JP2005319969A

JP2005319969A - シャシフレームの溶接補助装置

Info

Publication number: JP2005319969A
Application number: JP2004141498A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Honma; 康隆本間
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】溶接により生成する歪みを簡易な装置で除去できる装置を提供すること。
【解決手段】サイドレール１１及びクロスメンバを有するシャシフレームに対して、それらを把持できる複数のクランプ３０及び３１と、サイドレール１１の長さ方向の両端部近傍にそれぞれ設けられた押圧手段５０とをもち、クランプ３０及び３１によりサイドレールを把持した状態で溶接を行った後に、サイドレール１１の両端部近傍に位置するクランプ３１を開放し、押圧手段５０にて押圧することでシャシフレームの歪みを除去する。つまり、サイドレール及びクロスメンバを溶接時に把持・固定するクランプを溶接終了後に一部開放し、その開放された近傍を押圧手段にて押圧することで歪みを除去することができる。クランプの一部を独立して把持・開放できる機構と押圧手段とを設けるだけで溶接後のシャシフレームの歪み除去を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶接及び溶接により発生する歪み除去を簡易な装置で行うことができる自動車のシャシフレームの溶接補助装置に関する。

自動車のシャシフレームは左右一組のサイドレールと、そのサイドレール間を連結するように設けられる複数のクロスメンバとから構成され、両者の間を溶接することにより製造される。サイドレールとクロスメンバとの溶接は専用のフレーム組み付け治具を用いて仮組み体を構成して行っている。近年、シャシフレームにおいても高い剛性と高い精度が要求されており、サイドレールとクロスメンバとの間の溶接長が増加する傾向にある。シャシフレームの溶接は上面、下面での溶接箇所（量）が同じではないことから溶接に起因する歪みの発生が避けられない。

発生した歪みに対応する方法としては、シャシフレームを溶接した後に、溶接工程とは別工程にて除去する方法がある。別工程を設ける方法は歪み取工程を行うために独立した設備投資やスペースなどが必要になる。

そこで、載置台上において矩形枠状に仮組みされた４本のフレーム材を、エアシリンダの伸長動によって各長尺フレーム材をそれぞれ規制部材に押圧して位置決めした状態で溶接することにより、枠体に成形する際に発生する歪みを除去する方法がある（特許文献１）。
特開２００１−１７９４８０号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、溶接時に歪みを除去する方法であるので、溶接終了後において規制部材から取り外す際に、変形、歪みなどの発生が回避できない問題がある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、溶接により生成する歪みを効果的に除去することができ且つ歪み除去を溶接工程に付随した工程として行うことができるシャシフレームの溶接補助装置を提供することを解決すべき課題とする。

（１）上記課題を解決する本発明のシャシフレームの溶接補助装置は、一組のサイドレールと該サイドレール間に跨設された複数のクロスメンバとを有するシャシフレームの溶接を補助する装置であって、
前記サイドレールの前記シャシフレームにおける位置及び該サイドレールの形状に応じて複数設けられ、該一組のサイドレールをそれぞれ把持できる複数のサイドレール用クランプと、
前記複数のクロスメンバの前記シャシフレームにおける位置及び該複数のクロスメンバの形状に合わせて複数設けられ、該複数のクロスメンバをそれぞれ把持できる複数のクロスメンバ用クランプと、
前記サイドレールの長さ方向の両端部近傍にそれぞれ設けられ、該サイドレールの該両端部近傍及び／又は該両端部近傍に跨設された前記クロスメンバを所定方向に押圧可能な押圧手段をもち、前記サイドレール用クランプ及び前記クロスメンバ用クランプにより前記複数のサイドレール及び前記クロスメンバを把持した状態で溶接を行った後に、前記サイドレール用クランプ及び前記クロスメンバ用クランプのうち、前記サイドレールの前記両端部近傍に位置するクランプを開放し、且つ溶接により生じた歪みを除去する方向に押圧するように前記押圧手段を制御して該シャシフレームの歪みを除去する歪み除去手段と、を有することを特徴とする。

つまり、サイドレール及びクロスメンバを溶接時に把持・固定するクランプを溶接終了後に一部開放し、その開放された近傍を押圧手段にて押圧することで歪みを除去することができる。クランプの一部を独立して把持・開放できる機構と押圧手段とを設けるだけで溶接後のシャシフレームの歪み除去を行うことができる。

（２）更に、前記一組のサイドレールの前記シャシフレームにおける位置及び該サイドレールの形状、並びに、前記複数のクロスメンバの該シャシフレームにおける位置及び該複数のクロスメンバの形状に応じて複数設けられた複数の位置決めピンと、
該位置決めピンが設けられた位置に対応する位置且つ該一組のサイドレール及び該クロスメンバに設けられており、該位置決めピンに嵌合可能な位置決め孔と、
該位置決め孔が該位置決めピンから抜ける方向に溶接後の該シャシフレームを移動させる１以上のリフターをもち、前記歪み除去手段により前記押圧手段を制御して該シャシフレームの歪みを除去した後に、該リフターを作動させるピン抜き手段と、を有することが好ましい。

位置決め孔から位置決めピンを抜く前にシャシフレームの歪み除去を行うので、位置決めピンによるかじりの発生を抑制することができる。

（１）シャシフレームを溶接する装置と歪み除去の装置とを簡略化することができるので、装置の設置スペースを縮小できる。溶接後、そのまま歪み除去を行うのでシャシフレームの精度を向上できる。（２）また、シャシフレームの組み付けを行う装置の稼働率を向上できる。

（構成）
本発明のシャシフレームの溶接補助装置は、自動車のシャシフレームを構成する被加工体であるサイドレール及びクロスメンバを仮組みした状態で保持し、サイドレール及びクロスメンバとの間を溶接する間、その状態で保持した後、溶接によってシャシフレームに発生した歪みを除去する装置である。

本シャシフレームの溶接補助装置は、サイドレール用クランプとクロスメンバ用クランプと押圧手段と歪み除去手段とその他必要な手段とを有する。サイドレール用クランプ及びクロスメンバ用クランプはサイドレール及びクロスメンバを把持固定する手段である。歪み除去手段は押圧手段をもち、溶接したシャシフレームをその押圧手段により押圧することで歪みを除去する手段である。

サイドレール用クランプはサイドレールを把持固定する手段である。サイドレール用クランプはサイドレールのシャシフレームにおける位置及びサイドレールの形状に応じて複数設けられている。複数のサイドレール用クランプのうち、サイドレールの両端部近傍を把持するサイドレール用クランプと、その他のサイドレール用クランプとは独立して把持及び開放を行うことができる。

クロスメンバ用クランプはクロスメンバを把持固定する手段である。クロスメンバ用クランプはクロスメンバのシャシフレームにおける位置及びクロスメンバの形状に合わせて複数設けられている。クロスメンバ用クランプも独立して把持及び開放を行うことができることが好ましい。

歪み除去手段はサイドレール用クランプ、クロスメンバ用クランプ及び押圧手段を制御する手段である。具体的にはサイドレール及びクロスメンバとの間の溶接が終了した後に、サイドレール用クランプ及びクロスメンバ用クランプのうち、サイドレールの両端部近傍（すなわち、発生した歪みが顕在する部位であり、その部分を矯正すれば歪みが許容範囲に収まる部位）に位置するクランプを開放し、押圧手段を制御してその状態でサイドレール及び／又はクロスメンバの両端部近傍を押圧させる。

つまり、サイドレール及び／又はクロスメンバの両端部近傍以外をクランプにより把持した状態で、その両端部近傍を押圧することで溶接後のシャシフレームに曲げ応力を発生させて、発生した歪みを除去する手段である。

押圧手段はシリンダなどから構成できる。押圧手段が押圧する方向はシャシフレームに発生する歪みを除去する方向である。例えば、シャシフレームが下面側に湾曲するような歪みが発生する場合には両端部近傍を上面側に押圧する。反対に、シャシフレームが上面側に湾曲するような歪みが発生する場合には両端部近傍を下面側に押圧する。なお、押圧手段としては上面側に押圧する手段の方が、他の工程（シャシフレームの本装置からの取り外しなど）との関連で好ましい。

また、サイドレール用クランプ及びクロスメンバ用クランプについて、(1)サイドレールの両端部に近い側のクランプから順に開放しながら、押圧手段による押圧をその度毎に加えること、又は、(2)押圧手段にて押圧しながら順にクランプを開放することで、サイドレールの長さ方向の歪みをより精密に除去することができる。

更に、各クランプをスプリングバックも考慮した理想的なシャシフレームの形状の位置に移動させた状態で押圧手段により押圧することもできる。なお、両端部近傍を把持固定した状態で中央部近傍を押圧しても歪みを除去できるものと考えられるが、本発明のように、両端部近傍を押圧する方が精度良く歪みを除去できる。また、クロスメンバ用クランプのみを把持した状態でサイドレールを均等に押圧することでクロスメンバに発生する歪みを除去することも可能である。

その他の手段としては位置決めピンと位置決めピンに対応して設けられる位置決め孔とピン抜き手段とを有することができる。位置決め孔はサイドレール及びクロスメンバに設けられている孔である。

位置決めピンはサイドレールのシャシフレームにおける位置及びサイドレールの形状、並びに、クロスメンバのシャシフレームにおける位置及びクロスメンバの形状に応じて複数設けられている。位置決めピンは位置決め孔に嵌合することでサイドレール及びクロスメンバの相対位置を精度良く決定する手段である。

ピン抜き手段は、溶接終了後、位置決め孔から位置決めピンが抜ける方向にシャシフレームを移動させるリフターをもち、歪みを除去手段によりシャシフレームの歪みが除去された後にシャシフレームを移動させる手段である。

（作用効果）
上記構成を有することから本発明のシャシフレームの溶接補助装置は以下の作用効果を発揮できる。サイドレール及びクロスメンバは所定の位置、方向になるようにそれぞれ配置、仮組みされて、サイドレール用クランプ及びクロスメンバ用クランプにより把持固定される。位置決めピン及び位置決め孔を有する場合には両者が嵌合することで正確な位置決めが可能になる。

サイドレール及びクロスメンバは仮組みされた状態で溶接手段により溶接される。溶接手段は特に限定されず、一般的な手段が採用できる。溶接が終了した後、歪みを除去手段が作動して、サイドレール用クランプ及びクロスメンバ用クランプのうち、サイドレールの両端部近傍に位置するクランプを開放する。その状態で押圧手段によりサイドレール等を押圧することでシャシフレームの歪みを除去できる。つまり、溶接を行った後、そのまま歪み除去が遂行できるので、両工程を独立して遂行させる場合よりも装置を小さくすることができる。

位置決めピン及び位置決め孔を有する場合には、その後、すべてのクランプを開放し、ピン抜き手段のもつリフターにてシャシフレームを移動させて位置決めピンを位置決め孔から抜く。歪みが除去された後に位置決め孔から位置決めピンを抜くので両者の間でのかじりの発生が抑制できる。

本実施例のシャシフレームの溶接補助装置について図面に基づき以下詳細に説明する。なお、説明に使用する図面の縮尺や細部の構造については説明の都合上正確でない部分もある。

（構成）
本シャシフレームの溶接補助装置は、図１及び２に示すように、サイドレール１１及び１２とサイドレール１１及び１２の間を連結する８つのクロスメンバ２１〜２８とサイドレール１１に連結されたクロスメンバ２９とからなる仮組み体を溶接してシャシフレームを製造する装置の一部である。

本装置は載置台９０と載置台９０上に設置されたサイドレール用クランプ３０、３１及びクロスメンバ用クランプ４０と押圧手段としてもシリンダ５０とリフター６０と位置決めピン（図略）とを有する。サイドレール１１及び１２とクロスメンバ２１〜２９とには位置決めピンに相当する位置に位置決め孔をもつ。

シリンダ５０及びリフター６０は図２における図面下方から上方に向けてサイドレール１１及び１２に外力を加える手段である。シリンダ５０にはリミットスイッチ（図略）をもち、シリンダ５０のピストンが一定量まで上昇すると、それ以上、上昇しないようになっている。

（作用効果）
サイドレール１１及び１２、クロスメンバ２１〜２９を位置決めピンに合わせて配置し仮組み体とした状態でサイドレール用クランプ３０、３１及びクロスメンバ用クランプ４０を把持して固定する。サイドレール１１及び１２とクロスメンバ２１〜２９との配置は溶接後に下方に湾曲する方向に配置する。

サイドレール１１及び１２とクロスメンバ２１〜２９は位置決めピンにより位置決めが正確に為され、サイドレール１１及び１２とクロスメンバ２１〜２９の間の相対位置が精度良く決定される。仮組み体について溶接を行った後、サイドレール用クランプ３１及びクロスメンバ用クランプ４０をすべて開放する。

その結果、サイドレール１１及び１２の長さ方向における中央付近のみサイドレール用クランプ３０にて把持された状態になり、図３に示すように、シャシフレームのサイドレールの長さ方向の両端部近傍が図面上方に向けて矯正することになる。

そのまま、リミットスイッチが作動するまでシリンダ５０を作動させてシリンダ５０のピストンヘッドにてサイドレール１１及び１２の５０ａで表す位置を図３の図面下方から上方に向けて押圧する。サイドレール１１及び１２の中央付近が把持固定された状態で両端部近傍を押圧することで下方に湾曲する歪みが除去される（図３、歪み除去前：実線、除去後：点線）。

その後に、リフター６０により溶接後のシャシフレームが持ち上げられて本装置から外される。このときに予め歪みが除去されていることで位置決めピンと位置決め孔との相対位置が適正に修整されており、位置決めピンと位置決め孔との間でのかじりの発生のおそれがなくなり、シャシフレームの上昇不良が発生しなくなる。

実施例におけるシャシフレームの溶接補助装置にシャシフレームを配置した状態を示す上面概略図である。実施例におけるシャシフレームの溶接補助装置にシャシフレームを配置した状態を示す側面面概略図である。実施例におけるシャシフレームの溶接補助装置がシャシフレームの歪みを除去する様子を示す測面概略図である。

符号の説明

１１、１２…サイドレール
２１〜２９…クロスメンバ
３０、３１…サイドレール用クランプ
４０…クロスメンバ用クランプ
５０…シリンダ（押圧手段）
６０…リフター
９０…載置台

Claims

一組のサイドレールと該サイドレール間に跨設された複数のクロスメンバとを有するシャシフレームの溶接を補助する装置であって、
前記サイドレールの前記シャシフレームにおける位置及び該サイドレールの形状に応じて複数設けられ、該一組のサイドレールをそれぞれ把持できる複数のサイドレール用クランプと、
前記複数のクロスメンバの前記シャシフレームにおける位置及び該複数のクロスメンバの形状に合わせて複数設けられ、該複数のクロスメンバをそれぞれ把持できる複数のクロスメンバ用クランプと、
前記サイドレールの長さ方向の両端部近傍にそれぞれ設けられ、該サイドレールの該両端部近傍及び／又は該両端部近傍に跨設された前記クロスメンバを所定方向に押圧可能な押圧手段をもち、前記サイドレール用クランプ及び前記クロスメンバ用クランプにより前記複数のサイドレール及び前記クロスメンバを把持した状態で溶接を行った後に、前記サイドレール用クランプ及び前記クロスメンバ用クランプのうち、前記サイドレールの前記両端部近傍に位置するクランプを開放し、且つ溶接により生じた歪みを除去する方向に押圧するように前記押圧手段を制御して該シャシフレームの歪みを除去する歪み除去手段と、を有することを特徴とするシャシフレームの溶接補助装置。
前記一組のサイドレールの前記シャシフレームにおける位置及び該サイドレールの形状、並びに、前記複数のクロスメンバの該シャシフレームにおける位置及び該複数のクロスメンバの形状に応じて複数設けられた複数の位置決めピンと、
該位置決めピンが設けられた位置に対応する位置且つ該一組のサイドレール及び該クロスメンバに設けられており、該位置決めピンに嵌合可能な位置決め孔と、
該位置決め孔が該位置決めピンから抜ける方向に溶接後の該シャシフレームを移動させる１以上のリフターをもち、前記歪み除去手段により前記押圧手段を制御して該シャシフレームの歪みを除去した後に、該リフターを作動させるピン抜き手段と、を更に有する請求項１に記載のシャシフレームの溶接補助装置。