０が窓開口部３５を通過することを可能にしている。

前記中間部４２ｄおよび第３フレーム４２ｅそれぞれには、これら中間部４２ｄおよび第３フレーム４２ｅから進退自在なピンクランプ４３ａ～４３ｃが備えられている。具体的に、中間部４２ｄの２箇所にピンクランプ４３ａ，４３ｂが備えられており、これらピンクランプ４３ａ，４３ｂはそれぞれ前記ドアインナパネル３１の第１基準ピン孔３１ａおよび第２基準ピン孔３１ｂに対応した位置に配設されている。また、第３フレーム４２ｅにピンクランプ４３ｃが備えられており、このピンクランプ４３ｃは前記ドアインナパネル３１の第３基準ピン孔３１ｃに対応した位置に配設されている。中間部４２ｄおよび第３フレーム４２ｅそれぞれに備えられているピンクランプ４３ａ～４３ｃの構成は同一であるため、ここでは中間部４２ｄに備えられた一つのピンクランプ４３ａを代表して説明する。

図４はピンクランプ４３ａのクランプ動作を説明するための図である。この図４に示すように、ピンクランプ４３ａは、左右方向に移動自在な一対のグリッパ４４，４４と、該グリッパ４４，４４の内部に位置する拡径ロッド４５とを備えている。

前記グリッパ４４，４４は、略半円筒形状の本体部４４ａ，４４ａと、この本体部４４ａ，４４ａの先端部に備えられ、該本体部４４ａ，４４ａの外面よりも外側に拡径された拡径部４４ｂ，４４ｂとを備えている。

拡径ロッド４５はグリッパ４４，４４の内部を進退移動自在となっている。この拡径ロッド４５の進退移動の駆動源としては例えばエアシリンダが挙げられる。グリッパ４４，４４の内側には、先端側（図４における上側）に向かうに従って相手側のグリッパ４４から離間する傾斜面４４ｃ，４４ｃが形成されている。また、拡径ロッド４５の外面は、前記グリッパ４４，４４の傾斜面４４ｃ，４４ｃに当接する同じく傾斜面４５ａ，４５ａとなっている。このため、図４（ａ）に示すように拡径ロッド４５が前進位置にある状態では、各グリッパ４４，４４同士は近接した位置にある。この状態における各グリッパ４４，４４の左右両端同士の間の寸法（拡径部４４ｂ，４４ｂの左右両端同士の間の寸法）は第１基準ピン孔３１ａの内径寸法よりも小さくなっている。一方、図４（ｂ）に示すように拡径ロッド４５が後退位置に移動すると、各グリッパ４４，４４同士が離間される位置となる。この状態における各グリッパ４４，４４の左右両端同士の間の寸法は大きくなる。

また、前記グリッパ４４，４４の先端部には、ピンクランプ４３ａを第１基準ピン孔３１ａに挿入する際のガイドとなるように先細り形状とされたカバー部材４６が取り付けられている。

－フロントサイドドアの組み付け工程－
次に、フロントサイドドア３の組み付け工程について説明する。このフロントサイドドア３の組み付け工程としては、クランプユニット４２によるフロントサイドドア３のクランプ動作、フロントサイドドア３の搬送動作、フロントサイドドア３を車体フレーム２に締結する組み付け動作が順に行われる。

クランプユニット４２によるフロントサイドドア３のクランプ動作としては、予め所定位置に置かれた（ワーク搬送台車等に置かれた）フロントサイドドア３に対し、その窓開口部３５を、ドアアウタパネル３２側からドアインナパネル３１側に向けて窓開口通過部分４０（各フレーム４２ｂ，４２ｃ，４２ｅおよび中間部４２ｄを含む部分）を通過させる。つまり、搬送ロボット４のロボットアーム４１を作動させ、クランプユニット４２のベース部４２ａの延在方向が鉛直方向となるように、つまり、各フレーム４２ｂ，４２ｃ，４２ｅの延在方向が水平方向、中間部４２ｄの延在方向が鉛直方向となるようにロボットアーム４１を作動させて、窓開口通過部分４０を窓開口部３５に通過させる。

その後、図３に示すように、クランプユニット４２のベース部４２ａの延在方向が水平方向となるように、つまり、各フレーム４２ｂ，４２ｃ，４２ｅの延在方向が鉛直方向、中間部４２ｄの延在方向が水平方向となるようにロボットアーム４１を作動させる。

また、各フレーム４２ｂ，４２ｃ，４２ｅに備えられているピンクランプ４３ａ～４３ｃそれぞれを各基準ピン孔３１ａ～３１ｃに対向させ、このピンクランプ４３ａ～４３ｃをそれぞれ各基準ピン孔３１ａ～３１ｃに挿入する（図４（ａ）に示す状態を参照）。この際、ピンクランプ４３ａ～４３ｃの拡径ロッド４５は前進位置にあり、各グリッパ４４，４４の左右両端同士の間の寸法は基準ピン孔３１ａ～３１ｃの内径寸法よりも小さくなっているため、基準ピン孔３１ａ～３１ｃに対するカジリを生じさせることなくピンクランプ４３ａ～４３ｃは基準ピン孔３１ａ～３１ｃに挿入される。

その後、図４（ｂ）に示すように拡径ロッド４５を後退位置に移動させ、各グリッパ４４，４４同士を離間させる。また、その後、ピンクランプ４３ａ～４３ｃが各基準ピン孔３１ａ～３１ｃから抜け出る方向にロボットアーム４１を作動させる。この際、前述したようにピンクランプ４３ａ～４３ｃには、本体部４４ａ，４４ａの外面よりも外側に拡径された拡径部４４ｂ，４４ｂが備えられているため、この拡径部４４ｂ，４４ｂが基準ピン孔３１ａ～３１ｃの開口縁に当接する（図４（ｃ）を参照）。これによって、ロボットアーム４１とフロントサイドドア３との相対位置が予め決められた位置関係として位置決めされることになる。

このようにしてロボットアーム４１によってフロントサイドドア３を把持した状態で、ロボットアーム４１を作動させ、図５に示すように、フロントサイドドア３を車体フレーム２の所定位置（ドア開口部２１の位置）まで搬送し、フロントサイドドア３の前端部に取り付けられたドアヒンジ（図示省略）と車体フレーム２のドア開口部２１（図１を参照）の前端のフロントピラー２２とを位置合わせする。図６は、このフロントピラー２２を示しており、このフロントピラー２２には、上側ヒンジを締結するための締結孔２２ａ，２２ａ、下側ヒンジを締結するための締結孔２２ｂ，２２ｂ，２２ｂがそれぞれ形成されている。フロントサイドドア３の搬送動作では、該フロントサイドドア３に取り付けられている各ヒンジの締結孔と、フロントピラー２２に形成されている締結孔２２ａ，２２ｂとを位置合わせする。この位置合わせのための手段としては、周知のレーザセンサ等を用いて行われる。つまり、車体フレーム２の位置姿勢をセンサによって計測し、その位置に基づいてフロントサイドドア３の搬送位置を補正して、フロントサイドドア３を車体フレーム２の所定位置まで搬送することになる。図７は、このフロントサイドドア３を車体フレーム２の所定位置まで搬送した状態を示している。

そして、図示しない締結ロボットによって、フロントサイドドア３に取り付けられている各ヒンジの締結孔と、フロントピラー２２に形成されている締結孔２２ａ，２２ｂとに亘ってボルトを挿通し、フロントサイドドア３を各ヒンジを介して車体フレーム２に組み付ける。この場合も、締結ロボットによるボルトの挿通位置は前記センサによる計測値に基づいて補正されることになる。

このようにして、フロントサイドドア３の組み付け工程が終了すると、各ピンクランプ４３ａ～４３ｃの拡径ロッド４５が前進位置に移動され、クランプユニット４２によるフロントサイドドア３のクランプ状態が解除される。そして、窓開口部３５を、ドアインナパネル３１側からドアアウタパネル３２側に向けて窓開口通過部分４０を通過（フロントサイドドア３から離脱）させ、ドア組み付けステーションにあっては、次のワーク（車体フレーム２）がコンベア１によって搬送されてくるのを待つことになる。

－実施形態の効果－
以上説明したように、本実施形態では、ロボットアーム４１が、フロントサイドドア３のドアアウタパネル３２側から前記ドアインナパネル３１側に向けて窓開口部３５を通過し、ドアインナパネル３１の複数の基準ピン孔３１ａ～３１ｃに複数のピンクランプ４３ａ～４３ｃがそれぞれ挿入されることでフロントサイドドア３を把持して搬送するようにしている。このため、ドアインナパネル３１を把持しながらも、フロントサイドドア３を車体フレーム２の外側から組み付けることが可能になる。その結果、フロントサイドドア３の組み付け工程の自由度が制限されることがなくなり、また、意匠面であるドアアウタパネル３２の表面を把持に利用する必要もなくなるため、車両の意匠性を悪化させることもない。

また、前述したように各基準ピン孔３１ａ～３１ｃの位置は車種毎に異なる複数種類のフロントサイドドア３それぞれにおいて同一の位置となっている。つまり、本実施形態にあっては、ドア組み付けステーションに種類の異なる車体フレーム２が搬送されてきた場合であっても同じ搬送ロボット４によってフロントサイドドア３を把持して搬送することが可能となっている。つまり、種類の異なる車体フレーム２およびフロントサイドドア３に応じてクランプユニット４２を取り替える必要はなく、汎用性を高めることができる。

－他の実施形態－
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態では、フロントサイドドア３をモノコック構造の車体フレーム２に組み付ける際に該フロントサイドドア３を搬送する搬送方法として本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、リヤサイドドアやバックドアを車体フレームに組み付ける際に該ドアを搬送する搬送方法として適用してもよい。また、車体フレーム２としてはモノコック構造のものには限定されない。

また、前記実施形態では、フロントサイドドア３の３箇所に基準ピン孔３１ａ～３１ｃを形成するものとしていた。つまり、ピンクランプ４３ａ～４３ｃによって３箇所をクランプするものとしていた。本発明にあっては、クランプ箇所の個数は限定されるものではなく、２箇所であってもよいし、４箇所以上であってもよい。

また、前記実施形態では、フロントサイドドア３の閉建付（ドア閉鎖状態での組み付け）の場合について説明したが、半開建付（ドアを半分開放した状態での組み付け）の場合にも適用が可能である。

本発明は、車両ドアをロボットアームで把持して搬送する搬送方法に適用可能である。

３フロントサイドドア（車両ドア）
３１ドアインナパネル
３１ａ第１基準ピン孔
３１ｂ第２基準ピン孔
３１ｃ第３基準ピン孔
３２ドアアウタパネル
３３サッシフレーム
３５窓開口部
４搬送ロボット
４０窓開口通過部分
４１ロボットアーム
４２クランプユニット
４３ａ～４３ｃピンクランプ
４４グリッパ

Claims

意匠面を構成するドアアウタパネルと、該ドアアウタパネルに一体的に組み付けられ且つ複数の基準ピン孔を有するドアインナパネルと、サッシフレーム内側の窓開口部とを有する車両ドアを、前記各基準ピン孔にそれぞれ挿入される複数のピンクランプを先端に有するロボットアームで把持して搬送する搬送方法であって、
前記各ピンクランプは、前記基準ピン孔に対する挿入方向に対して交差する方向に移動自在な複数のグリッパをそれぞれ備えており、当該各グリッパは、前記挿入方向における先端部の１箇所に、外側に拡径された拡径部が設けられており、
前記ロボットアームが、前記車両ドアの前記ドアアウタパネル側から前記ドアインナパネル側に向けて前記窓開口部を通過し、
前記ピンクランプの前記各グリッパ同士を近接させて前記各拡径部の外側端同士の間の寸法を前記基準ピン孔の内径寸法よりも小さくした状態で、前記ドアインナパネルの前記複数の基準ピン孔それぞれに前記各ピンクランプの前記各グリッパが挿入され、その後、前記ピンクランプの前記各グリッパ同士を離間させて前記各拡径部の外側端同士の間の寸法を前記基準ピン孔の内径寸法よりも大きくした状態で、前記各ピンクランプを前記各基準ピン孔から抜け出る方向にそれぞれ前記ドアインナパネルに対して移動させることにより、前記各拡径部における前記抜け出る方向側を向いている面と、前記基準ピン孔の開口縁における前記抜け出る方向側とは反対側を向いている面とが、前記抜け出る方向において離間している状態から当接する状態となり、この当接により、前記ロボットアームに対して前記車両ドアを位置決めした状態で前記車両ドアを把持して搬送することを特徴とする搬送方法。
請求項１記載の搬送方法において、
前記ロボットアームは、前記各ピンクランプの前記各グリッパの前記拡径部が前記基準ピン孔の前記開口縁に当接して前記車両ドアを把持するまで前記車両ドアの搬送を開始しないことを特徴とする搬送方法。