JP3553880B2 - 自動車車体の製作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は自動車車体の製作方法に関するものであって、その方法が組立ステーションで使用される工具を出来るだけ軽重量にすることを可能にし、ロボットを溶接ステーションに車体を段取りするための工具として使用すること、および／または、一体に組立てる車体のサブ・アセンブリーを運搬するための工具として使用することを可能にする。
【０００２】
現在の自動車車体用組立ラインにおいて、サブ・アセンブリーが、固定した重い工具によりサブ・アセンブリーお互いに対しておよび溶接ロボットに対して、位置決めされている。当然のことであるが、車体部品が、応力を受け、以下の二つの機能を果すために車体を所定の、かつ再使用可能な形状にするために使用される工具に当たると、変形する。二つの機能とは：
第一に、工具が各々の変形可能なサブ・アセンブリーを剛にするための補強材を構成していて、
第二に、工具は溶接ロボットに対して、固定された基準フレームの中において、正確な位置決めを行なうことを可能にする、安定した境界面を構成している。
【０００３】
詳細には、二つの組立ステーションにおける二つの群（ｆａｍｉｌｙ）が公知であって、群において自動車車体部品が一体に溶接される。第一群において、仮付けされた車体部品がステーションに送り込まれ、工具が車体の形を整えて把持する。第二群において、車体はフレームを伴ったサブ・アセンブリーの形状でステーションに持ち込まれる。そしてサブ・アセンブリーは、溶接ステーションに附帯する工具により位置決めされるか、または溶接ステーションに属する基盤に、お互いに対して間隔を持って配設されたフレームにより位置決めされるか、のどちらかである。
【０００４】
図１を参照して、自動車車体を構成する主要サブ・アセンブリーを説明する。 図１は、前部にエンジン室２を有する車体の底部構造体を形成する下部車体１を示めしていて、その下部車体は大きな剛性を持つ箱型構造体である。
【０００５】
もう一方のサブ・アセンブリーが、下部車体と、４のような（図１に一方側だけが示めされている）二つの車体側面の後部部分とに結合する後部下部パネル３により構成されていて、車体側面はまた下部車体１の側面に組みたてられている。頂部において、屋根パネル５と、二つの横部材６および７とを具備する第四グループ要素が、二つの車体側面の間、より詳しくは４のような車体側面の二つの頂部部分の間に広がっていて、その頂部は“カントレール（ｃａｎｔ ｒａｉｌ）”として公知である。
【０００６】
第一群において、図示されたアセンブリーが事前組立され、下部車体１を前述した方法で支持する基盤上の溶接ステーションに到達する。車体を形を整えて把持する工具が、続いてフレームにより構成され、フレームはその車体と係合するために移動され、同時にフレームは構造物全体の中の所定の位置かまたは結合のための所定の位置のどれらかに把持される。
【０００７】
第二ラインにおいて下部車体が、基盤上に位置決めされた下部車体用溶接ステーションに持ち込まれて、基準ステーションのフレームに正確に位置決めされ、その後他のサブ・アセンブリーが持ち込まれ、各々のサブ・アセンブリーがフレームに係合され（一般にサブ・アセンブリーを把持するクランプを有している）、それらのフレームは、一般的な構造体に備えられている外部工具により基盤に組立てられ位置決めされるか、または変形しない“剛”ボックスを形成するように相互に結合され、サブ・アセンブリーはお互いに相対的に正確な位置にあって、かつ溶接ロボットに対しても正確な位置にあり、一体に溶接される準備が整ったことになる。
【０００８】
そのような溶接ステーションの主な欠点は、車体を所定の形に保持するための工具の、重量とサイズとが非常に大きくなることにあって、その工具は、第一に溶接ロボットへのアクセスを妨げ、第二に何にもまして頑丈で、容量の大きさを必要とするにちがいない運搬手段を必要とすることである。現在において、この運搬をロボットにより行なうことは困難である。というのはロボットが運搬できる最大荷重は２５０ｋｇから３５０ｋｇより大きくないことが公知だからである。
【０００９】
本発明は以下の検討から発生していて、自動車車体形状への組立てにおける最も困難な点は、エンジン室から離れている下部車体の端部、すなわち下部車体自身が相対的に変形する位置にあることである。対照的に、下部車体のエンジン室側において以下のことがわかっていて、エンジン室がボックス構造の形状であって、少なくとも溶接前または溶接中に溶接ステーションにおいて、組立てられたサブ・アセンブリーを把持するための力では実質的に変形しないことは、それにより得られる剛性を利用するのに役立ちかつ十分である。
【００１０】
本発明は、自動車車体の製作方法を提供していて、一方の端部に剛なエンジン室を含んでおり、かつ組立ステーションにおいてＸ，Ｙ，Ｚ軸方向を有する直交する基準フレームの所定の正確な位置に位置決めされている下部車体に、車体側面を組立てる段階を具備する該自動車車体の製作方法において、前記車体側面を組立る段階が：
ａ）各々がそれぞれの該車体側面に係合する二つの平行工具により、該ステーションの該基準フレーム内において、該車体側面を正しい位置に配設することと；
ｂ）前記平行工具と、前記平行工具に直交して延在する少なくとも一つの直交工具とにより前記基準フレーム内において、正しい位置に車体側面を把持することであって、該三つの工具が、お互いに結合され、かつ該ステーションの該Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の基準フレームに結合されていて、直交工具は、正確な正しい位置に位置決めされかつ把持され、そして該基準フレームにロックされており、さらにその直交工具が、該下部車体の該エンジン室から離れている区域において、該二つの平行工具のためのＹ方向における、スペーサーおよび補強工具を形成するようになっている、該車体側面を把持することと；
ｃ）該車体側面が該下部車体に組み立てられる時、該下部車体の少なくとも該エンジン室の該側面に対して、該平行工具の各々を押動する力を作用していることと；
を含んでいることを特徴とする。
【００１１】
直交工具は種々の方法で、ステーションの基準フレームにおいて、正確な正しい位置に固定されかつ把持されていて、そしてロックされてもよい。このように、工具が自由度を拘束されるように、ステーション（または下部車体）に附帯する受け部材に配設されてもよい。平行工具は下部車体の把持には関係しない。他の場合、平行工具は下部車体を、以下のような方法で把持することにあずかってもよくて、例えば平行工具が基準フレームにおいてＸおよびＺ軸方向に拘束され、直交工具は単にＹ軸方向に拘束されていて、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に拘束されるように、平行工具と協働している。本発明の目的をはずれることなく、直交工具の固定および把持の実施にあたり多くの変更があってもよい。
【００１２】
製作方法は、自動車車体の二つの大きな群における両方の組立方法として適用可能である。二つの車体側面が、下部車体に事前組立された溶接ステーションに到達すると、続く作業の一つの方法は以下のとうりである：
直交工具が事前組立された車体に持ち込まれ、もしあれば、後部の下部パネルを係合し、続いて、ステーションの基準フレームに完全に拘束される；
その後二つの平行工具が車体側面に持ち込まれ、従来の方法においてこの目的のために備えているクランプにより車体と係合し、続いてステーションに附帯するサポートにＸ軸方向およびＺ軸方向を拘束されるか、または直交工具によりＸ軸方向またはＹ軸方向の一方または他方が拘束され、そして一方の端部を介して直交工具と協働してＹ軸方向に拘束され、その一方でスラスト手段（ｔｈｒｕｓｔ ｍｅａｎｓ）がエンジン室近くのもう一方の端部に取り付けられ、車体側面をエンジン室に向けて押動する。スラスト手段が簡単なアクチュエーターで構成されていてもよくて、そのアクチュエーターは、ステーションと側面工具の各々との間に伸長していて、側面工具が取り除かれ、引き込まれ時には、収縮することができる。
【００１３】
多少の車体において、後部の下部パネルがなくて；直交工具は、単に車体後部における平行工具の、支圧スペーサー（ｂｅａｒｉｎｇ ｓｐａｃｅｒ）および補強の働きをする役割を果たす。
【００１４】
組立ステーションの第二群において工具は、後部の下部パネルと、車体側面のサポートを構成していて、例えば溶接ステーションに持ち込まれ車体のサブ・アセンブリーを運搬し、一担溶接ステーションに入ると、前述した方法で位置決めされる。
【００１５】
ある用途において、エンジン室の剛性が不十分であると判断される時、または車体側面間のエンジン室の極度な圧縮を妨ぐために、エンジン室の近くのエンジン室の端部近傍に取り付けられた、二つの側面工具を備えることは利点があって、その側面工具は、相互間の支圧要素（ｂｅａｒｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）を有していて、側面工具が受けるＹ軸方向のスラストの作用でお互いに接触している。これらの軸受要素は、車体側面をお互いに引き離そうとする車体に作用する力から、スラストアクチュエーターを解放できるロックされた結合手段を含んでいてもよい。
【００１６】
その他の特徴および利点は、例示された本発明における実施の形態の以下の説明によりあきらかとなる。
添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図２は、自動車車体の組立用で、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸基準フレームを有する固定構造体１０を示めしている。自動車車体の下部車体１用サポートが構造体に持ち込まれてもよい。
【００１８】
サポートを持ち込み、サポートをＸ，Ｙ，Ｚ軸基準フレームの正しい位置に配設することは公知であり、説明はしない。たとえばサポートは、Ｘ軸方向に沿って構造体１０を通過するコンベアー手段により移動するパレットで構成されていてもよくて、リフト手段が構造体に備えられていて、コンベアーからパレットを取りはずし、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸基準フレームの基準位置に配設する。
【００１９】
本発明における目的において、直交する工具がフレーム１１の形状をしていて、フレーム１１はＸ軸に直交方向に伸長していて、例えばサポートスタッド１２を介して構造体１０に結合するのに適していて、さらにフレーム１１はＸ，Ｙ，Ｚ軸方向における変位を拘束することを保証するための拘束手段を備えていて、ステーションに対するフレームの６自由度すべてが排除されている（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に沿った変位における３自由度と、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸まわりの回転における３自由度）。
【００２０】
フレーム１３，１４の形状をした平行な側面工具が構造体１０に配設されていてもよい。これらの側面工具は、側面工具をＺ軸方向の正しい位置に固定する、スタッド１５および１６にそれぞれ載置していて、また側面工具が、フレーム１１の垂直立上り部１１ａおよび１１ｂに対して圧接された後部立上り部１３ａおよび１４ａを有しており、少なくとも側面工具の端部において、側面工具のＹ方向における基準位置が固定されている。立上り部１１ａと、１１ｂと、１３ａと、１４ａとの間において、フレーム１３および１４を垂直状態において保持するロッキング手段（ｌｏｃｋｉｎｇ ｍｅａｎ）を備えていてもよくて、それらの立上り部はフレーム１１により間隔を置いて配置されかつ補強されていて、フレーム１３および１４をＸ軸方向に沿った正しい位置に固定している。このＸ軸方向における固定はまた、スタッド１５または１６の一方により実施されるどのような手段により行なわれてもよくて、かつフレーム１３および１４と協働することにより行なわれてもよい〔パイロット・ピン（ｐｉｌｏｔ ｐｉｎ）、合口（ａｂｕｔｍｅｎｔ）、……〕。
【００２１】
同様に、フレーム１１用の、Ｘ軸方向とＺ軸方向とのロッキング要素（ｌｏｃｋｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）を構成するために、対策がフレーム１３および１４に対して行なわれてもよくて、フレーム１１は構造体１０と直接的に拘束はされていないが、スタッドによりＹ軸方向における変位を拘束されている（例えば、Ｚ軸方向のパイロット・ピン）。
【００２２】
立上り部１３ａおよび１４ａから離れているフレーム１３および１４の部分は、Ｙ方向における変位の拘束はない。そのために、そのフレームの部分はフレームの前部に働くＹ軸方向における力により、お互いに対して変位してもよい。張り出し１３ｂおよび１４ｂが、Ｙ軸方向に平行で、フレーム１３および１４に結合されていて、フレーム相互間の支圧手段（ｂｅａｒｉｎｇ ｍｅａｎｓ）を構成しており、フレームがお互いに対して変位するのを制限していて、かつ、フレームを一体に係合することを可能にしている。
【００２３】
図３は、前述した要素を示めしていて、同一の符号が付されている。この場合フレーム１１が、運搬用ロボット２０により保持されるための手段をフレームの一方の面に備えている。他の面において、フレーム１１は下部パネル３把持用のクランプを有している。把持操作は、フレーム１１がステーションの構造体１０に配設される際行なわれ、この場合下部パネル３は、すでにステーションの構造体に配設された、下部車体と、車体側面４ａおよび４ｂとに事前組立てられる。
【００２４】
これらのクランプは、組立ラインの外部でフレーム１１と下部パネル３とを連結する手段を構成していて、フレーム１１は、ロボット２０により組立ステーションに配設される下部パネル３運搬用パレットの一種を構成している。図３において以下のことが示めされていて、スタッド１２は、四つの固定点を介してフレーム１１と係合されていて、フレーム１１を構造体１０の中で、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の変位、およびＸ，Ｙ，Ｚ軸まわりの回転の両方に対して、完全に拘束することを可能にしている。
【００２５】
側面フレーム１４が、ロボット２１によりステーション１０に持ち込まれる。側面フレームはスタッド１６に載置され、かつフレーム１１の立上り部１１ｂに対し係合され、図示されていない手段により立上り部にロックされる。フレーム１４は車体側面４ａを支える。同様に、フレーム１３がロボット２２によりステーションに持ち込まれ、スタッド１５に載置され、かつフレーム１１の立上り部１１ａの端部に圧接されそこにロックされる。
【００２６】
以下のことは理解できて、車体側面４ａおよび４ｂの後部部分が、下部車体に対し正確に位置決めされ、このことは簡単で軽重量な手段により剛性が大きい状態で行なわれる。
【００２７】
フレーム１３および１４お互いに向けて従って下部車体１の剛性のあるエンジン室２に対して力Ｆを作用させることにより、車体側面が、下部車体の前部に位置決めされる。
【００２８】
続いて車体側面が、ロボット（図示されていない）により行なわれるスポット溶接により、下部車体に接合されるか、または接合を完了され、そしてこれらのロボットは作業を実施するために広いアクセスエリア（ａｃｃｅｓｓ ａｒｅａｓ）を有していることがわかるだろう。
【００２９】
図１に示めされる屋根パネルおよび横部材が、上記同一ステーションまたは次のステーションにおいて、両車体側面の間に配設される。この目的のために以下のことを行なえば十分であって、屋根構造物、すなわち屋根パネル５と、横部材６および７とを車体側面４ａおよび４ｂにおけるカントレール（頂部部分）間に、フレーム手段により配列し、そして車体側面をお互いに向かって寄せ、屋根構造物に対しても同じことを行ない、さらに続いて溶接を行なう。
【００３０】
固定基準点に対する車体頂部の形状を決定するための点はない。というのは、この車体頂部部分の最終形状は、自動車の屋根構造物と、大きな弾性変形の可能性がある車体側面の頂部部分との間における弾性力の釣合いに依存しているからである。
【００３１】
下部パネル３用フレーム１１と同様に、フレーム１３および１４が、車体側面に対し、車体側面を組立ステーションに持ち込むための運搬手段として、または車体が事前組立てされた状態で組立ステーションに持ち込まれる場合における車体側面の形状を整えるための手段として、車体側面に作用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、典型的な自動車車体構造を示めす。
【図２】図２は、本発明における方法の説明用斜視図である。
【図３】図３は、本発明における方法を実行する、組立ステーションおよび溶接ステーションの斜視図である。

Claims (5)

1. 自動車車体の製作方法であって、一方の端部に剛なエンジン室（２）を含んでおり、かつ組立ステーションにおいてＸ，Ｙ，Ｚ軸方向を有する直交する基準フレームの所定の正確な位置に位置決めされている下部車体（１）に、車体側面（４ａ，４ｂ）を組立てる段階を具備する該自動車車体の製作方法において、前記車体側面を組立る段階が：
   ａ）各々がそれぞれの該車体側面（４ａ，４ｂ）に係合する二つの平行工具（１３，１４）により、該ステーションの該基準フレーム内において、該車体側面（４ａ，４ｂ）を正しい位置に配設することと；
   ｂ）前記平行工具と、前記平行工具に直交して延在する少なくとも一つの直交工具（１１）とにより前記基準フレーム内において、正しい位置に車体側面（４ａ，４ｂ）を把持することであって、該三つの工具が、お互いに結合され、かつ該ステーションの該Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の基準フレームに結合されていて、直交工具（１１）は、正確な正しい位置に位置決めされかつ把持され、そして該基準フレームにロックされており、さらにその直交工具が、該下部車体（１）の該エンジン室（２）から離れている区域において、該二つの平行工具（１３，１４）のためのＹ方向における、スペーサーおよび補強工具を形成するようになっている、該車体側面（４ａ，４ｂ）を把持することと；
   ｃ）該車体側面が該下部車体に組み立てられる時、該下部車体（１）の少なくとも該エンジン室（２）の該側面に対して、該平行工具（１３，１４）の各々を押動する力（Ｆ）を作用していることと；
   を含んでいることを特徴とする自動車車体の製作方法。
2. 該平行工具（１３，１４）が、該車体側面（４ａ，４ｂ）を該下部車体（１）に係合するべく持ち込むための、部材として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車車体の製作方法。
3. 該平行工具（１３，１４）は、該車体側面（４ａ，４ｂ）が該下部車体（１）に仮溶接された後に、該車体側面（４ａ，４ｂ）を正しい位置に把持するための部材として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車車体の製作方法。
4. 該直交工具（１１）が、該下部車体の該後部の下部パネル（３）を持ち込むための部材として使用されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車車体の製作方法。
5. 該下部車体（１）の該エンジン室（２）の近傍におけるＹ方向において、お互いに対して支圧するための手段（１３ｂ、１４ｂ）を有する該二つの平行工具（１３，１４）が使用されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車車体の製作方法。

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