JP5815095B1 - 車体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の側部に作業スペースを確保しつつ、車体のワークを的確に位置決めすることができる車体の製造装置を提供する。【解決手段】車体１００の左右側部にそれぞれ配設されるサイド治具フレーム６と、車体１００の前後開口部から当該車体１００の内部にそれぞれ挿入可能な前後一対のフレーム部材によって構成されてサイド治具フレーム６間に架設する一対のアッパ治具フレーム７（アッパ治具フレームフロント７ａ及びアッパ治具フレームリア７ｂ）と、これらアッパ治具フレーム７の治具フレーム本体８の挿入端部を接離自在に連結する連結機構２５と、アッパ治具フレーム７の治具フレーム本体８上に保持されて車体１００の位置決めを行うクランプ機構３０と、を備えて車体１００の製造装置１を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、仮置固定した車体の一方のワークを他方のワークに溶接して仮組みする車体の製造装置に関する。

従来、車体を構成する複数のワークを位置決めした状態でスポット溶接等することにより車体を組み立てる様々な技術が提案され、実用化されている。

この種の車体の製造装置として、例えば、特許文献１には、ボディサイドとルーフとの位置決めクランプ装置として車体組付ステーションの上部フレームの左右両側にそれぞれ懸垂支持された状態で配設された複数の３軸切換ユニットと、ボディサイドとアンダーボディとの位置決めクランプ装置として車体組付ステーションの下部フレーム上の左右両側にそれぞれ配設された複数の３軸切換ユニットと、を備えた車体の製造装置を用い、車体各部のクランプ位置の形状が車体モデル間で統一された複数種の車体を組み立てる技術が開示されている。

特公平６−５９８５１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示されているように、車体の製造装置では、一般に、車体上のワークを位置決めするためのクランプ治具等は車体側部に配設された３軸切換ユニットや多関節ロボット等によって支持される。従って、仮組溶接を行う際の車体の側部には、クランプ治具等を支持するための各種機構部等が配設さえることとなり、溶接ガン等を溶接位置まで移動させる際の妨げとなる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車体の側部に作業スペースを確保しつつ、車体のワークを的確に位置決めすることができる車体の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車体の製造装置は、車体の左右側部にそれぞれ配設されるサイド治具フレームと、前記車体の前後開口部から当該車体の内部にそれぞれ挿入可能な前後一対のフレーム部材によって構成され、前記サイド治具フレーム間に架設するアッパ治具フレームと、前記一対のフレーム部材の挿入端部を接離自在に連結する連結機構と、前記アッパ治具フレーム上に保持され、前記車体の位置決めを行うクランプ機構と、を備えたものである。

本発明の車体の製造装置によれば、車体の側部に作業スペースを確保しつつ、車体のワークを的確に位置決めすることができる。

車体の製造装置の概略構成を示す側面図 車体の製造装置の概略構成を示す正面図 図１のIII−III線に沿う矢視図 図１のIV−IV線に沿う矢視図 図１のＶ−Ｖ線に沿う矢視図 連結部材を示す側面図 アッパクランプ治具を示す側面図 サイド治具フレームとアッパ治具フレームとのロック機構を示す正面図 サイドストラクチャ等の仮組溶接工程を示すフローチャート（その１） サイドストラクチャ等の仮組溶接工程を示すフローチャート（その２）

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は車体の製造装置の概略構成を示す側面図、図２は車体の製造装置の概略構成を示す正面図、図３は図１のIII−III線に沿う矢視図、図４は図１のIV−IV線に沿う矢視図、図５は図１のＶ−Ｖ線に沿う矢視図、図６は連結部材を示す側面図、図７はアッパクランプ治具を示す側面図、図８はサイド治具フレームとアッパ治具フレームとのロック機構を示す正面図、図９，１０はサイドストラクチャ等の仮組溶接工程を示すフローチャートである。

図１〜４に示す車体の製造装置１は、例えば、自動車の車体のメインボディの組立ラインに設定された仮組溶接工程のステージに構成されるものである。この組立工程のステージには、例えば、下部中央構造部品としてのセンタストラクチャ１０１の両側にサイド構造部品としてのサイドストラクチャ１０２が仮置固定された車体１００が床下治具５に固定載置（クランプ）されてシャトルコンベア（図示せず）等によって搬入される。

ここで、センタストラクチャ１０１は、具体的には、例えば、フロントホイールエプロン、トーボード、フロントフロア、リヤホイールエプロン等で構成されている。また、サイドストラクチャ１０２は、具体的には、例えば、フロントピラー、センターピラー、リヤクォータピラー、サイドレール、サイドシル等で構成されている。

この組立工程のステージには、車体１００の左右のサイドストラクチャ１０２に対向するサイド治具フレーム６が設けられている。このサイド治具フレーム６には、床下治具５に設けられた治具基準ピン１５が係合可能となっており、この治具基準ピン１５によって、床下治具５がステージ上に位置決め固定（クランプ）されるようになっている。

また、サイド治具フレーム６の一部は、左右のサイドストラクチャ１０２に対し、それぞれ接近離間移動自在な可動治具フレーム６ａとなっている。そして、他の工程から本工程に車体１００が搬入される際や、本工程から他の工程に車体１００を搬出する際等には、各可動治具フレーム６ａが車体１００から離間方向に移動されるようになっている。一方、床下治具５が車体１００とともに本工程のステージに搬入されて載置固定されると、可動治具フレーム６は、車体１００への接近方向に移動され、可動治具フレーム６ａに設けられたサイド基準ピン１６によってサイドストラクチャ１０２が位置決め固定（クランプ）されるようになっている。

また、製造装置１は、搬入された車体１００の車種に応じて交換可能な治具フレームとして、複数種類のアッパ治具フレームフロント７ａと、複数種類のアッパ治具フレームリア７ｂと、を有する。なお、図１中は複数種類の中から選択された１組のアッパ治具フレームフロント７ａ及びアッパ治具フレームリア７ｂを示しており、以下の説明において、適宜、これらを総称してアッパ治具フレーム７と称する。

これらアッパ治具フレームフロント７ａ及びアッパ治具フレームリア７ｂは、アッパ治具搬送ロボット１０によって、図示しない治具置き場から選択的に搬送可能である。

図１，２に示すように、アッパ治具フレームフロント７ａは、車体の前後方向に沿って延在する治具フレーム本体８と、この治具フレーム本体８の先端部下方において左右に延在する脚部９と、を備えた平面視略Ｔ字状をなす治具によって構成されている。そして、このアッパ治具フレームフロント７ａは、アッパ治具搬送ロボット１０に対する数値制御（ＮＣ）を通じて、治具フレーム本体８が車体１００の前部開口部（フロントウインドウ用の開口部）から当該車体１００内に挿入されるとともに、脚部９がサイド治具フレーム６上に架設され、当該サイド治具フレーム６に設けられたフレームロック機構２０（図８参照）によって位置決め固定されることにより、保持される。

同様に、アッパ治具フレームリア７ｂは、車体の前後方向に沿って延在する治具フレーム本体８と、この治具フレーム本体８の後端部下方において左右に延在する脚部９と、を備えた平面視略Ｔ字状をなす治具によって構成されている。そして、このアッパ治具フレームリア７ｂは、アッパ治具搬送ロボット１０に対する数値制御（ＮＣ）を通じて、治具フレーム本体８が車体１００の後部開口部（リアウインドウ用の開口部、或いは、リアゲート用の開口部）から当該車体１００内に挿入されるとともに、脚部９がサイド治具フレーム６上に架設され、当該サイド治具フレーム６に設けられたフレームロック機構２０（図８参照）によって固定されることにより、保持される。

なお、例えば、図８に示すように、本実施形態において、フレームロック機構２０は、例えば、エアシリンダ２１をアクチュエータとして動作するシリンダ式のロック機構である。このフレームロック機構２０の近傍において、サイド治具フレーム６には、例えば、金属ブロックからなる嵌合部材２３が固設されている。本実施形態において、この嵌合部材２３は、両側に傾斜面を有する山状の突起部２３ａを有して構成されている。また、アッパ治具フレーム７の脚部９には、嵌合部材２３と嵌合する嵌合受部材２４が固設されている。本実施形態において、嵌合受部材２４は、嵌合部材２３の突起部２３ａに対応するＶ字状の溝部２４ａを有して構成されている。そして、フレームロック機構２０によってアッパ治具フレーム７の脚部９がサイド治具フレーム６にフレームロック機構２０によって固定される際に、嵌合受部材２４の溝部２４ａに嵌合部材２３の突起部２３ａが嵌合することにより、脚部９はサイド治具フレーム６との連結位置にガイドされ、これにより、アッパ治具フレーム７とサイド治具フレーム６との位置決めが高精度に実現される。

また、アッパ治具フレームフロント７ａとアッパ治具フレームリア７ｂの各治具フレーム本体８の端部には、これらを連結するための連結機構２５が設けられている。例えば、図６に示すように、この連結機構２５は、アッパ治具フレームフロント７ａ側の治具フレーム本体８に設けられたピンクランプシリンダ２６と、アッパ治具フレームリア７ｂ側の治具フレーム本体８に設けられたピン穴ブラケット２７とを有して構成され、これらは、アッパ治具フレームフロント７ａ及びアッパ治具フレームリア７ｂが左右のサイド治具フレーム６間に架設されたとき、車体１００内において対向され、治具フレーム本体８，８間を連結することが可能となっている。

このように構成された治具フレーム構造体２において、アッパ治具フレーム７の治具フレーム本体８上には、主として車体１００の上部をクランプするためのクランプ機構３０が設けられている。

このクランプ機構３０は、車体１００の内側から車体１００のサイドレールを構成するワーク１０３をクランプするためのアッパサイドクランプ治具３１を有する。このアッパサイドクランプ治具３１は、例えば、車体１００のワーク１０３を当該車体の内側から外方に押圧する押圧治具３２と、この押圧治具３２によるワーク１０３の車体外方への移動を規制するための規制治具３３と、を有して構成されている。

例えば、図３に示すように、本実施形態の押圧治具３２は、車体１００の車幅方向外側斜め上方に指向して治具フレーム本体８に固設されたシリンダ３２ａと、このシリンダ３２ａによって進退移動されてワーク１０３を押圧する押圧部材３２ｂとを有して構成されている。

また、例えば、図４に示すように、規制治具３３は、車体１００の車幅方向外側斜め上方に指向して治具フレーム本体８に固設されたシリンダ３３ａと、このシリンダ３３ａによって進退移動可能なロッド３３ｂと、このロッド３３ｂの先端部に設けられた屈曲動作可能な係止部材３３ｃと、を有して構成されている。

そして、このアッパサイドクランプ治具３１は、押圧治具３２の押圧部材３２ｂが車体１００の内側からワーク１０３を押圧するとともに、規制治具３３の係止部材３３ｃがロッド３３ｂから屈曲されて車体１００の外側からワーク１０３を係止することにより当該ワーク１０３を設定位置にクランプすることが可能となっている。

また、このようなアッパサイドクランプ治具３１の他に、例えば、図７に示すように、治具フレーム本体８には、車体１００の車幅方向の略中央において、ルーフに配設されたワーク１０４を係止によってクランプするアッパクランプ治具４１が設けられている。さらに、例えば、図４に示すように、治具フレーム本体８には、治具フレーム本体８には、車体１００のルーフ等を位置決めするためのアッパ基準ピン４２が設けられている。

また、例えば、図２に示すように、治具フレーム構造体２の側方の要所には、溶接ロボット５０が配設されている。溶接ロボット５０は、車体１００に対して相対移動可能なアーム部５１と、このアーム部５１の先端部に支持された溶接ガン５２とを備えて構成されている。溶接ガン５２は、所謂、ＩＦ鋼（interstitial free steel）をスポット溶接する溶接ガンであり、アーム部５１の先端部に設定した加圧軸に沿って移動可能な可動側電極５２ａと、可動側電極５２ａに対向して可動側電極５２ａの加圧軸上に固定され、可動側電極５２ａの移動により溶接部を共に挟持して所定の加圧力でスポット溶接する固定側電極５２ｂとを備えて構成さている。

このように構成された製造装置１の各機能部には、図示しない各種制御盤が設けられており、これらの制御盤が工程制御盤５５に設定されたプログラム等によって統括制御されることにより、例えば、図９，１０に示すよう仮組溶接工程が実行される。

すなわち、他の工程から本工程（仮組溶接工程）に車体１００が搬入されると（ステップＳ１０１）、工程制御盤５５は、ステップＳ１０２において、車体１００の識別符号等を読み取り、今回搬入された車体１００が前回搬入された車体１００とは異なる車種であるか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０２において、異なる車種であると判定した場合、工程制御盤５５はステップＳ１０３に進み、アッパ治具フレーム７の交換を行う。すなわち、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進むと、工程制御盤５５は、アッパ治具搬送ロボット１０を動作させ、現在アッパ治具搬送ロボット１０が保持しているアッパ治具フレーム７を治具置き場に搬送し、アッパ治具搬送ロボット１０からアッパ治具フレーム７を切り離させる。その後、工程制御盤５５は、アッパ治具搬送ロボット１０を現在の車種に対応する治具置き場へと移動させ、アッパ治具搬送ロボット１０に該当する新たなアッパ治具フレーム７を連結させた後、ステップＳ１０４に進む。なお、このようなアッパ治具フレーム７の交換は、例えば、車種の相違がセダンタイプの車体とワゴンタイプの相違のみである場合には、アッパ治具フレームリア７ｂのみを交換するだけでよい。

一方、ステップＳ１０２において、今回搬入された車体１００の車種が前回の車種と同一であると判断した場合、工程制御盤５５は、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０２或いはステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、工程制御盤５５は、床下治具５に設けられた治具基準ピン１５をサイド治具フレーム６側に進出動作させ、床下治具５をクランプする。

続くステップＳ１０５において、工程制御盤５５は、サイド治具フレーム６の可動治具フレーム６ａをサイドストラクチャ１０２側に進出動作させ、サイド基準ピン１６によってサイドストラクチャ１０２をクランプする。

続くステップＳ１０６において、工程制御盤５５は、アッパ治具搬送ロボット１０を動作させ、アッパ治具フレーム７（アッパ治具フレームフロント７ａ及びアッパ治具フレームリア７ｂ）の治具フレーム本体８を前後から車体１００内に挿入する。

そして、アッパ治具フレーム７の脚部９に設けられた嵌合部材２３が、サイド治具フレーム６に設けられた嵌合受部材２４に位置決めされると、工程制御盤５５は、ステップＳ１０７において、エアシリンダ２１を作動させ、フレームロック機構２０によってアッパ治具フレーム６の脚部９をロックする。さらに、工程制御盤５５は、連結機構２５のピンクランプシリンダ２６を動作させ、前後の治具フレーム本体８，８間をロックする。

このような各工程によって車体１００を支持する治具フレーム構造体２が組み立てられると、工程制御盤５５は、ステップＳ１０８において、アッパクランプ治具４１をワーク１０４のクランプ位置まで進出させるとともに、アッパ基準ピン４２を車体１００のルーフ等に対するクランプ位置まで進出させる。

続くステップＳ１０９において、工程制御盤５５は、アッパサイドクランプ治具３１を進出動作させ、ワーク１０３のクランプを行う。すなわち、工程制御盤５５は、押圧治具３２のシリンダ３２ａを動作させて押圧部材３２ｂをワーク１０３まで進出させ、当該押圧部材３２ｂによってワーク１０３を車体１００の内側から押圧する。また、工程制御盤５５は、規制治具３３のシリンダ３３ａを動作させてロッド３３ｂの先端側を車体１００の外部に突出させた後、係止部材３３ｃを屈曲動作させることにより、ワーク１０３を車体１００の外方から係止する。

続くステップＳ１１０において、工程制御盤５５は、溶接ロボット５０を動作させ、アッパサイドクランプ治具３１によってクランプされたワーク１０３をスポット溶接（仮組溶接）する。

そして、ワーク１０３に対するスポット溶接が終了すると、工程制御盤５５は、ステップＳ１１１に進み、アッパサイドクランプ治具３１の押圧部材３２ｂ及び係止部材３３ｃをワーク１０３から退避させる。これにより、ワーク１０３に対するアッパサイドクランプ治具３１によるクランプ状態が解除される。

続くステップＳ１１２において、工程制御盤５５は、アッパクランプ治具４１をワーク１０４のクランプ位置から退避せるとともに、アッパ基準ピン４２を車体１００のルーフ等に対するクランプ位置から退避させる。

続くステップＳ１１３において、工程制御盤５５は、エアシリンダ２１を動作させ、フレームロック機構２０による脚部９のロックを解除（アンロック）する。さらに、工程制御盤５５は、連結機構２５のピンクランプシリンダ２６を動作させ、前後の治具フレーム本体８，８間をアンロックする。

続くステップＳ１１４において、工程制御盤５５は、サイド治具フレーム６の可動治具フレーム６ａを動作させ、サイドストラクチャ１０２からサイド基準ピン１６を退避させる。

続くステップＳ１１５において、工程制御盤５５は、アッパ治具搬送ロボット１０を動作させ、アッパ治具フレーム７を退避位置まで移動させる。

続くステップＳ１１６において、工程制御盤５５は、治具基準ピン１５を治具フレーム６から退避させることによって床下治具５をアンクランプする。

そして、ステップＳ１１７において、工程制御盤５５は、床下治具５とともに車体１００を搬出した後、ルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、車体１００の左右側部にそれぞれ配設されるサイド治具フレーム６と、車体１００の前後開口部から当該車体１００の内部にそれぞれ挿入可能な前後一対のフレーム部材によって構成されてサイド治具フレーム６間に架設する一対のアッパ治具フレーム７（アッパ治具フレームフロント７ａ及びアッパ治具フレームリア７ｂ）と、これらアッパ治具フレーム７の治具フレーム本体８の挿入端部を接離自在に連結する連結機構２５と、アッパ治具フレーム７の治具フレーム本体８上に保持されて車体１００の位置決めを行うクランプ機構３０と、を備えて車体１００の製造装置１を構成することにより、車体１００の側部に作業スペースを確保しつつ、車体１００のワーク１０３を的確に位置決めすることができる。

すなわち、サイド治具フレーム６間に架設するアッパ治具フレーム７を、前後一対のアッパ治具フレームフロント７ａとアッパ治具フレームリア７ｂとで分割形成するとともに、これらを連結機構２５によって連結可能か構成とすることにより、車体１００の前後開口部から車体１００内に挿入可能な構成とし、車体１００の内部に挿入される治具フレーム本体８上に車体１００の位置決めを行うクランプ機構３０を保持することにより、車体１００の側部に十分な作業スペースを確保しつつ、車体１００のワーク１０３を的確に位置決めすることができる。

従って、溶接ガン５２等を任意の方向及び角度からワーク１０３の溶接位置まで移動させることができ、良好な作業性にて仮組溶接作業を行うことができる。加えて、車体１００の側部に十分な作業スペースが確保されているため、必要に応じて、仮組溶接後の増打ち等についても、同一の工程内において実現することができる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。

１ … 製造装置
２ … 治具フレーム構造体
５ … 床下治具
６ … サイド治具フレーム
６ａ … 可動治具フレーム
７ … アッパ治具フレーム
７ａ … アッパ治具フレームフロント
７ｂ … アッパ治具フレームリア
８ … 治具フレーム本体
９ … 脚部
１０ … アッパ治具搬送ロボット
１５ … 治具基準ピン
１６ … サイド基準ピン
２０ … フレームロック機構
２１ … エアシリンダ
２３ … 嵌合部材
２３ａ … 突起部
２４ … 嵌合受部材
２４ａ … 溝部
２５ … 連結機構
２６ … ピンクランプシリンダ
２７ … ピン穴ブラケット
３０ … クランプ機構
３１ … アッパサイドクランプ治具
３２ … 押圧治具
３２ａ … シリンダ
３２ｂ … 押圧部材
３３ … 規制治具
３３ａ … シリンダ
３３ｂ … ロッド
３３ｃ … 係止部材
４１ … アッパクランプ治具
４２ … アッパ基準ピン
５０ … 溶接ロボット
５１ … アーム部
５２ … 溶接ガン
５２ａ … 可動側電極
５２ｂ … 固定側電極
５５ … 工程制御盤
１００ … 車体
１０１ … センタストラクチャ
１０２ … サイドストラクチャ
１０３ … ワーク
１０４ … ワーク

Claims (3)

1. 車体の左右側部にそれぞれ配設されるサイド治具フレームと、
   前記車体の前後開口部から当該車体の内部にそれぞれ挿入可能な前後一対のフレーム部材によって構成され、前記サイド治具フレーム間に架設するアッパ治具フレームと、
   前記一対のフレーム部材の挿入端部を接離自在に連結する連結機構と、
   前記アッパ治具フレーム上に保持され、前記車体の位置決めを行うクランプ機構と、を備えたことを特徴とする車体の製造装置。
2. 前記クランプ機構は、前記車体のワークを当該車体の内側から外方に押圧する押圧治具と、
   前記押圧治具による前記ワークの前記車体外方への移動を規制する規制治具と、を有することを特徴とする請求項１に記載の車体の製造装置。
3. 前記フレーム部材は、車種毎に交換可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の製造装置。

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