JP2000118458A - 車体組立方法および装置 - Google Patents

車体組立方法および装置

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JP2000118458A
JP2000118458A JP10295263A JP29526398A JP2000118458A JP 2000118458 A JP2000118458 A JP 2000118458A JP 10295263 A JP10295263 A JP 10295263A JP 29526398 A JP29526398 A JP 29526398A JP 2000118458 A JP2000118458 A JP 2000118458A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークを位置決めする治具の軽量化およびコ
スト低下を達成する。 【解決手段】 自動車のボディサイド11を、剛性の低
い治具ハンド13で固定保持し、治具ハンド13を剛性
の高い一対の補剛機構15によって固定保持する。治具
ハンド13は、ボディサイド11の側面のほぼ全体を覆
う中空断面のフレーム17を備え、このフレーム17に
ゲージポスト19を有するクランプユニットが装着され
ている。左右の補剛機構15は、フレーム17の車体前
後方向両端部を保持して互いに離れる方向に引張ること
で、フレーム17の剛性を高め、この状態でボディサイ
ド11に対して溶接作業を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車体部品を治具
により固定した状態で所定の組立作業を行う車体組立方
法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車における例えばボディサ
イドなどの車体部品に対して溶接作業を行う際には、車
体部品に対し、その車種専用のゲージを備えたクランプ
ユニットによりクランプ固定し、異なる車種を扱う場合
には支持フレームなどに取り付けられているクランプユ
ニットを車種毎に切り替える。
【0003】一方、図12に示すものは、車体部品であ
るボディサイド1に対し、車種によらず共通したロケー
タと呼ばれるクランプユニット3を使用している。この
クランプユニット3は、ボディサイド1の両側方に配置
された支持フレーム5に対し、図中で左右方向および同
上下方向にサーボモータにより移動可能であり、車種毎
にほぼ共通な部分を、ピンにより位置決め固定した状態
でクランプ機構によりクランプ保持する。そして異なる
車種間に対しては、サーボモータにより、クランプユニ
ット3を適宜移動させてクランプを可能とする。
【0004】クランプユニット3によりボディサイド1
を位置決め固定した状態で、溶接ロボット7によりボデ
ィサイド1に対して溶接作業を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したい
ずれの車体組立装置においても、ワークであるボディサ
イド1に対する位置決め精度と、溶接作業時に位置決め
治具が撓まないようにするために、支持フレーム5は勿
論のこと、クランプユニット3についても剛性を確保す
る必要がある。このため、支持フレーム5およびクラン
プユニット3の構造が大型化し、重量も極めて重いもの
となってコスト高を招き、一度設備を設置すると、移設
はほとんど困難になるなど取り扱いが不便なものとな
る。
【0006】そこで、この発明は、ワークを位置決めす
る治具の軽量化およびコスト低下を達成することを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、車体部品を剛性の低い組立治具
により固定保持して所定の車体組立位置にセットし、前
記組立治具を、剛性の高い補剛機構によって剛性を高め
つつ固定保持した状態で、前記車体部品に対して組み立
て作業を行う車体組立方法としてある。
【0008】このような車体組立方法によれば、補剛機
構によって剛性が高められる組立治具は、車体部品を位
置決めするために必要最小限の剛性を確保すればよいの
で、組立装置全体として軽量化およびコスト低下が達成
される。
【0009】請求項2の発明は、車体部品を固定保持す
る剛性の低い組立治具と、この組立治具を、所定の車体
組立位置にて剛性を高めつつ固定保持する剛性の高い補
剛機構とを有する構成としてある。
【0010】上記構成によれば、車体部品を固定保持す
る剛性の低い組立治具は、車体組立位置にて剛性の高い
補剛機構により固定保持されて剛性が高まる。
【0011】請求項3の発明は、請求項2の発明の構成
において、組立治具は、車体部品の一方の側面のほぼ全
体を覆う枠体を備え、この枠体に車体部品をクランプ固
定するクランプユニットが設けられている。
【0012】上記構成によれば、枠体を車体部品の一方
の側面のほぼ全体を覆うように配置し、この状態でクラ
ンプユニットにより車体部品をクランプして固定保持す
る。
【0013】請求項4の発明は、請求項3の発明の構成
において、枠体を構成する個々の構造物の断面形状は長
方形としてある。
【0014】上記構成によれば、構造物は、捻れに強い
など剛性がより高いものとなる。
【0015】請求項5の発明は、請求項3または4の発
明の構成において、枠体を構成する個々の構造物は中空
としてある。
【0016】上記構成によれば、構造物のより軽量化が
可能となる。
【0017】請求項6の発明は、請求項2ないし5のい
ずれかの発明の構成において、補剛機構は、組立治具の
相対する両端部を、互いに離反する方向に引張る固定保
持部を備えている。
【0018】上記構成によれば、補剛機構が、固定保持
部により組立治具の相対する両端部を、互いに離反する
方向に引張ることで、組立治具は張力が付与されて剛性
が高まる。
【0019】請求項7の発明は、請求項6の発明の構成
において、組立治具の相対する両端部は、先太のテーパ
形状部を備え、補剛機構の固定保持部は、前記テーパ形
状部の両面を挟持するよう互いに接近する方向に押圧す
る押圧保持部を備えている。
【0020】上記構成によれば、補剛機構の押圧保持部
により、組立治具の両端部のテーパ形状部を挟持すべく
押圧することで、両端部のテーパ形状部が互いに離反す
る方向に移動変位し、これに伴い組立治具には張力が付
与されて剛性が高まる。
【0021】請求項8の発明は、請求項6または7の発
明の構成において、補剛機構の固定保持部により固定保
持される組立治具の両端部は、異なる車体部品に対応す
るもの同士が、同一位置に設定されて共通の補剛機構に
対応している。
【0022】上記構成によれば、共通の補剛機構の固定
保持部により、異なる車体部品に対応するそれぞれの組
立治具に対する固定保持が可能となる。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、車体部品を固
定保持する剛性の低い組立治具は、剛性の高い補剛機構
によって剛性が高められつつ固定保持されるので、組立
装置全体として軽量化およびコスト低下を達成しつつ、
車体部品の位置決め精度を高く維持することができる。
【0024】請求項2の発明によれば、剛性の低い組立
治具により車体部品を固定保持し、この組立治具を剛性
の高い補剛機構により剛性を高めつつ固定保持するよう
にしたので、組立装置全体として軽量化およびコスト低
下を達成しつつ、車体部品の位置決め精度を高く維持す
ることができる。
【0025】請求項3の発明によれば、組立治具は、ク
ランプユニットを設ける部位を枠体で構成したので、軽
量化が可能となる。
【0026】請求項4の発明によれば、枠体を構成する
個々の構造物は、断面形状を長方形としたので、捻れに
強くなるなど剛性をより高めることができる。
【0027】請求項5の発明によれば、枠体を構成する
個々の構造物は、中空としたので、より軽量化が可能と
なる。
【0028】請求項6の発明によれば、補剛機構は、組
立治具の相対する両端部を互いに離反する方向に引張る
固定保持部を備えているので、固定保持部により引張ら
れる組立治具は、張力が付与されて剛性を高めることが
できる。
【0029】請求項7の発明によれば、補剛機構の押圧
保持部により、組立治具の両端部のテーパ形状部を挟持
すべく押圧し、これにより両端部のテーパ形状部が互い
に離反する方向に移動変位するので、組立治具には張力
が付与されて剛性を高めることができると同時に、テー
パ形状部に対する固定保持もなされる。
【0030】請求項8の発明によれば、組立治具は、補
剛機構によって固定保持される両端部が、異なる車体部
品に対応するもの同士で同一位置に設定されているの
で、共通の補剛機構の固定保持部により、それぞれの組
立治具の固定保持が行え、汎用性が向上する。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。
【0032】図1は、この発明の実施の一形態を示す車
体組立装置の側面図で、図2は同平面図である。自動車
の車体部品であるボディサイド11は、組立治具として
の治具ハンド13に位置決めされた状態で固定保持さ
れ、治具ハンド13は補剛機構15によって固定保持さ
れている。
【0033】治具ハンド13は、ボディサイド11の搬
送に必要なだけの最小限の低い剛性を持ち、ボディサイ
ド11の一方の側面のほぼ全体を覆う枠体であるフレー
ム17を備え、このフレーム17の適宜部位にゲージポ
スト19が複数装着されている。このゲージポスト19
と、図3に示すようにフレーム17側に固定されたシリ
ンダ21によって回動可能なクランプアーム23とで構
成されるクランプユニットにより、ボディサイド11の
所定部位をクランプ固定する。なお、このシリンダ21
およびクランプアーム23については、図1および図2
では省略してある。
【0034】フレーム17は、ボディサイド11の外形
線にほぼ一致する外枠部17aと、車体前後方向(図1
中で左右方向)両端の外枠部17a相互を連結する1本
の横枠部17bと、上下方向両端の外枠部17a相互を
連結する2本の縦枠部17cと、外枠部17aと、縦枠
部17cや横枠部17bとを連結する5本の傾斜枠部1
7dとから構成されている。このような枠体を構成する
フレーム17の各構造物は、断面形状が、図1の拡大さ
れたA−A断面図である図4に示すように、中空の長方
形となっている。
【0035】上記したフレーム17を備えた治具ハンド
13は、図7の作業工程全体の平面図で示すように、汎
用の搬送ロボット25のアーム先端のハンドチェンジャ
27により把持される。
【0036】補剛機構15は、治具ハンド13の車体前
後方向両端に剛性の高い補剛ポスト29が立設され、こ
の補剛ポスト29相互は、剛性の高いフレームベース3
1で連結されている。フレームベース31には治具ハン
ド13のフレーム17の下端を支持する支持部33が車
体前後方向2カ所に設けられている。
【0037】補剛ポスト29のボディサイド11に対向
する側には、フレーム17を固定保持する固定保持部と
してのフレーム保持機構35が設けられている。フレー
ム保持機構35は、図5に図2の右側部分の要部を拡大
して示すように、フレーム17の先端に形成したブラケ
ット37を、図5中で上下から挟持固定する押圧保持部
としての一対のクランプアーム39を備えている。ブラ
ケット37は、フレーム17の車体前後方向両端部の外
枠部17aの上下に延長される部分の上下両端に、それ
ぞれ補剛ポスト29に向かって突出して形成され、図6
に示すように、上下両面に傾斜面37aを備える先太の
テーパ形状を呈している。
【0038】クランプアーム39は、補剛ポスト29に
固定された支持ブラケット41に支持軸43を介し、矢
印Bで示す方向に回動可能に支持されており、図5に示
すように、フレーム17のブラケット37を挟持固定し
た状態で、傾斜面37aに密着する保持面39aを備え
ている。
【0039】上記支持ブラケット41には、図2に示す
ように、クランプアーム39を回動させる駆動シリンダ
45が取付部47を介して取り付けられており、そのピ
ストンロッド49の先端は、クランプアーム39にピン
51を介して回動可能に連結されている。
【0040】図7の作業工程図で示すように、治具ハン
ド13を把持する搬送ロボット25の作動領域Cの補剛
機構15と反対側の図中で上部側には、作業者53ある
は図示しないロボットなどによりボディサイド11がセ
ットされた治具ハンド13が載置される治具ハンド載置
台55が設けられている。一方、補剛機構15の前記治
具ハンド載置台55と反対側の図中で下部側には、ボデ
ィサイド11に対して溶接作業を行う溶接ロボット57
が複数設置されている。これら各溶接ロボット57の作
業領域をD,E,F,Gで示す。
【0041】次に作用を説明する。作業者53あるいは
ロボットなどにより、ボディサイド11が治具ハンド1
3にセットされる。このとき、治具ハンド13における
図3に示すシリンダ21を駆動させてゲージポスト19
とクランプアーム23とでボディサイド11の所定部位
をクランプして固定保持する。相互に一体となったボデ
ィサイド11および治具ハンド13は、治具ハンド載置
台53上に載置された状態では、ボディサイド11が下
部で治具ハンド13が上部となるよう寝かせた状態とな
っている。
【0042】搬送ロボット25は、治具ハンド載置台5
5上の治具ハンド13を把持して一対の補剛機構15相
互間の所定の車体組立位置に搬送移動させる。搬送後の
ボディサイド11は、図1に示すように起立した状態と
なる。所定の車体組立位置にボディサイド11とともに
搬送された治具ハンド13は、補剛機構15の駆動シリ
ンダ45を作動させて一対のクランプアーム39を相互
に接近する方向に回動させて治具ハンド13側のブラケ
ット37をクランプ保持する。
【0043】このとき、クランプアーム39は、図8に
示すように、クランプ動作の初期においては、保持面3
9aがブラケット37の傾斜面37aに対して密着して
おらず、先端の角部に当接している。この状態からさら
に、ブラケット37を挟持する方向にクランプアーム3
9を回動させることで、クランプアーム39の保持面3
9aがブラケット37の傾斜面37aに向けて徐々に接
近し、これとともにフレーム17は、車体前後方向に引
張られ、最終的には図5に示すように、保持面39aが
傾斜面37aに密着する。
【0044】このように、元来軽量で剛性の低いフレー
ム17が、高剛性の補剛機構15によって車体前後方向
に引張られることで、張力が付与されて剛性が高まり、
これにより治具ハンド13によるボディサイド11の位
置決め精度が向上し、この状態での溶接ロボット57に
よるボディサイド11に対する溶接作業も、高精度にな
される。
【0045】また、フレーム17は中空構造であってボ
ディサイド11を搬送するに必要な最小限の低い剛性と
してあるので、治具ハンド13として軽量であり、補剛
機構15およびフレームベース31のみ高剛性とすれば
よいので、材料費が安くて済み、コスト低下が達成され
る。さらに、フレーム17は、断面形状が長方形となっ
ているので、軸線方向を中心としたねじれに強く、より
高い剛性が得られている。
【0046】ボディサイド11に対し溶接ロボット57
により溶接作業が終了したら、治具ハンド13は、補剛
機構15のフレーム保持機構35による保持が解除さ
れ、搬送ロボット25により元の治具ハンド載置台55
に戻される。
【0047】次に、別の車種のボディサイドに対して溶
接作業を行う際には、このボディサイドを固定保持する
上記とは別の治具ハンドを、搬送ロボット25で把持し
て上記と同様な動作を繰り返す。但し、この場合の治具
ハンドは、補剛機構15のフレーム保持機構35によっ
て保持可能なように、前述した治具ハンド13のブラケ
ット37と同様なブラケットを同一位置に備えるものと
する。
【0048】このように、補剛機構15を車種によらず
共通化し、軽量で安価な治具ハンド13のみを車種別に
用意すればよいので、特に多車種少量生産に対し低コス
トで対応することが可能となる。
【0049】また、補剛機構15の構造および設置位置
を同一とすることで、A工場で生産していた車体部品を
他のB工場でも生産を展開しようというとき、本車体組
立装置では、軽量で安価な治具ハンドのみをB工場で製
作すれば(またはA工場の治具ハンドをB工場に輸送す
れば)、生産が可能となる。このため、工場間移設も極
めて容易かつ低コストで実現可能となり、工場間の生産
能力の調整が容易に行え、生産性も向上する。
【0050】なお、治具ハンド13の搬送は搬送ロボッ
ト25のほか簡易ローダを用いてもよく、このような汎
用のロボットあるいは簡易ローダを用いて治具ハンド1
3の搬送および交換ができるので、総設備費が安く、か
つフレキシブルな生産が可能となる。
【0051】図9は、この発明の他の実施の形態に係わ
る車体組立装置における作業工程を示す平面図である。
この実施の形態は、種類の全く異なる車体部品の混合生
産に対応している。搬送ロボット59の図中で上部右側
には、ルーフパネル61を固定保持する治具ハンド63
が載置され、同左側には、エアボックス65を固定保持
する治具ハンド67が載置されている。
【0052】上記した各治具ハンド63,67は、前記
図1に示したものと同様に、中空で断面形状が長方形の
フレーム63a,67aと、ゲージポスト63b,67
bおよびクランプアームなどを備えたクランプユニット
とを備えるとともに、図9では省略してあるが、図10
および図11に示すような剛性の高い補剛機構における
フレーム保持機構69によって固定保持されるブラケッ
ト71を、周囲4カ所に備えている。ブラケット71
は、軸部71aの先端に、先太となるテーパ部71bを
備えている。
【0053】図9では、搬送ロボット59の下部側の車
体組立位置に、ルーフパネル61を固定保持した治具ハ
ンド63がセットされている状態を示しており、ここで
の治具ハンド63の4つのブラケット71に対応する位
置に、フレーム保持機構69が設けられている。上記フ
レーム保持機構69は、図10および、図10の右側面
図である図11に示すように、軸部71aを保持する一
対の保持アーム73を備えるとともに、この保持アーム
73を支持軸75を中心に回動させる駆動シリンダ77
を備えている。
【0054】保持アーム73の先端は、半円弧状の保持
爪73aを備えるとともに、軸部71a先端のテーパ部
71b側に、このテーパ部71bに整合するテーパ面7
3bが形成されている。保持アーム73の基端側は、一
方が駆動シリンダ77に軸79を介して回動可能に連結
されるとともに、他方がピストンロッド81の先端に軸
83を介して回動可能に連結されている。
【0055】上記一対の保持アーム73相互を回動支持
する支持軸75は、アーム保持ブロック85に保持され
ており、アーム保持ブロック85は、移動体87上に固
定されている。移動体87は、ガイドレール89に沿っ
て図10中で左右方向にスライド移動可能である。図1
0中でアーム保持ブロック85の左側の移動体87上に
は、シリンダ連結用の連結片91が設けられ、この連結
片91に駆動シリンダのピストンロッド93が連結され
ている。すなわち、ピストンロッド93が図10中で左
右方向に移動することで移動体87と一体となっている
アーム保持ブロック85および保持アーム73が図10
中で左右方向に移動する。
【0056】上記したフレーム保持機構69において
は、図11に示すように、ピストンロッド81を突出さ
せて保持アーム73の保持爪73aにより軸部71aを
保持する。このとき保持爪73aは、軸部71aとの間
に僅かな隙間を形成しており、軸部71aに対して固定
しないものとする。この状態で図10に示すピストン9
3を突出させて保持アーム73を軸部71aの先端側に
向けて移動させると、テーパ面73bが軸部71a先端
のテーパ部71bに当接し、フレーム63a(67a)
は、周囲4カ所の角部にて引張られて剛性が高まる。こ
れにより車体部品に対する位置決め精度が向上するとと
もに、フレーム63a(67a)は軽量で低剛性で済む
のでコスト低下が図られる。
【0057】図9に示すように、ルーフパネル61を固
定保持する治具ハンド63が車体組立位置に搬送ロボッ
ト59によりセットされ、さらに上記したようにフレー
ム保持機構69によってフレーム63aが固定保持され
た状態で、溶接ロボット95によりルーフパネル61に
対して溶接作業を行うが、この溶接作業は、ルーフパネ
ル61が精度よく位置決めされていることから高精度に
なされる。
【0058】上記溶接作業が終了すると、フレーム保持
機構69におけるピストンロッド93を後退させ、図1
0に示すように、保持アーム73を軸部71aのほぼ中
央位置まで移動させる。この状態で駆動シリンダ77を
作動させて保持アーム73の保持爪73aを開放させる
ことで、搬送ロボット59により治具ハンド63を搬送
可能となる。
【0059】搬送ロボット59が、溶接作業の終了した
ルーフパネル61を保持している治具ハンド63を元の
位置に戻すと、今度は搬送ロボット59はエアボックス
65を固定保持している治具ハンド67を固定保持して
溶接ロボット95相互間の車体組立位置まで搬送し、前
記と同様にしてフレーム保持機構69により治具ハンド
67を固定保持した状態で、エアボックス65に対して
溶接作業を行う。
【0060】このように、上記図9の実施の形態では、
種類の全く異なる車体部品、すなわちルーフパネル61
とエアボックス65などに対して溶接作業を行う際に、
安価な治具ハンド63,67のみを専用のものとして用
意し、他のフレーム保持機構69は同一ものとして共通
化できるので、システム全体としてコスト低下を図るこ
とができる。
【0061】なお、補剛機構として、上記した各実施の
形態では、フレーム17,63a,67aに張力を付与
して剛性を高めるようにしたが、これに限ることはな
く、例えば、ロボットなどを用いてそのアーム先端に設
けた電磁石によりフレームを吸着固定するとと同時に、
ピンにより位置決めする作業を、フレームの適宜の複数
箇所に対して行うことで、フレームの剛性を高めるよう
にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す車体組立装置の
側面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1の車体組立装置における治具ハンドのクラ
ンプユニットを示す平面図である。
【図4】図1の拡大されたA−A断面図である。
【図5】図2の要部の拡大された平面図である。
【図6】図1の車体組立装置における補剛機構によって
保持される治具ハンドのブラケットの斜視図である。
【図7】図1の車体組立装置による作業工程を示す平面
図である。
【図8】補剛機構のフレーム保持機構による治具ハンド
のブラケットに対する保持動作を示す動作説明図であ
る。
【図9】この発明の他の実施の形態を示す車体組立装置
による作業工程を示す平面図である。
【図10】図9の車体組立装置におけるフレーム保持機
構の側面図である。
【図11】図10の右側面図である。
【図12】従来例を示す車体組立装置の全体構成図であ
る。
【符号の説明】
11 ボディサイド(車体部品) 13 治具ハンド(組立治具) 15 補剛機構 17 フレーム(枠体) 19 ゲージポスト(クランプユニット) 23 クランプアーム(クランプユニット) 35,69 フレーム保持機構(固定保持部) 39 クランプアーム(押圧保持部) 61 ルーフパネル(車体部品) 65 エアボックス(車体部品)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車体部品を剛性の低い組立治具により固
    定保持して所定の車体組立位置にセットし、前記組立治
    具を、剛性の高い補剛機構によって剛性を高めつつ固定
    保持した状態で、前記車体部品に対して組み立て作業を
    行うことを特徴とする車体組立方法。
  2. 【請求項2】 車体部品を固定保持する剛性の低い組立
    治具と、この組立治具を、所定の車体組立位置にて剛性
    を高めつつ固定保持する剛性の高い補剛機構とを有する
    ことを特徴とする車体組立装置。
  3. 【請求項3】 組立治具は、車体部品の一方の側面のほ
    ぼ全体を覆う枠体を備え、この枠体に車体部品をクラン
    プ固定するクランプユニットが設けられていることを特
    徴とする請求項2記載の車体組立装置。
  4. 【請求項4】 枠体を構成する個々の構造物の断面形状
    は長方形としたことを特徴とする請求項3記載の車体組
    立装置。
  5. 【請求項5】 枠体を構成する個々の構造物は中空であ
    ることを特徴とする請求項3または4記載の車体組立装
    置。
  6. 【請求項6】 補剛機構は、組立治具の相対する両端部
    を、互いに離反する方向に引張る固定保持部を備えてい
    ることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載
    の車体組立装置。
  7. 【請求項7】 組立治具の相対する両端部は、先太のテ
    ーパ形状部を備え、補剛機構の固定保持部は、前記テー
    パ形状部の両面を挟持するよう互いに接近する方向に押
    圧する押圧保持部を備えていることを特徴とする請求項
    6記載の車体組立装置。
  8. 【請求項8】 補剛機構の固定保持部により固定保持さ
    れる組立治具の両端部は、異なる車体部品に対応するも
    の同士が、同一位置に設定されて共通の補剛機構に対応
    していることを特徴とする請求項6または7記載の車体
    組立装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100756700B1 (ko) 2006-08-10 2007-09-07 현대자동차주식회사 버스의 사이드 패널 다단 인장장치
CN102079031A (zh) * 2009-11-27 2011-06-01 中国第一汽车集团公司 轿车车身内置主拼夹具
CN102463436A (zh) * 2010-11-10 2012-05-23 中国第一汽车集团公司 内置主夹具

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