JP4843523B2 - 車体の溶接装置および車体の生産方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の車体部品同士を溶接し、仮リ止めしてなる仮止車体に増打溶接し、溶接車体を得る車体の溶接技術の改良に関する。

従来、車体塗装工程、組立工程が設けられている自動車の生産ラインにおいて、車体を正立姿勢または倒立姿勢にする車体反転機構を用いて生産性を高めるようにした車体の生産技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−８５４３０号公報（図２）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１５は従来の技術の基本構成を説明する図であり、車体の塗装工程には、車体１０１を支持する搬送台車１０２と、熱溶融性シート１０３を車体１０１のフロアパネル１０４に供給する供給装置１０５と、が備えられている。

上塗り塗料が塗装され乾燥された車体１０１は、搬送台車１０２に、車体１０１のフロアパネル１０４の外面１０４ａを上方に向けた反転状態で支持され、防音材の装着工程に搬送される。そして、車体１０１の上方から、供給装置１０５によって、熱溶融性シート１０３がフロアパネル１０４の外面１０４ａに載置され、車体１０１を所定の温度および時間で加熱して、熱溶融性シート１０３をフロアパネル１０４の外面１０４ａに溶着させ、防音材層を形成する。

ところで、従来、自動車の生産ラインにおいて、車体の反転技術は、車体塗装工程や組立工程のみに適用されており、車体の溶接工程に利用するという発想や示唆がなかった。

本発明は、車体の内部に異物が残留することを抑え、車体品質を高めることができる車体の溶接技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、複数の車体部品同士を溶接し、仮リ止めして仮止車体を得た後に、この仮止車体に増打溶接し、溶接車体を得る車体の溶接装置において、溶接装置は、仮止車体を正立姿勢または倒立姿勢にする車体反転機構を備え、仮止車体が正立姿勢にあるときには、仮止車体に設けられているフロアパネルの上面よりも車体下方の部位を溶接し、仮止車体が倒立姿勢にあるときには、フロアパネルの上面よりも車体上方の部位を溶接することができるように構成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、溶接装置の上部には、車体の寸法を測定する測定装置が配置され、溶接装置の下部には、溶接ロボットが配置されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、溶接ロボットのアーム先端部にはレバー部が設けられ、車体を溶接する架台にはレバー部と係合するレバー受部が設けられ、溶接ロボットで架台を反転させることができるように構成したことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、複数の車体部品同士を溶接し、仮リ止めして仮止車体を得た後に、この仮止車体に増打溶接して溶接車体を得る車体の生産方法において、仮止車体が正立姿勢にあるときには、仮止車体のフロアパネルの上面よりも車体下方の部位を溶接する工程と、仮止車体が倒立姿勢にあるときには、仮止車体のフロアパネルの上面よりも車体上方の部位を溶接する工程と、からなることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、仮止車体は、溶接ロボットを用いて、正立姿勢から倒立姿勢へ、又は倒立姿勢から正立姿勢へ反転させることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、溶接装置は、仮止車体を正立姿勢または倒立姿勢にする車体反転機構を備える。
車体反転機構によって、仮止車体が倒立姿勢にあるときには、溶接点がフロアパネルの上面よりも下方に配置されるようにした。

仮止車体を倒立させることによって、仮止車体のフロアパネルの上面が下方を向き、溶接点はフロアパネルの上面よりも下方に位置し、フロアパネルとフレーム部材とによって形成される袋部が、溶接点よりも上方に位置するので、フロアパネルの上面にスパッタが残留する心配はない。従って、フロアパネルの上面に開けた開口から袋部にスパッタなどが入る心配はなくなり、車体の内部に異物が残留することを抑えることができる。

車体の内部への異物の残留が抑えられるので、車体品質を向上することができる。
車体品質が向上することで、後工程としての塗装工程において、車体の塗装品質を高めることができる。

さらに、溶接ロボットを高い位置に配置する必要はなく、床面に配置できるので、溶接ロボットのメンテナンスを容易に行うことができる。
さらにまた、車体を反転させることで、同一のステージで車体全体の増打溶接が可能となるので、溶接エリアの面積を抑えることができる。

請求項２に係る発明では、溶接装置の上部には、車体の測定装置が配置されているので、溶接後の車体を移動させることなく測定することができる。よって、測定時間の短縮を図ることができる。
また、溶接装置が配置されているステージと同じステージに測定装置が配置されているので、溶接エリアの面積を節約することができる。

請求項３に係る発明では、溶接ロボットのアーム先端部にはレバー部が設けられ、車体を溶接する架台にはレバー部と係合するレバー受部が設けられている。
ロボットに、仮止車体に溶接する機能に加えて、架台を反転させる機能を兼ねさせることで、架台を反転させる駆動部分が不要となり、設備費用を抑えることができる。

請求項４に係る発明では、増打溶接工程において、仮止車体が倒立姿勢にあるときには、仮止車体のフロアパネルの上面よりも車体上方の部位を溶接する工程が備えられている。

仮止車体を倒立させることによって、仮止車体のフロアパネルの上面が下方を向き、溶接点はフロアパネルの上面よりも下方に位置し、フロアパネルとフレーム部材とによって形成される袋部が溶接点よりも上方に位置するので、フロアパネルの上面にスパッタが残留する心配はない。従って、フロアパネルの上面に開けた開口から袋部にスパッタなどが入る心配はなくなり、車体の内部に異物が残留することを抑えることができる。

車体の内部への異物の残留が抑えられるので、車体品質を向上することができる。
車体品質が向上することで、後工程としての塗装工程において、車体の塗装品質を高めることができる。

請求項５に係る発明では、仮止車体は、溶接ロボットを用いて、正立姿勢から倒立姿勢へ、又は倒立姿勢から正立姿勢へ反転させるようにした。
ロボットに、仮止車体に溶接する機能に加えて、架台を反転させる機能を兼ねさせることで、専用の駆動部分が不要となり、設備費用を抑えることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車体の増打溶接装置の側面図、図２は図１の２矢視図、図３は図１の３矢視図である。以下、図１〜図３を参照して説明を行う。
車体の溶接ライン１０において、車体の増打溶接装置１１は、複数の車体部品同士を溶接し、仮リ止めして仮止車体１２を得た後に、この仮止車体１２に増打溶接し、溶接車体を得るというものである。

車体の増打溶接装置１１は、基部１３とこの基部１３の前後に立ち上げる前後の側板１４Ｆ、１４Ｒとを備え、仮止車体１２を搬送する搬送台車１５と、この搬送台車１５に支持されて仮止車体１２を保持する架台１６と、搬送台車１５の前部および後部に配置され、架台１６および仮止車体１２を正立姿勢または倒立姿勢にする車体反転機構１７Ｆ、１７Ｒと、車体の溶接ライン１０の左側および右側に配置されるとともに、溶接ライン１０に平行して移動可能に設けられ仮止車体１２に増打溶接を行う溶接ロボット２１〜２４と、を主要な構成要素とする。図中、２０は溶接ライン１０において搬送台車１５をガイドするガイドレールである。

搬送台車１５は、側面視で上開きのコ字状に形成される部材であり、前後の側板１４Ｆ、１４Ｒの内側には、正面視または背面視で円盤状に形成され溶接ロボット２１、２２のレバー部２５、２６に係合するレバー受部２７、２８が回動可能に設けられ、これらレバー受部２７、２８の内側には、回動軸２９Ｆ、２９Ｒが連結され、これら回動軸２９Ｆ、２９Ｒの内側には架台１６が支持されている。
つまり、架台１６はレバー受部２７、２８の回動に伴って一体で回動する部材である。
図中、Ｇはフロア面である。

各々の溶接ロボット２１〜２４の支持部には、ガイドレール３１・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）が敷設され、溶接ロボット２１〜２４は溶接ライン１０に平行して移動可能に設けられている。
溶接ロボット２１、２２のアーム先端部２１ａ、の詳細および車体反転機構１７Ｆ、１７Ｒの詳細については後述する。

図４は本発明に係る車体の増打溶接装置に備えられている溶接ロボットの斜視図であり、溶接ロボット２１のアーム先端部２１ａには、仮止車体（図１の符号１２）にスポット溶接を行う溶接ガン３３と、架台１６を回動させるレバー部２５とが設けられている。

図２に戻って、溶接ロボット２２のアーム先端部２１ｂには、スポット溶接を行う溶接ガン３４と、架台１６を回動させるレバー部２５とが設けられている。溶接ロボット２１、２２の反対側に設けられている溶接ロボット２３、２４には、溶接ガンのみが装着されている。つまり、溶接ロボット２２の先端部２１ａと溶接ロボット２２のアーム先端部２１ｂとは同じ構造を有し、溶接ロボット２３と溶接ロボット２４とは同じ構造を有する。
本実施例において、溶接ロボット２１〜２４には、６軸多関節ロボットを利用したが、６軸関節型ロボットに限定されず、例えば、油圧式ロボットを利用することは差し支えない。

図４に戻って、溶接ガン３３のクランプ軸方向Ｃと、レバー部２５の中心に設けレバー受部（図２の符号２７）を駆動する凸部３７の軸Ｄとのなす角度は、直角となるように配置されているので、溶接ロボット２１のアーム先端部２１ａ周りをコンパクトにでき、仮止車体１２とレバー部２５の間の干渉を起き難くするとともに、溶接可能範囲を拡げることができる。
溶接ロボット２２のアーム先端部２２ａの構造は、溶接ロボット２１のアーム先端部２１ａの構造と同じ構造であり、説明を省略する。

図５は図１の５部拡大断面図であり、後側板１４Ｒの上部には、レバー受部２８が回動可能に設けられている。レバー受部２８は、回動軸２９Ｒを介して架台（図１の符号１６）に連結されている。回動軸２９Ｒの端部２９Ｒｔは、後側板１４Ｒの外側に突設されている。そして、端部２９Ｒｔには、架台１６の回動を規制する円盤状のデイスクプレート４１が設けられ、これらのデイスクプレート４１を所定時に保持するデイスクブレーキユニット４２が、後側板１４Ｒの外側に配置され、固定されている。

つまり、デイスクブレーキユニット４２とデイスクプレート４１からデイスクブレーキ４３が構成されている。
デイスクブレーキ４３は、回動軸２９Ｒにかかる力を保持することで、架台１６上の車体の姿勢を保持する役割を担う。
後側板１４Ｒには、レバー受部２８を所定の位置に位置合わせする位置決め機構４５Ｒが備えられている。

位置決め機構４５Ｒは、後側板１４Ｒの外側に取り付けたモータ４６と、このモータ４６に取り付けた駆動ギヤ４７と、この駆動ギヤ４７に駆動される被駆動ギヤ４８と、この被駆動ギヤ４８に駆動されるねじ部４９を有し、後側板１４Ｒの内側面１４Ｒｕに出入可能に設けられる受部規制ピン５１と、を備える。

本実施例において、デイスクブレーキ４３を設けることにより、受部規制ピン５１がレバー受部２８から剪断力を受け難くして、架台（図１の符号１６）を所定位置にしっかりと保持させるようにした。
なお、受け部規制ピン５１の剛性を高めることなどによって、デイスクブレーキ４３を省略することは差し支えない。

レバー受部２８が後側板１４Ｒと当接する外当接面２８ｓの所定位置には、受部規制ピン５１が係合するピン溝５３、５３が形成されている。ピン溝５３、５３を、回動軸２９Ｒの中心周りの対角線上に２つ配置することで、架台（図１の符号１６）を所定の位置に位置合わせすることができるようにした。

また、レバー受部２８は、溶接ロボット（図３の符号２２）のレバー部２６と係合可能に設けられている。詳細には、レバー受部２８がレバー部２６と当接する内当接面２８ｕの所定位置には、レバー部（図４の符号２６）に設ける凸部３７と係合するようにレバー受部２８の凹部５５・・・が形成されている。図中、５６は軸受である。
凹部５５の数については、実施例において２つにしたが、１つでも良いし、３つ以上の数にすることは差し支えない。

以上の説明では、後の側板１４Ｒに設けられている車体反転機構１７Ｒについて説明したが、前の側板１４Ｆに設けられている前の車体反転機構１７Ｆの構成は、後の車体反転機構１７Ｒと変わることはなく説明を省略する。

図１に戻って、仮止車体１２を溶接する架台１６には、車体反転機構１７Ｆ、１７Ｒが設けられ、溶接ロボット２１、２２で架台１６を反転させることができるように構成した。
レバー部２５、２６と係合するレバー受部２７、２８が設けられ、溶接ロボット２１、２２に、仮止車体１２に溶接する機能に加えて、架台１６を反転させる機能を兼ねさせることで、専用の駆動部分が不要となり、設備費用を抑えることができる。

図６は図５の作用図であり、（ａ）において、溶接ロボット２２を移動させ、アーム先端部２２ａに設けたレバー部２６に形成した凸部３７をレバー受部２８の凹部５５に係合させる。

（ｂ）において、デイスクブレーキ４３を解除し、位置決め機構４５Ｒに備える受部規制ピン５１を、受部規制ピン５１のねじ部を矢印ｂ１方向に回動させることにより、受部規制ピン５１の先端部５１ａを側板１４Ｒの内側に退避させ、溶接ロボット２２によってレバー受部２８を矢印ｂ２方向に１８０°回動させる。

（ｃ）において、レバー受部２８を１８０°回動させた後、受部規制ピン５１のねじ部を矢印ｃ１方向に回動させることにより、受部規制ピン５１の先端部５１ａを側板１４Ｒから張出し、ピン溝５３に係合させる。最後に、デイスクブレーキ４３を効かせ、レバー受部２８の位置を保持することで、１サイクルが終了する。
溶接ロボット２１を移動させ、アーム先端部２２ａに設けたレバー部２６に形成した凸部３７をレバー受部２８の凹部５５に係合させる。

以上、後の側板１４Ｒに設けられている車体反転機構１７Ｒの作用について説明したが、前の側板１４Ｆに設けられている前の車体反転機構１７Ｆの作用は、車体反転機構１７Ｒの作用と変わることはなく説明を省略する。

増打溶接装置の作用を次に述べる。
図７は本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（車体を正立姿勢の状態にして溶接するとき）である。
（ａ）において、仮止車体１２が正立姿勢にあるときには、仮止車体１２のフロアパネル６１の上面６１ｔよりも車体下方の部位を溶接する工程を説明する。
仮止車体１２を正立姿勢にした状態で、溶接ロボット２１〜２４（手前側の符号２１、２２のみ示す。）を移動させ溶接ガン３３〜３６（手前側の符号３３、３４のみ示す。）によりスポット溶接を行う。

（ｂ）は車室内のフロアパネル６１を上方からみた図であり、フロアパネル６１の上面６１ｔには、複数の開口６２・・・が配置されている。

（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線断面図であり、開口６２・・・の裏側には断面コ字状のフレーム部材６３・・・が下方から取り付けられ、フロアパネル６１とフレーム部材６３・・・とによって袋部６４・・・が形成されている。

本発明では、仮止車体１２が正立姿勢にあるときには、増打溶接装置１１によって、フロアパネル６１の上面６１ｔよりも下方の部位６６を溶接するように構成した。溶接点はフロアパネル６１の上面６１ｔよりも下方に位置するので、フロアパネル６１の上面６１ｔにスパッタが飛散し難くなり、袋部６４・・・へのスパッタの侵入を抑えることができる。

図８は本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（レバー受部にレバー部を係合させるとき）であり、溶接ロボット２１、２２を内方に移動させ、溶接ロボット２１、２２のアーム先端部２１ａ、２２ａに設けたレバー部２５、２６を、架台１６側のレバー受部２７、２８に係合させる。

図９は本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（車体を固定した架台を１８０°反転させるとき）であり、溶接ロボット２１、２２により、仮止車体１２を保持した架台１６を１８０°回動させる。

図１０は本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（車体を倒立姿勢の状態にして溶接するとき）である。
（ａ）において、仮止車体１２が倒立姿勢にあるときには、仮止車体１２のフロアパネル６１の上面６１ｔよりも車体上方の部位を溶接する工程を説明する。
仮止車体１２を倒立姿勢にした状態で、溶接ロボット２１〜２４（手前側の符号２１、２２のみ示す。）を移動させ溶接ガン３３〜３６（手前側の符号３３、３４のみ示す。）によりスポット溶接を行う。

（ｂ）は反転させた車体の断面図であり、仮止車体１２を倒立させることによって、仮止車体１２のフロアパネル６１の上面６１ｔが下方を向き、溶接点は仮止車体１２のフロアパネル６１の上面６１ｔよりも下方に位置するので、フロアパネル６１とフレーム部材６３とによって形成される袋部６４が、溶接点よりも上方に位置するので、フロアパネル６１の上面６１Ｔにスパッタが残留する心配はない。従って、フロアパネル６１の上面６１Ｔに開けた開口６２から袋部６４にスパッタなどが入る心配はなくなり、車体の内部に異物が残留することを抑えることができる。

車体の内部への異物の残留が抑えられるので、車体品質を向上することができる。
車体品質が向上することで、後工程としての塗装工程において、車体の塗装品質を高めることができる。

図２に戻って、溶接ロボット２１〜２４を高い位置に配置することなく、床面に配置できるので、溶接ロボット２１〜２４のメンテナンスを容易に行うことができる。
さらにまた、車体を反転させることで、同一のステージで車体全体の増打溶接が可能となるので、必要な溶接エリアの面積を抑えることができる。

この他、同一工程にて、車体の下側と車体の上側の溶接が可能となるので、品質のばらつきを少なくすることができる。また、工程数が減るので、車体の移動を減らすことができ、搬送の無駄をなくすことができる。

図１１は図２の別実施例図、図１２は図１の別実施例図である。以下、図１１および図１２を参照して説明を行う。
増打溶接装置１１の上部には、車体の寸法を測定する測定装置６７が配置され、増打溶接装置１１の下部には、溶接ロボット２１〜２４が配置されている。

増打溶接装置１１の上部には、車体の測定装置６７が配置されているので、増打溶接後の車体８０を移動させることなく測定することができる。よって、測定時間の短縮を図ることができる。
また、増打溶接装置１１が配置されているステージと同じステージに測定装置６７が配置されているので、溶接エリアの面積を節約することができる。

図１３は図５の別実施例図であり、車体反転機構１７Ｒは、側板１４Ｒに反転駆動モータ４６を取り付け、反転駆動モータ４６の動力を中間軸７１を介して回動軸２９Ｒに伝達するものである。

反転駆動モータ４６の出力軸７２にはドライブギヤ７３が取り付けられ、中間軸７１の入力側にはドリブンギヤ７４が取り付けられ、中間軸７１の出力側には第１かさ歯車７５が取り付けられ、回動軸２９Ｆ、２９Ｒの入力側には第２かさ歯車７６が取り付けられている。

ここで、第１及び第２かさ歯車７５、７６は、動力伝達方向を９０°変換する機能を有する。図中、７７はケース体、７８ａ〜７８ｃはベアリングである。
側板１４Ｒと対向する側板１４Ｆに設けた車体反転機構１７Ｆの構成は、上述した車体反転機構１７Ｒと同様な構造であり、説明を省略する。
本実施例において、反転機構の動力は、電動モータによるものであるが、油圧モータ、エアモータなどでも差し支えない。

図１４は図１の別実施例およびその作用図であり、図１と異なる点は、搬送台車１５Ｂには、架台１６Ｂを回転する回転機構に代え、架台１６Ｂを上下に昇降させる図示せぬ昇降機構が備えられている点にある。
昇降機構は、側板１４Ｆｂ、１４Ｆｂに設けられている。

（ａ）において、フロア面Ｇに対して架台１６Ｂを上昇させ、仮止車体１２の下部を溶接する。
（ｂ）において、フロア面Ｇに対して架台１６Ｂを下降させ、仮止車体１２の中間部および上部を溶接する。

このように、搬送台車１５Ｂに昇降機構をもたせることによって、溶接ロボット２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ（図手前側の２１Ｂ、２２Ｂのみ示す。）を高い位置に配置する必要はなく、フロア面Ｇに配置できる。
従って、溶接ロボット２１Ｂ〜２４Ｂのメンテナンスを容易に行うことができる。

尚、請求項１では、増打溶接装置の上部に配置される測定装置を省略しても良い。
また、架台を反転させる動力は、溶接ロボットでなく、モータの駆動力を動力とすることは差し支えない。

さらに、フロアパネルの上面よりも車体下方の部位を溶接する工程と、仮止車体のフロアパネルの上面よりも車体上方の部位を溶接する工程の順序を、逆にすることは差し支えない。

本発明に係る車体の溶接方法は、四輪車の溶接工程に利用すると好適である。

本発明に係る車体の増打溶接装置の側面図である。 図１の２矢視図である。 図１の３矢視図である。 本発明に係る車体の増打溶接装置に備えられている溶接ロボットの斜視図である。 図１の５部拡大断面図である。 図５の作用図である。 本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（車体を正立姿勢の状態にして溶接するとき）である。 本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（レバー受部にレバー部を係合させるとき）である。 本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（車体を固定した架台を１８０°反転させるとき）である。 本発明に係る車体の増打溶接装置の作用説明図（車体を倒立姿勢の状態にして溶接するとき）である。 図２の別実施例図である。 図１の別実施例図である。 図５の別実施例図である。 図１の別実施例およびその作用図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１１…車体の増打溶接装置、１２…仮止車体、１６…架台、１７Ｆ、１７Ｒ…車体反転機構、２１、２２、２３、２４…溶接ロボット、２５、２６…レバー部、２７、２８…レバー受部、６１…フロアパネル、６１ｔ…フロアパネルの上面、６７…測定装置。

Claims (5)

1. 複数の車体部品同士を溶接し、仮リ止めして仮止車体を得た後に、この仮止車体に増打溶接し、溶接車体を得る車体の溶接装置において、
   前記溶接装置は、前記仮止車体を正立姿勢または倒立姿勢にする車体反転機構を備え、
   前記仮止車体が正立姿勢にあるときには、前記仮止車体に設けられているフロアパネルの上面よりも車体下方の部位を溶接し、前記仮止車体が倒立姿勢にあるときには、前記フロアパネルの上面よりも車体上方の部位を溶接することができるように構成したことを特徴とする車体の溶接装置。
2. 前記溶接装置の上部には、前記車体の寸法を測定する測定装置が配置され、前記溶接装置の下部には、前記溶接ロボットが配置されていることを特徴とする請求項１記載の車体の溶接装置。
3. 前記溶接ロボットのアーム先端部にはレバー部が設けられ、前記車体を溶接する架台には前記レバー部と係合するレバー受部が設けられ、
   前記溶接ロボットで前記架台を反転させることができるように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車体の溶接装置。
4. 複数の車体部品同士を溶接し、仮リ止めして仮止車体を得た後に、この仮止車体に増打溶接して溶接車体を得る車体の生産方法において、
   前記仮止車体が正立姿勢にあるときには、前記仮止車体のフロアパネルの上面よりも車体下方の部位を溶接する工程と、前記仮止車体が倒立姿勢にあるときには、前記仮止車体のフロアパネルの上面よりも車体上方の部位を溶接する工程と、からなることを特徴とする車体の生産方法。
5. 前記仮止車体は、溶接ロボットを用いて、正立姿勢から倒立姿勢へ、又は倒立姿勢から正立姿勢へ反転させることを特徴とする請求項４記載の車体の生産方法。

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