JPS61146437A - 部品要素溶接組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １１Ｌ」 本発明は、複数の部品要素を溶接によって単一構造体に
組立てる部品要素組立装置に関する。

背景技術 複数の部品要素同士を溶接によって単一の構造体となす
場合、通常予め部品要素同士を組み合わせて仮組体とな
したのちに接合部を溶接するのである。ところが、かか
る仮組体が複雑形状且つ嵩（容積）の大なるものは溶接
工程における取扱いが必ずしも容易でない。又、溶接ト
ーチ又はドライバビット等の作業ヘッドが接合部位に対
して常時好適姿勢を採り難いために、組立に長時間を要
して作業能率も悪くしかも均一な仕上げ精度の構造体が
得られ難い不具合がある。

発明の概要 本発明は、上記した従来の部品要素組立方式の不具合を
解消すべくなされたものであり、複雑形状の仮組体（ワ
ーク）を取扱い容易な形に保持し且つ好適な姿勢による
組立作業を自動制御することで、仕上り精度の高い単一
構造体が能率的に得られる部品要素組立装置の提供を目
的としている。

この目的達成のために、本発明の部品要素組立装置にお
いては、複数の部品要素からなる仮組体をかご形保持具
によって保持し、外周が支持されて回転する環状の回転
盤及びチャック（把持部材）からなる把持機構によって
、上記かご形保持具を把持した状態で回転盤を回転させ
て選択された回転角度位置に位置決めし、一方把持機構
との相対的位置を可変に設けられた作業ヘッドによって
上記仮相体に対し例えば溶接又はネジ締めなどの組立作
業をなすように構成されている。

以下、本発明の実施例である部品要素の組立方法につい
て図面を参照しつつ説明する。

第１図において、例えば自動二輪車の車体フレームの一
部をなすワーク１は幾つかの部品要素１８〜１ｇによっ
て単一構造体に組立てられる。上下一対の型枠２０．３
０は実施例の場合、互いに路面対称の対向接合面を有し
、接合によって内部に保持きるべき仮組体のワーク１の
外部を囲む字面を有し、又外側からは見通すことのでき
る複数の開口部を有したかご形保持具Ｃを形成する。各
型枠２０．３０は外郭を形成するメインフレーム２１．
３１と、これらの内側に架設された所望の形状のサブフ
レーム２２．３２とからなっている。

部品要素１８〜１ｇの夫々を単体の状態から１個づつ初
期の仮組み位置に配置する下型として、一方の型枠２０
のサブフレーム２２においては、例えば”管体の部品要
素１ａと接合７ランジの部品要素１ｇの夫々を下方から
係合担持する部分は半円状の挾持部２２ａ及び凹凸溝挾
持部２２Ｑの如くに設けられている。同様に、部品要素
１Ｃ９１ｒが係合担持される部分はサブフレーム２２上
の挟持部２２ａ〜２２「と言った具合に、各部品要素を
担持する挟持部が設けられている。その他の部品要素と
これらに対応する各挟持部とは関連した符号が付されて
いる。

一方、上型となる型枠３０においても、下型のサブフレ
ーム２２側に設けられた様々な形状の挟持部に対応する
位置にしかも対をなす形で、例えば下型側の半円状挾持
部２２ａ及び凹溝挾持部２２ｇに対しては同じく半円状
挾持部３２ａ、凹溝挾持部３２ｇの如くに設けられてい
る。

なお、上下型のサブフレーム２２．３２における対同士
の挟持部はいずれもこれら双方によって挟持される部品
要素の他要素との結合部を避けた部分に設けられ、部品
要素同士の溶接作業等の支障とならないように配慮され
ている。

次に、サブフレーム２２．３３における各挾持部何れも
部品要素の外周及び外形よりも大きく加工されている。

これらの挟持部においては、例えば第３図に示される挾
持部２２ａ、２２ｃ等とこれらに対をなす上型側の挾持
部３２ａ、３２０等との夫々の挟持面に沿って流動状の
未硬化樹脂材４が装填され、予想される溶接歪に対して
許容誤差を含んで組立加工されたマスター構造体を上下
型枠２０．３０によって挟持して未硬化状態の樹脂材４
上に押し付け、マスター構造体の外形に倣い造型してそ
の後完全硬化せしめられる。

即ち、−例として第４図は部品要素１ａの第２図中Ｘ＋
−Ｘ＋線による断面図であり、又第５図は部品要素１ｄ
、１ｅのＸｚ−Ｘｚ線による断面図であって、マスター
構造体に基づいて成形された凹状挾持型４ａ、４ａに部
品要素１ａ及びＩｄ。

１ｅが嵌め込まれて位置決めされ、上下の挟持部２２８
．３２ａ組及び２２ｄ、３２ｄ組等で挾持された形を示
すものである。

又、第６図は７ランジ状の部品要素、１ｆ又は１ｇの凹
状挟持型４ａを成形する態様の変形例であって、第１図
の実施例の如くに上下サブフレーム２２．３２側に７ラ
ンジ１ｆ、１ａを直接挾持する凹溝挾持部２２ｆ　、３
２ｆを設けないで、例えば部品要素１ｒを部品要素１Ｃ
との溶接結合円周部Ｗを避けて７ランジ面の位置決めを
図るために、補助の冶具プレート５を７ランジ状の部品
要素１ｆにネジボルト６で締結し、かかる状態の冶具プ
レート５を上下の凹状挾持型４ａ、４ａを介して挾持部
２２ｆ　、３２ｆ組によって挟持する位置決め手段とし
ている。第７図の場合もその変形態様である。

なお、上記した実施例並びに変形例においては何れの場
合も゛各部品要素１ａ〜１ｇに対応する挟持部の全てに
凹状挟持型４ａが成形された態様としているが、各部品
要素１８〜１ｇの位置決め精度の許容値次第で挟持部に
よっては凹状挟持型４ａを設ける必要がないものもあり
、更に同じ理由で上下の何れか一方の挟持部のみに凹状
挟持型４ａを設ける場合もある。

次に、第１図の如く、型枠２０．３０のメインフレーム
２１．３１の対向接合面には夫々対応する個所同士に対
をなして位置決め片２１ａ　、３１ａが設けられ、型枠
２０．３０が互いに接合された状態で所定の重ね厚さと
なるようになされている。又、型枠２０．３０同士の水
平方向へのズレ防止のために、一方と他方に係合ビン７
と係止孔（図示せず）が設けられて接合時に係合するよ
うになされている。更に、型枠２０．３０同士の接合を
強固に維持するために、数ケ所においてトラブルクラン
プ８等の結合部材が要所要所に配設されている。結合部
材としては係合ビン７及びトラブルクランプ８の如きも
のに限定されない。

こうして得られた型枠２０．３０によって、部品要素１
８〜１ｇの個々が例えば下型となされた型枠２０のサブ
フレーム２２における所定の凹状挟持型４ａに配置され
、次いで上型の型枠３０を型枠２０に重ね合わせて係合
ビン７およびトラブルクランプ８によって両型枠を結合
せしめると、位置決めされている部品要素１８〜１ｇの
各々は両面から挟持されて強固且つ剛体的に保持された
恰好となる。

一方、第８図及び第９図に示されるように、別々のかご
形保持具Ｃ＋　、Ｃ２によって複合型の保持具を形成す
る型枠４０．５０は、ワーク１０が複雑且つ容積的にも
大型となるような場合に、組立作業性を考慮して複数の
ものに分割されて別々に仮組体となされ、その後に両板
組体を接続して単一の構造体となすときに採用される。

即ち、ワーク１０ａ及びワークＩＯＢの如くに分割され
たワーク１０は、ワークＩＯＡ及び１０Ｂの各々が型枠
４０．５０で別々に仮組体となされて保持され、この状
態で型枠４０．５０同士を接合させたときに単一の構造
体として組立てられる。但し、当初より型枠４０．５０
を接合して一体化した状態でワーク１０Ａ、１０Ｂの各
々の仮組みを行ないつつ、全ての結合が成し終えたワー
ク１０を完成時に型枠４０．５０かげ取り出す方式も可
能である。

型枠４０．５０の各々はメインフレーム本体４１．５１
とこの本体に対して取外し自在な蓋体４２．５２と、本
体４１．５１及び蓋体４２．５２の両方に装架されてい
るサブフレーム４３．５３によって構成されている。

メインフレーム本体４１．５１の対向端は互いに接合端
部４１ａ、５１ａとなされ、これらの一方の接合端部５
１ａには幾つかの接合ビン５４が突設され、これに対応
する他方の接合端部４１ａに接合孔４４が穿孔されてい
て、接合ビン５４及び接合孔４４の耐層対応するもの同
士が両型枠４０．５０の接合時に係合する。

又、接合端部４１ａ　、５１ａには接合ビン５４と接合
孔４４が係合する両型枠４０．５０の接合状態を維持で
きるように、例えばワンタッチでロック又は解除できる
バックル状の一対の掛止フック４５及び掛止ビン５５が
設けられている。

メインフレーム本体４１．５１に対して分解が可能な蓋
体４２．５２は、組立時の作業性の便宜を図るためにか
かる分解方式となぎれたのであり、本体４１　（５１）
に対して止めビス４６　（５６）又はその他の手段で結
合される。

なお、第１図のワーク１及び型枠２０．３０の構造の如
くに、サブフレーム２２．３２に設けられた部品要素１
８〜１ｇの各挾持部及び凹状挾持型４ａと同類のものが
、サブフレーム４３．５３においてもワーク１０Ａ、１
０Ｂの各部品要素に対応する位置に設けられているがそ
れらの説明は省略する。但し、第１０図において、サブ
フレーム５３に設けられてワーク１０Ｂ側の部品要素の
一つを挾持している例えばトッグルクランブ１１が示さ
れている。

次に、−例として上記したかご型保持具Ｃに類似したか
ご形保持具Ｃ′を用い、ワーク１に類似した別のワーク
１２を保持して、この部品要素同士を溶接によって組立
てる装置を第１１図で説明する。

ローラコンベア等によるワーク搬入コンベア６０、搬出
コンベア６１及びこれら両コンベア６０゜６１の間に介
装される転送コンベア６２によって搬送手段が構成され
ている。矢印Ｘで表わされるワーク１２の送り方向すな
わちかご形保持具Ｃ′の送り方向において、搬入コンベ
ア６０の前方端にはシリンダ部材６４の作動で搬送路を
遮断又は解放すべく突出後退し、かご型保持具Ｃ′が突
き当って制止せしめられる第１ストツパ６３が設けられ
ている。この第１ストツパ６３の近傍にはかご型保持具
Ｃ′の有無を検出するフォトセンサ等の検出器７０Ａが
設置されている。即ち、かご形保持具Ｃ′に取り付けら
れた検出プレート６５上の例えばボルト等の検出ビン６
６の大きさ及び個数、若しくは配列形状を検出器７０Ａ
が検出し、この信号に基づいてワーク１２の種類に対応
した作動命令が図示せぬ制御回路から送られるようにな
っている。

次に、転送コンベア６２は搬出入コンベア６０゜６１に
おける搬送路面に接続又は離間すべく昇降動自在で、搬
入コンベア６０からワーク１２を保持したかご形保持具
Ｃ′を受取り、この保持具Ｃ′が次に述べる保持具把持
手段によって把持されると上限位置から下方に向かって
作動づ゛る仕組みになっている。又、転送コンベア６２
の前方端には送られて来たかご形保持具Ｃ′が突き当っ
て停止し、その位置にて位置決めされるように第２スト
ツパ６８が設置されている。この第２ストツパ６８はシ
リンダ部材６９の作動によって搬送路を遮断又は解放す
べく突出後退する。又、第２ストツパ６８の近傍にはか
ご形保持具Ｃ′の有無を検出するフォトセンサ等の検出
器７０Ｂを備えている。即ち、検出器７０Ｂによってか
ご形保持具Ｃが所定位置に位置決めされた状態が検出さ
れ、この検出信号を制御装置で制御してこの制御信号に
よって次に述べるかご形保持具Ｃ′の把持手段であるチ
ャック（把持部材７１）が作動するようになっている。

次に、転送コンベア６２に平行に隣り合うようにして、
チャック部材７１と共に把持機構を構成する大径輪環状
の回転盤７２が設けられている。

この回転盤７２は外周の数個所がガイドローラ７３で回
転自在に支持され、位置決め機構を構成する駆動モータ
７４の作動でワーク送り方向Ｘに平行な鉛直面内で回転
する。又、回転盤７２の内径面積はかご形保持具Ｃ′に
保持されたワーク１２の最大投影面積よりも大きく、仮
組体であるワーク１２の全域に亘って回転盤７２の両側
から組立作業が、ここでは溶接作業が行なえるようにな
っている。

ここで、回転Ｍ７２の側面には油空圧シリンダ方式又は
電動方式による作動で保持具Ｃ′を掴持するためのチャ
ック部材７１が装着され、端アームプレート７１ａを介
して把持された保持具Ｃ′が回転盤７２と一体的に回転
せしめられる構造である。

一方、回転盤７２を中心にその両面方向から、即ち、回
転盤７２を含む鉛直面の両側からロボットの如き一対の
作業ヘッド７５．７５が対向して互いに接近離間できる
ように設置されている。但し、作業ヘッド７５．７５と
しては、溶接作業を目的としたものに限定されず、例え
ば部品要素同士の結合が主にボルト及びネジ等による場
合は、ドライバビット等と称さ°れる締付機構を装着し
たロボットに置き換えることも勿論可能である。

又、作業ヘッド７５．７５においては、かご彫像持具Ｃ
′を保持した回転盤７２の回動開始に伴ない、制御回路
からの作動指令によって、所定時間内で回転中のワーク
１２に対して両面方向から同時に溶接作業を行なうよう
になされている。作業ヘッド７５の構造の詳しい説明は
省略する。

次に、上記した実施例のかご形保持具及び装置を用いた
部品要素の組立態様を説明する。

制御装置の回路に電源が投入されると、搬入コンベア６
０における第１ストツパ６３によって位置決めされたか
ご形保持具Ｃ′の有無を、この場合検出プレート６５上
の検出ビン６６を検出器７０Ａが検出する。この検出信
号に基づく制御信号を作動指令としてシリンダ部材６４
に送り、これを後退動させて第１ストツパ６３の保持具
Ｃ′に対する制止規制を解除する。この時、搬入コンベ
ア６０を保持具Ｃ′を送り出すべくφ作動する。

次に、搬入搬出コンベア６０．６１と同一レベルにて待
機中の転送コンベア６２にかご形保持具Ｃ′が移送され
て来て、第２ストツパ６８に突き当って位置決めされる
。この位置における保持具Ｃ′の有無が検出器７０Ｂに
よって検出され、この有信号によって把持アームプレー
ト７１ａを作動させてかご形保持具Ｃ′を把持し回転盤
７２の中心位置に位置決めする。

チャック部材７１によってかご形保持具Ｃ′が把持され
ると、転送コンベア６２は保持具Ｃ′の回転に邪魔にな
らない待機位置まで下降動する。

転送コンベア６２が待機位置に至ったことを例えばリミ
ットスイッチ等の検出手段が検出すると、この検出信号
を制御した出力信号によって作業ヘッド７５．７５をワ
ーク１２に対する所定位置まで両側から近接せしめる。

近接した位置で作業ヘッド７５．７５には、上記した如
き検出プレート６５における検出ビン６６を検出器７０
△が検出した時点で、予めプログラムされているワーク
１２の種類に基づく制御信号が送られ、この制御された
出力信号によって第１２図に示される溶接トーチ７５ａ
　、７５ａがワーク１２における最初の作業目標となる
結合個所に向かって移動する。次いで、溶接Ｉ〜ルーチ
アａ。

７５ａによってワーク１２の両面からの溶接が行なわれ
るのである。

溶接トーチ７５ａ、７５ａによる溶接作業開始に同期し
て、ワーク１２を例えば矢印Ａの如くに時計回りの方向
へ回動さすべく作動信号が駆動モータ７４に送られ、こ
のモータ７４の駆動によって回転盤７２が所定の回転位
置まで選択的に回転せしめられて位置決めされる。

即ら、ワーク１２における数ケ所にも及ぶ部品要素同士
の結合部の溶接諸条件に基づいたプログラムによって回
転盤７２が回転し、一方の作業ヘッド７５の溶接トーチ
７５ａによる結合部の溶接を半円分だけ分担し終える角
度位置まで回転するように制御される。しかも、溶接ト
ーチ７５ａ。

７５ａの各々は結合部の溶接面に対して下向き溶接方式
を採ることができる。

こうして、ワーク１２における部品要素同士の全ての溶
接結合が、回転盤７２の回転角度位置決めと作業ヘッド
７５における動作とが諸々の溶接条件を満たしつつ行な
われるのである。

ワーク１１の溶接による組立が終了すると、かご形保持
具Ｃ′は元の姿勢に停止し、一対の作業ヘッド７５．７
５は互いに後退して原位置に復帰する。次いで、下方の
待機位置における転送コンベア６２は上限位置まで上昇
動じて復帰し、保持保持具Ｃを下方から支えて担持する
。

次に、チャック別格７１によるかご形保持具Ｃの把持が
解除される。この時、既に第２ス１ヘツバ６８はシリン
ダ部材６９の作動で搬送路面から後退して制止解除され
た位置に復帰している。

かかる状態で、単一の構造体として組立がなされたワー
ク１２はかご形保持具Ｃ′と共に搬出コンベア６１によ
って搬出され、その後かご形保持具Ｃ′からワーク１２
が取り出される。即ち、ワーク１２はかご形保持具Ｃ′
によって剛体的に保持された状態で各結合部の全周溶接
がなされているから、かご形保持具Ｃ′から直ちに取り
出しても反り等の溶接歪の発生の恐れはほとんど無いに
等しい。

発明の効果 上記したことから理解されるように、本発明の部品要素
組立装置によれば、複数の部品要素を組み合わせて仮組
体としたものを保持するかご形保持具が、作業ヘッドと
の相対運動によって好適な作業姿勢を選択的に採れるよ
うに制御されて位置決めされるから、かご形像持保持具
の外側から作業ヘッドにより仮組体に対して高精度の組
立作業を行なうことができ、搬入及び搬出を含む一連の
単一構造体の組立作業が自動化されて能率的に得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はかご形保持具によってワークを仮組体として保
持する態様の斜視図、第２図はその平面図、第３図は挟
持部における硬化樹脂の装填態様の斜視図、第４図は第
２図のＸ＋−Ｘｔ線による凹状挟持型のｍｌｌｌｉ面図
、第５図は第２図のＸ２−×２線による凹状挟持型の縦
断面図、第６図及び第７図は何れもフランジを有した部
品要素に対する凹状挟持型の変形例の縦断面図、第８図
及び第９図はかご形保持具によって分割されたワークを
別々に仮組体として保持する態様の分解斜視図及び組立
斜視図、第１０図は部品要素の挾持具としてのトラブル
クランプによる挟持態様の斜視図。 第１１図は用途に応じたかご形保持具に保持されたワー
クを組立てる装置の斜視図、第１２図は一例として溶接
作業用トーチが作業ヘッドに装着されてワークを両側面
から溶接作業する態様の平面図である。 主要部分の符号の説明 １．１０．１２・・・・・・仮組体のワーク４ａ・・・
・・・硬化樹脂による凹状挟持型８．１１・・・・・・
トラブルクランプ２０．３０　（４０，５０） ・・・・・・かご形保持具を形成する型枠（フレーム）
７１・・・・・・チャック機構 ７２・・・・・・回転盤 ７５・・・・・・作業ヘッド Ｘ・・・・・・ワーク送り方向 出願人　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　弁理士　　藤村元彦 第８図 第４図　　　第５図 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の部品要素を互いに組み合わせて仮組体とし
   て内部に保持するかご形保持具が搬入されると前記かご
   形保持具を検知して把持する把持機構と、前記把持機構
   を所定鉛直面内において回転せしめて選択された回転角
   度位置に位置決めする位置決め機構と、前記把持機構と
   の相対的位置を可変に設けられた作業ヘッドと、前記把
   持機構と前記位置決め機構と前記作業ヘッドの各々の作
   動を制御する制御手段と、前記かご形保持具を前記把持
   機構に対して搬入及び搬出する搬送手段とを含んでなる
   ことを特徴とする部品要素組立装置。
2. （２）前記把持機構は、中心に開口部を有する回転部材
   と、前記かご形保持具を前記回転部材の開口部において
   把持するように前記回転部材に装着された把持部材とか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の部
   品要素組立装置。