JP5969770B2

JP5969770B2 - 車体製造装置および車体製造方法

Info

Publication number: JP5969770B2
Application number: JP2012019667A
Authority: JP
Inventors: しゅん梁
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-02-01
Also published as: JP2013159125A

Description

本発明は、複数の部品を溶接して車体構造体を製造する車体製造技術に関する。

自動車車体の組立ラインは、メインフロアを組み立てるメインフロア工程、ボディサイドを組み立てるボディサイド工程、メインフロアにボディサイド等を固定してメインボディを組み立てるメインボディ工程、メインボディにドアやフード等を取り付ける建付工程等によって構成されている。また、前述したメインフロア工程は、メインフロアの前部を構成するフロントストラクチャーを組み立てるフロントストラクチャー工程、メインフロアの中央部を構成するフロントフロアを組み立てるフロントフロア工程、メインフロアの後部を構成するリヤフロアを組み立てるリヤフロア工程等によって構成されている。

これらの各工程においては、複数のパネルやブラケット等を治具上で位置決めするとともに、位置決めされたパネルやブラケットをスポット溶接によって固定している(例えば、特許文献１参照)。ところで、車体品質を向上させるためには、前述した各工程において、パネルやブラケット等を精度良く組み立てることが重要となっている。例えば、車体前部を構成するフロントストラクチャーには、フロントフェンダー、フロントフード、ヘッドランプ等の外装部品が組み付けられている。このようなフロントストラクチャーの組立精度は、ヘッドランプ周りの建付精度に大きな影響を与えることから、フロントストラクチャーには高レベルの組立精度が求められていた。

特開２００１−４７３２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるように、治具上に設置されたパネルやブラケット等を位置決め固定するだけでは、車体の組立精度を向上させることが困難であった。例えば、前述したフロントストラクチャーは、ラジエータパネルやトーボードのように縦方向に立ち上がる部品によって構成されている。このため、治具上に設置されたフロントストラクチャーの下部を固定するだけでは、ラジエータパネル等の上部が撓んで変形することから、車体の組立精度を向上させることが困難となっていた。

本発明の目的は、車体の組立精度を向上させることにある。

本発明の車体製造装置は、複数の部品を溶接し、車体の前部を構成するフロントストラクチャーを製造する車体製造装置であって、前記フロントストラクチャーの下方に配置され、前記フロントストラクチャーの下部を拘束するクランプ機構を備える下側治具と、前記フロントストラクチャーの上方に配置され、前記フロントストラクチャーの上部を拘束するクランプ機構を備える上側治具と、を有し、前記下側治具と前記上側治具とを互いに嵌合させて位置決めするとともに、前記下側および上側治具を用いて前記フロントストラクチャーの下部および上部を拘束した状態のもとで、前記フロントストラクチャーを構成する複数の部品を溶接し、前記複数の部品のうち少なくとも１つの部品は、前記上側治具によって前記フロントストラクチャーの上部に搬送される部品であり、かつ前記フロントストラクチャーに固定される外装部品を位置決めする部品である、ことを特徴とする。

本発明の車体製造方法は、複数の部品を溶接し、車体の前部を構成するフロントストラクチャーを製造する車体製造方法であって、前記フロントストラクチャーの下方に配置される下側治具と前記フロントストラクチャーの上方に配置される上側治具とを互いに嵌合させて位置決めするとともに、前記下側および上側治具が備えるクランプ機構によって前記フロントストラクチャーの下部および上部を拘束した状態のもとで、前記フロントストラクチャーを構成する複数の部品を溶接し、前記複数の部品のうち少なくとも１つの部品は、前記上側治具によって前記フロントストラクチャーの上部に搬送される部品であり、かつ前記フロントストラクチャーに固定される外装部品を位置決めする部品である、ことを特徴とする。

本発明によれば、下側治具と上側治具とを互いに嵌合させて位置決めするとともに、下側および上側治具が備えるクランプ機構によって車体構造体の下部および上部を拘束した状態のもとで、車体構造体を構成する複数の部品を溶接するようにしている。これにより、車体構造体の撓みを抑制するとともに部品間の相関性や整合性を向上させることが可能となり、車体の組立精度を向上させることが可能となる。

自動車の車体を製造する車体製造工程の一例を示す説明図である。フロントストラクチャー工程の一例を示す説明図である。 (ａ)は第３ステージで製造されるサブストラクチャーを示す斜視図であり、(ｂ)は第４ステージで製造されるフロントストラクチャーを示す斜視図である。第４ステージでフロントストラクチャーを製造する際にサブストラクチャーに溶接される部品を示す斜視図である。フロントストラクチャーに固定される外装部品を示す説明図である。第４ステージに設置された本発明の一実施の形態である車体製造装置を示す概略図である。 (ａ)および(ｂ)はクランプ機構の作動状態を示す概略図である。第４ステージにおける車体製造装置の作動状態を示す概略図である。第４ステージにおける車体製造装置の作動状態を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は自動車の所謂ホワイトボディ(車体)１０を製造する車体製造工程１１の一例を示す説明図である。図１に示すように、車体製造工程１１には、メインフロア１２を組み立てるメインフロア工程１３が設けられている。また、車体製造工程１１には、メインフロア工程１３の前工程として、メインフロア１２の前部を構成するフロントストラクチャー１４を組み立てるフロントストラクチャー工程１５が設けられている。また、車体製造工程１１には、メインフロア工程１３の前工程として、メインフロア１２の中央部を構成するフロントフロア１６を組み立てるフロントフロア工程１７、メインフロア１２の後部を構成するリヤフロア１８を組み立てるリヤフロア工程１９が設けられている。さらに、車体製造工程１１には、ボディサイド２０を組み立てるボディサイド工程２１，２２、メインフロア１２にボディサイド２０等を溶接してメインボディ２３を組み立てるメインボディ工程２４が設けられている。さらに、車体製造工程１１には、メインボディ２３にフロントフェンダー２５やフロントフード２６等を取り付けて車体１０を完成させる建付工程２７が設けられている。

図２はフロントストラクチャー工程１５の一例を示す説明図である。また、図３(ａ)は後述する第３ステージＳ３で製造されるサブストラクチャー３０を示す斜視図であり、図３(ｂ)は後述する第４ステージＳ４で製造されるフロントストラクチャー１４を示す斜視図である。さらに、図４は後述する第４ステージＳ４でフロントストラクチャー１４を製造する際にサブストラクチャー３０に溶接される部品を示す斜視図である。なお、図４においては第４ステージＳ４で溶接される部品にハッチングを付している。まず、図２に示すように、フロントストラクチャー工程１５は第１〜第４ステージＳ１〜Ｓ４によって構成されている。第１ステージＳ１ではフロントサイドフレーム３１が組み立てられ、第２ステージＳ２ではフロントサイドフレーム３１にホイールエプロン３２が溶接される。そして、図２および図３(ａ)に示すように、第３ステージＳ３では、左右一対のフロントサイドフレーム３１を複数のクロスメンバ３３〜３５で連結することにより、サブストラクチャー３０が製造される。さらに、図２、図３(ｂ)および図４に示すように、第４ステージＳ４では、サブストラクチャー３０に対して、ラジエータパネル３６、トーボード３７、アッパーブラケット３８が溶接され、車体構造体としてのフロントストラクチャー１４が製造される。このように、車体１０の前部を構成するフロントストラクチャー１４は、サブストラクチャー(部品)３０、ラジエータパネル(部品)３６、トーボード(部品)３７、アッパーブラケット(部品)３８を溶接することで製造されている。なお、フロントストラクチャー１４は、エンジンルームを区画する構造体であり、フロントコンパートメントやエンジンコンパートメントとも呼ばれている。

図５はフロントストラクチャー１４に固定される外装部品を示す説明図である。図５に示すように、フロントストラクチャー１４には、外装部品として、フロントフェンダー２５、フロントフード２６、ヘッドランプ３９等が取り付けられる。すなわち、フロントストラクチャー１４の組立精度は、ヘッドランプ３９周りの建付精度に大きな影響を与えることから、フロントストラクチャー１４には高レベルの組立精度が求められている。しかしながら、図４に示すように、フロントストラクチャー１４は、ホイールエプロン３２、ラジエータパネル３６およびトーボード３７のように、縦方向に立ち上がる部品を多く備えている。このため、前述した第４ステージＳ４において、フロントストラクチャー１４の下部を固定しただけでは、図４に矢印で示すように、ラジエータパネル３６等の部品が撓んでしまうことから、フロントストラクチャー１４の組立精度を高めることが困難であった。また、フロントサイドフレーム３１等の骨格部品は多車種間で共用されることから、ホイールエプロン３２とフロントフード２６との間に隙間が生じることになる。このため、ホイールエプロン３２の上部にはアッパーブラケット３８が固定されており、アッパーブラケット３８によってホイールエプロン３２とフロントフード２６との隙間が埋められている。すなわち、アッパーブラケット３８とは、フロントフード２６とフロントフェンダー２５との建付精度に影響を与える部品であることから、アッパーブラケット３８の固定位置についても高レベルの精度が求められている。

続いて、フロントストラクチャー１４を製造する際に用いられる車体製造装置４０と、この装置によって実施される車体製造方法とについて説明する。図６は第４ステージＳ４に設置された本発明の一実施の形態である車体製造装置４０を示す概略図である。図６に示すように、車体製造装置４０には、複数のクランプ機構４１を備えた下側治具４２が設けられるとともに、複数のクランプ機構４３を備えた上側治具４４が設けられている。また、下側治具４２には上方に伸びる位置決めロッド４５が設けられており、上側治具４４には位置決めロッド４５の先端に嵌合する嵌合凹部４６が設けられている。さらに、上側治具４４にはロボットアーム４７が連結されており、図６に一点鎖線の矢印で示すように、下側治具４２に対して上側治具４４を自在に移動させることが可能となっている。

ここで、図７(ａ)および(ｂ)はクランプ機構４１，４３の作動状態を示す概略図である。なお、図７(ａ)および(ｂ)には下側治具４２や上側治具４４が備えるクランプ機構４１，４３の一例が示されている。図７(ａ)および(ｂ)に示すように、クランプ機構４１，４３は、先端に位置決めピン５０を備えたベース部材５１と、ベース部材５１に揺動自在に設けられるアーム部材５２と、ベース部材５１に揺動自在に設けられるシリンダ５３とを備えている。また、シリンダ５３には伸縮自在となるロッド部材５４が設けられており、ロッド部材５４の先端はアーム部材５２に対して連結されている。図７(ａ)に矢印で示すように、フロントストラクチャー１４の位置決め孔５５に対してベース部材５１の位置決めピン５０を挿入することにより、クランプ機構４１，４３に対してフロントストラクチャー１４を位置決めすることが可能となる。すなわち、クランプ機構４１，４３を備える下側治具４２や上側治具４４に対して、フロントストラクチャー１４を位置決めすることが可能となる。また、図７(ａ)に示すように、シリンダ５３のロッド部材５４を縮めてアーム部材５２を開くことにより、クランプ機構４１，４３はフロントストラクチャー１４を解放する解放状態となる。一方、図７(ｂ)に示すように、シリンダ５３のロッド部材５４を伸ばしてアーム部材５２を閉じることにより、クランプ機構４１，４３はフロントストラクチャー１４を拘束する拘束状態となる。このように、クランプ機構４１，４３を用いてフロントストラクチャー１４を位置決め固定することが可能となっている。

続いて、図８および図９は第４ステージＳ４における車体製造装置４０の作動状態を示す概略図である。まず、図６に示すように、第４ステージＳ４においては、下側治具４２のクランプ機構４１を用いることにより、サブストラクチャー３０、ラジエータパネル３６、トーボード３７が位置決め固定される。すなわち、下側治具４２に対して、サブストラクチャー３０、ラジエータパネル３６、トーボード３７が位置決め固定された状態となる。また、上側治具４４のクランプ機構４３を用いることにより、アッパーブラケット３８が位置決め固定される。すなわち、上側治具４４に対して、アッパーブラケット３８が位置決め固定された状態となる。続いて、図８に示すように、位置決めロッド４５に対して嵌合凹部４６が嵌合する位置に達するまで、上側治具４４はアッパーブラケット３８を搬送しながら下側治具４２に向けて移動する。このように、下側治具４２の位置決めロッド４５に対して上側治具４４の嵌合凹部４６を嵌合させることにより、下側治具４２に対して上側治具４４が位置決めされるとともに、ホイールエプロン３２上の適切な位置にアッパーブラケット３８が配置される。そして、上側治具４４のクランプ機構４３を拘束状態に切り換えることにより、ラジエータパネル３６、トーボード３７、ホイールエプロン３２の上部が拘束される。このように、互いに位置決めされた下側治具４２と上側治具４４とによってフロントストラクチャー１４の下部１４ａおよび上部１４ｂが拘束されると、図９に示すように、溶接機である溶接ガン５６によってフロントストラクチャー１４を構成する各部品が互いに溶接される。

これまで説明したように、本発明の車体製造装置４０は、フロントストラクチャー１４の下方に配置される下側治具４２と、フロントストラクチャー１４の上方に配置される上側治具４４とを有している。そして、車体製造装置４０は、下側治具４２と上側治具４４とを互いに嵌合させて位置決めするとともに、下側治具４２および上側治具４４によってフロントストラクチャー１４の下部１４ａおよび上部１４ｂを拘束する。そして、フロントストラクチャー１４の下部１４ａおよび上部１４ｂを拘束した状態のもとで、フロントストラクチャー１４を構成する複数の部品を溶接することにより、フロントストラクチャー１４の組立精度を向上させるようにしている。すなわち、フロントストラクチャー１４の下部１４ａおよび上部１４ｂを拘束することから、ラジエータパネル３６やトーボード３７等の撓みを防止することが可能となる。これにより、フロントストラクチャー１４の組立精度を向上させることが可能となる。

しかも、上側治具４４によってアッパーブラケット３８が搬送されることから、第４ステージＳ４において、ホイールエプロン３２上の適切な位置にアッパーブラケット３８を設置することが可能となる。これにより、サブストラクチャー３０にラジエータパネル３６等を溶接する第４ステージＳ４において、ホイールエプロン３２にアッパーブラケット３８を溶接することが可能となる。アッパーブラケット３８のように、フロントストラクチャー１４の上部１４ｂに設けられる小さな部品については、下側治具４２によって位置決め固定することが極めて困難であることから、ホイールエプロン３２を組み立てる前工程において溶接することが一般的である。しかしながら、本発明の車体製造装置４０においては、アッパーブラケット３８を搬送可能な上側治具４４を備えることから、第４ステージＳ４でアッパーブラケット３８を溶接している。これにより、ホイールエプロン３２、ラジエータパネル３６、アッパーブラケット３８等の部品、つまりフロントストラクチャー１４に固定される外装部品を位置決めするための部品を、下側治具４２および上側治具４４によって拘束しながら同工程で溶接することができ、フロントストラクチャー１４に対する外装部品の建付精度を飛躍的に向上させることが可能となる。

また、第４ステージＳ４において、下側治具４２と上側治具４４とが互いに位置決めすることにより、フロントストラクチャー１４を構成する各部品を位置決め固定する際の基準が１つとなる。これにより、フロントストラクチャー１４の組立精度を微調整して外装部品の建付精度を調整するチューニング作業も容易となり、チューニング作業の工数や費用を大幅に低減することが可能となる。さらに、フロントストラクチャー１４の組立精度を高めることができるため、後工程における車体１０の手直し工数を低減することも可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、車体構造体としてフロントストラクチャー１４を挙げているが、これに限られることはなく、他の車体構造体に対して本発明を適用しても良い。また、前述の説明では、本発明をフロントストラクチャー工程１５の第４ステージＳ４に適用しているが、これに限られることはない。例えば、本発明をフロントストラクチャー工程１５の第３ステージＳ３に適用することにより、サブストラクチャー３０の組立精度を向上させても良い。さらに、前述の説明では、上側治具４４によってアッパーブラケット３８を搬送しているが、これに限られることはなく、上側治具４４によってラジエータパネル３６やトーボード３７を搬送しても良い。さらに、図７に示す場合には、クランプ機構４１，４３に位置決めピン５０を設けるようにしているが、これに限られることはなく、クランプ機構４１，４３から位置決めピン５０を省略しても良い。

１０車体
１４フロントストラクチャー(車体構造体)
１４ａ下部
１４ｂ上部
２５フロントフェンダー(外装部品)
２６フロントフード(外装部品)
３０サブストラクチャー(部品)
３６ラジエータパネル(部品)
３７トーボード(部品)
３８アッパーブラケット(部品)
３９ヘッドランプ(外装部品)
４０車体製造装置
４１クランプ機構
４２下側治具
４３クランプ機構
４４上側治具

Claims

複数の部品を溶接し、車体の前部を構成するフロントストラクチャーを製造する車体製造装置であって、
前記フロントストラクチャーの下方に配置され、前記フロントストラクチャーの下部を拘束するクランプ機構を備える下側治具と、
前記フロントストラクチャーの上方に配置され、前記フロントストラクチャーの上部を拘束するクランプ機構を備える上側治具と、を有し、
前記下側治具と前記上側治具とを互いに嵌合させて位置決めするとともに、前記下側および上側治具を用いて前記フロントストラクチャーの下部および上部を拘束した状態のもとで、前記フロントストラクチャーを構成する複数の部品を溶接し、
前記複数の部品のうち少なくとも１つの部品は、前記上側治具によって前記フロントストラクチャーの上部に搬送される部品であり、かつ前記フロントストラクチャーに固定される外装部品を位置決めする部品である、ことを特徴とする車体製造装置。
複数の部品を溶接し、車体の前部を構成するフロントストラクチャーを製造する車体製造方法であって、
前記フロントストラクチャーの下方に配置される下側治具と前記フロントストラクチャーの上方に配置される上側治具とを互いに嵌合させて位置決めするとともに、前記下側および上側治具が備えるクランプ機構によって前記フロントストラクチャーの下部および上部を拘束した状態のもとで、前記フロントストラクチャーを構成する複数の部品を溶接し、
前記複数の部品のうち少なくとも１つの部品は、前記上側治具によって前記フロントストラクチャーの上部に搬送される部品であり、かつ前記フロントストラクチャーに固定される外装部品を位置決めする部品である、ことを特徴とする車体製造方法。