JP2993311B2 - 溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の部品組立ライ
ン等における溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種溶接装置として、例えば図１４に
示すようなフロントデッキ溶接装置がある。

【０００３】これによれば、シャトルコンベヤ１により
治具２が７工程に亘って搬送されると共に第２，第４及
び第６工程に対応したシャトルコンベヤ１の一側方に溶
接ロボット３が配置される一方、第１，第３，第５及び
第７工程に対応したシャトルコンベヤ１の他側方に所定
数のパレット４が配置される。

【０００４】従って、先ず、第１工程で治具２上に、所
定のパレット４から取り出した大物部品としてのカウル
トップパネルインナをセットすると共に、このカウルト
ップパネルインナに、所定のパレット４から取り出した
インナパネルセンタブラケットや吸気ダクト等の小物部
品を、ポータブルスポットや自動溶接機で仮付溶接した
後、第２工程で所定の溶接ロボット３により本溶接す
る。

【０００５】次に、第３工程で前記治具２上のカウルト
ップパネルインナに、所定のパレット４から取り出した
フロントデッキクロスメンバやフロントアッパフレーム
インナエクステンション等を第１工程と同様に仮付溶接
した後、第４工程で所定の溶接ロボット３により本溶接
する。

【０００６】次に、第５工程で前記治具２上のカウルト
ップパネルインナに、所定のパレット４から取り出した
カウルトップパネルアウタを第１，３工程と同様に仮付
溶接した後、第６工程で所定の溶接ロボット３により本
溶接する。

【０００７】最後に、第７工程で前記治具２上に組み立
てられたフロントデッキを取り出して所定のパレット４
に載置するのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した大
物部品に小物部品を溶接により組付けていく従来の溶接
装置にあっては、小物部品を大物部品の規定位置にクラ
ンパなどで固定した状態で小物部品を仮付溶接する工程
と、前記クランパを外し小物部品を大物部品に本溶接す
る工程が必要となるので、各工程がシャトルコンベヤに
沿って一つづつ直列的に設定され、ラインが長くなると
共にシャトルコンベヤも長くなって設備費が増大すると
いう問題点があった。また、ライン長の増大で各工程に
おける部品の供給や溶接作業のための作業者数も多く必
要となると共に、各工程における作業を自動化する場
合、ロボットも工程数に比例して多く必要となり、前述
した設備費の増大をさらに助長するという欠点もあっ
た。

【０００９】そこで、本発明の目的は、ワーク搬送長の
短縮化が図れると共に、自動化率及びロボット稼動率を
上げて作業者数及びロボット数の削減が図れる溶接装置
を提供することにある。さらに本発明の目的は、大物部
品に複数の小物部品を溶接付けにより組付けるための溶
接装置として特に作業者数の削減が図れ自動化率の高い
溶接装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の、本発明の構成は、ワーク搬送ライン方向に沿って配
置されたロボット用架台と、該ロボット用架台のワーク
搬送ライン方向に所定間隔離間して並設された二以上の
溶接ロボットと、前記ロボット用架台に添設されかつ同
架台よりも高さが低い搬送機用架台と、前記各溶接ロボ
ットのそれぞれに対応して前記ワーク搬送ライン方向と
略直角方向へ往復動可能に設けられ複数のワークが組付
状態にセットされるワークセット位置からこれら複数の
ワークを前記溶接ロボットにより仮溶接する第１溶接位
置へと搬入し得る治具と、前記搬送機用架台上を前記ワ
ーク搬送ライン方向に沿って往復動可能に設けられ本溶
接が完了したワークを下流側の治具で前記第１溶接位置
に搬入されている別ワークに組付状態にセットし得る一
以上の搬送機とを備え、前記搬送機はワークをワーク搬
送ライン下流方向へ搬送せしめる基台を有すると共に同
基台に上下動可能に設けられ仮溶接の完了したワークを
第１溶接位置にある治具から受け取るワーク受取位置と
同ワーク受取位置の上方に設定され仮溶接された複数の
ワークを前記溶接ロボットにより本溶接を行う第２溶接
位置とで停止可能なワーク保持手段を有することを特徴
とする。

【００１１】

【作用】前記構成によれば、ワーク搬送ラインの同一位
置に二つの工程を上下位置で並列的に設定でき、ライン
長が短縮化されるので、狭い工場スペースにも設置可能
となる。

【００１２】また、同一のロボットで二つの工程におけ
る異なる作業に対応でき、自動化率とロボット稼動率が
向上される。

【００１３】

【実施例】以下添付図面に基づいて、本発明の一実施例
を説明する。

【００１４】フロントデッキ溶接装置の概略全体平面図
である図１に示すように、ワーク搬送ライン方向に長い
ロボット用架台１０上にその長手方向（図中左右方向）
へ所定間隔離間して第１〜第３溶接ロボット１１ａ〜１
１ｃが載設される。

【００１５】また、ロボット用架台前方のフロア上に
は、前記架台１０と略同長ではあるが高さが前記架台１
０より低い矩形の搬送機用架台１２が設置されると共
に、この架台１２上に敷設されたリニアガイドの前後一
対からなるレール１３上を第１，第２搬送機１４ａ，１
４ｂが往復動し得るようになっている。

【００１６】また、フロア上には、前記レール１３と直
交しかつ第１〜第３溶接ロボット１１ａ〜１１ｃにそれ
ぞれ対応した位置に、左右一対からなる第１〜第３レー
ル１５ａ〜１５ｃが敷設され、これらのレール上をそれ
ぞれ第１〜第３治具１６ａ〜１６ｃが往復動し得るよう
になっている。

【００１７】図１中１７ａ〜１７ｃは次に作業者が治具
１６ａ〜１６ｃへ搬入する部品を事前に載置しておく各
種部品のセット台で、１８は各セット台１７ａ〜１７ｃ
に作業者により載置される各種部品が種類分けされて載
置された各種部品用のパレットである。さらに、１９ａ
〜１９ｃ及び２０ａ〜２０ｃは第１〜第３溶接ロボット
１１ａ〜１１ｃ用のコントローラ及びシステムコントロ
ーラで、２１は第１，第２搬送機用のコントローラであ
る。また、２２は操作盤である。

【００１８】前記第１〜第３溶接ロボット１１ａ〜１１
ｃは、図４にも示すように、多関節形ロボットが用いら
れると共に、その内の第１，第２溶接ロボット１１ａ，
１１ｂはそのアーム先端に溶接ガン２３を備える一方第
３溶接ロボット１１ｃは溶接ガン２３に加えてハンド２
４も備えている。

【００１９】前記第１，第２搬送機１４ａ，１４ｂは、
図２及び図３にも示すように、同一構造のものが用いら
れると共に、その内の第１搬送機１４ａは第１溶接ロボ
ット１１ａと第２溶接ロボット１１ｂとの間でワークの
受渡しを行う一方第２搬送機１４ｂは第２溶接ロボット
１１ｂと第３溶接ロボット１１ｃとの間でワークの受渡
しを行うものである。

【００２０】図５〜図８に、第１，第２搬送機１４ａ，
１４ｂの具体的な構成を示す。即ち、第１，第２搬送機
１４ａ，１４ｂは、架台１２上をスライド可能な基台３
０とこの基台３０上を長ストロークで昇降可能な第１昇
降台３１とこの第１昇降台３１上を短ストロークで昇降
可能な第２昇降台３２とこの第２昇降台３２上をスライ
ド可能な保持台３３とを主たる構成部材としている。

【００２１】前記基台３０は、その下面にリニアガイド
の前後一対からなるベアリング３５を左右方向（スライ
ド方向）に二組有していて、それぞれのベアリング３５
が架台１２上のレール１３にスライド可能に嵌合してな
る。そして、基台３０の後部には、基台駆動用のサーボ
モータ３６が下向きに取り付けられ、その出力軸に固着
したピニオン３７が架台１２の後端縁に固設したラック
３８に噛合している。また、基台３０と架台１２とに
は、多数本の配線，配管を収納したまま基台３０の往復
動に対し円滑に追従し得る可撓ダクト３９が介装され
る。

【００２２】前記第１昇降台３１は、前記基台３０に上
向きに取り付けられた第１エアシリンダ４０により昇降
されるもので、該シリンダのピストンロッド４１先端が
当該第１昇降台３１にねじ結合されている。また、第１
昇降台３１には、対角線上に位置して２本のガイドシャ
フト４２が取り付けられ、これらガイドシャフト４２が
前記基台３０に貫設したガイド筒４３内を上下摺動自在
に貫通している。そして、前記基台３０の下面部には、
ブラケット４４を介して第２エアシリンダ４５と該シリ
ンダで駆動されるベルクランク状のストッパ４６とが組
み付けられ、前記第１昇降台３１の最大上昇時に一方の
ガイドシャフト４２下端をストッパ４６で押圧して第１
エアシリンダ４０をアシストし、第１昇降台３１の下降
を防ぐようになっている。

【００２３】前記第２昇降台３２は、前記第１昇降台３
１に上向きに取り付けられた第３エアシリンダ４８によ
り昇降されるもので、該シリンダのピストンロッド４９
先端が当該第２昇降台３２にねじ結合されている。ま
た、第２昇降台３２には、第１昇降台３１とは異なる対
角線上に位置して２本のガイドシャフト５０が取り付け
られ、これらガイドシャフト５０が前記第１昇降台３１
に貫設したガイド筒５１内を上下摺動自在に貫通してい
る。なお、図中５２ａ，５２ｂ及び５３ａ，５３ｂはそ
れぞれ緩衝部材である。

【００２４】前記保持台３３は、前記第２昇降台３２上
に前後方向に横架されたエアシリンダ等のアクチュエー
タ６０により駆動されるものである。また、保持台３３
の下面部には、リニアガイドの左右一対からなるベアリ
ング６１が前後方向（スライド方向）に二組設けられて
いて、それぞれのベアリング６１が第２昇降台３２上に
設けたリニアガイドの左右一対のレール６２にスライド
可能に嵌合している。なお、図中６３ａ，６３ｂは緩衝
部材で、６４ａ及び６４ｂはそれぞれ保持台３３の前，
後両端位置を検出するリミットスイッチ及びドグであ
る。

【００２５】そして、前記保持台３３の左右両側から下
前方へブラケット６５が延設され、このブラケット６５
にワークをクランプするクランプ機構６６が組み付けら
れる。

【００２６】このクランプ機構６６は、図９にも示すよ
うに、前記ブラケット６５に取付ブラケット６７を介し
てねじ結合される受け板６８と、この受け板６８の基端
寄りに枢支された押え板６９と、この押え板６９と受け
板６８との基端間に介装したクランプシリンダ７０とか
らなり、クランプシリンダ７０の伸縮作動により、押え
板６９が受け板６８に対し開閉するようになっている。
また、前記受け板６８の上端面には、前記押え板６９と
対応するパネル受け部６８ａとこの受け部の前方に位置
してロッド受け部６８ｂとが形成される。なお、図９中
７１はワークの有無を検出する近接スイッチである。

【００２７】前記第１〜第３治具１６ａ〜１６ｃは、図
３及び図４に示すように、フロア上に横向きに取り付け
られた第４エアシリンダ７２によりそれぞれ駆動される
もので、該シリンダのピストンロッド７３先端が当該第
１〜第３治具１６ａ〜１６ｃの本体部７４ａ〜７４ｃ下
面に連結されている。

【００２８】そして、前記第１治具１６ａは、図１０に
も示すように、その本体部７４ａ上にカウルトップパネ
ルインナ８０をクランプするための複数（図中では８
つ）のクランプ機構８１ａ〜８１ｈと、前記カウルトッ
プパネルインナ８０の内面に吸気ダクト８２を前記カウ
ルトップパネルインナ８０の規定位置にクランプするた
めのクランプ機構８３と、前記カウルトップパネルイン
ナ８０の外面に前記吸気ダクト８２と同様にインナパネ
ルセンタブラケット８４をクランプするためのクランプ
機構８５等が設けられる。

【００２９】また、第２治具１６ｂは、図１１にも示す
ように、その本体部７４ｂ上にカウルトップパネルイン
ナ８０をクランプするための複数（図中では８つ）のク
ランプ機構８１ａ〜８１ｈと、フロントデッキクロスメ
ンバ８６をクランプするための２つのクランプ機構８７
ａ，８７ｂと、前記カウルトップパネルインナ８０の内
面に２つのフロントアッパフレームインナエクステンシ
ョン８８をクランプするための上下左右方向へ移動可能
な２つのクランプ機構８９ａ，８９ｂ等が設けられる。

【００３０】また、第３治具１６ｃは、図１２にも示す
ように、その本体部７４ｃ上にカウルトップパネルイン
ナ８０をクランプするための複数（図中では４つ）のク
ランプ機構８１ａ〜８１ｄと、フロントデッキクロスメ
ンバ８６をクランプするための２つのクランプ機構８７
ａ，８７ｂと、前記カウルトップパネルインナ８０とカ
ウルトップパネルアウタ９０との両方をクランプするた
めの左右方向へ移動可能な２つのクランプ機構９１ａ，
９１ｂ等が設けられる。

【００３１】なお、前述した第１〜第３治具１６ａ〜１
６ｃの各クランプ機構は、図９に示したクランプ機構６
６と同様に、大概受け板と押え板とクランプシリンダと
からなる通常のものである。

【００３２】また、前述した第１〜第３溶接ロボット１
１ａ〜１１ｃの各動作やクランプ機構６６を含めた第
１，第２搬送機１４ａ，１４ｂの各動作やクランプ機構
８１ａ〜８１ｈ、８３、８５、８７ａ，８７ｂ、８９
ａ，８９ｂ、９１ａ，９１ｂを含めた第１〜第３治具１
６ａ〜１６ｃの各動作は、リミットスイッチ６４ａや近
接スイッチ７１等の作動状態を検出する検出手段からの
信号に基づいて、図１３に示す制御手段によりシーケン
ス制御される。即ち、前述した第１〜第３溶接ロボット
１１ａ〜１１ｃ用のコントローラ１９ａ〜１９ｃ及びシ
ステムコントローラ２０ａ〜２０ｃと第１，第２搬送機
用のコントローラ２１と操作盤２２とから構成される制
御手段には、第１〜第３溶接ロボット１１ａ〜１１ｃと
第１，第２搬送機１４ａ，１４ｂと第１〜第３治具１６
ａ〜１６ｃとがそれぞれ接続されると共に、前記第１，
第２搬送機１４ａ，１４ｂに設けたリミットスイッチ６
４ａ及び近接スイッチ７１等からの検出信号が入力され
るのである。

【００３３】次に、このように構成された溶接装置の作
用を説明する。第１溶接ロボット１１ａの部位では、先
ず、第１治具１６ａが、その本体部７４ａ上にカウルト
ップパネルインナ８０やこのパネル８０に溶接すべき吸
気ダクト８２及びインナパネルセンタブラケット８４等
が作業者を介してセット，クランプされた後、第４エア
シリンダ７２の収縮作動により第１溶接ロボット１１ａ
に向けて前進する。

【００３４】この前進位置が仮溶接位置となり、同位置
で前記パネル８０に前記各部品８２，８４等をクランプ
状態のまま第１溶接ロボット１１ａで仮溶接する。その
後、当該ロボット１１ａの下方位置に待機していた、第
１昇降台３１及び第２昇降台３２が下降状態にある第１
搬送機１４ａの保持台３３が、アクチュエータ６０によ
り前進し、クランプ機構６６を前記パネル８０の下方に
位置させる。

【００３５】次いで、第２昇降台３２が第３エアシリン
ダ４８の伸長作動により短ストローク（例えば５５mm）
上昇する。これにより、クランプ機構６６による前記パ
ネル８０のクランプが可能となり、このクランプ後に前
記第２昇降台３２が下降する一方第１昇降台３１が第１
エアシリンダ４０の伸長作動により長ストローク（例え
ば４５５mm）上昇する。この時、第１治具１６ａのクラ
ンプ機構は予め解放されている。

【００３６】この上昇位置が本溶接位置となり、同位置
で前記各部品８２，８４等が第１溶接ロボット１１ａで
前記パネル８０に本溶接された後、第１搬送機１４ａは
保持台３３を後退させつつサーボモータ３６により第２
溶接ロボット１１ｂの下方位置まで移動される。一方第
１治具１６ａは本付溶接以前に後退して次の作業に備え
る。

【００３７】第２溶接ロボット１１ｂの下方位置では、
第２治具１６ｂが、その本体部７４ｂ上にフロントデッ
キクロスメンバ８６やフロントアッパフレームインナエ
クステンション８８等をクランプした状態で、予め仮溶
接位置まで前進しており、第１搬送機１４ａはこの治具
１６ｂ上に前記パネル８０を第１昇降台３１の下降によ
りセットした後、第１溶接ロボット１１ａの下方位置ま
で戻って次の作業に備える。

【００３８】次いで、第２溶接ロボット１１ｂが前記治
具１６ｂ上で前記パネル８０に前記各部品８６，８８等
を仮溶接した後、当該ロボット１１ｂの部位に待機して
いた、第１昇降台３１及び第２昇降台３２が下降状態に
ある第２搬送機１４ｂの保持台３３が前進し、クランプ
機構６６を前記パネル８０の下方に位置させる。

【００３９】次いで、第２昇降台３２が短ストローク上
昇する。これにより、クランプ機構６６による前記パネ
ル８０及びフロントデッキクロスメンバ８６のクランプ
が可能となり、このクランプ後に前記第２昇降台３２が
下降する一方第１昇降台３１が長ストローク上昇する。
この時、第２治具１６ｂのクランプ機構は予め解放され
ている。

【００４０】この本溶接位置となる上昇位置で、前記各
部品８６，８８等が第２溶接ロボット１１ｂで前記パネ
ル８０に本溶接された後、第２搬送機１４ｂは保持台３
３を後退させつつ第３溶接ロボット１１ｃの部位まで移
動される。一方第２治具１６ｂは本付溶接以前に後退し
て次の作業に備える。

【００４１】第３溶接ロボット１１ｃの下方位置では、
第３治具１６ｃが予め前進しており、第２搬送機１４ｂ
はこの治具１６ｃ上に前記パネル８０及びフロントデッ
キクロスメンバ８６を第１昇降台３１の下降によりセッ
トした後、第２溶接ロボット１１ｂの下方位置まで戻っ
て次の作業に備える。

【００４２】次いで、第３溶接ロボット１１ｃがハンド
２４でセット台上からカウルトップパネルアウタ９０を
掴んで前記治具１６ｃ上にセットし、このセット後に今
度は前記治具１６ｃ上で、第３溶接ロボット１１ｃが溶
接ガン２３で前記両パネル８０，９０を本溶接する。

【００４３】最後に、このようにして組み立てられたフ
ロントデッキを第３溶接ロボット１１ｃがハンド２４で
前記治具１６ｃから取り出して一連の溶接作業が終了す
る。

【００４４】なお、本発明に係る溶接装置は上記実施例
に限定されず、溶接ロボット及び治具は二以上で搬送機
はそれらより一つ少ない数であれば、それらの数は特に
限定されないことは言う迄もない。また、ワークもフロ
ントデッキに限定されず、大物部品に小物部品を溶接す
るものであれば適用可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワ
ーク搬送ラインの同一位置に二つの工程を並列的に設定
できるので、ワーク搬送長の短縮で設備費の低減がはか
れるという効果がある。また、同一のロボットで二つの
工程に対応できるので、自動化率とロボット稼動率を上
げて生産性の向上がはかれるという利点もある。特に、
ロボットが本付溶接中に次のワークをセットできるの
で、セット部品点数が多い場合特に効果的である。更
に、本体ワークに順次他のワークを組み付けていく複数
溶接工程を有するので、より一層の生産性の向上がはか
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る溶接装置周辺の平面図
である。

【図２】同じく溶接装置の全体正面図である。

【図３】同じく溶接装置の全体平面図である。

【図４】同じく溶接装置の全体側面図である。

【図５】同じく搬送機の正面図である。

【図６】同じく搬送機の背面図である。

【図７】同じく搬送機の平面図である。

【図８】同じく搬送機の側面図である。

【図９】同じく搬送機クランプ部の側面図である。

【図１０】同じく第１治具の平面図である。

【図１１】同じく第２治具の平面図である。

【図１２】同じく第３治具の平面図である。

【図１３】同じく溶接装置の制御ブロック図である。

【図１４】従来の溶接ラインの平面図である。

【符号の説明】

１０ ロボット用架台 １１ａ〜１１ｃ 第１〜第３溶接ロボット １２ 溶接機用架台 １４ａ，１４ｂ 第１，第２搬送機 １６ａ〜１６ｃ 第１〜第３治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 37/00 B23K 11/11 593 B23K 11/24 330

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク搬送ライン方向に沿って配置され
   たロボット用架台と、該ロボット用架台のワーク搬送ラ
   イン方向に所定間隔離間して並設された二以上の溶接ロ
   ボットと、前記ロボット用架台に添設されかつ同架台よ
   りも高さが低い搬送機用架台と、前記各溶接ロボットの
   それぞれに対応して前記ワーク搬送ライン方向と略直角
   方向へ往復動可能に設けられ複数のワークが組付状態に
   セットされるワークセット位置からこれら複数のワーク
   を前記溶接ロボットにより仮溶接する第１溶接位置へと
   搬入し得る治具と、前記搬送機用架台上を前記ワーク搬
   送ライン方向に沿って往復動可能に設けられ本溶接が完
   了したワークを下流側の治具で前記第１溶接位置に搬入
   されている別ワークに組付状態にセットし得る一以上の
   搬送機とを備え、前記搬送機はワークをワーク搬送ライ
   ン下流方向へ搬送せしめる基台を有すると共に同基台に
   上下動可能に設けられ仮溶接の完了したワークを第１溶
   接位置にある治具から受け取るワーク受取位置と同ワー
   ク受取位置の上方に設定され仮溶接された複数のワーク
   を前記溶接ロボットにより本溶接を行う第２溶接位置と
   で停止可能なワーク保持手段を有することを特徴とする
   溶接装置。