JP2005271723A - 車体組立工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットの機能を有効に活用することによって、設備を簡素化し、生産コストを低減できる車体組立工法を提供する。
【解決手段】 ボディ２０の車体組立工法は、ボディサイドパネル２４、２３を着脱可能に支持するロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２と、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２がハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊを介して着脱可能に据え付けられるフロアセット治具１５と、ロボット５Ａ、５Ｄにロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を着脱可能に結合するツールチェンジャ３Ｎとを用い、ロボット５Ａ、５Ｄがロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を介してボディサイドパネル２４、２３を搬送するパネル搬送行程と、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２をフロアセット治具１５上にハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊを介して据え付けるパネル据え付け行程と、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２からツールチェンジャ３Ｎを介してサーボ溶接機４Ｍに持ち替えてボディ２０を溶接するパネル溶接行程とを順に行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばキャブオーバ型車両のボディを自動的に組み立てる工法であり、専用の治具を持つ組立装置を用いないでボディを自動的に組み立てる車体組立工法の改良に関するものである。

乗用車等のボディを大量生産する従来の組立装置は、ボディ部品の位置決めを行う専用の治具と、治具内にボディ部品をセットする搬送装置と、溶接機をそれぞれ設置し、これらを用いた一連の工程を自動的に行うようになっている。これにより、タクトタイムを短縮して、製品のコストダウンがはかれる。

しかし、上記した従来の組立装置は、トラック等のようにボディを多品種、少量生産する場合、各種形式のボディに対応して治具、搬送装置、溶接機等の設定が異なるものを用意しなければならず、製品のコストアップを招くという問題点があった。

これに対処して、専用の治具を持つ組立装置を用いないでボディを自動的に組み立てる車体組立工法が、例えば特許文献１に開示されている。

これは、図５に示すように、サイドパネル１１６の形状に対応するハンド治具１０１ａを収納場所から取り出し搬送ロボット１０７に連結する。搬送ロボット１０７はサイドパネル１１６を保持したハンド治具１０１ａを所定の組み付け位置に搬送しセットする。サイドパネル１１６の形状が異なる場合は、これに見合うハンド治具１０１ａを収納場所から取り出し、同一の作業を行う。サイドパネル１１６のセット後、例えば、カウル１１７，ルーフパネル１１８、バックパネル等を所定位置にセットすることによりボディ１００の組み付けが行われる。
特開２００１−１５１１７５号公報

しかしながら、このような従来の車体組立工法にあっては、ハンド治具１０１ａを搬送する搬送用のロボット１０７が複数台設けられるとともに、溶接を行う溶接用のロボット１１２が複数台設けられており、各ロボット１０７，１１２の設置数が増えるため、設備コストが増すとともに、各ロボット１０７，１１２のレイアウトが制約されるというという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ロボットの機能を有効に活用することによって、設備を簡素化し、生産コストを低減できる車体組立工法を提供することを目的とする。

本発明では、複数のパネルを組み付け、各パネルを溶接によって結合するボディの車体組立工法において、パネルを着脱可能に支持するロボットハンドと、このロボットハンドが着脱可能に据え付けられるフロアセット治具と、ロボットにロボットハンドを着脱可能に結合するツールチェンジャとを用い、ロボットがロボットハンドを介してパネルを搬送する搬送行程と、ロボットがロボットハンドをフロアセット治具上に据え付ける据え付け行程と、ロボットがロボットハンドからツールチェンジャを介して溶接機に持ち替えてパネルを溶接する溶接行程とを順に行う。

本発明によると、ロボットはパネルを搬送する動作と、パネルを溶接機を介して溶接する動作を行うことにより、溶接作業のみを行う専用のロボットを設ける必要がなくなり、設備を簡素化し、生産コストを低減できる。

本発明をトラック等のキャブオーバ型車両のボディを組み立てる車体組立工法に適用した実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図２に示すキャブオーバ型車両のボディ２０は、フロアパネル、左ボディサイドパネル２３、右ボディサイドパネル２４、フロントパネル２７、バックパネル２６、ルーフパネル２８の６部品からなる。

キャブオーバ型車両のボディ２０は、図１〜図４に示す治具レス車体組立装置１を用いてボディ２０の組み立てが自動的に行われる。この治具レス車体組立装置１は、ロボット５Ａ、ロボット５Ｂ、ロボット５Ｃ、ロボット５Ｄ、ロボットハンド６Ｅ、ロボットハンド６Ｆ、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２、フロアセット治具１５、左右対で設けられるロボット走行装置７Ｈ、左右対で設けられる前後のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊ、クランプ機構９Ｋ、バックパネル位置決めピン（図示せず）、サーボ溶接機４Ｍ、ツールチェンジャ３Ｎを備える。

フロアセット治具１５はフロアセット治具走行装置１９を介してフロア上を移動できる。フロアセット治具１５は所定の待機位置にてボディ２０のフロアパネル２５が持たせられる。

各ハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊはフロアセット治具１５上に立設され、ポストスライド装置１８を介してフロアセット治具１５上を移動できる。各ハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊはそれぞれの間にロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を挟んで支持する。

ロボット５Ａ、ロボット５Ｄがロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を支持した状態でロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２をハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊの間に挟み込み、その後ロボット５Ａ、ロボット５Ｄがロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を離す構成とする。

ロボット５Ａ、ロボット５Ｂ、ロボット５Ｃ、ロボット５Ｄの各ハンド部にはツールチェンジャ３Ｎのオス側連結具３Ｎ１が取り付けられる一方、サーボ溶接機４Ｍ、ロボットハンド６Ｅ、ロボットハンド６Ｆ、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２にはツールチェンジャ３Ｎのメス側連結具３Ｎ２が取り付けられ、これらの着脱が自動的に行われる。

サーボ溶接機４Ｍ、ロボットハンド６Ｅ、ロボットハンド６Ｆ、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２にはツールチェンジャ３Ｎを介して駆動電流または駆動空気等が導かれるようになっている。

サーボ溶接機４Ｍはロボット５Ａ、５Ｄに持たれた状態でツールチェンジャ３Ｎを介して供給される駆動電流によりスポット溶接を行う。サーボ溶接機４Ｍは溶接する部位の板厚や枚数に応じて駆動電圧等が制御される。

ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２は略同一構造をしており、互いに対称的な構造をしている。ロボットハンド６Ｇ２は、６つのクランパ３５Ｇ、３６Ｇ、３７Ｇ、３８Ｆ、３９Ｆ、４０Ｆと、フロア位置決めピン３１Ｅ、３２Ｅ、ルーフ用位置決めピン１１Ｏ、前後のロケート４１Ｄ、４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄ、ポスト側動力供給口５０Ｉとを備える。

クランパ３５Ｇ、３６Ｇ、３７Ｇ、３８Ｆ、３９Ｆ、４０Ｆは、それぞれエアシリンダ４５によって駆動される。上方に配置された３つのクランパ３５Ｇ、３６Ｇ、３７Ｇは、ボディサイドパネル２４、２３を保持する役割をする。下方に配置された３つのクランパ３８Ｆ、３９Ｆ、４０Ｆはボディサイドパネル２４、２３に対してフロアパネル２５を合わせて保持する役割をする。

フロア位置決めピン３１Ｅ、３２Ｅは、略水平方向に突出し、ボディサイドパネル２４、２３とフロアパネル２５の各穴を共に貫通し、両者の位置決めを行う。

ルーフ用位置決めピン１１Ｏは、略垂直方向に突出し、ルーフパネル２８の穴を貫通し、ルーフパネル２８の位置決めを行う。

ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２はルーフパネル２８を引き寄せるクランパ（図示せず）を備えており、このクランパはエアシリンダ（アクチュエータ）によって駆動される。クランパがルーフパネル２８を引き寄せることにより、ルーフパネル２８の穴がルーフ用位置決めピン１１Ｏの所定位置に嵌合して保持されるようになっている。

ロケート４１Ｄ、４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄは各ハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊの間に挟まれることにより、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２をフロアセット治具１５に対して所定位置に案内して支持する。

ロケート４１Ｄ、４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄは各ハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊの間に挟まれることにより、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２をフロアセット治具１５に対する芯ズレを補正して所定位置に支持することができる。

ハンドセット用ポスト９Ｊはロケート４３Ｅ、４４Ｅを引き寄せるクランプ機構９Ｋを備えている。このクランプ機構９Ｋは、アクチュエータ５１によってロケート４３Ｅ、４４Ｅをハンドセット用ポスト９Ｊに引き寄せるようになっている。

ポスト側動力供給口５０Ｉはハンドセット用ポスト９Ｊにロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２が支持された状態でロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２に駆動電流または駆動空気等を導き、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２に設けられるエアシリンダ４５、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２はルーフパネル２８を引き寄せるクランパを駆動するエアシリンダ等を作動させるようになっている。

次に治具レス車体組立装置１を用いてボディ２０の組み立てを行う動作について説明する。

・フロアセット治具１５上に前のハンドセット用ポスト８Ｊを介してフロアパネル２５を所定位置にセットする。なお、フロアセット治具１５はフロアセット治具走行装置１９を介して移動し、フロアパネル２５を所定位置へと搬送する。

・ロボット５Ａ、ロボット５Ｂ、ロボット５Ｃ、ロボット５Ｄが左右のロボット走行装置７Ｈを介して走行し、ロボットハンド６Ｇ１、ロボットハンド６Ｅ、ロボットハンド６Ｆ、ロボットハンド６Ｇ２をそれぞれ取りに行く。ロボット５Ａ、ロボット５Ｂ、ロボット５Ｃ、ロボット５Ｄの各ハンド部にはロボットハンド６Ｇ１、ロボットハンド６Ｆ、ロボットハンド６Ｅ、ロボットハンド６Ｇ２がそれぞれツールチェンジャ３Ｎを介して持たせる。なお、別の工程でロボットハンド６Ｅにはバックパネル２６が持たせられる。ロボットハンド６Ｆにはルーフパネル２８が持たせられる。ロボットハンド６Ｇ１には右ボディサイドパネル２４が持たせられる。ロボットハンド６Ｇ２には左ボディサイドパネル２３が持たせられる。

・ロボット５Ａ、５Ｄはロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を左右のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊ間の所定位置に支持する。このときロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２のフロア位置決めピン３１Ｅ、３２Ｅがフロアパネル２５の各穴に差し込まれる。こうしてフロア位置決めピン３１Ｅ、３２Ｅがボディサイドパネル２４、２３の各穴とフロアパネル２５の各穴をそれぞれ貫通することにより、ボディサイドパネル２４、２３とフロアパネル２５の位置決めが行われる。

・前後のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊをスライドさせ、前後のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊの間にロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を挟持する。

・各クランプ機構８Ｋ、９Ｋがロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を左右のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊに引き込んで支持する。これにより、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を介してボディサイドパネル２４、２３が所定の組み付け位置に精度良く配置される。

・ロボット５Ａ、５Ｄはロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２をツールチェンジャ３Ｎを介して離し、各サーボ溶接機４Ｍを取りに行く。各サーボ溶接機４Ｍはツールチェンジャ３Ｎを介してロボット５Ａ、５Ｄに連結される。

・ロボット５Ｂはロボットハンド６Ｅに持たせたバックパネル２６の穴をフロアセット治具１５に設けられたバックパネル位置決めピン（図示せず）に嵌合させ、バックパネル２６を所定位置に組み付ける。

・ロボット５Ｃは、ロボットハンド６Ｆに持たせたルーフパネル２８の穴をロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２に設けられたルーフ用位置決めピン１１Ｏに嵌合させ、ルーフパネル２８を所定位置に組み付ける。その後、ロボットハンド６Ｆがルーフパネル２８を離し、ロボット５Ｃは、ロボットハンド６Ｆを所定の待機位置へと持ち去る。

・ロボット５Ａ、５Ｄは各サーボ溶接機４Ｍを介してバックパネル２６をボディサイドパネル２４、２３に対して溶接する。

・ロボット５Ａはバックパネル２６と右ボディサイドパネル２４の溶接を終了した後、サーボ溶接機４Ｍを所定の待機位置に置く。そしてロボットハンド６Ｅがバックパネル２６を離し、ロボット５Ｂはロボットハンド６Ｅを所定の待機位置へと持ち去る。

・ロボット５Ｄはバックパネル２６を溶接した後、残りの部位を溶接した後、サーボ溶接機４Ｍを所定の待機位置に置く。

・ロボット５Ａ、５Ｄはツールチェンジャ３Ｎを介してロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を持つ。

・前後のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊをスライドさせ、前後のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊからロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を離す。

・ロボット５Ａ、５Ｄはロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を所定の待機位置へと持ち去る。

以上のように、ボディ２０の車体組立工法は、ボディサイドパネル２４、２３を着脱可能に支持するロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２と、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２がハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊを介して着脱可能に据え付けられるフロアセット治具１５と、ロボット５Ａ、５Ｄにロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を着脱可能に結合するツールチェンジャ３Ｎとを用い、ロボット５Ａ、５Ｄがロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を持ってボディサイドパネル２４、２３を搬送するパネル搬送行程と、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２をフロアセット治具１５上にハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊを介して据え付けるパネル据え付け行程と、ロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２からツールチェンジャ３Ｎを介してサーボ溶接機４Ｍに持ち替えてボディ２０を溶接するパネル溶接行程とを順に行う。

こうしてロボット５Ａ、５Ｄはボディサイドパネル２４、２３を搬送する動作と、ボディ２０をサーボ溶接機４Ｍを介して溶接する動作を行うことにより、溶接作業のみを行う専用のロボットを設ける必要がなくなり、設備を簡素化し、生産コストを低減できる。

フロアセット治具１５上に移動可能に立設される対のハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊを用い、ロボット５Ａ、５Ｄが搬送したロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２を各ハンドセット用ポスト８Ｊ、９Ｊの間に挟んで支持することにより、大型のボディサイドパネル２４、２３を所定位置に精度良く組み付けることができる。

ロボット５Ｂは、ロボットハンド６Ｅに持たせたバックパネル２６の穴をフロアセット治具１５に設けられたバックパネル位置決めピン（図示せず）に嵌合させることにより、バックパネル２６を所定位置に組み付ける。バックパネル２６はその穴をフロアセット治具１５に設けられたバックパネル位置決めピンに嵌合させるだけでは上下方向の位置決めしか行えないが、ロボット５Ｂによりロボットハンド６Ｅを介して前後方向の位置決めが行われるため、ロボットハンド６Ｅをポスト等を用いて支持することなく、バックパネル２６を所定位置に精度良く組み付けた状態で、溶接を行うことができる。

ロボット５Ｃは、ロボットハンド６Ｆに持たせたルーフパネル２８の穴をロボットハンド６Ｇ１、６Ｇ２に設けられたルーフ用位置決めピン１１Ｏに嵌合させることにより、ルーフパネル２８を所定位置に精度良く組み付けることができる。

バックパネル２６とルーフパネル２８はロボット５Ｂ、５Ｃによってそれぞれ位置決めされることにより、車両の仕様等に伴うパネルの形状変更に対応することが容易にできる。

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明の車体組立工法は、例えばキャブオーバ型車両のボディに適用できるとともに、例えばモノコック構造を持つ車両のボディにも適用できる。

本発明の実施形態を示す治具レス車体組立装置の斜視図。 同じく治具レス車体組立装置の斜視図。 同じくサーボ溶接機とツールチェンジャの斜視図。 同じくロボットハンド等の斜視図。 従来装置を示す斜視図。

符号の説明

１ 治具レス車体組立装置
３Ｎ ツールチェンジャ
４Ｍ サーボ溶接機
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ ロボット
６Ｅ、６Ｆ、６Ｇ１、６Ｇ２ ロボットハンド
１５ フロアセット治具
７Ｈ ロボット走行装置
８Ｊ、９Ｊ ハンドセット用ポスト
１１Ｏ ルーフ用位置決めピン
１９ フロアセット治具走行装置
２０ ボディ

Claims (2)

1. 複数のパネルを組み付け、各パネルを溶接によって結合する車体組立工法において、
   パネルを着脱可能に支持するロボットハンドと、このロボットハンドを着脱可能に据え付けるフロアセット治具と、ロボットに前記ロボットハンドを着脱可能に結合するツールチェンジャとを用い、
   前記ロボットが前記ロボットハンドを介してパネルを搬送するパネル搬送行程と、前記ロボットが前記ロボットハンドを前記フロアセット治具上に据え付けるパネル据え付け行程と、前記ロボットが前記ロボットハンドからツールチェンジャを介して溶接機に持ち替えてパネルを溶接するパネル溶接行程とを順に行うことを特徴とする車体組立工法。
2. 前記フロアセット治具上に移動可能に立設される対のハンドセット用ポストを用い、前記パネル据え付け行程にて前記ロボットが搬送した前記ロボットハンドを各ハンドセット用ポストの間に挟み込んで支持することを特徴とする請求項１に記載の車体組立工法。

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