JP3104216B2 - 複合式溶接治具とこれを用いた溶接方法 - Google Patents

複合式溶接治具とこれを用いた溶接方法

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JP3104216B2 JP05343497A JP34349793A JP3104216B2 JP 3104216 B2 JP3104216 B2 JP 3104216B2 JP 05343497 A JP05343497 A JP 05343497A JP 34349793 A JP34349793 A JP 34349793A JP 3104216 B2 JP3104216 B2 JP 3104216B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主にパネル材に複数
の部品を溶接するのに好適な複合式溶接治具、並びにこ
れを用いた溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば車両のフロアパネルとなる
べきパネル材に所定の部品、例えばウエルドナット付の
小ブラケット(小物)を溶接することが行われている。
その場合、溶接ステーションは、例えば孔あけステーシ
ョンやベンダステーション等と直列に設けられることが
多く、上述のパネルワークが待機位置から孔あけステー
ション、小物溶接ステーションさらにはベンダステーシ
ョンへと順次流される。この搬送は、従来、吸盤式の搬
送機でパネルワークの単体を吸着し移送するものである
ため、溶接ステーションに設けられた、例えば図28の
ような専用溶接治具100にパネルワークを位置決めす
る際、パネルワークがパネル受け101に乗り上がる等
のワークセットミスが発生する場合があり、これがライ
ン停止の原因となっている。
【0003】また、その専用溶接治具100には、溶接
されるべき小物部品を位置決めするための複数の小物受
け部102が固定され、図29(a)、(b)に例示す
るように、複数の小物部品P(この例ではウエルドナッ
ト103を備える)がそれぞれ基準ピン104において
各小物受け部102にセットされる。そして、(c)の
ようにパネルワークWがこの上に位置決め状態で載せら
れた後、溶接ヘッド(電極)105がそのパネルワーク
Wに押し付けられ、専用溶接治具100に固定されたイ
ンサート電極106を介してスタッド溶接される。しか
し、このような手法であると、すべてインサート電極1
06を介してのスタッド溶接となり、溶接治具100も
それに対応して強度の高い単車種専用のものが必要で、
コスト高となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ワー
クセットミスを解消するとともに、溶接形態の自由度を
高めコストを低減し得る溶接治具及び溶接方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、パネル材等
の溶接基材と小物等の被溶接部品を1つの溶接治具で支
持するのではなく、これを溶接基材用の治具と被溶接部
品用の治具とに分割することにより、上述の課題を解決
したものである。すなわち、このような複合溶接治具
は、溶接基材を、それの少なくとも溶接すべき部分が
下方に露出するように支持して、上下又は下側に開放さ
れた溶接ステーションに位置させる第一の溶接治具と、
その溶接基材に溶接される複数の被溶接部品を上面に
おいて支持し、かつ前記溶接ステーションにおいて前記
溶接基材に下側から対向させる第二の溶接治具と、
記第二の溶接治具を前記第一の溶接治具の真下に対応す
る位置まで横方向に搬送し、さらに前記第一の溶接治具
に向かって相対的に上昇させることにより、それら第二
の溶接治具と第一の溶接治具とを前記溶接ステーション
上下方向において合体させ、前記溶接基材と前記被溶
接部品とを接触させて溶接可能な状態にする治具合体手
段とを含むことを特徴とする。その治具合体手段は、前
記被溶接部品がセットされた第二の溶接治具を前記第一
の溶接治具の真下から外れた位置からその真下に対応す
る位置まで横方向に搬送する搬送コンベアと、その搬送
コンベアで前記第一の溶接治具の真下に対応する位置ま
で搬送された前記第二の溶接治具を、そのコンベアから
持ち上げて前記第一の溶接治具と合体する位置まで上昇
させるリフタとを備えることができる。 そのリフタはさ
らに、前記第二の溶接治具の被溶接部品が前記第一の溶
接治具の溶接基材に対し仮付け溶接又は本付け溶接され
た後、その第二の溶接治具を空の溶接治具として下降さ
せ、前記搬送コンベアとは異なる高さ位置にある横方向
の回収コンベアに上方から引き渡すことができる。
【0006】このような複合式溶接治具を用いた溶接方
法の発明では、第一の溶接治具と第二の溶接治具を合体
させた状態で仮付けし、その後第二の溶接治具を切り離
してから本付けをすることを特徴とする。このような溶
接方法の各工程を列挙すれば次のとおりである。第一
の溶接治具に溶接基材を支持させ、溶接ステーションに
位置決めする工程。溶接基材に溶接されるべき複数の
溶接部品を第二の溶接治具に支持させ、溶接ステーショ
ンに位置決めする工程。それら第一及び第二の溶接治
具を上下方向において合体させて溶接基材及び被溶接部
品を溶接可能状態とする工程。その状態で溶接基材と
各被溶接部品をインサート電極を介して仮付け抵抗溶接
する工程。第二の溶接治具を第一の溶接治具から切り
離す工程。その切離し後、仮付けされている溶接基材
及び複数の被溶接部品を本付け抵抗溶接する工程。
【0007】ここで本付け工程では、例えばC字形の溶
接ガンを用いて溶接基材及び被溶接部品を挟んだ状態
で、インサート電極を用いることなく直接抵抗溶接する
ことができる。
【0008】
【作用及び効果】本発明の複合式溶接治具においては、
溶接基材(ワーク)は第一の溶接治具に支持され、溶接
位置に搬送されて位置決めされる。そのため、ワークを
単体で吸着盤等により溶接ステーションに搬送する場合
のようなワークセットミスが生じにくい。また、溶接基
材と被溶接部品とが分割された形態で第一の溶接治具及
び第二の溶接治具で支持され、これらが合体することに
より溶接可能状態とされることで、採用可能な溶接手法
の自由度が向上する。例えばその合体状態で仮付け溶接
だけを行い、合体を解除した後に直接的に本溶接を行う
ことも可能となる。
【0009】このような仮付け及び本付けの2工程を採
用したものが本発明の溶接方法である。この溶接方法に
よれば、第一及び第二の溶接治具を合体させて溶接基材
及び被溶接部品を溶接可能状態とした後、まずインサー
ト電極を介してそれらを仮付けし、その後双方の溶接治
具を切り離す。このように切り離しても溶接基材と被溶
接部品は仮付けされているため、位置ずれの心配がな
く、その後それらのワークに例えばCガン等によりイン
サート電極を介することなく直接的に本溶接ができる。
本溶接の際にインサート電極が不要となることで、溶接
形態や配置が異なっても汎用的に対応可能となる。ま
た、仮付けした後は第二の溶接治具を回収して、これに
次の被溶接部品をセットすることができるため、第二の
溶接治具の個数も少なくて済む。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、溶接基材として車両のリアフロアパネ
ル(以下、パネルワークWという)を例にとった加工ラ
インの平面図であり、ステーションSから右方向へ送ら
れるパネルワークWは、孔あけステーションAで孔あけ
が実施される。その後、そのパネルワークWに対し溶接
ステーションBにおいて、被溶接部品としての小物部品
Pが抵抗溶接される。その小物部品Pが溶接されたパネ
ルワークWは、さらに下流のベンダ工程Cで曲げ加工さ
れ、回収工程Dへと流れる。孔あけステーションAには
レーザ孔あけ装置L1、L2が、また、溶接ステーションB
には溶接ロボットR1、R2、R3が設けられ、さらにその側
方に位置して、後述する小物部品Pをセットするための
ロボットR4、R5が設けられている。
【0011】パネルワークWは、搬送装置の本体フレー
ムFに沿って移動するパネルスキッドS1に載せられ、溶
接工程においては、このパネルスキッドS1が第一の溶接
治具に相当するものとなる。また、溶接工程では第二の
溶接治具として機能する小物スキッドS2に複数の小物部
品Pが載せられる。そして、図2に示すように小物スキ
ッドS2がパネルスキッドS1の真下まで搬送され、さらに
上昇させられることにより小物スキッドS2とパネルスキ
ッドS1が合体し、パネルワークWと小物部品Pとが溶接
可能な状態となる。
【0012】次に、パネルスキッドS1についてさらに詳
しく説明する。図3の平面図から明らかなように、パネ
ルスキッドS1は長方形の枠体形状をなし、そのフレーム
1は内部フレーム1a〜1d等を含み、その上にパネル
ワークWが載せられるようになっている。フレーム1に
はパネルワークWを位置決めするための位置決めピン2
a〜2dが、いわゆるボールプランジャにより垂直方向
に出入り可能に設けられ、長さの異なる3種類のワーク
に応じて使い分けられる。すなわち、ショートワークW1
やロングワークW2では、位置決めピン2a、2bが使用
され、スーパーロングワークW3では位置決めピン2a、
2c、2dが使用されるようになっている。これらの位
置決めピン2a〜2dは、パネルワークWに形成された
位置決め孔にはまって、ワークWをパネルスキッドS1に
位置決めする。
【0013】パネルスキッドS1には、左右に3個ずつの
フリーローラ3が設けられ(図4も参照)、これが左右
の水平方向のレール4上を転動するようになっている。
また、一方のレール4を両側から挟むように2組のサイ
ドローラ5が設けられ、これによってパネルスキッドS1
の幅方向の移動が防止される。図7はこの付近を摸式的
に示すものであり、パネルスキッドS1にはラック6が形
成されていて、これが位置固定のピニオン7とかみ合
い、ピニオン7がモータ8で駆動されることによりパネ
ルスキッドS1がレール4に沿って前進する。
【0014】パネルスキッドS1を図1の各ステーション
S、A、B等で位置決めするために、図8の摸式的な平
面図で示すように、パネルスキッドS1の搬送方向に沿っ
てシャトルバー9が設けられ、シャトルバー9には各ス
テーションに対応する位置に、位置決めブロック10が
出入り可能に設けられている。このブロック10がシリ
ンダ11でパネルスキッドS1の挿入部12に押し込まれ
ることによりパネルスキッドS1がロックされ、反対側の
シリンダ13によりシャトルバー9側へ押し戻されれ
ば、パネルスキッドS1が移動可能状態となる。
【0015】次に、図9、図10等に基づき、小物スキ
ッドS2について説明する。小物スキッドS2はパネルスキ
ッドS1より一回り小さい長方形の板状部材であり、その
上面には図2に一部例示するような複数の小物受け部1
5及び基準ピン15aが固定され、これらの上にそれぞ
れ被溶接部品である小物部品Pがセットされることとな
る。図9では煩雑さを避けるために、そのような小物受
け部15が省略されている。
【0016】小物スキッドS2は、パネルスキッドS1の搬
送方向とは直角な水平方向に移動できるようになってお
り、そのために両側に2個ずつフリーローラ16を備
え、これらが一対の搬送レール17a又は回送レール1
7b上を転動するようになっている。また、一方のレー
ル17a又は17bを挟んで一対ずつ2組のサイドロー
ラ18が設けられ、これらがレール17a又は17bを
両側から挟んで転動することにより、パネルスキッドS2
の長さ方向の移動が防止される。そして、図1のスキッ
ドストッカ19から、空の小物スキッドS2が小物セット
ステーションEに供給され、ここでロボットR4、R5によ
り図示しない小物フィーダから所定数の小物部品Pが小
物スキッドS2の各小物受け部15にセットされる。それ
が図14のチェーン式の搬送コンベア20aで溶接ステ
ーションBに供給され、空の小物スキッドS2が下側の回
送コンベア20bで回収されるようになっている。
【0017】小物セットステーションEにはリフタ21
が、また溶接ステーションBにも同様なリフタ22が設
けられている。これらのリフタ21、22は2段階に昇
降するもので、上段フレーム23と下段フレーム24を
備え、下段フレーム24は位置固定の複数の第一シリン
ダ25によって、また上段フレーム23は下段フレーム
24に固定の複数の第二シリンダ26によってそれぞれ
リフトされる。
【0018】図15(a)に示すように、下段フレーム
24の昇降は、自身に固定の下ラック27aが位置固定
の下ピニオン27bとかみ合うことにより案内され、ま
た上段フレーム23の昇降は、自身に固定の上ラック2
8aが下段フレーム24に設けられた上ピニオン28b
とかみ合うことにより案内される。そして、この(a)
に示すようにシリンダ25及び26が共に収縮した状態
では、上段フレーム23がY1の位置にあり、同図(b)
のように第一シリンダ25が伸長することによりY2位置
へ、さらに同図(c)のように第二シリンダ26が伸長
することによりY3位置へ2段階にリフトされる。Y1位置
は、図14の回送コンベア20bと同レベルになる位置
であり、Y2位置は搬送コンベア20aと同レベルになる
位置である。またY3位置は、リフタ21においては小物
スキッドS2に小物をセットする位置、他方のリフタ22
においては小物スキッドS2をパネルスキッドS1に合体さ
せる位置である。
【0019】リフタ21の上面には、図13に示すよう
に多数のフリーローラ30及びサイドローラ31が設け
られ、これらは空の小物スキッドS2を溶接ステーション
Bへ向かう方向とは直角方向に移動させる役割を果た
す。小物スキッドS2をリフタ21に固定するために、ク
ランプ装置32が設けられ、これは図18に示すよう
に、固定フレーム33に設けられたシリンダ34が一対
の爪状のクランパ35を開閉作動させ、このクランパ3
5が小物スキッドS2に形成された突起部36を把持する
ようにしたものである。
【0020】図17の正面図に示すように、搬送コンベ
ア20a及び回送コンベア20bは上段と下段に分かれ
て位置するが、構成は同様のものであるため、搬送コン
ベア20aについて説明し、回送コンベア20bについ
ては対応する符号を付して説明を省略する。
【0021】搬送コンベア20aは前述のレール17
a、サイドレール38及びスプロケット40、41に掛
け渡されたチェーン42を備え、チェーン42はモータ
43(図14参照)で駆動される。チェーン42には爪
ブロック44が固定され、この爪ブロック44が図16
の平面図に示すように、小物スキッドS2の突起部36に
形成された溝45に嵌まることにより、小物スキッドS2
がチェーン42と連結される。
【0022】図19はその付近の正面図を、図20は側
面図を、図21は平面図をそれぞれ示すものである。爪
ブロック44はブラケット46を介してチェーン42に
連結され、かつ、サイドレール38に対し水平方向に移
動可能に嵌合されている。固定フレーム33の端部には
ストッパ47が形成され、これにブラケット46が当た
ることによりそれ以上の移動が阻止される。図20にお
ける小物スキッドS2のフリーローラ16及びサイドロー
ラ18が転動するレール17aは、図13に示すように
リフタ21、固定フレーム33及びリフタ22にまたが
って形成され、これら3者間で分断された形態となって
いる。
【0023】溶接ステーションBに小物スキッドS2が送
られると、図22に示すクランプ装置48が、爪ブロッ
ク44と一体的に設けられた被クランプ部49をクラン
プすることにより、爪ブロック44の移動を阻止する。
クランプ装置48はシリンダ50が一対の爪状のクラン
パ51を開閉させてクランプ作用を行わせる。
【0024】溶接ステーションBに設けられている前述
のリフタ22は、図23、24に示すように下段に4本
の第一シリンダ25を、また上段に4本の第二シリンダ
26を備え、各第二シリンダ26のピストンロッド52
の上端には図25に示すように、小物スキッドS2の下面
を支持する都合4個の支持プレート53が固定され、そ
のうち対角線上に位置する2個の支持プレート53から
それぞれ位置決めピン54が突出している。また互いに
対向する支持プレート53同士が、一対の上段フレーム
23により連結されている。なお、前述の上ピニオン2
8bは一対のものがピニオン軸55の両端に固定され、
これらが各上ラック28aにかみ合って、昇降時の同期
調整を行っている。
【0025】溶接ステーション側のリフタ22は図15
(b)に示すように、第二シリンダ26は収縮状態のま
ま、第一シリンダ25のみが伸長した位置で待機し、小
物スキッドS2を受け取ると、図22のクランプ装置48
がその位置を固定し、続いて図15(c)に示すよう
に、第二シリンダ26が伸長する過程で、位置決めピン
54(図25)が小物スキッドS2に設けられた位置決め
孔(図示せず)に嵌まり、この状態で小物スキッドS2が
リフトされる。図9において小物スキッドS2のほぼ対角
上の2箇所には、位置決めピン56が図11、図12の
ように上方に突出して設けられている。これらの位置決
めピン56に対応して、図3に示すように前述のパネル
スキッドS1には、2個の位置決め孔57が設けられ、図
6に示すように小物スキッドS2のリフト終端で位置決め
ピン56が、パネルスキッドS1の位置決め孔57に嵌ま
り込み、パネルスキッドS1と小物スキッドS2が正確に位
置決めされた状態で合体する。図5及び図26はこの状
態を示している。
【0026】これによって図27(a)に示すように、
パネルスキッドS1に支持されているパネルワークWに対
し、小物スキッドS2にセットされている小物部品P(P
aはウエルドナットである)が接触して両者が溶接可能
な状態となる。なお、小物スキッドS2には、仮付け用の
インサート電極58が固定されており、双方のパネルワ
ークW及び小物部品Pが溶接可能状態となった後、同図
(b)に示すように、インサート電極58に対し仮付け
用の電極59が押し付けられ、仮付け抵抗溶接が行われ
る。この仮付け箇所は、小物部品Pを位置決めするのに
足りる最小限の数に設定される。
【0027】このような仮付けが終った後、同図(c)
のように小物スキッドS2がパネルスキッドS1から下降
し、切り離される。小物スキッドS2が下降しても、小物
部品PはパネルワークWに仮付けされているため何ら支
障は生じない。また、小物スキッドS2の下降は前述のリ
フタ22によって行われる。つまり、図15の(c)に
示す位置から、まず第二シリンダ26が収縮し、さらに
第一シリンダ25が収縮することにより、同図(a)の
最下位置まで下降する。その際、下段の回送コンベア2
0bの、図21に示す爪ブロック44に小物スキッドS2
の突起部36が嵌合する。その後、回送コンベア20b
により空の小物スキッドS2が小物セットステーションE
側へ回収される。
【0028】図27に戻って、小物スキッドS2が回収さ
れた後、同図(d)に示すように本付け抵抗溶接が行わ
れる。この本付け工程では、C形溶接ガン(いわゆるC
ガン)60を使用することができ、これによりパネルワ
ークWと小物部品PとにCガン60が直接的に接触して
容易に本付け溶接を行うことができる。このような本付
け溶接及び前述の仮付け溶接は、図1に示す溶接ロボッ
トR1〜R3が行う。
【0029】なお、小物スキッドS2にはインサート電極
58が設けられるが、これは仮付け部分だけでよいた
め、従来のように全ての溶接部分にインサート電極が必
要であったのと比べると大幅にその数が減少する。ま
た、小物スキッドS2は仮付け溶接が済んでしまえば本溶
接に先立ち回収できるため、その数はパネルスキッドS1
より少なくて足りる。例えば、パネルスキッドS1の7台
に対し2台程度で済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を含む加工ラインの平面図。
【図2】パネルスキッドと小物スキッドの合体の様子を
示す説明図。
【図3】パネルスキッドの平面図。
【図4】その側面図。
【図5】その正面図。
【図6】位置決め状態の説明図。
【図7】パネルスキッドの移動機構の説明図。
【図8】パネルスキッドの位置決め機構の説明図。
【図9】小物スキッドの平面図。
【図10】その側面図。
【図11】その正面図。
【図12】位置決めピンの拡大図。
【図13】溶接ステーションと小物セットステーション
の平面図。
【図14】その正面図。
【図15】リフタの説明図。
【図16】搬送及び回送コンベアの要部平面図。
【図17】その正面図。
【図18】小物セットステーション側のクランプ装置の
平面図。
【図19】チェーンに固定された爪ブロックとその近傍
の正面図。
【図20】その側面図。
【図21】その要部の平面図。
【図22】溶接ステーション側のクランプ装置の平面
図。
【図23】溶接ステーション側のリフタの下段部分の平
面図。
【図24】その正面図。
【図25】そのリフタの上段部分の平面図。
【図26】そのリフタのリフトアップ状態の側面図。
【図27】仮付け及び本付け溶接工程の説明図。
【図28】従来の溶接治具の斜視図。
【図29】従来の溶接工程の説明図。
【符号の説明】
S1 パネルスキッド(第一の溶接治具) S2 小物スキッド(第二の溶接治具) W パネルワーク(溶接基材) P 小物部品(被溶接部品) 20a 搬送コンベア 20b 回送コンベア 21、22 リフタ 59 仮付け用電極 60 C形溶接ガン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B23P 19/04 B23P 19/04 B B62D 65/00 B62D 65/00 A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 37/04 B23K 11/00 B23K 11/11 B23P 19/04 B62D 65/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接基材を、それの少なくとも溶接すべ
    き部分が下方に露出するように支持して、上下又は下側
    に開放された溶接ステーションに位置させる第一の溶接
    治具と、 その溶接基材に溶接される複数の被溶接部品を上面にお
    いて支持し、かつ前記溶接ステーションにおいて前記溶
    接基材に下側から対向させる第二の溶接治具と、前記第二の溶接治具を前記第一の溶接治具の真下に対応
    する位置まで横方向に搬送し、さらに前記第一の溶接治
    具に向かって相対的に上昇させることにより、それら第
    二の溶接治具と第一の溶接治具とを前記溶接ステーショ
    ンで上下方向において合体させ、前記溶接基材と前記被
    溶接部品とを接触させて溶接可能な状態にする 治具合体
    手段と、 を含むことを特徴とする複合式溶接治具。
  2. 【請求項2】 溶接基材を、それの少なくとも溶接すべ
    き部分が下方に露出するように支持して、上下又は下側
    に開放された溶接ステーションに位置させる第一の溶接
    治具と、 その溶接基材に溶接される複数の被溶接部品を上面にお
    いて支持し、かつ前記溶接ステーションにおいて前記溶
    接基材に下側から対向させる第二の溶接治具と、 前記第二の溶接治具を前記第一の溶接治具の真下に対応
    する位置まで横方向に搬送し、さらに前記第一の溶接治
    具に向かって相対的に上昇させることにより、それら第
    二の溶接治具と第一の溶接治具とを前記溶接ステーショ
    ンで上下方向において合体させ、前記溶接基材と前記被
    溶接部品とを接触させて溶接可能な状態にする治具合体
    手段とを含み、 その治具合体手段は、前記被溶接部品がセットされた第
    二の溶接治具を前記第一の溶接治具の真下から外れた位
    置からその真下に対応する位置まで横方向に搬送する搬
    送コンベアと、その搬送コンベアで前記第一の溶接治具
    の真下に対応する位置まで搬送された前記第二の溶接治
    具を、そのコンベアから持ち上げて前記第一の溶接治具
    と合体する位置まで上昇させるリフタとを備えることを
    特徴とす る複合式溶接治具。
  3. 【請求項3】 請求項2におけるリフタはさらに、前記
    第二の溶接治具の被溶接部品が前記第一の溶接治具の溶
    接基材に仮付け溶接又は本付け溶接された後、その第二
    の溶接治具を空の溶接治具として下降させ、前記搬送コ
    ンベアとは異なる高さ位置にある横方向の回収コンベア
    に上方から引き渡すことを特徴とする複合式溶接治具。
  4. 【請求項4】 第一の溶接治具に溶接基材を支持させ、
    溶接ステーションに位置決めする工程と、 前記溶接基材に溶接されるべき複数の被溶接部品を第二
    の溶接治具に支持させ、前記溶接ステーションに位置決
    めする工程と、 それら第一及び第二の溶接治具を上下方向において合体
    させて前記溶接基材及び被溶接部品を溶接可能状態とす
    る工程と、 その状態で溶接基材と各被溶接部品をインサート電極を
    介して仮付け抵抗溶接する工程と、 前記第二の溶接治具を前記第一の溶接治具から相対的に
    切り離す工程と、 その切離し後、仮付けされている前記溶接基材及び複数
    の被溶接部品を本付け抵抗溶接する工程と、 を含むことを特徴とする溶接方法。
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