JP4364984B2 - フロア組立ステーションへのワーク投入装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンルームを構成するフロントコンポーネントと、車室部床面を構成するフロントフロアと、トランクルーム床面を構成するリヤフロアとから成る3個のワークを結合して自動車のフロアを組立てるフロア組立ステーションにこれらワークを投入するワーク投入装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のワーク投入装置として、フロア組立ステーションの一側部上方のワーク供給場所に搬送手段によって各ワークを搬入し、フロア組立ステーションに配置したセット治具に各ワークを各移載手段により所要の位置関係で移載するようにしたものが知られている(特開平4−193433号公報参照)。
【0003】
このもので各移載手段は、フロア組立ステーションの他側部に立設した支柱枠に沿って昇降する昇降枠に、フロア組立ステーションの直上位置とその一側方とにシフト自在な可動枠を支持し、この可動枠に各ワークの保持具を前後動自在に吊設して成るものに構成されている。そして、ワーク供給場所に搬入された各ワークを保持具により保持して搬送手段から取上げた後、各ワークを可動枠の動きでフロア組立ステーションの直上位置にシフトしてから昇降枠の動きで下降させ、次に、保持具の前後動で各ワークを互に所要の位置関係になるように整列させて、各ワークをセット治具に載置している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のものでは、各移載手段を専用設備として構築する必要があって、設備費が高くなる。また、フロア組立ステーションの両側部には、セット治具上のワークを溶接結合する溶接ロボットが配置されているが、上記従来例のものでは、フロア組立ステーションの他側部に移載手段用の支柱枠を立設するため、この他側部に配置する溶接ロボットの可動範囲が制限される不具合もある。
【0005】
本発明は、以上の点に鑑み、設備費が安く、溶接ロボットの可動範囲も広く確保できるようにしたワーク投入装置を提供することをその課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、フロントコンポーネントとフロントフロアとリヤフロアとから成る3個のワークを結合して自動車のフロアを組立てるフロア組立ステーションにこれらワークを投入するワーク投入装置であって、フロア組立ステーションに配置したセット治具と、セット治具を介したフロア組立ステーションの両側部に配置した複数の溶接ロボットと、フロア組立ステーションの両側部のうち一側部の上方に配置されたワーク供給場所に搬送手段によって搬入されたフロントコンポーネントとフロントフロアとリヤフロアとから成る各ワークを、前記セット治具に所要の位置関係で移載する移載手段と、を備えるものにおいて、フロア組立ステーションの両側部のうち他側部の溶接ロボットの上方に設けた天井枠と、天井枠上に前後に間隔を存して配置されたフロントコンポーネント用とフロントフロア用とリヤフロア用の3台の前記移載手段たる移載ロボットと、を備え、前記天井枠は、該天井枠側の溶接ロボットの配置部よりも外方に立設した支柱を備えて当該溶接ロボットの上方に張出すと共に前記ワーク供給場所との間におけるセット治具の上方に空隙を形成し、前記移載ロボットは、鉛直軸線回りに旋回自在な旋回台と、旋回台に第1関節部を介して揺動自在に連結した第1アームと、第1アームの先端に第2関節部を介して揺動自在に連結した第2アームと、第2アームの先端の3軸構造の手首と、手首に取付けた各ワークの保持具とを有し、ワーク供給場所に搬入された各ワークを各移載ロボットにより取上げた後、各移載ロボットの旋回台の動きで各ワークをワーク供給場所と天井枠との間の空隙上に臨む位置に旋回させてから、各ワークを空隙を通して下降させ、セット治具の直上位置で各ワークを互に所要の位置関係になるように整列させて、各ワークをセット治具に載置するようにしている。
【0007】
本発明によれば、移載ロボットとして6軸の汎用ロボットを用いることができ、そのため、移載手段を専用設備として構築する必要がなく、設備費が安くなる。また、各移載ロボットを天井枠上に配置しているため、フロア組立ステーションの側部に配置する溶接ロボットの可動範囲を天井枠下の空きスペースにおいて広く確保できる。
【0008】
ところで、ワーク供給場所に搬入された各ワークを各移載ロボットで取上げた後、各移載ロボットの第1と第2の両アームの動きで各ワークをワーク供給場所と天井枠との間の空隙上に臨む位置に横動させてから空隙を通して下降させるとも考えられる。然し、移載ロボットの軽量化及びコストダウンのため、アーム長の短い小形汎用ロボットを用いると、ワークを空隙上に臨む位置に横動させる際に保持具やワークが移載ロボットの第1関節部に干渉してしまい、ワークをセット治具に移載できなくなる。
【0009】
これに対し、本発明のように旋回台の動きでワークを空隙上に臨む位置に旋回移動させれば、移載ロボットとして小形汎用ロボットを用いても、両アームを伸ばして保持具やワークを第1関節部から離間させたままワークを空隙上に臨ませることができ、かくて、第1関節部への干渉を生ずることなくワークを空隙を通して下降させてセット治具に移載できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は自動車のフロア組立装置を示している。この組立装置は、フロントコンポーネントW1とフロントフロアW2とリヤフロアW3とを溶接結合してフロアWを組立てるフロア組立ステーションST1と、その前方の増打ラインとを備えている。増打ラインは、投入ステーションST2と複数の増打ステーションST31〜ST3nと払出しステーションST4とを前後方向に直列に配置して構成されている。増打ラインには、投入ステーションST2から払出しステーションST4に向けてシャトルバー1によりガイドレール2に沿って間歇送りされる台車3が設けられている。そして、フロア組立ステーションST1で組立てられたフロアWを投入ステーションST2において台車3上にセットし、各増打ステーションST31〜ST3nにおいてその両側部に配置した複数の溶接ロボット4によりフロアWに増打ち溶接を施し、払出しステーションST4において図外の移載機により台車3からフロアWを取上げ、空になった台車3を床面下のリターン路5を介して投入ステーションST1に戻している。
【0011】
フロア組立ステーションST1には、フロントコンポーネントW1とフロントフロアW2とリヤフロアW3とを位置決めして支持するセット治具6が配置されている。また、フロア組立ステーションST1の左右両側部に、夫々、前後3台の溶接ロボット71,72,73を配置すると共に、フロア組立ステーションST1の後方にリヤパネルW3a用の移載ロボット8を配置し、更に、移載ロボット8の配置部の斜め後方に、ターンテーブル9aにより後側の投入位置と前側の取出位置とに交互に反転されるリヤパネルW3a用の1対の置台9,9を配置している。そして、投入位置に存する置台9にリヤパネルW3aを手作業で載置し、置台9を取出位置に反転させて、リヤパネルW3aを移載ロボット8で取上げるようにしている。
【0012】
フロントコンポーネントW1とフロントフロアW2とリヤフロアW3はフロア組立ステーションST1にその上方から投入されてセット治具6上にセットされるようになっている。これを詳述するに、図1,図3及び図4に示す如く、フロア組立ステーションST1の一側部上方のワーク供給場所10に搬送手段11によってフロントコンポーネントW1とフロントフロアW2とリヤフロアW3とを搬入すると共に、フロア組立ステーションST1の他側部上方に天井枠12を架設して、この天井枠12上にフロントコンポーネントW1用とフロントフロアW2用とリヤフロアW3用の計3台の移載ロボット131,132,133を前後に間隔を存して配置し、ワーク供給場所10に搬入されたフロントコンポーネントW1とフロントフロアW2とリヤフロアW3とをこれら移載ロボット131,132,133により取上げてフロア組立ステーションST1に上方から投入するようにしている。
【0013】
搬送手段11は、ワーク搬入場所10を通る天井コンベアレール11aと、該レール11aに沿って移動するフロントコンポーネントW1用とフロントフロアW2用とリヤフロアW3用の搬送台車11b1,11b2,11b3とで構成されている。コンベアレール11aは、図示しないが、ワーク搬入場所10の下流部においてフロントコンポーネントW1用とフロントフロアW2用とリヤフロアW3用の各ワーク組立ラインを通る3本のレールに分岐しており、各搬送台車11b1,11b2,11b3を対応するワーク組立ラインに移動させて、各搬送台車11b1,11b2,11b3に各ワークを載置し、その後これら搬送台車11b1,11b2,11b3を合流させてワーク搬入場所10に送り込むようにしている。
【0014】
前記各移載ロボット131,132,133は、鉛直軸線回りに旋回自在な旋回台130と、旋回台130に第1関節部131を介して揺動自在に連結した第1アーム132と、第1アーム132の先端に第2関節部133を介して揺動自在に連結した第2アーム134と、第2アーム134の先端の3軸構造の手首135とを有する6軸の汎用ロボットで構成されており、手首135に、フロントコンポーネントW1やフロントフロアW2やリヤフロアW3から成る各ワークを保持するワーク保持具136を取付けている。
【0015】
これらワークW1,W2,W3のフロア組立ステーションST1への投入に際しては、先ず図4(A)に示す如く各移載ロボット131,132,133のアーム132,134をワーク搬入場所10に向けて伸ばし、ワーク保持具136により対応する各ワークW1,W2,W3を保持して各搬送台車11b1,11b2,11b3から持上げ、次に、搬送台車11b1,11b2,11b3をワーク搬入場所10から送り出すと共に、各ワークW1,W2,W3をワーク搬入場所10と天井枠12との間の空隙上に臨む位置にシフトし、その後各ワークW1,W2,W3を空隙を通して下降させる。
【0016】
この場合、各ワークW1,W2,W3を取上げた後、各移載ロボット131,132,133のアーム132,134の動きで各ワークW1,W2,W3を横方向に平行移動して空隙上に臨む位置にシフトすることも考えられるが、これでは、移載ロボット131,132,133としてアーム長の短い小形のロボットを用いると、ワーク保持具136やワークが移載ロボット131,132,133の第1関節部131に干渉してしまう。そこで、本実施形態では、各ワークW1,W2,W3を取上げた後、図4(B)に示す如く各移載ロボット131,132,133の旋回台130の動きで各ワークW1,W2,W3を空隙上に臨む位置に旋回移動させている。これによれば、アーム132,134を伸ばしてワーク保持具136やワークを第1関節部131から離間させたまま各ワークW1,W2,W3を空隙上に臨む位置にシフトすることができる。図5を参照して、A1,A2,A3は各ワークW1,W2,W3の持上げ位置、B1,B2,B3は空隙上に臨む各ワークW1,W2,W3の旋回位置を示している。そして、上記の如く各ワークW1,W2,W3を旋回させた後、旋回位置から各ワークW1,W2,W3を空隙を通して下降させてC1,C2,C3で示す待機位置に搬送し、フロア投入ステーションST1からフロアWが払い出されたとき、待機位置から各ワークW1,W2,W3をD1,D2,D3で示すセット治具6の直上部の整列位置に搬送して、各ワークW1,W2,W3を互に所要の位置関係に整列させ、次いで各ワークW1,W2,W3を真直に下降させて、E1,E2,E3で示すセット治具6上のセット位置に載置するようにしている。
【0017】
尚、最後位の第3移載ロボット133で移載するリヤフロアW3は旋回位置において前後方向に沿う正規の姿勢に保持されるが、中間の第2移載ロボット132で移載するフロントフロアW2や最前位の第1移載ロボット131で移載するフロントコンポーネントW1は、第3移載ロボット133や第2移載ロボット132に干渉しないよう、旋回位置において斜め横方向を向く姿勢に変更され、旋回位置から待機位置に搬送する際に前後方向に沿う正規の姿勢に戻される。
【0018】
上記の如くセット治具6上にフロントコンポーネントW1とフロントフロアW2とリヤフロアW3とをセットすると、各移載ロボット131,132,133の動作で各ワーク保持具136を上昇させて、ワーク供給場所10に搬入する次のワークW1,W2,W3の投入作業に備えると共に、フロア組立ステーションST1の左右各側の最前位の第1溶接ロボット71と中間の第2溶接ロボット72とにより夫々フロントコンポーネントW1とフロントフロアW2との接合部とフロントフロアW2とリヤフロアW3の接合部とを溶接し、更に、移載ロボット8によりリヤパネルW3aをリヤフロアW3の後端に接合し、左右各側の最後位の第3溶接ロボット73によりリヤパネルW3aとリヤフロアW3との接合部を溶接して、フロアWの組立てを行う。
【0019】
尚、各溶接ロボット71,72,73は、移載ロボット131,132,133と同様に、鉛直軸線回りに旋回自在な旋回台70と、旋回台70に第1関節部71を介して揺動自在に連結した第1アーム72と、第1アーム72の先端に第2関節部73を介して揺動自在に連結した第2アーム74と、第2アーム74の先端の3軸構造の手首75とを有する6軸の汎用ロボットで構成されており、手首75に溶接ガン76を取付けている。
【0020】
フロアWの組立作業が完了すると、フロアWをフロア組立ステーションST1から次工程ステーションたる増打ラインの投入ステーションST2に搬送する。この場合、専用の搬送装置を用いてフロアWの搬送を行うことも可能であるが、本実施形態では、フロア組立ステーションST1の左右両側の第1と第2の計4台の溶接ロボット71,71,72,72をフロアWの搬送を行う搬送兼用の溶接ロボットに構成し、専用の搬送装置を省略して設備費を削減し得るようにしている。
【0021】
これを詳述するに、第1と第2の溶接ロボット71,72の旋回台70を、フロア組立ステーションST1の側部から投入ステーションST2の側部に亘って敷設した軌道77aに沿って自走する各走行台77に載置して、各溶接ロボット71,72をフロア組立ステーションST1と投入ステーションST2とに往復動自在とし、更に、第1と第2の各溶接ロボット71,72の手首75に、後記詳述する如く、支持フレーム78を介して溶接ガン76を取付けると共に、支持フレーム76にフロアWの一部分を支持するワーク受け79を取付けている。そして、フロアWの組立作業完了後、左右両側の第1と第2の計4台の溶接ロボット71,71,72,72の協調動作により、図6(A)(B)に示す如く、フロアWをこれら各溶接ロボット71,72のワーク受け79を介して前後左右の4箇所で支持し、この状態でこれら各溶接ロボット71,72を各走行台77の動きで投入ステーションST2側に往動させて、フロアWをフロア組立ステーションST1から投入ステーションST2に搬送し、投入ステーションSTに存する台車3上にフロアWを載置するようにしている。
【0022】
ここで、各溶接ロボット71,72の手首75は、第2アーム74の先端に第2アーム74の長手方向のu軸回りに回動自在に連結した第1手首部材75aと、第1手首部材75aにu軸に直交するv軸回りに回動自在に連結した第2手首部材75bと、第2手首部材75bにv軸に直交するw軸回りに回動自在に連結した第3手首部材75cとで構成されている。支持フレーム78は、図7,図8に示す如く、手首先端の手首部材たる第3手首部材75cに連結される、第3手首部材75cの回転軸線たるw軸と直交する方向に長手の一側の側枠78aと、この側枠78aに平行な他側の側枠78bと、両側枠78a,78bを結合する両端のクロスメンバ78c,78dとで方形に枠組みされている。溶接ガン76は、ガン本体76aに1対のガンアーム76b,76bをアームホルダ76c,76cを介して軸支して、加圧シリンダ76dにより両ガンアーム76b,76bを開閉するようにしたトランス76e付きのX形ガンで構成されている。そして、ガン本体76aを支持フレーム78の両側枠78a,78b間に位置させて、ガン本体76aの両端を支持フレーム78の両端のクロスメンバ78c,78dにボルト止めしている。かくて、溶接ガン76は、両側枠78a,78b間にガンアーム76bが両側枠78a,78bの長手方向一方に突出するように取付けられる。尚、溶接ガン76はC形ガンであっても良い。
【0023】
前記ワーク受け79は、支持フレーム78の他側の側枠78bの外側面にブラケット79aを介して固設されている。かくて、ガンアーム76b,76bの突出方向とは異なる方向にワーク受け79が設けられることになり、ガンアーム76bをフロアW側に向けてフロアWの組立作業を行う際のフロアWに対するワーク受け79の干渉が防止されると共に、ワーク受け79をフロアW側に向けてフロアWを支持する際のフロアWに対するガンアーム76bの干渉が防止される。また、ワーク受け79の固設位置は、他側の側枠78bの前記w軸に合致する長手方向位置に設定されている。これによれば、ワーク受け79でフロアWを支持したときにワーク受け79に作用する荷重の作用線がw軸を含む鉛直面に合致する。そして、ワーク受け79をフロアW側に向けてフロアWを支持するとき、手首75はほぼ真直に伸びてu軸を含む鉛直面とw軸を含む鉛直面とが合致するため、第1手首部材75aと第3手首部材75cとにはフロアWの荷重による回転モーメントが作用しなくなり、フロアWの支持の安定性が向上する。
【0024】
ワーク受け79には、図9に示す如く、フロアWの下面4箇所の各ジャッキアップポイント部Waを受け入れる凹溝79bが形成されており、フロアWをワーク受け79によりジャッキアップポイント部Waにおいて左右に位置決めして支持し得るようにしている。また、左右両側の搬送兼用の4台の溶接ロボット71,71,72,72のうち少なくとも1台の溶接ロボットのワーク受け79は、図10に示す如く、凹溝79bの長手方向両側に立設した1対のストッパ79c,79cを備え、対応するジャッキアップポイント部Waを前後左右に位置決めして支持し得るように構成されている。かくて、搬送兼用の4台の溶接ロボット71,71,72,72によりフロアWを剛性の高い4箇所のジャッキアップポイント部Waにおいて安定に支持できると共に、搬送中のフロアWの位置ずれも防止できる。また、フロアWの搬送に際しては、ジャッキアップポイント部Waを前後左右に位置決めして支持する図10に示すワーク受け79を取付けた溶接ロボットを基準にし、この溶接ロボットの投入ステーションST2側への往動に協調させて他の溶接ロボットを投入ステーションST2側に往動させる。
【0025】
尚、溶接ガン76のガン本体76aの側面にワーク受け79を取付けることも考えらえるが、これではフロアWの荷重がガン本体76aに作用し、溶接ガン76に悪影響が及ぶ。そのため、上記の如く支持フレーム78にワーク受け79を取付けて、フロアWの荷重がガン本体76aに作用しないようにしている。
【0026】
ところで、フロア組立ステーションST1の他側部上方に架設する前記天井枠12は、該ステーションST1の他側の搬送兼用溶接ロボット71,72の軌道77aの配置部よりも外方に立設した複数の支柱12aと、他側の第2と第3の両溶接ロボット72,73の配置部間に立設した支柱12bとで支えられている。更に、これだけでは天井枠12の前方部分の支持剛性が不足するため、天井枠12の前端部に一側方にのびるブリッジ部12cを連結し、このブリッジ部12cの端部を一側の搬送兼用溶接ロボット71,72の軌道77aの配置部よりも外方に立設した支柱12dで支えている。そして、この天井枠12上にフロントコンポーネントW1用とフロントフロアW2用とリヤフロアW3用の移載ロボット131,132,133を配置することにより、天井枠12の下方を空きスペースとし、この空きスペースにおいて搬送兼用溶接ロボット71,72をフロア組立ステーションST1と投入ステーションST2とに往復動させて、フロアWの搬送を行うことができる。
【0027】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、フロントコンポーネントとフロントフロアとリヤフロアとを6軸の小形汎用ロボットを用いてフロア組立ステーションに投入でき、設備費の削減を図れると共に、フロア組立ステーションの側部に配置する溶接ロボットの可動範囲も広く確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明装置を具備するフロア組立装置の側面図
【図2】 図1のII-II線から見たフロア組立装置の平面図
【図3】 図1のIII-III線から見たフロア組立ステーションの正面図
【図4】 (A)ワーク取上げ時の移載ロボットの状態を示す平面図、(B)ワーク旋回時の移載ロボットの状態を示す平面図
【図5】 ワーク投入時のワークの移動軌跡を示す図
【図6】 (A)フロア搬送時の溶接ロボットの状態を示す図1の矢印VI方向から見た正面図、(B)フロア搬送時の溶接ロボットの状態を示す平面図
【図7】 搬送兼用溶接ロボットの先端を示す平面図
【図8】 図7の矢印VIII方向から見た正面図
【図9】 図7の矢印IX方向から見たワーク受けの側面図
【図10】 2方向の位置決め機能を持つワーク受けを示す斜視図
【符号の説明】
W フロア W1 フロントコンポーネント
W2 フロントフロア W3 リヤフロア
ST1 フロア組立ステーション 6 セット治具
10 ワーク供給場所 11 搬送手段
12 天井枠 131,132,133 移載ロボット
130 旋回台 131 第1関節部
132 第1アーム 133 第2関節部
134 第2アーム 135 手首
136 ワーク保持具
Claims (1)
- フロントコンポーネントとフロントフロアとリヤフロアとから成る3個のワークを結合して自動車のフロアを組立てるフロア組立ステーションにこれらワークを投入するワーク投入装置であって、
フロア組立ステーションに配置したセット治具と、セット治具を介したフロア組立ステーションの両側部に配置した複数の溶接ロボットと、フロア組立ステーションの両側部のうち一側部の上方に配置されたワーク供給場所に搬送手段によって搬入されたフロントコンポーネントとフロントフロアとリヤフロアとから成る各ワークを、前記セット治具に所要の位置関係で移載する移載手段と、を備えるものにおいて、
フロア組立ステーションの両側部のうち他側部の溶接ロボットの上方に設けた天井枠と、天井枠上に前後に間隔を存して配置されたフロントコンポーネント用とフロントフロア用とリヤフロア用の3台の前記移載手段たる移載ロボットと、を備え、
前記天井枠は、該天井枠側の溶接ロボットの配置部よりも外方に立設した支柱を備えて当該溶接ロボットの上方に張出すと共に前記ワーク供給場所との間におけるセット治具の上方に空隙を形成し、
前記移載ロボットは、鉛直軸線回りに旋回自在な旋回台と、旋回台に第1関節部を介して揺動自在に連結した第1アームと、第1アームの先端に第2関節部を介して揺動自在に連結した第2アームと、第2アームの先端の3軸構造の手首と、手首に取付けた各ワークの保持具とを有し、
ワーク供給場所に搬入された各ワークを各移載ロボットにより取上げた後、各移載ロボットの旋回台の動きで各ワークをワーク供給場所と天井枠との間の空隙上に臨む位置に旋回させてから、各ワークを空隙を通して下降させ、セット治具の直上位置で各ワークを互に所要の位置関係になるように整列させて、各ワークをセット治具に載置する、
ことを特徴とするフロア組立ステーションへのワーク投入装置。
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