JP2548304B2

JP2548304B2 - 車体組立装置

Info

Publication number: JP2548304B2
Application number: JP63143478A
Authority: JP
Inventors: 馨奥山; 博笹岡; 博行菅野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-06-13
Filing date: 1988-06-13
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPH01311969A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、複数の車体構成部品を相互に位置決めす
るとともに、仮付け溶接する車体組立装置に関するもの
であり、とくには、装置の十分なる小型化を実現するも
のである。

（従来の技術）従来のこの種の車体組立装置としては、たとえば特開
昭62−110581号公報に開示されたものがあり、この装置
では、位置決めロボットとしての、複数台の直交座標型
ロボットの、駆動系を含む全ての構成部分を、搬送装置
を取り囲んで配設したフレームの内側に取付ける一方、
溶接ロボットとしての関節型ロボットをフレームの外側
に配設することとしている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、自動車車体の組立てのためには、通常は、
30〜40台の位置決めロボットを設置することが必要にな
るため、それらのそれぞれの位置決めロボットの全ての
構成部分を、従来技術に示されるように、フレームの内
側に取付けた場合には、それぞれのロボットに個有のス
トローク量その他との関連の下で、複数台ロボットの協
動作動に必要な大きなスペースを、フレームの内側に確
保することが必要になり、フレーム、ひいては、車体組
立装置が著しく大型化するという問題があり、また、所
要の位置決め精度をもたらすために、フレームの剛性を
著しく高めなければならないという問題があった。

またこの一方において、自動車車体の仮付け溶接のた
めには、10〜20台の溶接ロボットが必要になるところ、
これらのロボットの全てを、従来技術におけるように、
フレームの外側に配設した場合には、装置のより一層の
大型化が余儀なくされるという問題があり、しかも、そ
れらの各溶接ロボットを、従来技術に示されるように、
作動部分が回動運動を行う多関節型ロボットとしたとき
は、それぞれの関節型ロボット間での、作動部相互の干
渉を回避するに十分なロボット配設スペースを確保する
ことが必要になる他、それらの各ロボットのアプローチ
軸等と、フレーム内側の直交座標型ロボット等との干渉
を防止するための余分なスペースをフレーム内に確保す
ることが不可避である他、干渉防止のための特別の移動
径路および移動順序を設定しなければならず、車体組立
ステーションでのサイクルタイムが長くなるという問題
があった。

この発明は、従来技術のかかる問題点に着目してなさ
れたものであり、従来技術に比し、装置を著しく小型化
することができるとともに、フレーム剛性を有効に低減
することができ、加えて、ロボット相互の干渉のおそれ
を十分に除去することがでる車体組立装置を提供するも
のである。

（課題を解決するための手段）この発明の車体組立装置は、搬送装置を取り囲むフレ
ームに、直交座標型ロボットからなる、位置決めロボッ
トおよび溶接ロボットの全てのロボットを取付けるとと
もに、各ロボットの一軸以上の駆動系をフレームの外側
に位置させ、それらの各ロボットの、フレームの内側に
て組立てられる車体に対して進退運動を行うアプローチ
軸を、フレームの外側から内側へ突出させたものにおい
て、各ロボットのベースを支持する取付支持部材、たと
えばレールおよび、そのベースの、搬送装置の延在方
向、いいかえれば搬送方向への進退運動をもたらす駆動
軸、たとえばねじ軸のそれぞれをフレームの外側面に配
設し、さらに、前記ねじ軸と協動するロボット駆動手段
および、アプローチ軸の進退運動をもたらす駆動手段の
それぞれをフレームの外側に設けたものである。

（作用）この発明の装置によれば、位置決めロボットおよび溶
接ロボットの全てを、並進運動を行う直交座標型ロボッ
トとすることで、ロボット相互の干渉のおそれを多関節
型ロボットのそれに比してはるかに低減させることがで
き、また、フレームに取付けた全てのロボットの、一軸
以上の駆動系をフレームの外側に位置させるとともに、
各ロボットのアプローチ軸をフレームの外側から内側へ
突出させることによって、複数台のロボットの協動作動
のための、各ロボットに固有のストロークをフレームの
外側に行わせることが可能となるので、各ロボットの重
量その他を支持するフレームを小型化できるとともに、
車体組立装置の全体を、従来技術に比し、著しく小型化
することができる。

しかもここでは、各ロボットのベースを支持するとと
もに、それの移動を案内する取付支持部材および、その
ベースの、搬送装置の延在方向への進退作動をもたらす
駆動軸のそれぞれをフレームの外側面に配設すること
で、それらをフレームの内側に配設する場合に比して、
フレームの小型化をより実効あるものとし、また、ロボ
ット駆動手段の他、各種の作業手段を先端部に有するア
プローチ軸それ自体の進退駆動手段をフレームの外側に
配設することにより、各ロボットの、フレーム内の占有
体積を一層低減させて、そのフレームのさらなる小型化
をもたらすとともに、上記の構成と相俟って、フレーム
内でのロボット相互の干渉のおそれをより効果的に除去
することができる。

従ってここでは、フレームの剛性を低下させてもな
お、ロボットの所要の作動精度を十分に担保することが
できる。

なお、この装置では、直交座標型とした溶接ロボット
をも、上述の場合と同様にしてフレームに取付けている
ことから、従来技術に比して、装置のより一層の小型化
を実現することができることはもちろん、、フレームの
内側での、干渉防止のための余分なスペースの確保が不
要となり、また、多関節型ロボットを用いる場合のよう
な、干渉防止のための特別の移動径路および移動順序の
設定が不要となる。

ところで、この装置では、各ロボットのベース、ひい
ては、ロボットそれ自体を、レールとすることができる
取付支持部材および、ねじ軸とすることができる駆動軸
の作用により、搬送装置の搬送方向へ所要に応じて水平
に進退移動させることにより、組立られる車種、車型等
の変更に対し、極めて大きな自由度をもって常に適正に
対応することができる。

加えて、この装置において、ロボットの、フレームへ
の取付支持部材および走行駆動軸を複数台のロボットに
共用した場合には、フレームの加工精度をもって、複数
台のロボットの、所要の作業精度を容易に確保すること
ができる。

（実施例）以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第1,2図はそれぞれ、この発明の実施例を示す部分断
面正面図および側面図であり、図中１は、シャトルコン
ベア、リフトアンドキャリーコンベアなどとすることが
できる搬送装置を、２は、車体組立ステーションで、こ
の搬送装置１を、第１図に示すように、上下、左右から
取り囲むフレームをそれぞれ示し、また、３は、そのフ
レーム２の内側にて組立られる車体を示す。

ここでは、このようなフレーム２に対し、各種の作業
手段を具える、直交座標型の複数台のロボット４の全て
を、組立てられる車体３に対して進退運動を行うそれら
の各アプローチ軸５がフレーム２の外側から内側へ突出
する姿勢にて取付ける。各ロボット４の、フレーム２へ
のかかる取付けは、車体組立装置を、各種の車種および
車型に適用可能ならしめる目的の下で、たとえば、フレ
ーム２の外側で、搬送装置１の搬送方向、いいかえれ
ば、第１図に示す三次元直交座標系のＹ軸方向へ延在さ
せて敷設したレール６と、このレール６に掛合させたス
ライダ７とからなる直動ガイドの、そのスライダ７に、
ロボット４のベース８を固定することに行うことがで
き、このことによれば、それぞれのロボット４は、フレ
ーム２に、その外側にて支持された状態で、レール６の
延在方向へ、組立られる車体の車種、車型に応じて自由
に水平移動することができる。

なお、ロボット４を、このようにしてフレーム２に取
り付けるに際しては、相互に接近させて配置され、時と
しては作動領域がオーバラップすることもあるそれぞれ
のロボット４に関しては、第２図に側面図で示すよう
に、複数台のロボット４にて一本のレール６を共用する
ことが好ましく、このことによれば、フレーム２の加工
精度および共用レール６の敷設精度を確保することによ
って、複数台のロボット４に所要の移動精度を付与する
ことができる。

またここでは、フレーム２に、上述したようにして取
付けたそれぞれのロボット４の、Ｙ軸方向への駆動をも
たらすべく、フレーム２の外側に、ボールのねじのねじ
軸９を取付け、そして、このねじ軸９に螺合するボール
ナット10および、このボールナット10をタイミングベル
トその他を介して回転駆動するサーボモータ11のそれぞ
れを、各ロボット２のベース８に取付ける。なお、ここ
においても、また一本のねじ軸９を、近接して位置する
複数台のロボット４に共用することができ、これによれ
ば、一本のねじ軸９の設置精度を十分に高めることに
て、複数台のロボット４の駆動精度を所期した通りのも
のとすることができる。

ここで、フレーム２に以上のようにして取付けられ、
そして、そのフレーム２に対して駆動されるそれぞれの
ロボット４は、たとえば、第３図に拡大して示すように
構成することができる。

これは、複数台のロボット４のうち、サイドボディの
サイドフレールを位置決め保持するものであり、このロ
ボット４では、ベース８に貫通させてフレーム２の内側
へ突出させたアプローチ軸５を、組立てられる車体３に
対して進退駆動するため、いいかえれば、三次元座標系
のＸ軸方向へ駆動するため、そのアプローチ軸の後端
に、エンコーダ付きのサーボモータ12を取付け、このサ
ーボモータ12を、アプローチ軸５の内側に延在させたね
じ軸13の後端に、カップリング14を介して連結し、そし
て、このねじ軸13に、ベース８に固定したボールナット
15を螺合させる。なおここで、ねじ軸13の先端部は、ア
プローチ軸５に固定した軸受16によって回転可能に支持
する。

かかる進退構造によれば、サーボモータ12を駆動して
ねじ軸13を回転させることにより、アプローチ軸５は、
そのねじ軸13と、ベース８に固定したボールナット15と
の作用に基づき、ベース８に対し、好ましくは、直動ガ
イドの案内下で、ねじ軸13とともに、Ｘ軸方向へ所要に
応じて進退運動することができる。

また、このロボット４では、アプローチ軸５の先端
に、それの進退方向と直交する方向、すなわち、三次元
座標系ではＺ軸方向へ進退駆動可能に手首部分17を取付
ける。

このために、ここでは、アプローチ軸５の先端に固定
したブラケットに、サーボモータ18を取付け、そして、
このサーボモータ18に連結したねじ軸19を、手首部分17
に固定したボールナット20に螺合させる一方、これもま
たアプローチ軸側に取付けたレール21に、手首部分17に
固定したスライダ22を掛合させることによって、レール
21とスライダ22とからなる直動ガイドで、手首部分17を
アプローチ軸５に支持することともに、定位置にて回転
するねじ軸19に対し、ボールナット20を、手首部分17と
ともに進退運動させる。

このような手首部分17は、その中間部に、車種毎のブ
ラケット23を、垂直面内で回動可能に枢支してなる関節
部24を有しており、この関節部24は、手首部分17の基部
材25に取付けた、ブラケット毎の車種切換シリンダ26
を、そのピストンロッドにてブラケット23に連結するこ
とにより、所要に応じて作動することができる。

そしてさらに、各ブラケット23の先端には、サイドル
ーフレール27のアウターパネル27aに接触して、それを
位置決め支持するロケータ28を固定し、また、このブラ
ケット23の下方へ突出させて設けたヨーク29には、クラ
ンプシリンダ30と、このクランプシリンダ30に、トグル
機構31を介して連結されて、サイドルーフレール27のイ
ンナーパネル27bに当接する、いいかえればサイドルー
フレール27をロケータ28に押圧するクランプ爪32とをそ
れぞれ取付ける。

従って、このロボット４では、ロケータ28およびクラ
ンプ爪32を、所要に応じて、三次元座標系の所要位置へ
移動させることができる他、車種切換シリンダ26の作用
によって、関節部24の周りに、使用位置と不使用位置と
の間で回動させることができ、この故に、選択されたロ
ケータ28およびクランプ爪32は、所要の位置で、サイド
ルーフレール27をそれらの間に位置決め保持することが
できるとともに、そのサイドルーフレール27を、適宜位
置へ変移させることができる。

第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、他の種類
のロボット４の、作業装置部分を例示する正面図、平面
図および側面図であり、ここに示す作業装置は、サイド
シルアウターパネルの所定位置への位置決めと、そのア
ウターパネルの、サイドシルインナーパネルへの溶接と
を行なうものである。

図中35,36はそれぞれ、前述した実施例のアプローチ
軸と同様にアプローチ軸５の先端に固定したブラケット
を示し、37,38はそれぞれ、ブラケット35,36の下端に取
付けた、エンコーダ付のサーボモータを示す。

ここで、一方のサーボモータ37は、そこに連結したね
じ軸39に、支持フレーム40に固定したボールナットを螺
合させることにより、その支持フレーム40を、図の上下
方向、いいかえれば、三次元座標系のＺ軸方向へ、レー
ル41とスライダ42とからなる直動ガイドの作用下で往復
運動させることができ、また、支持フレーム40に、第４
図（ｃ）に示すように、ブラケット43を介して取付けた
サーボモータ44は、そこに、プーリおよびタイミングベ
ルトを介して連結したねじ軸45と、作業手段取付フレー
ム46に故固定されて、ねじ軸45に螺合するボールナット
47との協動作用に基づき、レール48とスライダ49とから
なる直動ガイドの作用下で、作業手段取付フレーム46
を、組立てられる車体３に対する進退方向、すなわちＸ
軸方向へ、アプローチ軸５とは別個に往復運動させるこ
とができる。

そしてここでは、作業手段取付フレーム46に、サイド
シルアウターパネル50の上部フランジ50aを位置決めす
るロケータ51を、第５図に示すところから明らかなよう
に、それの進出方向へ突出させて取付けるとともに、こ
のロケータ51に隣接して位置し、サイドシルアウターパ
ネル50の上部フランジ50aを、サイドシルインナーパネ
ル52の上部フランジ52aに溶接する溶接ガン53を取付け
る。

また、他方のサーボモータ38は、そこに連結したねじ
軸55を、作業手段取付フレーム56に固定したボールナッ
ト57に螺合させることにより、これもまたブラケット36
に敷設したレール58と、作業手段取付フレーム56に固定
されて、レール58に掛合するスライダ59とからなる直動
ガイドの作用下で、その作業手段取付フレーム56を、上
下方向、すなわち、Ｚ軸方向へ往復運動させることがで
きる。

このようにして作動される作業手段取付フレーム56に
は、第５図に示すところから明らかなようにエンコーダ
付きのサーボモータ60によって駆動される回転軸61を設
け、そして、その回転軸61に、中間部を固定した揺動レ
バー62の先端部には、ロケータ51の真下に位置して、サ
イドシルアウターパネル50の下部フランジ50bを位置決
めするロケートリンク63の下端部を枢支し、また、その
後端部には、固定プレート64に当接するストッパ65を設
ける。

なおここで、ロケートリンク63の、位置決めに寄与す
る上端部分には、固定プレート64に、ブラケットを介し
て枢支したリンク66の遊端部分を枢支し、このリンク66
と、ロケートリンク63と、揺動レバー62とで平行リンク
機構を構成する。このことによれば、揺動レバー62の揺
動運動に基づいて、ロケートリンク63を昇降変位させる
に際し、そのロケートリンク63の位置決め表面を、垂直
方向へ延在させた姿勢にて、平行変位させることがで
き、これがため、その位置決め表面は、各種寸法のサイ
ドシルアウターパネル50の下部フランジ50bに、常に適
正に当接することができる。

さらにここでは、ロケートリンク63に、ブラケット67
を介して、Ｙ軸方向へ大きく突出するアーム68を取付
け、このアーム68の先端部に、サイドシルアウターパネ
ル50の下部フランジ50bを、サイドシルインナー52の下
部フランジ52bに溶接する溶接ガン69を取付る。

このように構成してなる作業装置によって、サイドシ
ルアウターパネル50の位置決めと、それの、サイドイン
ナーパネル52への溶接とを行う場合には、ロボットベー
ス８およびアプローチ軸５の適宜なる進退状態で、それ
ぞれのサーボモータ37,38を作動させることにより、ロ
ケータ51を、位置決めされるサイドシルアウターパネル
50の、上部フランジ50aと対向する位置に、また、ロケ
ートリンク63の位置決め表面を、そのサイドシルアウタ
ーパネル50の下部フランジ50aの近傍位置にそれぞれも
たらすとともに、ロケータ51に隣接して位置する溶接ガ
ン53の、両電極チップを、それぞれのパネル50,52の上
部フランジ50a,52aを隔てて、そして、ロケートリンク6
3に取付けた溶接ガン69の両電極チップを、パネル50,52
の下部フランジ50b,52bを隔ててそれぞれ位置させ、次
いで、作業手段取付フレーム46を進出作動させて、ロケ
ータ51の位置決め表面で、サイドシルアウターパネル50
の上部フランジ50aを所定位置に位置決めする一方、サ
ーボモータ60の作動に基づく揺動レバー62の揺動運動に
よって、ロケートリンク63の位置決め表面で、パネル50
の下部フランジ50bを所定位置に位置決めする。そして
その後は、それぞれの溶接ガン53,69の電極チップで、
位置決め状態にあるそれぞれの上部フランジ50a,52aお
よび下部フランジ50b,52bを狭持して、それらの相互の
溶接をもたらす。

ここで、この発明では、以上に述べたロボットの他、
溶接ガンだけを具えるロボット、ロケートピンだけを具
えるロボットなどの種々のロボット４をフレーム２に取
付けるに際し、前述したように、一軸以上の駆動系をフ
レーム２の外側に位置させるとともに、各アプローチ軸
５を、フレーム２の外側から突出させることに加えて、
各ロボット４のベース８を支持するレール６および、ベ
ース８の、搬送装置１の延在方向への進退作動をもたら
すねじ軸９のそれぞれをフレーム２の外側面に配設し、
また、ねじ軸９と協動するサーボモータ11および、アプ
ローチ軸５の進退運動をもたらすサーボモータ12のそれ
ぞれをフレーム２の外側に設けることにより、それぞれ
のロボット４の、作業装置、車体３に対する作業部位な
どの相違に起因する、それぞれのアプローチ軸５の、フ
レーム２に対する搬送方向の作用位置、フレーム内への
突出長さ、進退ストローク量その他の相違を、フレーム
２の外側に吸収することが可能となるので、車体組立装
置を、従来技術に比して著しく小型化することができ、
併せて、ロボット４の所要の作業精度をもたらすに必要
なフレーム２の剛性を、これもまた従来技術に比し、大
きく低減することができる。

しかもここでは、位置決めロボットはもちろん、溶接
ロボットをも、直交座標型のロボットとし、そして、そ
の溶接ロボットにおいてもまた、上述したと同様に構成
していることから、溶接ロボットをフレーム２の外側に
配設する従来技術に比し、装置のより一層の小型化を実
現することができる他、フレーム２の内外側のそれぞれ
に、ロボット相互の干渉を防止するための余分なスペー
スを確保することが不要になるとともに、複数台のロボ
ット４の、干渉防止のための特別の移動径路および移動
順序を設定することが不要となる。

そしてまた、フレーム２へのロボット４の取付けに際
し、レール６およびねじ軸９を複数台のロボット４に共
用した場合には、それらの取付精度およびフレーム２の
加工精度を確保することにて、複数台のロボット４の取
付精度、ひいては、作業精度を、容易に所期した通りの
ものとすることができる。

（発明の効果）かくして、この発明によれば、車体組立装置の全体を
十分小型化することができるとともに、フレームの剛性
を有効に低減してなお、所期した精度を十分に確保する
ことができる。

加えて、溶接ロボットを、他のロボットと同様にして
フレームに取付けられる直交座標型ロボットとすること
により、ロボット相互の干渉を防止するための余分な空
間、時間などを不要ならしめることができる。

しかもここでは、各ロボットのベースを支持するとと
もに、それの移動を案内する取付支持部材および、その
ベースの、搬送装置の延在方向への進退作動をもたらす
駆動軸のそれぞれをフレームの外側面に配設すること
で、それらをフレームの内側に配設する場合に比して、
フレームの小型化をより実効のあるものとし、また、ロ
ボット駆動手段の他、アプローチ軸の進退駆動手段をフ
レームの外側に配設することにより、各ロボットのフレ
ーム内の占有体積を一層低減させて、そのフレームのさ
らなる小型化をもたらすとともに、上記の構成と相俟っ
て、フレーム内でのロボットの相互干渉のおそれをより
効果的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第1,2図は、それぞれ、この発明の装置を例示する部分
断面正面図および側面図、第３図は、一の種類のロボットを例示する側面図、第4,5図はそれぞれ、他の種類のロボットの作業装置部
分を例示する図である。１……搬送装置、２……フレーム３……組立てられる車体４……ロボット５……アプローチ軸６……レール８……ベース９……ねじ軸 11,12……サーボモータ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送装置（１）を囲繞して配設したフレー
ム（２）に、直交座標の複数台のロボット（４）の全て
を取付けるとともに、各ロボット（４）の一軸以上の駆
動系をフレーム（２）の外側に位置させ、これらの各ロ
ボットの、フレームの内側にて組立てられる車体（３）
に対して進退運動を行うアプローチ軸（５）を、前記フ
レームの外側から内側へ突出させてなる装置であって、
各ロボット（４）のベース（８）を支持する取付支持部
材（６）および、そのベース（８）の、搬送装置（１）
の延在方向への進退作動をもたらす駆動軸（９）のそれ
ぞれのフレーム（２）の外側面に配設し、前記駆動軸
（９）と協働するロボット駆動手段（11）および、前記
アプローチ軸（５）の進退運動をもたらす駆動手段（1
2）のそれぞれをフレーム（２）の外側に配設したこと
を特徴とする車体組立装置。