JP2006027424A

JP2006027424A - 自動車の溶接用位置決め装置

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Publication number: JP2006027424A
Application number: JP2004208626A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Ito; 勝夫伊藤; Kazuto Sahashi; 一人佐橋; Michifumi Miyata; 理史宮田
Original assignee: Hokuto Corp
Current assignee: Hokuto Corp
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】一方のワークと他方のワークとを確実に位置決めすることができるとともに、溶接作業を行う空間をできる限り広く確保し車種対応も考慮したワークの位置決め装置を提供する。
【解決手段】自動車を構成する一方のワークＦと、この一方のワークＦに仮止めされた状態で搬送装置２により搬送されてくる他方のワークＰとの位置決めを行う自動車の溶接用位置決め装置１であって、一方及び他方のワークＦ，Ｐを上方より位置決め及び支持する昇降フレーム６は昇降可能とされ、該昇降フレーム６が上昇した際には、上記一方及び他方のワークＦ，Ｐの両側側が開放されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、搬送装置により搬送される自動車を構成するフレーム等に対して、パネル等を溶接するために使用される自動車の溶接用位置決め装置に関するものである。

従来より、例えば、自動車部品（ワーク）の一つである一方のワーク（例えば、フレーム等）に対して他方のワーク（例えば、パネル等）を溶接する場合には、以下に示す２つの方法によりそれぞれ位置決めがなされた上で、溶接装置により溶接されている。第１の方法は、搬送装置により搬送されてくる一方のワークに対して、該搬送方向の左右両側に設けられた位置決め装置に支持された他方のワークを位置決めし、該一方及び他方のワークとを溶接装置により溶接する方法である。また、第２の方法は、一方のワークに固定される他方のワークを、搬送方向の左右両側にほぼ寝かせた状態で支持し、一方のワークが搬送装置により搬送されてくると、他方のワークを起立させるとともに一方のワークに対して位置決めし、溶接装置により溶接する方法である。なお、これら第１及び第２の方法では、上記他方のワークを支持するとともに該他方のワークを一方のワークに対して位置決めする溶接用位置決め装置は、上記搬送装置の左右両側に設けられて回転可能とされた回転テーブル上に複数配設され、それまで溶接した車種とは異なる車種が搬送されてくる場合には、該回転テーブルを回転させることにより特定の溶接用位置決め装置を選択し、この選択された特定の溶接用位置決め装置によって、上記他方のワークが一方のワークに対して位置決めされるように構成されている。

したがって、従来の自動車の溶接用位置決め装置においては、一方のワークが搬送装置の駆動により搬送されてくると、搬送装置の左右両側に設けられた該溶接用位置決め装置が一方のワークに対して移動又は起立させられ、該溶接用位置決め装置により一方及び他方のワークが位置決めされた上で、近傍に設けられた多数の溶接装置の駆動により該一方及び他方のワークとが溶接される。

しかしながら、上述した従来の自動車の溶接用位置決め装置では、溶接装置が搬送装置の左右両側に位置してなることから、上記溶接装置により一方及び他方のワークとを溶接する場合、これらによるワークへの溶接箇所を十分確保することができない。したがって、搬送装置全体における溶接作業は、部分的に分けて行わなければならない。

そこで、本発明は、上述した従来の自動車の溶接用位置決め装置が有する課題を解決するために提案されたものであって、ワークの構成は従来どおりでありながら、一方のワークと他方のワークとを確実に位置決めすることができるとともに、溶接作業を行う空間をできる限り広く確保することができる新規な自動車の溶接用位置決め装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、自動車を構成する一方のワークと、この一方のワークに仮止めされた状態で搬送装置により搬送されてくる他方のワークとの位置決めを行う自動車の溶接用位置決め装置であって、一方及び他方のワークを上方より位置決め及び支持する昇降フレームは昇降可能とされ、該フレームが上昇した際には、上記一方及び他方のワークの両側側が開放されてなることを特徴とするものである。

なお、上記第１の発明においては、一方のワークと他方のワークとは仮止めされた状態で搬送装置により搬送されてくる必要がある。そして、この自動車の溶接用位置決め装置は、この搬送されてくる一方のワークと他方のワークとを互いに位置決めするものであり、昇降ユニットや下側位置決め装置等が構成要素とされている。また、上記昇降ユニットは、昇降フレームやこの昇降フレームに固定された上側位置決め装置等から構成されるものであり、この上側位置決め装置により一方のワークに対して他方のワークが上側において位置決めされるとともに、下側位置決め装置により下側が位置決めされる。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記フレームは、搬送装置により搬送されてくる一方及び／又は他方のワークの形状に対応し複数配設され、これらのフレームは、搬送ラインの上方において択一的に選択可能とされ、選択された特定のフレームにより上記一方及び他方のワークが位置決めされることを特徴とするものである。

前述した本発明の一実施の形態の説明からも明らかなように、本発明（請求項１記載の発明）においては、一方及び他方のワークを上方より位置決め及び支持するフレームが、昇降可能とされてなることから、一方及び他方のワークを確実に位置決めすることができるばかりではなく、上記フレームが上昇した際には、該ワークの両側側を開放することができる。したがって、溶接ロボットの駆動範囲も広範囲なものとすることができ、一方及び他方のワークの溶接箇所を多くすることができる。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）では、前記昇降ユニットは、搬送装置により搬送されてくる一方及び／又は他方のワークの形状に対応し複数配設され、これらの昇降ユニットは、搬送ラインの上方において択一的に選択可能とされ、選択された特定の昇降ユニットにより上記一方及び他方のワークが位置決めされることから、ワークの種類に応じてその都度各位置決め装置を変更する手間が省略することができるだけではなく、工場等の床上を位置決め装置により占有することも無くロボットを配置して床面積を有効に使うことができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る自動車の溶接用位置決め装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態は、本発明を、自動車のパーツであるフレームＦ（本発明を構成する一方のワーク）に対して左右側方のパネルＰ（本発明を構成する他方のワーク）を溶接する際に使用される溶接用位置決め装置（以下、装置と言う。）に用いたものである。

この装置１は、図１に示すように、シャトル搬送２により搬送されてくるフレームＦ及びパネルＰを溶接する際に位置決めするものであり、該装置１の上流側においては、予め上記フレームＦにパネルＰが仮止めされている。なお、このフレームＦは、本発明を構成する一方のワークであり、パネルＰは他方のワークであり、また、このシャトル搬送２は本発明を構成する搬送ラインである。すなわち、この自動車の製造ラインにおいては、フレームＦとパネルＰとの溶接工程の前において、フレームＦに対してパネルＰを仮止めする仮止工程を有している。このフレームＦに対するパネルＰの仮止めは、例えば、図２に示すように、フレームＦに複数形成した舌片（タブ）Ｆ１を、パネルＰに形成された透孔Ｐ１内に挿通し、挿通された該舌片Ｆ１を折曲することによりなされるものであり、こうした仮止め方法により、フレームＦに対してパネルＰを、矢印ＡＢ方向及びＣＤ方向に位置決めする。

そして、こうした構造により仮止めされたフレームＦとパネルＰとは、図６に示すシャトル搬送２に形成された複数の支持部材３に支持された状態で上記シャトル搬送２の駆動により徐々に下流側に搬送される。そしてパネルＰが溶接ステーションＳ（図１参照）に到達すると、下側位置決め装置４が上昇しシャトル搬送２の支持部材３が下降してシャトル搬送２は原位置まで復帰する。この溶接ステーションＳでの溶接工程が終了すると、再び支持部材３が上昇し、下側位置決め装置４が下降してパネルＰを次工程に送る。

また、この溶接ステーションＳには、本装置１が配設されている。この装置１は、図１に示すように、多数の下側位置決め装置４と、溶接ステーションＳの上方に設けられ昇降可能となされた第１の昇降ユニット５とから構成され、この第１の昇降ユニット５は、昇降フレーム６と、この昇降フレーム６に固定された多数の上側位置決め装置７とから構成されており、上記フレームＦとパネルＰとは、上記上側位置決め装置７と下側位置決め装置４とにより、位置決めされる。以下、これらの構成を詳細に説明する。

先ず、図１に示す上記溶接ステーションＳには、図４に示すように、第１乃至第４の支柱１０，１１，１２，１３が立設されている。この第１の支柱１０と第２の支柱１１とは、上記シャトル搬送２による搬送方向の左右両側に立設されてなるものであり、第３の支柱１２と第４の支柱１３も、上記シャトル搬送２による搬送方向の左右両側に立設されている。そして、上記第１の支柱１０の上端から第２の支柱１１の上端には、第１の梁１４が掛け渡されており、第３の支柱１２の上端から第４の支柱１３の上端には、上記第１の梁１４と平行となされた第２の梁１５が掛け渡されている。また、上記第１の支柱１０の上端から第３の支柱１２の上端には、シャトル搬送２による搬送方向と平行となされた第３の梁１６が、また、第２の支柱１１の上端から第４の支柱１３の上端には、第３の梁１６と平行となされた第４の梁１７が掛け渡されている。なお、上記第１の支柱１０と第２の支柱１１との間であって、シャトル搬送２による搬送方向の左右両側には、第１及び第２の中間支柱１８，１９が立設され、第３の支柱１２と第４の支柱１３との間には、第３及び第４の中間支柱２０，２１が立設されている。そして、さらに上記第１の中間支柱１８から第３の中間支柱２０には、第３及び第４の梁１６，１７と平行となされた第５の梁２２が掛け渡されており、第２の中間支柱１９から第４の中間支柱２１には、第６の梁２３が掛け渡されている。また、上記第３の梁１６から第４の梁１７には、それぞれ平行となされた第７及び第８の梁２４，２５，２６，２７が掛け渡されている。

また、上記第１の中間支柱１８からやや第２の中間支柱１９側には、第１の位置決め用支柱２９が床上から上方に起立させられ、第２の中間支柱１９からやや第１の中間支柱１９側にも、第２の位置決め用支柱３０が起立している。また、上記第３の中間支柱２０からやや第４の中間支柱２１側には、第３の位置決め用支柱３１が起立し、第４の中間支柱２１からやや第２の中間支柱１９側にも、第４の位置決め用支柱３２が起立している。なお、上記第１乃至第４の位置決め用支柱２９，３０，３１，３２の上面には、図示しない凹部が形成されている。また、図５に示すように、上記第１の支柱１０と第３の支柱１２との間や第２の支柱１１と第４の支柱１３との間には、このワークの位置決め装置１により位置決めがなされた後に、上記フレームＦとパネルＰとを溶接する溶接ロボット３５がそれぞれ３台ずつ配置されている。

また、図４に示すように、上記第１の梁１４と平行でやや内側（第２の梁１５側）で、これら第１及び第２の梁１４，１５の高さよりもやや下方には、後述する車輪６ｆ，６ｇが走行する一方のレール３７が配設され、また、上記第２の梁１５と平行でやや内側（第１の梁１４側）これらの梁の高さよりやや下方には、後述する車輪が走行する他方のレール３８が配設されている。そして、上記一方及び他方のレール３７，３８は、第３乃至第８の梁１６，１７，２２，２３，２４，２５，２６，２７より吊り下げて支持されている。

そして、上記溶接ステーションＳに搬送されてきたフレームＦ及びパネルＰの上方には、前記第１の昇降ユニット５が配設されている。この第１の昇降ユニット５は、図３に示すように、昇降フレーム６と、昇降フレーム６に固定されてなり上記フレームＦに対してパネルＰを位置決めする多数の上側位置決め装置７と、を備え、フレームＦ及びパネルＰの搬送方向の左右に一つずつ位置している。上記昇降フレーム６は、図６に示すようにフレームＦ及びパネルＰの搬送方向と同じ方向に長さを有してなり、上記フレームＦ及びパネルＰを上側で位置決めする上側位置決め装置７は、フレーム部６に固定されている。なお、これらの上側位置決め装置７は、それぞれエアーシリンダ及びこのエアーシリンダの駆動により上記フレームＦとパネルＰとをクランプするクランプ部材とから構成されている。

また、フレーム部６は、図６に示すように、それぞれ両端の下面には、上記第１の位置決め用支柱２９や第２の位置決め用支柱３０（第３の位置決め用支柱３１や第４の位置決め用支柱３２）の上面に形成された図示しない凹部に嵌合される図示しない凸部が形成されている。また、上記昇降フレーム６には、図６に示すように、アーム（符号は省略する。）を介してそれぞれ２つの車輪６ｆ，６ｇが設けられている。

一方、第２及び第４の位置決め用支柱３０，３２の上方には、図３に示すように、上記第１の昇降ユニット５を昇降させる駆動装置として一方のサーボモータ４０と、このサーボモータ４０のバランスをとる一方のエアーシリンダ４１が固定されている。同様に、第１及び第３の位置決め用支柱２９，３１の上方にも、他方のサーボモータ４２と、このサーボモータ４２のバランスをとる他方のエアーシリンダ４３とが固定されている。すなわち、上記第１の昇降ユニット５は、これら一方及び他方のサーボモータ４０，４２の駆動力により昇降されるように構成されている。なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）は第１の昇降ユニット５が上昇した状態であり、図３（Ｃ）及び（Ｄ）は第１の昇降ユニット５が下降した状態を示すものである。

また、上記一方のエアーシリンダ４１（及び他方のエアーシリンダ４３）のシリンダロッド４１ａ（４３a）の先端は、上記一方の支持アーム５０に連結されている。図３に示すように、上記一方の支持アーム５０の正面側には、エアーシリンダ５１が固定され、このエアーシリンダ５１のシリンダロッド４１ａに固定された位置決めピン５１ａにより、上記２つの車輪６ｆ，６ｆが上記一方の支持アーム５０に形成された車輪支持板５０ａ上を転動して、該車輪支持板５０ａ上からこの昇降フレーム６が脱落することが防止されている。

一方、上記第１の昇降ユニット５の内側（図４の３１，３２の内側）には、図３に示すように、第１乃至第８の梁１６，１７，２２，２３，２４，２５，２６，２７（図１参照）に上部フレーム６２が吊り下げられて固定されている。又、この上部フレーム６２は、カムフォロアー６６，６７を介して水平移動部材６３が連結されている。この水平移動部材６３には、サーボモータ６４及び、ラック＆ピニオン６５が装着されており、搬送方向と直交する向きに対して移動可能とされている。

また、図６に示すように、図中では省略する第１の昇降ユニット５の下方には、上記フレームＦ及びパネルＰを位置決めする前述した多数の下側位置決め装置４が配設されている。これらの下側位置決め装置４は、多数の支柱（符号は省略する）や溶接ロボット３５等の設置の基礎とされる定盤７１上に設置されており、上記シャトル搬送２の左右両側に配設されている。なお、後述するように、シャトル搬送２の各支持部材３に支持されたフレームＦ及びパネルＰが、この溶接ステーションＳに到達すると、先ず、これらの下側位置決め装置４により該フレームＦの位置決めがなされるとともに、全体がこれら下側位置決め装置４により支持される。

以下、上述した本実施の形態に係る自動車の溶接用位置決め装置１の動作について、順番に説明する。先ず、図１に示すように、溶接ステーションＳよりも上流側において、フレームＦとパネルＰとが仮止めされた状態となされ、シャトル搬送２上に各支持部材３を介して支持された該フレームＦ及びパネルＰは、シャトル搬送２の駆動により、溶接ステーションＳに搬送される。シャトル搬送２の駆動によりこの溶接ステーションＳにフレームＦ及びパネルＰが到達すると、先ず、下側位置決め装置４が上昇し、支持部材３が下降し、この動作により上記フレームＦとパネルＰとは、該下側位置決め装置４により支持されるとともに位置決めされる。

そして、この第１の昇降ユニット５を構成するフレーム部６の両端の下面に形成された図示しない凸部が、上記第１の位置決め用支柱２９，第２の位置決め用支柱３０，第３の位置決め用支柱３１，第４の位置決め用支柱３２のそれぞれ上面に形成された図示しない凹部内に嵌合され、これによりフレーム部６全体の位置決めがそれぞれ左右でなされる。そして、このフレーム部６全体の位置決めが終了すると、次いで該フレーム部６上にある多数の上側位置決め装置７により、フレームＦとパネルＰとが上側において位置決めされる。したがって、この時点において、このフレームＦ及びパネルＰは、上側において多数の上側位置決め装置７により位置決めされるとともに、下側において多数の下側位置決め装置４により位置決めされる。このように位置決めされたフレームＦ及びパネルＰは、図５に示す（本実施の形態では６台の）溶接ロボット３５により、スポット溶接がなされる。そして、上側位置決め装置７と下側位置決め装置４との両方によりフレームＦ及びパネルＰの位置決めがされている状態において、可能な限りの溶接作業が終了すると、先ず、それまでフレームＦ及びパネルＰの上側を位置決めしていた上側位置決め装置７による位置決めは解除され、それまで図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように下降していた第１の昇降ユニット５は上昇を開始する。この時点においては下側位置決め装置４によるフレームＦ及びパネルＰの位置決めは継続している。そして、この第１の昇降ユニット５が所定の位置まで図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように上昇すると、再び、上記溶接ロボット３５が駆動し、それまで上側位置決め装置７の存在により溶接できなかった部位が溶接される。こうした溶接方法により、予定した全ての箇所に溶接がなされる。

なお、以後に搬送されてくる車種が同一である場合には、上記第１の昇降ユニット５の昇降が繰り返されるが、次に搬送されてくるフレームＦ及びパネルＰが前に搬送されたものと異なる場合（車種が異なる場合）には、以下の動作が行われる。

すなわち、上述したように各溶接ロボット３５による溶接工程が終了すると、再び上記一方及び他方のサーボモータ４０，４２の駆動が開始し、上記第１の昇降ユニット５は徐々に上昇させられる。そして、この第１の昇降ユニット５が上死点まで上昇させられると、図３に示す各車輪支持板５０ａの上面は、前記レール３１（又はレール３２）の上面と面一となるとともに、それまで下降していた位置決めピン５１ａは、エアーシリンダ５１の駆動により上昇させられ、上記４つの車輪６ｆ，６ｇは上記車輪支持板５０ａ上において転動可能となる。一方、第１のフレーム６の上部に設けられた連結金具６０，６１は、上記水平移動部材６３の一端に設けられた連結部材８７，８８と嵌合する。そして、このように、上記エアーシリンダ５１による位置決めピン５１ａの上昇が終了し水平移動部材６３と第１のフレーム６とが連結されると、上記サーボモータ６４の駆動が開始される。このサーボモータ６４の駆動により、各ラック＆ピニオン６５が回転すると、上記水平移動部材６３は、図４に示す状態からそれぞれ図中矢印Ｘ方向（搬送方向と直交する方向）に移動する。このとき、第１のフレーム６は、上記レール３１，３２により支持されてなるとともに、上記サーボモータ６４の駆動力により、該第１のフレーム６に結合されている４つの車輪６ｆ，６ｇは、上記レール３１，３２上を転動する。この設備は水平移動装置６３が全部で4台あり、そして、各々が別々のサーボモータにより位置決め可能となっており、それぞれの車種のフレーム６を自由に移動させることができる。

したがって、上述した実施の形態に係る自動車の溶接用位置決め装置１によれば、一方のワークであるフレームＦと他方のワークであるパネルＰとは、第１（又は第２）の昇降ユニット５を構成する上側位置決め装置７により上側が位置決めされ、下側は下側位置決め装置４により位置決めされることから、位置決めされた部位以外は開放されている。したがって、フレームＦ及びパネルＰをスポット溶接する溶接ロボット３５を、図５に示すように自由に配置させることができ、該溶接ロボット３５の駆動範囲も従来の場合に比べて広範囲なものとすることができる。

このため、図７及び図８に示すように、フレームＦ及びパネルＰを溶接できる箇所も広くなり、この溶接ステーションＳにおいて極めて多数箇所で溶接することが可能となる。又、このフレーム６は左右で分割されており上方にてフレーム６の収容時に左右のフレームのピッチを干渉が無い範囲で寄せることにより最小スペースでフレーム６のストックができるようになっている。

また、本装置１では、前述したように、上側位置決め装置７及び下側位置決め装置４の両方によりフレームＦ及びパネルＰを位置決めしている状態で溶接を行った後に、先ず、上側溶接装置７を上昇させることによりフレームＦ及びパネルＰの上側から逃がし、その後にそれまで溶接出来なかった部位を溶接する工程を採用していることから、より一層多数箇所に溶接することができる。

本発明の一実施の形態に係るワークの位置決め装置を模式的に示す側面図である。フレームとパネルとを仮止めした状態の要部を示す斜視図である。昇降ユニットの配置を示す正面図と側面図である。ワークの位置決め装置全体を示す平面図である。溶接ロボットの配置を示す平面図である。フレームとパネルが上側位置決め装置及び下側位置決めにより位置決めされている状態を示す側面図である。設備全体を示す正面図である。設備全体を示す側面図である。

符号の説明

１溶接用位置決め装置
２シャトル搬送
３支持部材
４下部位置決め装置
５第１の昇降ユニット
６昇降フレーム
７上側位置決め装置
６２上部フレーム
Ｆフレーム
Ｐパネル

Claims

自動車を構成する一方のワークと、この一方のワークに仮止めされた状態で搬送装置により搬送されてくる他方のワークとの位置決めを行う自動車の溶接用位置決め装置であって、
一方及び他方のワークを上方より位置決め及び支持する昇降フレームは昇降可能とされ、該昇降フレームが上昇した際には、上記一方及び他方のワークの両側側が開放されてなることを特徴とする自動車の溶接用位置決め装置。
前記フレームは、搬送装置により搬送されてくる一方及び／又は他方のワークの形状に対応し複数配設され、これらのフレームは、搬送ラインの上方において択一的に選択可能とされ、選択された特定のフレームにより上記一方及び他方のワークが位置決めされることを特徴とする請求項１記載の自動車の溶接用位置決め装置。