JP5266959B2

JP5266959B2 - 異種物品の溶接組立方法及びその装置

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Publication number: JP5266959B2
Application number: JP2008214420A
Authority: JP
Inventors: 直久上杉
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP2010047181A

Description

本発明は、異種物品の溶接組立方法及びその装置に関し、特に、主に連続溶接で組立てる第１の物品と、主に点溶接で組立てる第２の物品とを混流生産可能な溶接組立方法及びその装置に関するものである。

従来、自動車の車体構造では、軽量で比較的高い剛性を有するモノコック構造が主流となっている。図１７に示すように、一般的なモノコック構造用の生産ラインは、車体のフロントサイドフレームをサブアッシするステーションＳ５１、フロントフロアパネルをサブアッシするステーションＳ５２、リヤフレームをサブアッシするステーションＳ５３、リヤフロアパネルをサブアッシするステーションＳ５４が並列状に配置され、夫々独立作業可能に設けられている。

サブアッシステーションＳ５１，Ｓ５２でサブアッシされたフロントサイドフレームとフロントフロアパネルはフロントボデー組立ステーションＳ５５に搬送されてフロントボデーに組立てられる。同様に、リヤフロア組立ステーションＳ５６にてリヤフロアが組立てられる。

夫々の組立ステーションＳ５５，Ｓ５６で組立てられたフロントボデーとリヤフロアとはアンダボデー組立ステーションＳ５７で接合されてアンダボデーが形成される。ステーションＳ５１〜Ｓ５７はアンダー仮付工程であり、スポット溶接により、最小の打点数で組付位置精度を保証している。

直列状に配置されたステーションＳ５８〜Ｓ６１は、アンダー仮付工程で溶接された部位間を追加スポット溶接して車体強度を保証するアンダー増打を行っている。ステーションＳ５８とＳ５９は、図中×印で示すように、ステーションの両側に夫々３台のスポット溶接機が配置されている。ステーションＳ６０は、ステーションの一方側に３台のスポット溶接機、他方側に２台のスポット溶接機と○印で示す１台のレーザ溶接機が配置されている。ステーションＳ６１には、ステーションの両側に夫々１台のレーザ溶接機が配置されている。

アンダー増打工程を終えたアンダボデーはステーションＳ６２に搬送される。ステーションＳ６２に隣接してサイドフレームアッシを組立てるサブステーションＳ６３と、ルーフアッシを組立てるサブステーションＳ６４とが夫々設置されている。このサブステーションＳ６３とサブステーションＳ６４とからサイドフレームアッシとルーフアッシとがアンダボデーに組付けられることによって、ボデーシェルが形成される。この工程は、アッパー仮付工程に相当している。

ステーションＳ６５〜Ｓ６８は、アッパー仮付工程で溶接された部位間を追加スポット溶接して車体強度を保証するアッパー増打工程である。ステーションＳ６５とＳ６６は、ステーションの両側に夫々３台のスポット溶接機を配置している。ステーションＳ６７は、ステーションの一方側に３台のスポット溶接機、他方側に２台のスポット溶接機と１台のレーザ溶接機を配置している。ステーションＳ６８には、ステーションの両側に夫々１台のレーザ溶接機を配置している。この一連の直列状の溶接工程によってモノコック構造車体が完成する。

特許文献１は、各ステーションで共通の溶接組立治具を用いてボデーサイドアウタのセットから仮組み後のボデーサイドの搬出までを行うため、位置決め基準を共通化することができ、これによりボデーサイドの組立精度出し工程が一工程に集約できる技術を提案している。特許文献１では、更に、自走式の溶接ロボットによって、増打工程をモデルに拘らず共通化することを提案している。

特開平８−４０３２５号公報

一方、管状フレームを車体の骨格部材として用いるスペースフレーム構造車体が存在している。このスペースフレーム構造は、薄板を組合せたモノコック構造車体に比べて、外部入力による影響を受け難く、剛性に優れている反面、モノコック構造車体と構造上大きく異なるため、専用の生産ラインを用いて少量生産の形態によって製造されていた。

近年、アルミニウム等軽量素材の普及、並びに衝突安全性ニーズの向上から、剛性の高いスペースフレーム構造車体が着目されている。しかしながら、スペースフレーム構造車体は管状フレームを骨格とするため、主にレーザ溶接等連続溶接を用いて組立てる必要があるため、スポット溶接が主流のモノコック構造車体の生産ラインで混流生産するには連続溶接による増打工程の作業ステーションを別途増設する必要がある。

特許文献１では、各ステーションで共通の溶接組立治具を用いることで、モデルチェンジに拘らず組立精度を向上させ、更に、増打工程を共通化させて、設備投資の抑制及び設備設置スペースの縮小化を提案しているものの、溶接組立の対象がモノコック構造車体、所謂溶接設備が共通であることが前提であり、スペースフレーム構造車体等、溶接設備が異なる物品における混流生産については一切考慮されていない。

本発明の目的は、主に連続溶接で組立てる第１の物品と、主に点溶接で組立てる第２の物品とを混流生産可能とすると共に、溶接設備の稼働率低下を抑制する異種物品の溶接組立方法及びその装置を提供することである。

請求項１の発明は、物品の仮付溶接を行う仮付ステーションと、この仮付ステーションの下流に物品の増打溶接を行う複数の増打ステーションとを有し、主に連続溶接で組立てる第１の物品と、主に点溶接で組立てる第２の物品とを混流生産可能な異種物品の溶接組立方法であって、仮付ステーションの下流に３つ以上の増打ステーションを並列に設置し、仮付ステーションから前記何れかの増打ステーションに向かう物品搬送経路が選択可能とされ、増打ステーションのうち、両端の増打ステーションの外側に点溶接機が設置され、互いに隣接する増打ステーション間に、両方の増打ステーションに対して選択的に溶接作業可能な連続溶接機と点溶接機とが設置され、第１の物品は両端以外の増打ステーションに向かう搬送経路が優先的に選択されると共に、第２の物品は両端の増打ステーションに向かう搬送経路が優先的に選択されることを特徴とする。

請求項１の発明では、仮付ステーション下流に３つ以上の増打ステーションを並列に設置しているため、一つの増打ステーションで溶接作業が行われていても、仮付ステーションから搬出される物品を他の増打ステーションに搬入することができ、仮付ステーションと増打ステーションとの作業時間の差異に起因する手待ち時間の発生を防止できる。また、隣接する増打ステーションの間には双方の増打ステーションに対して選択的に溶接作業可能な連続溶接機と点溶接機とが設置されるため、夫々の溶接機の手待ち時間の発生を防止できると共に、点溶接及び連続溶接夫々に専用の増打ステーションを設けることなく、何れの物品も組立作業可能となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、点溶接機は電気抵抗点溶接機であり、連続溶接機はレーザ連続溶接機であることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、第１の物品はスペースフレーム構造車体であり、第２の物品はモノコック構造車体であることを特徴とする。

請求項４の発明は、物品の仮付溶接を行う仮付ステーションと、この仮付ステーションの下流に物品の増打溶接を行う複数の増打ステーションとを有し、主に連続溶接で組立てる第１の物品と、主に点溶接で組立てる第２の物品とを混流生産可能な異種物品の溶接組立装置であって、仮付ステーションの下流に並列に３つ以上設置された増打ステーションと、増打ステーションのうち、両端の増打ステーションの外側に設置される点溶接機と、互いに隣接する増打ステーション間に、両方の増打ステーションに対して選択的に溶接作業可能な連続溶接機及び点溶接機と、仮付ステーションから搬送された物品の前記何れかの増打ステーションに向かう物品搬送経路を選択する制御装置とを有し、この制御装置は、第１の物品の場合は両端以外の増打ステーションに向かう搬送経路を優先的に選択すると共に、第２の物品の場合は両端の増打ステーションに向かう搬送経路を優先的に選択することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、点溶接機は電気抵抗点溶接機であり、連続溶接機はレーザ連続溶接機であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、仮付ステーションの下流に３つ以上の増打ステーションを並列に設置し、仮付ステーションから前記何れかの増打ステーションに向かう物品搬送経路が選択可能とされ、増打ステーションのうち、両端の増打ステーションの外側に点溶接機が設置され、互いに隣接する増打ステーション間に、両方の増打ステーションに対して選択的に溶接作業可能な連続溶接機と点溶接機とが設置され、第１の物品は両端以外の増打ステーションに向かう搬送経路が優先的に選択されると共に、第２の物品は両端の増打ステーションに向かう搬送経路が優先的に選択されるため、主に連続溶接で組立てる第１の物品と、主に点溶接で組立てる第２の物品とを混流生産可能とすると共に、溶接設備の稼働率低下を抑制することができる。

つまり、第１の物品は、選択的に溶接作業可能な連続溶接機と点溶接機とが設置される両端以外の増打ステーションに優先的に搬送され、第２の物品は、外側に点溶接機が設置される両端の増打ステーションに優先的に搬送されて溶接組立が行われるため、何れの物品が搬送されてきても待ち時間なく効率よく溶接組立てできる。しかも、仮付ステーションからの搬出を増打ステーションの作業待ちで阻害することがない。更に、突然の生産変動が生じても、搬送経路を変更するだけで対応できる。

請求項２の発明によれば、点溶接機は電気抵抗点溶接機であり、連続溶接機はレーザ連続溶接機であるため、各物品に適した前記溶接機を用いても、請求項１の効果を得ることができる。

請求項３の発明によれば、第１の物品はスペースフレーム構造車体であり、第２の物品はモノコック構造車体であるため、両構造車体を混流溶接組立に適用しても、請求項１の効果を得ることができる。しかも、既存のモノコック構造車体の生産ラインを変更する場合でも、設備投資の抑制及び設備設置スペースの縮小化が図れる。

請求項４の発明によれば、仮付ステーションの下流に並列に３つ以上設置された増打ステーションと、増打ステーションのうち、両端の増打ステーションの外側に設置される点溶接機と、互いに隣接する増打ステーション間に、両方の増打ステーションに対して選択的に溶接作業可能な連続溶接機及び点溶接機と、仮付ステーションから搬送された物品の前記何れかの増打ステーションに向かう物品搬送経路を選択する制御装置とを有し、この制御装置は、第１の物品の場合は両端以外の増打ステーションに向かう搬送経路を優先的に選択すると共に、第２の物品の場合は両端の増打ステーションに向かう搬送経路を優先的に選択するため、基本的に請求項１の効果を得ることができる

請求項５の発明によれば、点溶接機は電気抵抗点溶接機であり、連続溶接機はレーザ連続溶接機であるため、各物品に適した前記溶接機を用いても、請求項１の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施例に係る生産ラインの説明図、図２はスペースフレーム構造車体の斜視図、図３は増打ステーションの説明図、図４は本実施例に係る生産ラインの制御系の説明図を示す。

本実施例の生産ラインＬは、主に連続溶接で組立てられるスペースフレーム構造車体と主に点溶接で組立てられるモノコック構造車体とを混流生産可能となっている。ここで、主に連続溶接で組立てられる構造車体の定義は、溶接が必要な車体全領域に対して連続溶接が必要な領域の占める割合が、少なくとも半分以上である構造車体としている。同様に、主に点溶接で組立てられる構造車体は、溶接が必要な車体全領域に対して点溶接が必要な領域の占める割合が、少なくとも半分以上である構造車体である。

図２に基づいて、スペースフレーム構造車体について説明する。
図２に示すように、スペースフレーム構造車体は、アルミニウム等の軽金属材料にて個々の部位に応じた最適な断面形状で押出成形された所定断面を有する中空長尺材を適宜組合わせて溶接したスペースフレームの構成とされている。以下、車両の車体構造をボデーシェル１として説明する。

スペースフレーム構造車体のボデーシェル１は、アンダボデー２とアッパボデー３とから構成される。アンダボデー２は、フロントフロアパネル４ａとリヤフロアパネル４ｂとからなるフロアパネル４上に互いに断面積の異なる、第１クロスメンバ５、第２クロスメンバ６、第３クロスメンバ７、第４クロスメンバ８が車体フロア前方から順に、且つ車幅方向に延設配置されている。各クロスメンバ５，６，７，８の左右端部には車体前後方向に延びる左右一対の管状部材からなるサイドシル９が配置されている。

アンダボデー２の前方側には先端にバンパレインフォースメント１０が設置された左右一対のフロントサイドフレーム１１、後方側には左右一対のリヤサイドフレーム１２が夫々設けられている。

アッパボデー３は、左右一対のフロントピラー１３、フロントピラー１３から後方に延設されたルーフサイドメンバ１４、ルーフサイドメンバ１４の略中央部に接続されて上下方向に延設されるセンタピラー１５、ルーフサイドメンバ１４の後方に接続されて上下方向に延設される一対のリヤピラー１６、各左右ピラー等の表面に設けられるサイドフレーム１７で構成される。アッパボデー３の上端部には、複数のルーフクロスメンバ１８とルーフパネル１９とが配置されており、車体のキャビン前方側にはダッシュパネル２０が配置されている。
尚、モノコック構造車体については、従来より良く知られている構造のため説明を省略する。

次に、生産ラインＬにおけるスペースフレーム構造車体のボデーシェル１の溶接組立工程について説明する。図１に示すように、車体１のフロントサイドフレーム１１とバンパレインフォースメント１０と第１クロスメンバ５とダッシュパネル２０とをサブアッシするステーションＳ１、フロントフロアパネル４ａと第２クロスメンバ６と第３クロスメンバ７とをサブアッシするステーションＳ２、リヤサイドフレーム１２をサブアッシするステーションＳ３、リヤフロアパネル４ｂと第４クロスメンバ８とをサブアッシするステーションＳ４が並列状に配置され、夫々のステーションは独立作業可能に設けられている。

サブアッシステーションＳ１，Ｓ２でサブアッシされたフロントサイドフレーム１１とフロントフロアパネル４ａはフロントボデー組立ステーションＳ５に搬送されてフロントボデーユニットに組立てられる。同様に、サブアッシステーションＳ３，Ｓ４からリヤサイドフレーム１２とリヤフロアパネル４ｂとが搬送されて、リヤフロア組立ステーションＳ６でリヤフロアユニットが組立てられる。

夫々の組立ステーションＳ５，Ｓ６で組立てられたフロントボデーユニットとリヤフロアユニットとは組立ステーションＳ７でアンダボデーに組立てられると共に、フロントフロアパネル４ａとリヤフロアパネル４ｂとの左右両端にサイドシル９が接合されてアンダボデー２が形成される。アンダー仮付工程である各ステーションＳ１〜Ｓ７では、スポット溶接が行われている。

ステーションＳ７の下流には、４つのアンダー増打ステーションＳ８〜Ｓ１１が並列配置されている。両端の増打ステーションＳ８，Ｓ１１の外側には×印で示す３台の電気抵抗点溶接機、所謂スポット溶接機ｌ１，ｌ２，ｌ３及びｌ１０，ｌ１１，ｌ１２が夫々設置されている。互いに隣接する増打ステーションＳ８，Ｓ９の間には、２台のスポット溶接機ｌ４，ｌ５及び○印で示す連続溶接機、具体的にはレーザ溶接機ｍ１が１台配置されている。同様に、増打ステーションＳ９，Ｓ１０との間、及び増打ステーションＳ１０，Ｓ１１との間にも夫々２台のスポット溶接機ｌ６，ｌ７及びｌ８，ｌ９と夫々一台のレーザ溶接機ｍ２及びｍ３が配置されている。

図３に示すように、ステーションＳ７の作業を終えたアンダボデー２は、後述するホストコンピュータ５０の指示によってアンダー増打ステーションＳ９に搬送され、ここでレーザ溶接機ｍ１及びｍ２とによって溶接組立作業が行われる。レーザ溶接機ｍ１及びｍ２は水平方向に３６０°回転可能とされている。従って、アンダボデー２がステーションＳ９に搬入されたときには、ステーションＳ９が正面に位置するようにレーザ溶接機ｍ１及びｍ２は待機している。

既に、ステーションＳ９に別のスペースフレーム構造車体が搬入されて増打作業を行っているときは、ホストコンピュータ５０は、もう一方の両端以外の増打ステーションであるＳ１０に車体を搬送すると共にレーザ溶接機ｍ２及びｍ３を用いて溶接組立作業を行うように指示を行う。また、Ｓ７から搬出された構造車体がモノコック構造車体のときは、ステーションＳ８に搬送して、最大５つのスポット溶接機ｌ１，ｌ２，ｌ３，ｌ４，ｌ５を用いて溶接組立を行う。尚、Ｓ８が作業中で空いていないときは、もう一方の両端の増打ステーションであるステーションＳ１１に搬出する。

Ｓ９でアンダー増打を終えたアンダボデーはボデーシェルステーションＳ１２に搬送される。ステーションＳ１２の近傍には、フロントピラー１３とセンタピラー１５とリヤピラー１６とルーフサイドメンバ１４とサイドフレーム１７とによりサイドフレームアッシを組立てるサブステーションＳ１３と、ルーフクロスメンバ１８とルーフパネル１９とによりルーフアッシを組立てるサブステーションＳ１４とが夫々設置されている。

サイドフレームアッシとルーフアッシは、搬送装置２２によってステーションＳ１２に搬送され、ステーションＳ１２では、アンダボデー２に対してサイドフレームアッシとルーフアッシの接合を行い、ボデーシェルが形成する。

ステーションＳ１２の下流には、４つのアッパー増打ステーションＳ１５〜Ｓ１８が並列配置されている。両端の増打ステーションＳ１５，Ｓ１８の外側には３台のスポット溶接機ｌ１３，ｌ１４，ｌ１５及びｌ２２，ｌ２３，ｌ２４がアンダー増打工程と同様に設置されている。

互いに隣接する増打ステーションＳ１５，Ｓ１６の間には、２台のスポット溶接機ｌ１６，ｌ１７及びレーザ溶接機ｍ４が１台配置されている。同様に、増打ステーションＳ１６，Ｓ１７との間、及び増打ステーションＳ１７，Ｓ１８との間には夫々２台のスポット溶接機ｌ１８，ｌ１９及びｌ２０，ｌ２１とレーザ溶接機ｍ５及びｍ６が配置される。

ステーションＳ１２の作業を終えたボデーシェルは、ホストコンピュータ５０の指示によってアッパー増打ステーションＳ１６に搬出され、レーザ溶接機ｍ４及びｍ５とによって溶接組立作業が行われる。レーザ溶接機ｍ４及びｍ５は水平方向に３６０°回転可能とされ、ボデーシェルがステーションＳ１６に搬入されたとき、ステーションＳ１６が正面に位置するようにレーザ溶接機ｍ４及びｍ５が待機している。このアッパー増打ステーションでは、アッパー仮付工程に相当するＳ１２〜Ｓ１４で溶接された部位間をレーザ連続溶接している。

次に、図４に基づき本生産ラインＬの制御系について説明する。
図４に示すように、各ステーションＳ１，Ｓ２…Ｓ１８は、ステーション毎に作業テーブルを駆動するテーブル駆動装置Ｔ１，Ｔ２…Ｔ１８と、車体を固定する位置決め用治具装置Ｊ１，Ｊ２…Ｊ１８と、これらのステーション毎に設けられる設備を制御するステーション用制御装置Ｃ１，Ｃ２…Ｃ１８とが設けられている。

各ステーションＳ１，Ｓ２…Ｓ１８の制御装置Ｃは相互通信可能な通信回線２１で連結されている。この通信回線２１には、各ステーション間の搬送を行う搬送装置２２、スポット溶接機ｌ１，ｌ２…ｌ２４のスポット溶接機制御装置２３、レーザ溶接機ｍ１，ｍ２…ｍ６のレーザ溶接機制御装置２４、生産計画に基づき生産順序、稼働率、搬送経路、搬送タクト等を設定するホストコンピュータ５０が夫々通信可能に接続されている。

各ステーションＳ１，Ｓ２…Ｓ１８における、作業対象となる車体の種類、作業の進捗は全てホストコンピュータ５０で管理されており、所定のステーションの作業が完了すると、ホストコンピュータ５０の指示に基づいて搬送装置２２が作動し、車体を次のステーションに搬送する。このとき、スペースフレーム構造車体であれば、両端以外の増打ステーションであるＳ９，Ｓ１０，Ｓ１６，Ｓ１７が優先的に搬送先として設定され、モノコック構造車体であれば、両端の増打ステーションであるＳ８，Ｓ１１，Ｓ１５，Ｓ１８が優先的に搬送先として設定される。

搬送が完了すると、治具装置Ｊ及びテーブル駆動装置Ｔが作動を開始し、車体の種類に応じてスポット溶接機制御装置２３またはレーザ溶接機制御装置２４の作動を開始するように構成している。

図５に基づいて、スポット溶接機ｌ４を説明する。
スポット溶接機ｌ４は、ベース３１に対してＺ軸回りに回転する回転アーム３２と、この回転アーム３２に対してＹ軸回りに揺動する第１アーム３３と、第１アーム３３に対してＹ軸回りに揺動すると共に自軸回りに回転する第２アーム３４と、第２アーム３４に対してＹ軸回りに揺動すると共にＺ軸回りに回転する第３アーム３５とを備え、この第３アーム３５の先端部にＣ型スポット溶接ガン３６が取付けられている多関節ロボットである。

溶接ガン３６の上下のシャンク３７には電極３８が取付けられている。このスポット溶接機ｌ４の各アーム、モータ、アクチュエータ等の動作は、予めティーチングされてケーブルを介してスポット溶接機制御装置２３がコントロールする。その他のスポット溶接機についても同様の構成とされる。

図６に基づいて、レーザ溶接機ｍ１を説明する。
レーザ溶接機ｍ１は、ベース４１に対してＺ軸回りに回転する回転アーム４２と、この回転アーム４２に対してＹ軸回りに揺動する第１アーム４３と、第１アーム４３に対してＹ軸回りに揺動すると共に自軸回りに回転する第２アーム４４と、第２アーム４４に対してＹ軸回りに揺動すると共にＺ軸回りに回転する第３アーム４５とを備え、この第３アーム４５の先端部には、治具機構としての基部４６と、基部４６からコの字状に分岐した受けアーム４７と、基部４６の上端に設けられたクランプアーム４８がレーザ照射部４９と一体的に搭載されている。

クランプアーム４８は上下方向に移動可能に基部４６に設けられ、受けアーム４７との間隔が調整可能に構成されている。レーザ照射部４９はクランプアーム４８の近傍であって、クランプアーム４８の上下動に対して干渉しないように設置されている。このレーザ溶接機ｍ１の各アーム、モータ、アクチュエータ等の動作は、予めティーチングされてケーブルを介してレーザ溶接機制御装置２４がコントロールする。その他のレーザ溶接機についても同様の構成とされる。尚、クランプが不要な場合には、治具機構としてのクランプアーム４８等を設けずレーザ照射部４９のみを装着するレーザ溶接機としてもよい。

図７に基づいて、サイドフレームアッシを組立てるサブステーションＳ１３を説明する。
サブステーションＳ１３は、第１サブステーション６１と第１サブステーション６１に並行に配置された第２サブステーション６２とから構成される。第１サブステーション６１は左右一対のサイドフレームアウタ１７ａに各種の左右部品を組付ける組立ステーションで、中央部に配設され４つの溶接ロボット６３，６４，６５，６６を有する溶接ステーション６７と、この溶接ステーション６７の左右に配設され左右一対のサイドフレームアウタ１７ａに部品をセットする第１及び第２セットステーション６８，６９を有する。

これら３つのステーション６７，６８，６９の間には一対のレール７０が配置され、このレール７０に沿って治具台車７１がステーション６７，６８，６９の間を移動可能に設けられている。治具台車７１の基台上には治具が所定位置に配設されており、これらの治具がセットステーション６８，６９と溶接ステーション６７との治具装置Ｊ１３の機能を合わせ持つように構成されており、別々の治具を用いる場合よりも組みつけ精度の向上が図られている。

また、第１サブステーション６１で部品が溶接された左右のサイドフレームアウタ１７ａは、第１サブステーション６１と並行に配置された第２サブステーション６２において図示しないサイドフレームインナが組付けられ、更に必要に応じて部品を組付けてサイドフレームアッシが組立てられるように構成される。

第２サブステーション６２は第１サブステーション６１と同様に、中央部に３つの溶接ロボット７２，７３，７４を有する溶接ステーション７５と、この溶接ステーション７５の左右に配置されサイドフレームアウタ１７ａにサイドフレームインナをセットする第３及び第４セットステーション７６，７７を有しており、治具台車７８がステーション７５，７６，７７の間を移動可能に設けられている。尚、ルーフアッシを組立てるサブステーションＳ１４についても、前述と同様に、溶接ステーションとセットステーションとから構成されている。

次に、図８〜図１０に基づき、本生産ラインＬにおける混流生産時の具体的な製造方法について説明する。図８は通常時の場合、図９はモノコック増産時の場合、図１０はスペースフレーム増産時の場合の作業形態を示す。尚、各ステーション及び溶接機については、先に説明した図１と同様の符号を付している。

（モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率が５０：５０の場合）
図８は通常時、所謂モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率が５０：５０の場合の作業形態を示している。アンダー仮付工程である各ステーションＳ１〜Ｓ７でスポット溶接機による仮付溶接が行われる。図１２に示すように、第１のモノコック構造車体のアンダボデー２は、アンダー仮付工程で、アンダボデー２のフロントサイドフレーム１１とエプロン１１ａとを所定の間隔をあけた仮付溶接部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の地点でスポット溶接している。仮付溶接は、組付け位置精度を保証できる最小限の打点数とされている。

ステーションＳ７から搬出された第１のモノコック構造車体のアンダボデー２は、一方側端部のステーションＳ８に搬入される。図１３に示すように、ステーションＳ８では、仮付溶接部位Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の間に所定間隔で設定された複数の増打溶接部位Ｐ４を、５つの溶接機ｌ１〜ｌ５によってスポット溶接している。増打溶接は、車体強度を保証できる打点数を行うようにされている。尚、レーザ溶接機ｍ１は第１のモノコック構造車体のアンダボデー２に対して作業を行わない。

ステーションＳ８の溶接を終えた第１のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、一方側端部のステーションＳ１５に搬入される。尚、ステーションＳ１２はアッパー仮付工程であり、アンダー仮付工程と同様に組付け位置精度を保証できる最小限のスポット溶接が行われる。

ステーションＳ１５に搬入された第１のモノコック構造車体のボデーシェル１は、ステーションＳ１２でスポット溶接された部位間を５つの溶接機ｌ１３〜ｌ１７によってスポット溶接される。この増打溶接も、アンダー増打工程と同様に車体強度を保証できる打点数を行うようにされている。

ステーションＳ７から、第１のモノコック構造車体に連続して第２のモノコック構造車体が搬出された場合、他方側端部のステーションＳ１１に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位間を５つの溶接機ｌ８〜ｌ１２によってスポット溶接している。
尚、第２のモノコック構造車体のステーションＳ７からの搬出時、第１のモノコック構造車体がステーションＳ８に存在しなければ、ステーションＳ８に搬入することも可能である。

ステーションＳ１１の溶接を終えた第２のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、他方側端部のステーションＳ１８に搬入され、溶接機ｌ２０〜ｌ２４によってスポット溶接される。

次に、ステーションＳ７から、第１のモノコック構造車体に連続して第１のスペースフレーム構造車体が搬出された場合、両端以外の増打ステーションの１つであるステーションＳ９に搬入される。図１４に示すように、第１のスペースフレーム構造車体のアンダボデー２は、アンダー仮付工程で、アンダボデー２のフロントサイドフレーム１１とエプロン１１ａとを所定の間隔をあけた仮付溶接部位Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９の地点でスポット溶接している。仮付溶接は、組付け位置精度を保証できる最小限の打点数とされていると共に、増打工程でのレーザ溶接のため各板間隙を保証している。

図１５に示すように、ステーションＳ９では、仮付溶接部位Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９上を連結する直線領域Ｐ１０を、２つの溶接機ｍ１，ｍ２よってレーザ溶接している。この増打溶接で、車体強度を保証している。尚、スポット溶接機ｌ４，ｌ５は、第１のモノコック構造車体がステーションＳ８に存在する場合、ステーションＳ８での溶接作業を行い、存在しない場合、作動停止している。また、スポット溶接機ｌ６，ｌ７は、作動停止している。

ステーションＳ９の溶接を終えた第１のスペースフレーム構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、一方側端部のステーションＳ１６に搬入される。ステーションＳ１６に搬入された第１のスペースフレーム構造車体のボデーシェル１は、ステーションＳ１２でスポット溶接された部位上の直線領域を２つの溶接機ｍ４，ｍ５によってレーザ溶接している。尚、スポット溶接機ｌ１６，ｌ１７は、第１のモノコック構造車体がステーションＳ１５に存在する場合、ステーションＳ１５での溶接作業を行い、存在しない場合、作動停止している。また、スポット溶接機ｌ１８，ｌ１９は、作動停止している。

ステーションＳ７から、第１のスペースフレーム構造車体に連続して第２のスペースフレーム構造車体が搬出された場合、両端以外の増打ステーションのうち他方のステーションＳ１０に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位上の直線領域を２つの溶接機ｍ２，ｍ３によってレーザ溶接している。尚、第２のスペースフレーム構造車体のステーションＳ７からの搬出時、第１のスペースフレーム構造車体がステーションＳ９に存在しなければ、ステーションＳ９に搬入することも可能である。

図１１に基づいて、スペースフレーム構造車体の搬送タイミングと溶接機ｍ２の稼働率との関係を説明する。上段はステーションＳ９の作業工程タイムチャート、下段はステーションＳ１０の作業工程タイムチャートを示す。

図１１に示すように、溶接工程の１サイクルは、ワーク搬入、部品セット、溶接作業、ワーク搬出、切替の５つの工程によって構成される。つまり、ステーションＳ９の２サイクルを考えたとき、溶接作業Ａ３と溶接作業Ａ８との間には、ワーク搬出Ａ４，切替Ａ５，ワーク搬入Ａ６，部品セットＡ７の間溶接機が作動しない期間が存在している。同様に、ステーションＳ１０では、ワーク搬入Ｂ２、部品セットＢ３、溶接作業Ｂ４、ワーク搬出Ｂ５、切替Ｂ６が繰り返され、溶接機が作動しない期間が存在している。

ホストコンピュータ５０は、ワーク搬出Ａ４，切替Ａ５，ワーク搬入Ａ６，部品セットＡ７の期間と溶接作業Ｂ４とが重なるようにスペースフレーム構造車体とモノコック構造車体との生産順序を設定している。この条件を満たす生産順序設定により、互いに隣接するステーションＳ９，Ｓ１０間に配置された連続溶接機ｍ２は、ステーションＳ９，Ｓ１０双方の溶接作業が実行可能となり、最大の稼働率となる。

生産計画上、互いに隣接するステーションＳ９，Ｓ１０の溶接作業が重なる必要がある場合、所謂スペースフレーム構造車体とモノコック構造車体との生産比率が極端に異なる場合は、その重なる期間が最小となるように生産順序が設定される。また、溶接作業が重なる期間については、作業可能な溶接機の数が少ない方のステーションの溶接作業を行う設定となっている。

ステーションＳ１０の溶接を終えた第２のスペースフレーム構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、両端以外の増打ステーションのうち他方のステーションＳ１７に搬入され、溶接機ｍ５，ｍ６によってレーザ溶接され、ボデーシェル１の増打が完了する。尚、スペースフレーム構造車体であっても、増打工程がスポット溶接のみの場合、溶接機ｍ５，ｍ６の作動は行わない。

以上のように、モノコック構造車体は、Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１２→Ｓ１５経路、或いはＳ７→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１８経路で溶接組立がなされ、スペースフレーム構造車体は、Ｓ７→Ｓ９→Ｓ１２→Ｓ１６経路、或いはＳ７→Ｓ１０→Ｓ１２→Ｓ１７経路で溶接組立がなされる。尚、レーザ溶接機ｍ２，ｍ５は２つのステーションで溶接作業を行う。

（モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率が７５：２５の場合）
図９はモノコック増産時、所謂モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率が７５：２５の場合の作業形態を示している。アンダー仮付工程である各ステーションＳ１〜Ｓ７でスポット溶接機による仮付溶接が行われる。

ステーションＳ７から搬出された第１のモノコック構造車体のアンダボデー２は、一方側端部のステーションＳ８に搬入される。ステーションＳ８の溶接を終えた第１のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、一方側端部のステーションＳ１５に搬入される。

ステーションＳ７から、第１のモノコック構造車体に連続して第２のモノコック構造車体が搬出された場合、他方側端部のステーションＳ１１に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位間を５つの溶接機ｌ８〜ｌ１２によってスポット溶接している。

ステーションＳ７から、第２のモノコック構造車体に連続して第３のモノコック構造車体が搬出され、ステーションＳ８，Ｓ１１が空いていない場合、ステーションＳ９に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位間を４つの溶接機ｌ４〜ｌ７によってスポット溶接している。

ステーションＳ９の溶接を終えた第３のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、ステーションＳ１５，Ｓ１８が空いていない場合、ステーションＳ１６に搬入され、溶接機ｌ１６〜ｌ１９によってスポット溶接される。

ステーションＳ７から、第３のモノコック構造車体に連続して第１のスペースフレーム構造車体が搬出された場合、ステーションＳ１０に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位を連結する直線領域を２つの溶接機ｍ２，ｍ３によってレーザ溶接している。

ステーションＳ１０の溶接を終えた第１のスペースフレーム構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、ステーションＳ１７に搬入され、溶接機ｍ５，ｍ６によってレーザ溶接される。

以上のように、モノコック構造車体は、Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１２→Ｓ１５経路、Ｓ７→Ｓ９→Ｓ１２→Ｓ１６経路、或いはＳ７→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１８経路で溶接組立がなされ、スペースフレーム構造車体は、Ｓ７→Ｓ１０→Ｓ１２→Ｓ１７経路で溶接組立がなされる。尚、スポット溶接機ｌ４，ｌ５，ｌ１６，ｌ１７は２つのステーションで溶接作業を行い、レーザ溶接機ｍ１，ｍ４は溶接作業を行わない。

（モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率が２５：７５の場合）
図１０はスペースフレーム増産時、所謂モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率が２５：７５の場合の作業形態を示している。アンダー仮付工程である各ステーションＳ１〜Ｓ７でスポット溶接機による仮付溶接が行われる。

ステーションＳ１５に搬入された第１のモノコック構造車体のボデーシェル１は、ステーションＳ１２でスポット溶接された部位間を５つの溶接機ｌ１３〜ｌ１７によってスポット溶接される。

ステーションＳ７から、第１のモノコック構造車体に連続して第１のスペースフレーム構造車体が搬出された場合、両端部以外のステーションＳ９に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位を連結する直線領域を２つの溶接機ｍ１，ｍ２よってレーザ溶接している。

ステーションＳ９の溶接を終えた第１のスペースフレーム構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、両端部以外のステーションＳ１６に搬入され、溶接機ｍ４，ｍ５によってレーザ溶接される。

ステーションＳ７から、第１のスペースフレーム構造車体に連続して第２のスペースフレーム構造車体が搬出された場合、ステーションＳ１０に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位を連結する直線領域を２つの溶接機ｍ２，ｍ３によってレーザ溶接している。

ステーションＳ１０の溶接を終えた第２のスペースフレーム構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、ステーションＳ１７に搬入され、溶接機ｍ５，ｍ６によってレーザ溶接される。

ステーションＳ７から、第２のスペースフレーム構造車体に連続して第３のスペースフレーム構造車体が搬出され、ステーションＳ９，Ｓ１０が空いていない場合、ステーションＳ１１に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位を連結する直線領域を１つの溶接機ｍ３によってレーザ溶接している。

ステーションＳ１１の溶接を終えた第３のスペースフレーム構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、ステーションＳ１６，Ｓ１７が空いていない場合、ステーションＳ１８に搬入され、溶接機ｍ６によってレーザ溶接される。

以上のように、モノコック構造車体は、Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１２→Ｓ１５経路で溶接組立がなされ、スペースフレーム構造車体は、Ｓ７→Ｓ９→Ｓ１２→Ｓ１６経路、Ｓ７→Ｓ１０→Ｓ１２→Ｓ１７経路及び、両端部以外のステーションが空いていない場合、Ｓ７→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１８経路で溶接組立がなされる。尚、レーザ溶接機ｍ２，ｍ３，ｍ５，ｍ６は２つのステーションで溶接作業を行い、スポット溶接機ｌ６〜ｌ１２，ｌ１８〜ｌ２４は溶接作業を行わない。

本実施例の生産ラインによれば、スペースフレーム構造車体は、選択的に溶接作業可能なレーザ溶接機とスポット溶接機とが設置される両端以外の増打ステーションに優先的に搬送され、モノコック構造車体は、外側にスポット溶接機が設置される両端の増打ステーションに優先的に搬送されて溶接組立が行われるため、個別のラインではなく、工場全体で生産を平準化でき、何れの車体が搬送されてきても待ち時間なく効率よく溶接組立てできる。しかも、仮付ステーションからの搬出を増打ステーションの作業待ちで阻害することがない。更に、突然の生産変動が生じても、搬送経路を変更するだけで対応できる。

図１６に基づき、実施例２に係る溶接組立方法について説明する。尚、本生産ラインの組立ステーション及び各組立ステーションの配置等については、実施例１と同様である。
実施例１との相違点は、実施例１では、主にスポット溶接機で溶接するモノコック構造車体の製造時、両端の増打ステーションに優先的に搬送すると共に、両端の増打ステーションが空いていない場合、両端以外の増打ステーションに搬送していたのに対し、実施例２では、隣接する生産ラインの端に位置する増打ステーションに搬送するようにした点である。

生産ラインＬに隣接して、車体を溶接組立可能で、且つ複数の溶接組立ステーションを有する生産ラインＬ２が配置されている。生産ラインＬ２は、並列配置される増打ステーションＳ１９，Ｓ２０を有し、夫々のステーションにはスポット溶接機ｌ２５〜ｌ２７，ｌ２８〜ｌ３０が３台づつ設置されている。

ステーションＳ１９は生産ラインＬのステーションＳ１１と隣接しており、ステーションＳ２０は生産ラインＬのステーションＳ１８と隣接している。また、車体をステーションＳ７からステーションＳ１９、ステーションＳ１９からステーションＳ１２及びステーションＳ１２からステーションＳ２０の間搬送することができる図示しない搬送装置が設置されている。

次に、図１６に基づき、実施例２における混流生産時の具体的な製造方法について説明する。ステーションＳ７から搬出された第１のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ８に搬入される。ステーションＳ８の溶接を終えた第１のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、一方側端部のステーションＳ１５に搬入される。ステーションＳ１５に搬入された第１のモノコック構造車体のボデーシェル１は、ステーションＳ１２でスポット溶接された部位間を５つの溶接機ｌ１３〜ｌ１７によってスポット溶接される。

ステーションＳ７から、第１のモノコック構造車体に連続して第２のモノコック構造車体が搬出された場合、他方側端部のステーションＳ１１に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位間を５つの溶接機ｌ８〜ｌ１２によってスポット溶接している。ステーションＳ１１の溶接を終えた第２のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、他方側端部のステーションＳ１８に搬入され、溶接機ｌ２０〜ｌ２４によってスポット溶接される。

ステーションＳ７から、第２のモノコック構造車体に連続して第３のモノコック構造車体が搬出され、ステーションＳ８，Ｓ１１が空いていない場合、ステーションＳ１９に搬入し、ステーションＳ７でスポット溶接された部位間を６つの溶接機ｌ１０〜ｌ１２，ｌ２５〜ｌ２７によってスポット溶接している。

ステーションＳ１９の溶接を終えた第３のモノコック構造車体のアンダボデー２は、ステーションＳ１２でサイドフレームアッシとルーフアッシとが組付けられてボデーシェル１とされた後、ステーションＳ１５，Ｓ１８が空いていない場合、ステーションＳ２０に搬入され、溶接機ｌ２２〜ｌ２４，ｌ２８〜ｌ３０によってスポット溶接される。

以上のように、モノコック構造車体は、Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１２→Ｓ１５経路、Ｓ７→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１８経路、更にはＳ７→Ｓ１９→Ｓ１２→Ｓ２０経路で溶接組立を行うことができる。従って、モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体とを最適なステーションで溶接組立することができる。尚、溶接機ｌ１０〜ｌ１２，ｌ２２〜ｌ２４は２つのステーションで溶接作業を行う。

その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、例えば、スペースフレーム構造車体を軽金属材料でなく鉄材料等で構成する場合等の変更形態を包含するものである。

本発明の実施例１に係る生産ラインを説明する図である。本発明の実施例１に係るスペースフレーム構造車体の斜視図である。実施例１に係る溶接組立ステーションの説明図である。生産ラインの制御系の説明図である。スポット溶接機の作動を説明する図である。レーザ溶接機の作動を説明する図である。実施例１に係るサイドフレームアッシを組立てるサブステーションの説明図である。モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率が均等な場合の作業形態を説明する図である。モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率がモノコックを増産する場合の作業形態を説明する図である。モノコック構造車体とスペースフレーム構造車体との生産比率がスペースフレームを増産する場合の作業形態を説明する図である。車体の搬送タイミングと溶接機の稼働率との関係を説明するタイムチャートである。モノコック構造車体の仮付工程を説明する図である。モノコック構造車体の増打工程を説明する図である。スペースフレーム構造車体の仮付工程を説明する図である。スペースフレーム構造車体の増打工程を説明する図である。本発明の実施例２に係る生産ラインを説明する図である。従来のモノコック構造車体の生産ラインを説明する図である。

１ボデーシェル
２アンダボデー
３アッパボデー
２２搬送装置
２３スポット溶接機制御装置
２４レーザ溶接機制御装置
５０ホストコンピュータ
Ｌ，Ｌ２生産ライン
Ｓ１〜Ｓ７，仮付ステーション
Ｓ１２〜Ｓ１４
Ｓ８〜Ｓ１１，増打ステーション
Ｓ１５〜Ｓ１８
ｌ１〜ｌ３０スポット溶接機
ｍ１〜ｍ６レーザ溶接機

Claims

物品の仮付溶接を行う仮付ステーションと、この仮付ステーションの下流に物品の増打溶接を行う複数の増打ステーションとを有し、主に連続溶接で組立てる第１の物品と、主に点溶接で組立てる第２の物品とを混流生産可能な異種物品の溶接組立方法であって、
仮付ステーションの下流に３つ以上の増打ステーションを並列に設置し、仮付ステーションから前記何れかの増打ステーションに向かう物品搬送経路が選択可能とされ、
前記増打ステーションのうち、両端の増打ステーションの外側に点溶接機が設置され、
互いに隣接する増打ステーション間に、両方の増打ステーションに対して選択的に溶接作業可能な連続溶接機と点溶接機とが設置され、
第１の物品は両端以外の増打ステーションに向かう搬送経路が優先的に選択されると共に、第２の物品は両端の増打ステーションに向かう搬送経路が優先的に選択されることを特徴とする異種物品の溶接組立方法。
前記点溶接機は電気抵抗点溶接機であり、前記連続溶接機はレーザ連続溶接機であることを特徴とする請求項１に記載の異種物品の溶接組立方法。
前記第１の物品はスペースフレーム構造車体であり、前記第２の物品はモノコック構造車体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の異種物品の溶接組立方法。
物品の仮付溶接を行う仮付ステーションと、この仮付ステーションの下流に物品の増打溶接を行う複数の増打ステーションとを有し、主に連続溶接で組立てる第１の物品と、主に点溶接で組立てる第２の物品とを混流生産可能な異種物品の溶接組立装置であって、
仮付ステーションの下流に並列に３つ以上設置された増打ステーションと、
前記増打ステーションのうち、両端の増打ステーションの外側に設置される点溶接機と、
互いに隣接する増打ステーション間に、両方の増打ステーションに対して選択的に溶接作業可能な連続溶接機及び点溶接機と、
仮付ステーションから搬送された物品の前記何れかの増打ステーションに向かう物品搬送経路を選択する制御装置とを有し、
この制御装置は、第１の物品の場合は両端以外の増打ステーションに向かう搬送経路を優先的に選択すると共に、第２の物品の場合は両端の増打ステーションに向かう搬送経路を優先的に選択することを特徴とする異種物品の溶接組立装置。
前記点溶接機は電気抵抗点溶接機であり、前記連続溶接機はレーザ連続溶接機であることを特徴とする請求項４に記載の異種物品の溶接組立装置。