JP2006122929A - フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性がよく、重勤作業から解放でき、各本溶接機にリムとディスクの芯出し治具を設ける必要がなく、かつ、リム、ディスクの位置出し精度が高い、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置の提供。
【解決手段】（１）リム１とディスク２とを本溶接する本溶接機１１よりワーク流れ方向上流側に配置され、ディスク２の搬入、リム１の搬入、仮付けされたリム・ディスク７の搬出がロボット１２、１３で行われる、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０。（２）リム・ディスク仮付け溶接装置１０が、ディスクとリムとをセンタリングし固定するセンタリング治具２０と、ディスクとリムとを仮付け溶接する仮付け溶接トーチ３０と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置に関する。

乗用車用フルフェイスホイールは、フルフェイスディスクの背面に片側フランジレスリムのフランジレス側端部を当接し、溶接接合したホイールである。（特開平０８−３１８７０１号公報）。
フルフェイスホイールにおけるリムとディスクの溶接は、通常のホイールのようにディスクの軸方向立ち上がり部をリムのドロップ部またはビードシート部の内径面に嵌合してリムとディスクを相対的に位置合わせ、固定した状態で溶接することができないので、従来は、図４に示すように、リム１とディスク２を当接した時に専用の治具１００を用いてリムとディスク相対的に位置合わせ、固定した状態で溶接していた。

従来のフルフェイスホイールにおけるリムとディスクの溶接は、リムとディスクの仮付け溶接を行わずに、直接、本溶接を行っていた。
そして、従来のフルフェイスホイールにおけるリムとディスクの本溶接は、図４において、つぎの手順で行っていた。
(i) ディスク２のハブ穴３を治具１００のテーブル１０１のセンターピン１０２に嵌めてディスク中心位置を出し、ボルト穴４をボルト穴位置決めピン１０３に嵌めてディスクの周方向位置出しを行い、ディスク２を治具１００上の規定の位置にセットする。
(ii) リム１のバルブ穴５をバルブ穴位置決めピン１４に嵌めてリム１の周方向位置出しを行い、リム１のフランジレス側の端部をディスク２の背面に当てて、リム１をディスク２上に、セットする。
(iii) 上方から治具リング１０５をリム１内に挿入し、治具リング１０５の内周穴をセンターピン１０２に嵌めるとともに、治具リング１０５の外周テーパ面をリム１の内周面に挿入して、リム１とディスク２の中心を合わせる。
(iv) ハンドル１０６を回転させてリム１をディスク２に押し付けて固定する。ワークの治具１００への搬入、前記(i) 〜(iv)の本溶接、治具１００からの搬出までは、すべて作業者による手作業で行う。
(v) この状態で、仮付け溶接せずに、直接、リム１とディスク２を全周溶接する。溶接はトーチをリム１とディスク２の半径方向外側から溶接部に近づけ、ワークを軸芯まわりに１周回転させて行う。
特開平０８−３１８７０１号公報

しかし、従来法によるフルフェイスホイールのリム・ディスクの溶接にはつぎの課題がある。
（イ）自動化が困難なため、生産性が悪い。
（ロ）ワークの治具への搬入・セット、治具からの取り出し、治具リングのセットおよび取り外しが手作業で行われ、重勤作業である。
（ハ）１つのリムの搬送ラインおよび１つのディスクの搬送ラインに対して、溶接に時間がかかるため、本溶接機が複数（たとえば、６台）設けられるが、各本溶接機に、芯出し固定治具を設けなければならず、コストがかかり過ぎる。
（ニ）リム、ディスクの治具のピンへの挿入、あるいは治具からの取り外しを容易にするには、リム、ディスクと治具のピンとの間のクリアランスを適宜に大きく設定しなければならず、クリアランスを大きく設定すると、リム、ディスクの治具への取付け精度を出せない。

本発明の目的は、生産性がよく、重勤作業から解放でき、各本溶接機にリムとディスクの芯出し治具を設ける必要がなく、かつ、リム、ディスクの位置出し精度が高い、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） リムとディスクとを本溶接する本溶接機よりワーク流れ方向上流側に配置され、 ディスクの搬入、リムの搬入、仮付けされたリム・ディスクの搬出がロボットで行われる、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。
（２） リム・ディスク仮付け溶接装置が、ディスクとリムとをセンタリングし固定するセンタリング治具と、ディスクとリムとを仮付け溶接する仮付け溶接トーチと、を備えている（１）記載のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。
（３） リム・ディスク仮付け溶接装置が、テーブルと、テーブルに対して上下動する上型とを有し、センタリング治具がディスク芯出し部およびリム芯出し部を有し、センタリング治具のディスク芯出し部およびリム芯出し部は上型側に設けられている（２）記載のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。
（４） 仮付け溶接トーチが、溶接トーチ本体と、溶接トーチ本体をリム・ディスクの半径方向外側からリム・ディスクに進退動させるアクチュエータと、溶接トーチ本体のリム・ディスクに対する位置を検出するスタイラスピンと、を有する（２）記載のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。

上記（１）のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置では、リムとディスクとの本溶接機よりワーク流れ方向上流側に配置され、ディスクの搬入、リムの搬入、仮付けされたリム・ディスクの搬出がロボットで行われるので、ワークのセンタリング、仮溶接、本溶接機への搬送が自動化でき、生産性がよい。また、ディスクの搬入、リムの搬入、仮付けされたリム・ディスクの搬出がロボットで行われるので、作業員は、重勤作業から解放される。また、リムとディスクとの相対的な位置出しは、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置で行われて、本溶接機では行われないので、各本溶接機にリムとディスクの芯出し治具を設ける必要がなく、従来の各本溶接機にリムとディスクの芯出し治具を設けていた場合に比べて、コストダウンすることができる。また、ロボットによるワークの搬入、搬出のため、リム、ディスクと治具のピンとのクリアランスを大きくして精度が出なかった従来に比べて、リムとディスクのセンタリングを高精度に行うことができる。
上記（２）のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置では、リム・ディスク仮付け溶接装置が、ディスクとリムとをセンタリングし固定するセンタリング治具を備えているので、予め周方向の位置決めをしておいたディスクとリムとをロボットでリム・ディスク仮付け溶接装置に搬入することにより、リム・ディスク仮付け溶接装置ではディスクとリムとをセンタリングし固定するだけでよく、周方向位置出しとセンタリングの両方を行う場合に比べて、リム・ディスク仮付け溶接装置でのディスクとリムとのセンタリング治具の構造の単純化、位置出し時間の短縮をはかることができる。その結果、複数の本溶接機に対してリム・ディスク仮付け溶接装置を１台設ければ済み、設備のコストダウンをはかることができる。
上記（３）のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置では、センタリング治具のディスク芯出し部およびリム芯出し部が上型側に設けられているので、一方を上型に他方をテーブルに設けていた従来に比べて、ディスク芯出し部とリム芯出し部との芯合わせがよくなり、その分、ディスクとリムを相対的に高精度にセンタリングすることができる。
上記（４）のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置では、仮付け溶接トーチがスタイラスピンを有するので、トーチ本体を溶接部に対して高精度に位置決めすることができる。

本発明のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置を、図１〜図３を参照して、説明する。ホイールは、乗用車用ホイールである。ここで、フルフェイスホイールとは、片側フランジレスのリム１をフルフェイスのディスク２の背面に当接し溶接接合したホイールのことである。

本発明のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０は、図３に示すように、リム１とディスク２とを本溶接する本溶接機１１よりホイール製造ラインにおけるワーク流れ方向上流側に配置されている。ディスク２のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０への搬入、リム１のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０への搬入、仮付けされたリム・ディスク７のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０からの搬出が第１、第２のロボット１２、１３で行われる。
ロボット１２、１３は６以上の自由度をもつ汎用関節型ロボットである。

フルフェイスのディスク２はディスク搬送ライン１４上を搬送され、ディスク搬送ライン１４の下流端部に設けたディスク周方向位置決め部１５で、ボルト穴４、飾り穴６（飾り穴６はリムのバルブ穴５との関係で周方向に位置決めされる必要がある）基準で、周方向に位置決めされる。
片側フランジレスリム１はリム搬送ライン１６上を搬送され、リム搬送ライン１６の下流端部に設けたリム周方向位置決め部１７で、バルブ穴５基準で、周方向に位置決めされる。リム１は先にセットされているフルフェイスのディスク２の上にセットされる。

第１のロボット１２は、ディスク周方向位置決め部１５で予め周方向位置決めされたディスク２を掴んでフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０に搬入し、かつ仮付け溶接されたリム・ディスク７をロボットの先端でフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０から、本溶接機１１へのリム・ディスク搬送ライン１８上に押し出す。
第２のロボット１３は、リム周方向位置決め部１７で予め周方向位置決めされたリム１を掴んでフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０に、ディスク２上に、搬入する。

第１、第２のロボット１２、１３によるディスク、リムの搬入はロボット搬送のため、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０に搬入された後のディスク２とリム１は周方向位置を出された状態が維持されている。したがって、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０でディスク２とリム１のセンタリングが行われれば、ディスク２とリム１とは周方向にもセンタリングも位置出しされることになる。

フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０は、ディスク２とリム１とをセンタリングし固定するセンタリング治具２０と、ディスク２とリム１とを点溶接にて複数箇所、仮付け溶接する仮付け溶接トーチ３０と、を備えている。

フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０は、テーブル２１と、テーブル２１の上方でテーブル２１に対して上下動する上型２２とを有する。上型２２はサーボモータ２６により上下動される。センタリング治具２０は、ディスク芯出し部２３およびリム芯出し部２４を有し、センタリング治具のディスク芯出し部２３およびリム芯出し部２４は上型２２側に設けられており、上型２２とともに上下動する。ディスク芯出し部２３とリム芯出し部２４とは互いに同芯である。リム芯出し部２４に対してスプリング２５が設けられており、ディスク芯出し部２３が先にディスク２を芯出しし、さらにリム芯出し部２４を下降させて（ディスク芯出し部２３はそのまま、スプリング２５があるので、ディスク芯出し部２３とリム芯出し部２４は相対動できる）、スプリング２５の付勢力でリム芯出し部２４を下方に押し、リム芯出し部２４がリム１を芯出しする。

ディスク芯出し部２３は、下方に向かって径が縮小するテーパコーンから構成され、下降されディスク２のハブ穴３に進入してディスク２をハブ穴３基準で芯出しする。
リム芯出し部２４は、下方に向かって径が縮小するテーパ面をもつ円盤状部材からなり、下降されリム１のフランジ有り側のビードシート部に進入してリム１をリムの内径基準で芯出しする。

仮付け溶接トーチ３０は、点溶接の溶接トーチ本体３１と、溶接トーチ本体３１をリム・ディスクの半径方向外側からリム・ディスクに進退動させるアクチュエータ３２と、溶接トーチ本体３１のリム・ディスクに対する位置を検出するスタイラスピン３３と、を有する。
仮付け溶接トーチ３０は、リム・ディスクの外側に、ホイール周方向に複数箇所（図示例では４ヵ所）設けられ、各仮付け溶接トーチ３０の溶接トーチ本体３１がアクチュエータ３２によって、リム・ディスクの半径方向に、リム・ディスクに対して進退動する。
点溶接のため、トーチ本体３１の狙い位置がずれると、リム・ディスク当接部を溶接することができないので、トーチ本体位置を出すために、スタリラスピン３３が設けられる。

本発明のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０による仮付け溶接方法は、つぎの手順で行われる。
仮付け溶接は、製造ラインにおいて、ワーク流れ方向に、本溶接の上流側で実行される。
ディスク周方向位置決め部１５で予め周方向位置決めされたディスク２を、第１のロボット１２で掴んで、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０のテーブル２１上に置く。ディスク２は背面側を上にしてテーブル２１上に置かれる。ロボット搬送のため、ディスク２はテーブル２１上でも周方向位置を維持している。また、第１のロボット１２がディスク２をテーブル２１上に搬送する時、先に仮付け溶接されてテーブル２１上に位置している先のリム・ディスク７をリム・ディスク搬送ライン１８上に押し出す。

つぎに、リム周方向位置決め部１７で予め周方向位置決めされたリム１を、第２のロボット１３で掴んで、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０のテーブル２１上にセットされているディスク２上に置く。リム１はフランジレス側端をディスク２に向けてディスク２に置かれる。ロボット搬送のため、リム１はディスク２上でも周方向位置を維持している。したがって、リム１とディスク２は周方向には互いに位置が合った状態にあり、後はリム１とディスク２を互いに芯出しするだけの状態となる。

ついで、リム１のバルブ穴５の位置ズレ無し（ディスクの飾り穴と合っていること）を、たとえばピン挿入方式などにより、確認する。
ついで、ディスク２とリム１をセンタリング治具２０でセンタリングし、リム・ディスクをテーブル２１に押し付けてリム・ディスクを固定する。
この状態で、溶接トーチ３０を溶接すべき部位に前進させ、４点でＴｉｇ溶接の点溶接にて、リム１とディスク２を仮付け溶接する。リム１とディスク２は、周方向に位置決めされ互いにセンタリングされた状態で、仮付け溶接される。

つぎの、ディスク２のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０への搬入時にロボット１２で押し出された、仮付け溶接されているリム・ディスク７は本溶接機１１への搬送ライン１８上に押し出され、本溶接機１１に搬送され、６台の本溶接機１１に配分されて本溶接される。

つぎに、本発明の作用・効果を説明する。
本発明のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０は、リムとディスクとを本溶接する本溶接機１１よりワーク流れ方向上流側に配置され、ディスク２の搬入、リム１の搬入、仮付けされたリム・ディスク７の搬出がロボット１２、１３で行われるので、ワーク１、２、７のセンタリング、仮溶接、本溶接機１１への搬送を、従来の手作業から、ロボット１２、１３による搬送、リム・ディスク仮付け溶接装置１０によるセンタリングに機械化、自動化でき、生産性がよい。
また、ディスク２の装置１０への搬入、リム１の装置１０への搬入、仮付けされたリム・ディスク７の装置１０からの搬出がロボット１２、１３で行われるので、作業員は、重勤作業から解放される。
また、リム１とディスク２との相対的な位置出しは、センタリングがフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０で行われ、周方向位置出しはディスク周方向位置決め部１５、リム周方向位置決め部１７で行われて、本溶接機１１では行われないので、各本溶接機に従来のようなリムとディスクの芯出し治具１００を設ける必要がなく、従来の各本溶接機にリムとディスクの芯出し治具１００を設けていた場合に比べて、設備費のコストダウンをはかることができる。
また、ロボット１２、１３によるワークの搬入、搬出のため、搬送の位置精度が高く、かつ、力も人力に比べて大であるので、リム、ディスクと治具のピンとのクリアランスを大きくして精度が出なかった従来に比べて、リム１とディスク２のセンタリングを高精度に行うことができる。

また、リム・ディスク仮付け溶接装置１０が、ディスク２とリム１とをセンタリングし固定するセンタリング治具２０を備えているので、ディスク周方向位置決め部１５、リム周方向位置決め部１７で予め周方向の位置決めをしておいたディスク２とリム１とをロボット１２、１３でリム・ディスク仮付け溶接装置１０に搬入することにより、リム・ディスク仮付け溶接装置１０ではディスク２とリム１とをセンタリングし固定するだけでよく、周方向位置出しとセンタリングの両方を行う場合（たとえば、従来の本溶接機で行っていた位置出し）に比べて、リム・ディスク仮付け溶接装置１０でのディスクとリムとのセンタリング治具の構造の単純化（周方向位置出し構造が不要のためその分単純化できる）、位置出し時間の短縮（上型を下降させるだけでセンタリング可能）をはかることができる。その結果、複数の本溶接機１１に対してリム・ディスク仮付け溶接装置１０を上流に１台設ければ済み（１台で６台の本溶接機のための、仮付け溶接を処理できる）、設備のコストダウンをはかることができる。

フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０では、センタリング治具２０のディスク芯出し部２３およびリム芯出し部２４が上型２２側に設けられているので、一方を上型に他方をテーブルに設けていた従来に比べて、ディスク芯出し部２３とリム芯出し部２４との芯合わせの精度がよくなり、その分、ディスク２とリム１を相対的に高精度にセンタリングすることができる。
また、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置１０では、仮付け溶接トーチ３０がスタイラスピン３３を有するので、トーチ本体３１をワークの溶接すべき部位に対して高精度に位置決めすることができ、狙いの位置から外れないで点溶接を行うことができる。

本発明のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置の断面図である。 本発明のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置の仮付け溶接トーチ部位の概略側面図である。 本発明のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置を配置したフルフェイスホイール製造ラインのレイアウト図である。 従来のフルフェイスホイール用リム・ディスク本溶接機用の、リムとディスクの位置出し、固定治具の断面図である。

符号の説明

１ リム
２ ディスク
３ ハブ穴
４ ボルト穴
５ バルブ穴
６ 飾り穴
７ 仮付け溶接されたリム・ディスク
１０ フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置
１１ 本溶接機
１２ 第１のロボット
１３ 第２のロボット
１４ ディスク搬送ライン
１５ ディスク周方向位置決め部
１６ リム搬送ライン
１７ リム周方向位置決め部
１８ リム・ディスク搬送ライン
２０ センタリング治具 ２１ テーブル
２２ 上型
２３ ディスク芯出し部
２４ リム芯出し部
２５ スプリング
２６ サーボモータ
３０ 溶接トーチ
３１ トーチ本体
３２ アクチュエータ
３３ スタイラスピン

Claims (4)

1. リムとディスクとを本溶接する本溶接機よりワーク流れ方向上流側に配置され、
   ディスクの搬入、リムの搬入、仮付けされたリム・ディスクの搬出がロボットで行われる、フルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。
2. リム・ディスク仮付け溶接装置が、ディスクとリムとをセンタリングし固定するセンタリング治具と、ディスクとリムとを仮付け溶接する仮付け溶接トーチと、を備えている請求項１記載のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。
3. リム・ディスク仮付け溶接装置が、テーブルと、テーブルに対して上下動する上型とを有し、センタリング治具がディスク芯出し部およびリム芯出し部を有し、センタリング治具のディスク芯出し部およびリム芯出し部は上型側に設けられている請求項２記載のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。
4. 仮付け溶接トーチが、溶接トーチ本体と、溶接トーチ本体をリム・ディスクの半径方向外側からリム・ディスクに進退動させるアクチュエータと、溶接トーチ本体のリム・ディスクに対する位置を検出するスタイラスピンと、を有する請求項２記載のフルフェイスホイール用リム・ディスク仮付け溶接装置。

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