JP2008279496A - 溶接装置及び車体の生産方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース上で溶接したワークを吊り上げても、ワークが撓むことを防ぐことができる溶接技術を提供することを課題とする。
【解決手段】第１位置決め部材２７、第２位置決め部材２９は、ワーク固定台１２に第１シリンダ２１、第２シリンダ２２を介して設けられ、これらのシリンダ２１、２２はコントローラで制御され、このコントローラは溶接ロボットの移動情報と位置決め部材２７、２９の位置情報とから溶接ロボットに干渉する虞がある第１位置決め部材２７又は第２位置決め部材２９を下降させる。
【効果】溶接後、車体パネル１３を移動させるために吊り上げたとき、車体パネル１３は十分な剛性が確保されているので、車体パネル１３が撓むことを防ぐことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ベースに複数の位置決め部材を起立させ、これらの位置決め部材にワークを載せ、このワークに溶接ロボットで溶接を施す溶接技術に関する。

車体パネルは、例えばプレス成形された２枚の板材を重ねた状態で溶接して製作される。このときに、基準ピンに代表される位置決め部材が有効となる。例えば位置決め部材で下の板材の位置を決定し、更に位置決め部材で上の板材の位置を決定すると、上下の板材の相対位置が好ましく定まる。

このような基準ピンを備えた溶接装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開平６−２９７８１号公報（図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図５は従来の技術の基本構成を説明する図であり、（ａ）にて、溶接装置１００は、床に設置した架台に昇降可能に取り付けられるリフタ１０１と、このリフタ１０１の上部に設けるモータ１０２及び減速機１０３と、この減速機１０３の出力軸に固定したボス１０４と一体に形成される回転板１０５と、この回転板１０５の上面に設けられワーク１０６を押さえるクランプ１０７、１０７と、回転板１０５の上面に設けられワーク１０６を支える複数の受け部材１０８と、回転板１０５の上面に設けられワーク１０６の位置決めを行う基準ピン１０９と、図示せぬ溶接ロボットの先端に設けられるガンチップ１１１、１１１とからなるスポット溶接式ポジショナである。

（ｂ）にて、上記ワーク１０６は２枚の鋼板１１２、１１２を重ねたものであり、これらの鋼板１１２、１１２をガンチップ１１１、１１１で挟んで溶接することができる。
（ｃ）に示すように、溶接後、鋼板１１２、１１２を吊り上げる。

ところで、（ｂ）において、鋼板１１２、１１２の中央部は、クランプ１０７、１０７、複数の受け部材１０８、基準ピン１０９で支えられているので、ガンチップ１１１、１１１が入り難い。すなわち、鋼板１１２、１１２の中央部では、溶接可能な箇所が限られる。この結果、鋼板１１２、１１２の中央部の溶接数は不足しがちになる。

すると、（ｃ）において、鋼板１１２、１１２をワーク移動ロボット１１３で吊り上げると、鋼板１１２、１１２の中央部は、溶接数が不足しているため、撓んでしまうことがある。これでは、製品前の鋼板１１２、１１２に変形が生じることになり、品質上の問題を招く。

そのため、回転板１０５（ベース）上で溶接した鋼板１１２、１１２（ワーク）を吊り上げても、ワークが撓むことを防ぐことができる溶接技術の開発が求められる。

本発明は、ベース上で溶接したワークを吊り上げても、ワークが撓むことを防ぐことができる溶接技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ベースに複数の位置決め部材を起立させ、これらの位置決め部材にワークを載せ、このワークに溶接ロボットで溶接を施す溶接装置において、前記位置決め部材の各々は、前記ベースに昇降機構を介して設けられ、これらの昇降機構は制御部で制御され、この制御部は前記溶接ロボットの移動情報と複数の位置決め部材の位置情報とから溶接ロボットに干渉する虞がある位置決め部材を下降させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、昇降機構を備えた位置決め部材が複数本設けられているベースと、溶接ロボットと、前記昇降機構を制御する制御部とで、車体パネルに溶接を施す車体の生産方法において、前記溶接ロボットで前記車体パネルに溶接を施す際に、前記制御部により、溶接ロボットと干渉する虞がある位置決め部材を下降させて前記干渉を回避し、干渉の虞が無くなったら下げてある位置決め部材を上げて車体パネルの位置決め作用を発揮させることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、溶接は、スポット溶接であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、位置決め部材に載せた車体パネルに第１次溶接を施し、この第１次溶接が終了した後に、前記位置決め部材から上方へ分離するように持ち上げた前記車体パネルに空中で第２次溶接を施す際に、前記第１次溶接に、請求項２記載の車体の生産方法を適用することを特徴とする。

請求項１に係る発明では、制御部は溶接ロボットに干渉する虞がある位置決め部材を下降させるようにしたので、溶接部がワークの特定部位に集中することがなく、溶接部をワークの全体に分散させることができる。そのため、溶接後、ワークを移動させるために吊り上げたとき、ワークは十分な剛性が確保されているので、ワークが撓むことはない。

請求項１によれば、ベース上で溶接したワークを吊り上げても、ワークが撓むことを防ぐことができる溶接装置を提供することができる。

請求項２に係る発明では、制御部により、溶接ロボットと干渉する虞がある位置決め部材を下降させて干渉を回避するようにしたので、溶接部が車体パネルの特定部位に集中することがなく、溶接部を車体パネルの全体に分散させることができる。そのため、溶接後、車体パネルを移動させるために吊り上げたとき、車体パネルは十分な剛性が確保されているので、車体パネルが撓むことを防ぐことができる。

また、制御部により、干渉の虞が無くなったら下げてある位置決め部材を上げて車体パネルの位置決め作用を発揮させるようにしたので、溶接中に下げる必要がある位置決め部材は一部となる。そのため、車体パネル全体の位置決めに影響を及ぼすことがないので、安定した溶接作業を行うことができる。

請求項３に係る発明では、スポット溶接は、溶接時間が短い溶接法であるので、車体パネルの溶接に適する。そのため、車体の生産効率を向上させることができる。

請求項４に係る発明では、位置決め部材に載せた車体パネルに第１次溶接を施し、この第１次溶接の終了後に、位置決め部材から上方へ分離するように持ち上げた車体パネルに空中で第２次溶接を施すようにした。第１次溶接では、車体パネルの剛性を確保することができ、第２次溶接では、車体パネルを持ち上げるので、溶接ロボットによる溶接作業の自由度を高めることができる。そのため、車体パネルの剛性を確保することができ、且つ車体パネルの溶接作業性を向上させることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る溶接装置の構成図であり、ワークは乗用車の車体パネル、溶接はスポット溶接を例にして以下に説明する。

スポット溶接装置１０は、床１１に設置されるベースとしてのワーク固定台１２と、このワーク固定台１２の両端部に取り付けられるとともにワーク固定台１２に載せた例えば乗用車の車体パネル１３を押さえるシリンダ駆動式の左クランプユニット１４及び右クランプユニット１５と、左クランプユニット１４と右クランプユニット１５の中間のワーク固定台１２に立てた状態で取り付けられる昇降機構群２０（詳細後述）と、この昇降機構群２０を制御する制御部としてのコントローラ６０と、このコントローラ６０で制御され先端に備えた溶接ガン６１で車体パネル１３に溶接を施すとともに床１１に設置される溶接ロボット７０とからなる。

昇降機構群２０は、例えば全５本の油圧サーボ式シリンダで構成される。最も左を第１シリンダ２１（詳細後述）、以下右へ第２シリンダ２２（詳細後述）、第３シリンダ２３、第４シリンダ２４、第５シリンダ２５とする。

なお、昇降機構群２０を構成するシリンダの数量は、５本として説明したが、ワーク固定台１２及び車体パネル１３の大きさに応じて数量を増減することができるため、シリンダの数量を変更することは差し支えない。

加えて、第１シリンダ２１の第１シリンダロッド２６の先端には第１位置決め部材２７（詳細後述）が設けられ、第２シリンダ２２の第２シリンダロッド２８の先端には第２位置決め部材２９（詳細後述）が設けられ、第３シリンダ２３の第３シリンダロッド３１の先端には第３位置決め部材３２が設けられ、第４シリンダ２４の第４シリンダロッド３３の先端には第４位置決め部材３４が設けられ、第５シリンダ２５の第５シリンダロッド３５の先端には第５位置決め部材３６が設けられる。

図２は図１の２部拡大図であり、第１位置決め部材２７は、第１シリンダロッド２６の先端に例えばねじ接続で取り付けられる第１接続部３７と、この第１接続部３７から上方に延ばして形成させる第１基準ピン３８とで構成し、第２位置決め部材２９は、第２シリンダロッド２８の先端に例えばねじ接続で取り付けられる第２接続部３９と、この第２接続部３９から上方に延ばして形成させる第２基準ピン４１とで構成する。

なお、第１シリンダロッド２６と第１接続部３７の取付方法並びに第２シリンダロッド２８と第２接続部３９の取付方法は、ねじ接続で説明したが、溶接であってもよく、他の取付方法に変更することは差し支えない。

また、位置決め部材は、上記では第１位置決め部材２７と第２位置決め部材２９で説明したが、第３位置決め部材（図１符号３２）、第４位置決め部材（図１符号３４）、第５位置決め部材（図１符号３６）の構造は、第１位置決め部材２７と第２位置決め部材２９と同様であるため、第３位置決め部材、第４位置決め部材、第５位置決め部材の構造の説明は省略する。

４２は支柱、４３は支柱の上端に設けたワーク受け面、４４はベースプレート、４５は第１シリンダ２１と第２シリンダ２２を支える支持部材、５４はベースプレートを床に固定するボルト、５５は第１シリンダ２１と第２シリンダ２２を支持部材に取り付けるボルトである。

車体パネル１３の下パネル４６に開けた第１位置決め孔４７及び第２位置決め孔４８を第１基準ピン３８及び第２基準ピン４１に嵌めると同時に、下パネル４６の左端をワーク受け面４３に載せ、車体パネル１３の上パネル４９に開けた第１位置決め孔５１及び第２位置決め孔５２を第１基準ピン３８及び第２基準ピン４１に嵌めると同時に、上パネル４９の左端を下パネル４６の左端に載せ、下パネル４６と上パネル４９で構成される車体パネル１３の左端部５３を左クランプユニット１４で押さえることにより、車体パネル１３をワーク固定台１２にセットすることができる。

上記状態のままで、コントローラ（図１符号６０）からの指令により、例えば第２シリンダ２２を作動させ、第２シリンダロッド２８を戻すと、第２位置決め孔４８及び第２位置決め孔５２周りにはスペースが出来る。このスペースに前述した溶接ロボット（図１符号７０）の溶接ガン（図１符号６１）を、コントローラからの指令により移動させることで、第２位置決め孔４８及び第２位置決め孔５２周りの車体パネル１３を溶接することができる。

また、上記溶接後、コントローラからの指令により第２シリンダロッド２８を押し出し、再び第２基準ピン４１を第２位置決め孔４８及び第２位置決め孔５２に嵌めると、車体パネル１３の位置決めを安定させることができる。

ここで図１に戻って、スポット溶接装置１０では、第１位置決め部材２７、第２位置決め部材２９、第３位置決め部材３２、第４位置決め部材３４、第５位置決め部材３６は、ワーク固定台１２に第１シリンダ２１、第２シリンダ２２、第３シリンダ２３、第４シリンダ２４、第５シリンダ２５を介して設けられ、これらの第１シリンダ２１、第２シリンダ２２、第３シリンダ２３、第４シリンダ２４、第５シリンダ２５はコントローラ６０で制御され、このコントローラ６０は溶接ロボット７０の移動情報と第１位置決め部材２７、第２位置決め部材２９、第３位置決め部材３２、第４位置決め部材３４、第５位置決め部材３６の位置情報とから溶接ロボット７０に干渉する虞がある第１位置決め部材２７又は第２位置決め部材２９又は第３位置決め部材３２又は第４位置決め部材３４又は第５位置決め部材３６を下降させることを特徴とする。
以上の構成からなるスポット溶接装置１０の作用を説明する。

図３は本発明に係る溶接装置の作用説明図であり、車体パネルの溶接組立工程を示す。なお、車体パネル１３は、下パネル（図２符号４６）と上パネル（図２符号４９）を重ねて構成したものとする。

（ａ）にて、ワーク固定台１２に車体パネル１３をセットした状態で、コントローラ６０から矢印（１）のように第２シリンダ２２に指令を出し、矢印（２）のように第２シリンダロッド２８を戻す。次にコントローラ６０から矢印（３）のように溶接ロボット７０に指令を出し、溶接ロボット７０を矢印（４）のように移動させる。

（ｂ）にて、溶接ロボット７０が車体パネル１３の第２シリンダ２２周りに移動し、この状態でコントローラ６０から矢印（５）のように溶接ロボット７０に指令を出すことで、溶接ガン６１を矢印（６）のように車体パネル１３に向わせる。

（ｃ）にて、溶接ガン６１で車体パネル１３を挟んだままで、コントローラ６０から矢印（７）のように溶接ロボット７０に指令を出す。これにより、車体パネル１３に溶接が施され、次に溶接ガン６１を矢印（８）のように車体パネル１３から離し、さらに溶接ロボット７０を矢印（９）のように移動させる。この後、コントローラ６０から矢印（１０）のように第２シリンダ２２に指令を出し、矢印（１１）のように第２シリンダロッド２８を押し出す。

このとき、第２シリンダロッド２８の先端に設けた第２基準ピン４１が、車体パネル１３の第２位置決め孔（図２符号４８、５２）に戻るので、第２基準ピン４１は車体パネル１３の位置決め作用を発揮する。

ここで図１に戻って、スポット溶接装置１０では、コントローラ６０により、溶接ロボット７０と干渉する虞がある第１位置決め部材２７又は第２位置決め部材２９又は第３位置決め部材３２又は第４位置決め部材３４又は第５位置決め部材３６を下降させて干渉を回避するようにしたので、溶接部が車体パネル１３の特定部位に集中することがなく、溶接部を車体パネル１３の全体に分散させることができる。そのため、溶接後、車体パネル１３を移動させるために吊り上げたとき、車体パネル１３は十分な剛性が確保されているので、車体パネル１３が撓むことを防ぐことができる。

また、コントローラ７０により、干渉の虞が無くなったら下げてある第１位置決め部材２７又は第２位置決め部材２９又は第３位置決め部材３２又は第４位置決め部材３４又は第５位置決め部材３６を上げて車体パネル１３の位置決め作用を発揮させるようにしたので、溶接中に下げる必要がある位置決め部材は一部となる。そのため、車体パネル１３全体の位置決めに影響を及ぼすことがないので、安定した溶接作業を行うことができる。

そして、スポット溶接は、溶接時間が短い溶接法であるので、車体パネル１３の溶接に適する。そのため、車体の生産効率を向上させることができる。

上記では、車体パネル１３の溶接は、ワーク固定台１２上で施すことで説明したが、例えば車体パネル１３の左クランプユニット１４及び右クランプユニット１５で押さえられている部分は、ワーク固定台１２上では溶接ができない。その対策して、ロボットで車体パネル１３を吊り上げた状態で、前記部分を溶接する方法が挙げられる。これを以下に説明する。

図４は本発明に係る溶接装置の比較例と実施例の対比図であり、（ａ）にて、ワーク固定台１２に第１シリンダ２１、第２シリンダ２２、第３シリンダ２３、第４シリンダ２４、第５シリンダ２５を介して設けた第１位置決め部材２７、第２位置決め部材２９、第３位置決め部材３２、第４位置決め部材３４、第５位置決め部材３６に載せた車体パネル１３に、溶接ロボット（図１符号７０）で施す溶接を第１次溶接（仮付け溶接）とする。

（ｂ）にて、第１次溶接の終了後に、第１位置決め部材２７、第２位置決め部材２９、第３位置決め部材３２、第４位置決め部材３４、第５位置決め部材３６から上方へ分離するようにワーク移動ロボット７１で持ち上げた車体パネル１３に、空中で溶接ロボット（図１符号７０）によって施す溶接を第２次溶接（増打ち溶接）とする。

（ｃ）は、従来の溶接装置を用いて行う第１次溶接と第２次溶接の割合を示した比較例である。第１次溶接と第２次溶接の割合がほぼ同じなので、（ｄ）に示すように車体パネル１１４をワーク移動ロボット１１３で吊り上げると、車体パネル１１４は溶接が不足している箇所が多いので撓む。

（ｅ）は、本発明の溶接装置を用いて行う第１次溶接と第２次溶接の割合を示した実施例であり、第１次溶接が大幅に増えるので、第１次溶接では車体パネルの剛性を確保することができる。そのため、第２次溶接のために車体パネルを吊り上げても、（ｂ）のように車体パネル１３は撓まない。

また、第２次溶接では、車体パネル１３をワーク移動ロボット７１で持ち上げるので、溶接ロボット（図１符号７０）による溶接作業の自由度を高めることができる。

図２に戻って、スポット溶接装置１０では、コントローラ（図１符号６０）は溶接ロボット（図１符号７０）に干渉する虞がある第１位置決め部材２７又は第２位置決め部材２９を下降させるようにしたので、溶接部が車体パネル１３の特定部位に集中することがなく、溶接部を車体パネル１３の全体に分散させることができる。そのため、仮付け溶接後、例えば増打ち溶接をするために車体パネル１３を吊り上げたとき、車体パネル１３は十分な剛性が確保されているので、車体パネル１３が撓むことはない。

よって、ワーク固定台１２上で溶接した車体パネル１３を吊り上げても、車体パネル１３が撓むことを防ぐことができるスポット溶接装置１０を提供することができる。

尚、本発明に用いる昇降機構は、実施の形態では油圧サーボ式シリンダを採用したが、空気圧式シリンダ、電動式シリンダを採用することができるため、他の形式のシリンダを採用すること差し支えない。

また、本発明に用いるワークは、実施の形態では乗用車の車体パネルを適用して説明したが、トラックの車体パネル及びバスの車体パネルを適用することができるため、他の車両の車体パネルを適用することは差し支えない。

本発明の溶接装置及び車体の生産方法は、車体の組立作業に好適である。

本発明に係る溶接装置の構成図である。 図１の２部拡大図である。 本発明に係る溶接装置の作用説明図である。 本発明に係る溶接装置の比較例と実施例の対比図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０…スポット溶接装置（溶接装置）、１２…ワーク固定台（ベース）、１３…乗用車の車体パネル（ワーク）、２０…昇降機構群、２１…第１シリンダ（昇降機構）、２２…第２シリンダ（昇降機構）、２３…第３シリンダ（昇降機構）、２４…第４シリンダ（昇降機構）、２５…第５シリンダ（昇降機構）、２７…第１位置決め部材（位置決め部材）、２９…第２位置決め部材（位置決め部材）、３２…第３位置決め部材（位置決め部材）、３４…第４位置決め部材（位置決め部材）、３６…第５位置決め部材（位置決め部材）、３８…第１基準ピン、４１…第２基準ピン、４６…下パネル、４７、５１…第１位置決め孔、４８、５２…第２位置決め孔、４９…上パネル、６０…コントローラ（制御部）、７０…溶接ロボット。

Claims (4)

1. ベースに複数の位置決め部材を起立させ、これらの位置決め部材にワークを載せ、このワークに溶接ロボットで溶接を施す溶接装置において、
   前記位置決め部材の各々は、前記ベースに昇降機構を介して設けられ、これらの昇降機構は制御部で制御され、
   この制御部は前記溶接ロボットの移動情報と複数の位置決め部材の位置情報とから溶接ロボットに干渉する虞がある位置決め部材を下降させることを特徴とする溶接装置。
2. 昇降機構を備えた位置決め部材が複数本設けられているベースと、溶接ロボットと、前記昇降機構を制御する制御部とで、車体パネルに溶接を施す車体の生産方法において、
   前記溶接ロボットで前記車体パネルに溶接を施す際に、前記制御部により、溶接ロボットと干渉する虞がある位置決め部材を下降させて前記干渉を回避し、干渉の虞が無くなったら下げてある位置決め部材を上げて車体パネルの位置決め作用を発揮させることを特徴とする車体の生産方法。
3. 前記溶接は、スポット溶接であることを特徴とする請求項２記載の車体の生産方法。
4. 前記位置決め部材に載せた前記車体パネルに第１次溶接を施し、この第１次溶接が終了した後に、前記位置決め部材から上方へ分離するように持ち上げた前記車体パネルに空中で第２次溶接を施す際に、前記第１次溶接に、請求項２記載の車体の生産方法を適用することを特徴とする。

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