JP6257752B2 - 車体組立システム及び車体組立方法 - Google Patents

Description

本発明は、車体組立システム及び車体組立方法に関する。

従来、車体の構成部品を溶接して車体を組立てる技術として、例えば特許文献１及び２が開示されている。これらの車体組立技術では、例えばメインフロアを組み立てるメインフロア工程等を含んで構成される。

特開２０１３−１５９１２５号公報 特開２０００−６１６４７号公報

ところで、メインフロアは、フロントコンポーネント、フロントフロアコンポーネント及びリヤフロアコンポーネントから構成され、上記特許文献に開示されている技術では、メインフロア工程の上流に、フロントコンポーネント工程、フロントフロアコンポーネント工程及びリヤフロアコンポーネント工程を設け、各コンポーネントを予め溶接する必要があった。そのため、これら上流の各工程では各コンポーネントを形成する部品を溶接するための溶接用治具及び溶接ロボットが必要であった。即ち、これら上流の各工程に専用の溶接設備一式が必要であり、設備スペース及び設備費用の観点から改善が求められる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも設備スペース及び設備費用を削減できる車体組立方法及び車体組立システムを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、車体を構成する１以上の部品（例えば、後述のフロントサイドフレーム１１，ホイールハウスハウジング１２，バルクヘッド１３，ダッシュボード１４，フロントフロア，リヤサイドフレーム３１，第１クロスメンバー３２，第２クロスメンバー３３）からコンポーネント（例えば、後述のフロントコンポーネント１０，フロントフロアコンポーネント２０，リヤフロアコンポーネント３０）を形成し、該コンポーネント同士を溶接して車体構造体（例えば、後述のメインフロア）を組み立てる車体組立システム（例えば、後述の車体組立システム１）において、前記１以上の部品を前記コンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で固定装着する上治具（例えば、後述の上治具４１，５１，６１）と、前記上治具に固定装着されたコンポーネントに連結される下治具（例えば、後述の下治具８１）と、溶接装置（例えば、後述の溶接ロボット７）と、を備え、前記上治具と前記下治具は、互いに連結される連結部（例えば、後述の上治具連結部４１３，５１３，６１３、下治具連結部８１３）をそれぞれ備え、前記溶接装置は、前記コンポーネントと前記下治具の連結及び前記上治具と前記下治具の連結を維持した状態で、前記コンポーネントを形成する前記１以上の部品間及び前記コンポーネント同士間を溶接することを特徴とする車体組立システムを提供する。

本発明の車体組立システムでは、１以上の部品をコンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で固定装着する上治具と、上治具に固定装着されたコンポーネントに連結されるとともに上治具と連結される下治具と、を設ける。そして、コンポーネントと下治具の連結及び上治具と下治具の連結を維持した状態で、コンポーネントを形成する１以上の部品間及びコンポーネント同士間を溶接装置により溶接する。
本発明の車体組立システムによれば、コンポーネントを形成する１以上の部品間の溶接を、コンポーネント同士間の溶接と並行して行うため、従来先行して溶接組み立てしていた各コンポーネント工程が不要である。従って本発明によれば、工程を集約でき、設備スペース及び設備費用を削減できる。

また、上記目的を達成するため本発明は、車体を構成する１以上の部品からコンポーネントを形成し、該コンポーネント同士を溶接して車体構造体を組み立てる車体組立方法において、前記１以上の部品を前記コンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で上治具に固定装着する上治具装着工程と、前記上治具装着工程で前記上治具に固定装着したコンポーネントを下治具に連結するとともに、前記上治具と前記下治具とを連結する連結工程と、前記コンポーネントと前記下治具の連結及び前記上治具と前記下治具の連結を維持した状態で、前記コンポーネントを形成する前記１以上の部品間及び前記コンポーネント同士間を溶接する溶接工程と、を備えることを特徴とする車体組立方法を提供する。

本発明の車体組立方法では、先ず、１以上の部品をコンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で上治具に固定装着する。次いで、上治具に固定装着したコンポーネントを下治具に連結するとともに、上治具と下治具とを連結する。そして、これらの連結状態を維持しながらコンポーネントを形成する１以上の部品間及びコンポーネント同士間を溶接する。
本発明の車体組立方法によれば、上記車体組立システムの発明と同様の効果が奏される。

本発明によれば、従来よりも設備スペース及び設備費用を削減できる車体組立システム及び車体組立方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係るフロントコンポーネントの斜視図である。 上記実施形態に係るリヤフロアコンポーネントの斜視図である。 上記実施形態に係る車体組立システムにおいて、上治具によりフロントコンポーネントを把持するときの状態を示す図である。 上記実施形態に係る車体組立システムにおいて、各上治具により把持した各コンポーネントを搬送するときの状態の示す図である。 上記実施形態に係る車体組立システムにおいて、溶接ロボットにより溶接するときの状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
本実施形態に係る車体組立システム１は、自動車車体のメインフロアを組み立てるシステムである。ここで、メインフロアは、フロントコンポーネント、フロントフロアコンポーネント及びリヤフロアコンポーネントから構成される。

本実施形態に係る車体組立システム１は、セットステーション２と、フロントコンポーネント搬送装置としてのフロントコンポーネント搬送ロボット４と、フロントフロアコンポーネント搬送装置としてのフロントフロアコンポーネント搬送ロボット５と、リヤフロアコンポーネント搬送装置としてのリヤフロアコンポーネント搬送ロボット６と、溶接装置としての溶接ロボット７と、組立ステーション８と、を備える。

図１は、本発明の一実施形態に係るフロントコンポーネント１０の斜視図である。
フロントコンポーネント１０は、矩形枠状であり、自動車の車体前方側部分に取り付けられる。このフロントコンポーネント１０に囲まれた空間は、エンジンが収納されるエンジンルームを構成する。

図１に示すように、フロントコンポーネント１０は、一対のフロントサイドフレーム１１，１１と、一対のホイールハウスハウジング１２，１２と、バルクヘッド１３と、ダッシュボード１４と、を備える。即ち、フロントコンポーネント１０は、６部品から構成される。

一対のフロントサイドフレーム１１，１１は、エンジンの側方に配置される。
一対のホイールハウスハウジング１２，１２は、それぞれ一対のフロントサイドフレーム１１，１１上に配置される。
バルクヘッド１３は、エンジンの前方に配置される。
ダッシュボード１４は、エンジンの後方に配置される。

また図１に示すように、フロントコンポーネント１０は、セットステーション２が備えるフロントセットステーション２ａにおいて、上述の６部品がフロントコンポーネント１０としての相関位置及び姿勢を再現した状態で、フロントコンポーネントセット台１５上にセットされる。即ち、このフロントコンポーネントセット台１５上にセットされた６部品間は、溶接されていない状態である。

ここで、本実施形態のセットステーション２が備えるフロントセットステーション２ａは、フロントコンポーネント１０としての相関位置及び姿勢を粗く設定するものである。即ち、フロントコンポーネントセット台１５上にセットされた上述の６部品の相関位置及び姿勢の精度は低くてよい。そのため、フロントコンポーネントセット台１５は、簡易な支持台で構成され、その形状は車種に応じて適宜変更される。

図２は、本発明の一実施形態に係るリヤフロアコンポーネント３０の斜視図である。
リヤフロアコンポーネント３０は、自動車の車体後方側部分に取り付けられる。このリヤフロアコンポーネント３０に囲まれた空間は、リヤフロアを構成する。

図２に示すように、リヤフロアコンポーネント３０は、一対のリヤサイドフレーム３１，３１と、第１クロスメンバー３２と、第２クロスメンバー３３と、を備える。即ち、リヤフロアコンポーネント３０は、４部品から構成される。

一対のリヤサイドフレーム３１，３１は、リヤフロアの側方に配置される。
第１クロスメンバー３２は、第２クロスメンバー３３よりも車体前方側において、一対のリヤサイドフレーム３１，３１間に架け渡されて配置される。
第２クロスメンバー３３は、第１クロスメンバー３２よりも車体後方側において、一対のリヤサイドフレーム３１，３１間に架け渡されて配置される。

また図２に示すように、リヤフロアコンポーネント３０は、セットステーション２が備えるリヤフロアセットステーション２ｃにおいて、上述の４部品がリヤフロアコンポーネント３０としての相関位置及び姿勢を再現した状態で、リヤフロアコンポーネントセット台３５上にセットされる。即ち、このリヤフロアコンポーネントセット台３５上にセットされた４部品間は、溶接されていない状態である。

ここで、本実施形態のセットステーション２が備えるリヤフロアセットステーション２ｃは、リヤフロアコンポーネント３０としての相関位置及び姿勢を粗く設定するものである。即ち、リヤフロアコンポーネントセット台３５上にセットされた上述の４部品の相関位置及び姿勢の精度は低くてよい。そのため、リヤフロアコンポーネントセット台３５は、簡易な支持台で構成され、その形状は車種に応じて適宜変更される。

一方、本実施形態に係るフロントフロアコンポーネント２０は、フロントフロア２１のみの１部品から構成される。そのため、フロントコンポーネント１０やリヤフロアコンポーネント３０のようにセットステーション２においてセット台にセットする必要がない。

図３は、本実施形態に係る車体組立システム１において、上治具４１によりフロントコンポーネント１０を把持するときの状態を示す図である。
図３に示すように、フロントセットステーション２ａにおいてフロントコンポーネントセット台１５上にセットされたフロントコンポーネント１０は、フロントコンポーネント搬送ロボット４により把持されて搬送される。

フロントコンポーネント搬送ロボット４は、フロントコンポーネント１０を把持して固定装着する上治具４１と、この上治具４１の３次元空間上の位置及び姿勢を変化させる多軸アーム４２と、を備える。
上治具４１は、上治具本体４１１と、複数の把持部４１２と、上治具連結部４１３と、を備える。
なお、この上治具４１は、車種に応じて把持部４１２及び上治具連結部４１３の位置や長さが適宜変更される。

上治具本体４１１は、多軸アーム４２の先端に取り付けられる矩形枠状の部材である。この上治具本体４１１は、多軸アーム４２の先端側のアームの延びる方向に対して各枠部材が直交するように延設される。
複数の把持部４１２は、上治具本体４１１から先端側に延出される。これら複数の把持部４１２は、フロントコンポーネント１０の所定箇所をそれぞれ把持する。
上治具連結部４１３は、上治具本体４１１の一端から先端側に延出される。この上治具連結部４１３は、後述する組立ステーション８の下治具８１が備える下治具連結部８１３に連結される。即ち、上治具連結部４１３は、下治具連結部８１３を構成するロッド８１４が嵌合する嵌合穴４１４が形成されている。
なお、上治具連結部４１３及び下治具連結部８１３は、それぞれ車体の左右方向に一対設けられている。

同様に、図示は省略するが、リヤフロアセットステーション２ｃにおいてリヤフロアコンポーネントセット台３５上にセットされたリヤフロアコンポーネント３０は、リヤフロアコンポーネント搬送ロボット６により把持されて搬送される。
また、図示は省略するが、フロントフロアコンポーネント２０は、フロントフロアコンポーネント搬送ロボット５により把持されて搬送される。

なお、フロントフロアコンポーネント搬送ロボット５及びリヤフロアコンポーネント搬送ロボット６は、上治具の把持部の位置や長さが異なる以外は、フロントコンポーネント搬送ロボット４と同一の構成である。
即ち、フロントフロアコンポーネント搬送ロボット５は、フロントフロアコンポーネント２０を把持して固定装着する上治具５１と、この上治具５１の３次元空間上の位置及び姿勢を変化させる多軸アーム５２と、を備える。
リヤフロアコンポーネント搬送ロボット６は、リヤフロアコンポーネント３０を把持して固定装着する上治具６１と、この上治具６１の３次元空間上の位置及び姿勢を変化させる多軸アーム６２と、を備える。

図４は、本実施形態に係る車体組立システム１において、各上治具により把持した各コンポーネントを搬送するときの状態の示す図である。
図４に示すように、フロントコンポーネント搬送ロボット４は、フロントコンポーネント１０を把持して組立ステーション８に搬送する。フロントフロアコンポーネント搬送ロボット５は、フロントフロアコンポーネント２０を把持して組立ステーション８に搬送する。リヤフロアコンポーネント搬送ロボット６は、リヤフロアコンポーネント３０を把持して組立ステーション８に搬送する。
より具体的には、これら搬送ロボットは、フロントコンポーネント１０が一端側に配置され、フロントフロアコンポーネント２０が中央に配置され、リヤフロアコンポーネント３０が他端側に配置されるように、各コンポーネントを組立ステーション８に搬送する。

ここで、図４に示すように、組立ステーション８は、下治具８１を備える。
下治具８１は、下治具本体８１１と、複数の位置決めピン８１２と、３つの下治具連結部８１３と、を備える。

下治具本体８１１は、組立ステーション８の基台を構成する。
複数の位置決めピン８１２は、各コンポーネントの下面に形成された位置決め穴に挿入可能に設けられる。これら複数の位置決めピン８１２は、上下にスライド移動可能とするシリンダ機構をそれぞれ備える。また、これら複数の位置決めピン８１２は、水平方向にスライド可能に設けられており、車種に応じて水平方向に移動可能となっている。
３つの下治具連結部８１３はそれぞれ、先端にロッド８１４を備える。各ロッド８１４はそれぞれ、各搬送ロボットの上治具連結部４１３，５１３，６１３の先端に形成された嵌合穴４１４，５１４，６１４に嵌合する。これら３つの下治具連結部８１３は、上下にスライド移動可能とするシリンダ機構をそれぞれ備える。また、これら複数の位置決めピン８１２は、水平方向にスライド可能に設けられており、車種に応じて水平方向に移動可能となっている。

従って図４に示すように、各搬送ロボットは、各上治具４１，５１，６１が備える上治具連結部４１３，５１３，６１３の嵌合穴４１４，５１４，６１４が、３つの下治具連結部８１３の各ロッド８１４と嵌合するように、各コンポーネントを搬送する。
また、各搬送ロボットは、各コンポーネントの位置決め穴に下治具８１の位置決めピン８１２が案内挿入されるように、各コンポーネントを搬送する。

図５は、本実施形態に係る車体組立システム１において、溶接ロボット７により溶接するときの状態を示す図である。
図５において、各搬送ロボットの上治具４１，５１，６１は、上治具連結部４１３，５１３，６１３の嵌合穴４１４，５１４，６１４が、下治具８１が備える下治具連結部８１３の各ロッド８１４と嵌合することで、下治具８１と連結されている。
同時に、各コンポーネントは、位置決め穴に下治具８１の位置決めピン８１２が案内挿入されることで、下治具８１と連結されている。
これにより、各コンポーネントが上治具４１，５１，６１及び下治具８１に対して精度よく位置決めされる。

図５に示すように、本実施形態に係る車体組立システム１は、溶接ロボット７を備える。具体的には、車体組立システム１は、溶接ロボット７を１０台備える（図５では便宜上２台のみ記載している）。
溶接ロボット７は、スポット溶接機７１と、このスポット溶接機７１の３次元空間上の位置及び姿勢を変化させるアーム７２と、を備える。
本実施形態の溶接ロボット７は、上述したように各搬送ロボットの上治具４１，５１，６１と下治具８１とが連結され、且つ各コンポーネントが下治具８１と連結された状態で、各コンポーネントを形成する部品間を溶接するとともに、各コンポーネント間を溶接する。

上述の構成を備えた本実施形態の車体組立システム１による車体組立方法の手順について説明する。本実施形態の車体組立システム１による車体組立方法は、セット工程と、上治具装着工程と、連結工程と、溶接工程と、を備える。

先ず、各コンポーネントのセット台に、各コンポーネントを構成する１以上の部品を、コンポーネントとしての相関位置及び姿勢を再現して配置する（セット工程）。ただし、上述したように本実施形態では、フロントフロアコンポーネント２０についてはセット台へのセットは不要である。

次いで、各コンポーネントを形成する１以上の部品を、コンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持するように、各搬送ロボットのハンドである上治具で把持して支持する（上治具装着工程）。このとき、各部品間の溶接は行わない。

次いで、各搬送ロボットの作動で、各部品を固定装着した上治具を、下治具に向かって移動させ、上治具が備える上治具連結部の嵌合穴に、下治具が備える下治具連結部の各ロッドを嵌合させる（連結工程）。このとき、各コンポーネントを形成する各部品に形成された位置決め穴に下治具の位置決めピンが案内挿入される。
これにより、下治具による定位置での固定ができ、上治具での固定把持と相まって、各コンポーネントを形成する各部品を精度良く位置及び姿勢決めされる。同時に、各コンポーネント同士が精度良く位置及び姿勢決めされる。

次いで、各搬送ロボットの上治具と下治具とが連結され且つ各コンポーネントが下治具と連結された状態を維持したまま、各溶接ロボットがスポット溶接を行う（溶接工程）。これにより、車体構造体としてのメインフロアが組み立てられる。

なお、生産台数の多い工場等では、溶接ロボット及び上治具を退避させることなく溶接できる打点を、少なくともメインフロアとして姿勢維持できるまで溶接し、次工程で残りの打点を溶接する。
また、生産台数の少ない工場等では、溶接ロボットを退避させた後に、メインフロアの全ての打点の溶接を完了させることで、次工程を廃止することができる。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態の車体組立システムでは、１以上の部品をコンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で固定装着する上治具と、上治具に固定装着されたコンポーネントに連結されるとともに上治具と連結される下治具と、を設けた。そして、コンポーネントと下治具の連結及び上治具と下治具の連結を維持した状態で、コンポーネントを形成する１以上の部品間及びコンポーネント同士間を溶接ロボットにより溶接した。
本実施形態の車体組立システムによれば、コンポーネントを形成する１以上の部品間の溶接を、コンポーネント同士間の溶接と並行して行うため、従来先行して溶接組み立てしていた各コンポーネント工程が不要である。従って本実施形態によれば、工程を集約でき、設備スペース及び設備費用を削減できる。

また本実施形態の車体組立方法では、先ず、１以上の部品をコンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で上治具に固定装着した。次いで、上治具に固定装着したコンポーネントを下治具に連結するとともに、上治具と下治具とを連結した。そして、これらの連結状態を維持しながらコンポーネントを形成する１以上の部品間及びコンポーネント同士間を溶接した。
本実施形態の車体組立方法によれば、上記車体組立システムの発明と同様の効果が奏される。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
上記実施形態では、フロントフロアセットステーションを設けなかったが、フロントフロアコンポーネントが複数の部品から構成される場合には、フロントフロアセットステーションを設けてもよい。また、各搬送ロボットの上治具に直接、各部品を位置及び姿勢決めして把持させることができれば、セットステーション自体を廃止してもよい。

１…車体組立システム
７…溶接ロボット（溶接装置）
１０…フロントコンポーネント（コンポーネント）
１１…フロントサイドフレーム（部品）
１２…ホイールハウスハウジング（部品）
１３…バルクヘッド（部品）
１４…ダッシュボード（部品）
２０…フロントフロアコンポーネント（コンポーネント）
２１…フロントフロア（部品）
３０…リヤフロアコンポーネント（コンポーネント）
３１…リヤサイドフレーム（部品）
３２…第１クロスメンバー（部品）
３３…第２クロスメンバー（部品）
４１，５１，６１…上治具
８１…下治具
４１２．５１２，６１２…把持部
４１３，５１３，６１３…上治具連結部（連結部）
８１２…位置決めピン
８１３…下治具連結部（連結部）

Claims (2)

1. 車体を構成する１以上の部品からコンポーネントを形成し、該コンポーネント同士を溶接して車体構造体を組み立てる車体組立システムにおいて、
   前記１以上の部品を前記コンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で固定装着する上治具と、
   前記上治具に固定装着されたコンポーネントに連結される下治具と、
   溶接装置と、を備え、
   前記上治具と前記下治具は、互いに連結される連結部をそれぞれ備え、
   前記溶接装置は、前記コンポーネントと前記下治具の連結及び前記上治具と前記下治具の連結を維持した状態で、前記コンポーネントを形成する前記１以上の部品間及び前記コンポーネント同士間を溶接することを特徴とする車体組立システム。
2. 車体を構成する１以上の部品からコンポーネントを形成し、該コンポーネント同士を溶接して車体構造体を組み立てる車体組立方法において、
   前記１以上の部品を前記コンポーネントとしての相関位置及び姿勢を維持できる状態で上治具に固定装着する上治具装着工程と、
   前記上治具装着工程で前記上治具に固定装着したコンポーネントを下治具に連結するとともに、前記上治具と前記下治具とを連結する連結工程と、
   前記コンポーネントと前記下治具の連結及び前記上治具と前記下治具の連結を維持した状態で、前記コンポーネントを形成する前記１以上の部品間及び前記コンポーネント同士間を溶接する溶接工程と、を備えることを特徴とする車体組立方法。

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