(57)【要約】【課題】  フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールに共用可能な、ホイール溶接ラインの提供。【解決手段】  溶接トーチ１１を有する溶接ステーション１０と、  仮付け溶接されたフルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクまたは本嵌入されたコンベンショナルホイール２Ｂ用リム・ディスクからなるワーク２を溶接ステーション１０に向かって送る搬入ライン４０および溶接ステーション１０で溶接されたリム・ディスクからなるワーク２を溶接ステーションから送り出す搬出ライン４５と、  ワークを搬入ラインから溶接ステーション１０に搬入し溶接済のワークを溶接ステーションから搬出ライン４５に搬出し、傾斜、回転が可能な軸芯を有するロボットハンド２１を備えた汎用ロボット２０と、  ロボットハンド２１に取り付けられワーク２を掴むチャッキング機構３０と、を備えた、フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールに共用可能な、ホイール溶接ライン。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチを有する溶接ステーションと、
仮付け溶接されたフルフェイスホイール用リム・ディスクまたは本嵌入されたコンベンショナルホイール用リム・ディスクからなるワークを溶接ステーションに向かって送る搬入ラインおよび溶接ステーションで溶接されたリム・ディスクからなるワークを溶接ステーションから送り出す搬出ラインと、
ワークを搬入ラインから溶接ステーションに搬入し溶接済のワークを溶接ステーションから搬出ラインに搬出し、傾斜、回転が可能な軸芯を有するロボットハンドを備えた汎用ロボットと、
前記ロボットハンドに取り付けられワークをチャッキングするチャッキング機構と、
を備えた、フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールに共用可能な、ホイール溶接ライン。
【請求項２】
前記ワーク搬入ラインの前工程に、フルフェイスホイール用リム・ディスクの仮付け溶接ステーションが設けられている請求項１記載のホイール溶接ライン。
【請求項３】
前記ワーク搬入ラインの前工程に、コンベンショナルホイール用リム・ディスクの嵌入ステーションが設けられている請求項１記載のホイール溶接ライン。
【請求項４】
前記溶接トーチは溶接ステーションで固定されており、ワークの方が前記ロボットにより傾斜、回転される請求項１記載のホイール溶接ライン。
【請求項５】
前記チャッキング機構が、ディスクと接触するワーク受け座部材と、ワークのハブ穴に挿入されてワークをチャックするコレットチャックと、コレットチャックに接触しロボットハンドに向かって径が小さくなる逆テーパコーンと、を有し、逆テーパコーンをロボットハンド側に引いて逆テーパコーンでコレットチャックを開拡する時にワークにロボットハンドに向かう力をかけワークをワーク受け座部材に密着させる請求項１記載のホイール溶接ライン。
【請求項６】
溶接ステーションへのワークの搬入ラインの溶接ステーションに近い側の端部には、ファイバーセンサーを有する位置決めステーションが設けられており、ワークがコンベンショナルホイールの場合に、バルブ穴基準でワークの周方向位置割り出しが可能となっている請求項１記載のホイール溶接ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルフェイスホイール（フルフェイスディスクと片側フランジレスリムとを全周溶接したホイール）とコンベンショナルホイール（リムと該リムに嵌入したディスクをピッチ溶接したホイール）に共用可能な、ホイール溶接ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールとは、別々の溶接ラインにて溶接されていた。
〔フルフェイスホイール〕
フルフェイスホイール（特開平５−５８１０６号公報）では、上下機構のみを有したトーチと、ワークの傾斜・回転機構を有するポジショナーにて、ディスクとリムとを全周溶接していた。溶接ステーションにて、ディスクとリムは各々位置決めを必要とし、作業者により、ディスクとリムをセットすると同時に位置決めを行っていた。
ディスクの位置決めはボルト穴基準で治具のディスク受け面に設けてある位置決めピンに、ボルト穴をセットすることにより行う。リムの位置決めはバルブ穴基準で行われ、ディスクの特定位置にバルブ穴がセットされるよう、バルブ穴位置決めピンをバルブ穴に挿入し、リムをセットする。したがって、ディスクを先に治具にセットし、その上からリムを位置決めしながらセットする。セットは人力であり、半自動方式である。
〔コンベンショナルホイール〕
コンベンショナルホイールでは、嵌入ステーションでリムをセットし、そのリムの中にディスクを挿入し、嵌入装置にて嵌入し、次工程でピッチ溶接される。
【特許文献１】特開平５−５８１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のホイール溶接ラインには、つぎの問題がある。
１．フルフェイスホイールの場合、ディスク中心とリム中心とを同心にセッティングし、保持するのが困難である。コンベンショナルホイールではリムにディスクが嵌入された状態でワークが溶接ステーションに搬送されてくるので、ディスクとリムとは同心で保持された状態にあり、溶接ステーションにてディスク中心とリム中心とを同心にセッティングして保持する必要がないので、リム・ディスクの同心出し・保持が必要でないコンベンショナルホイールの溶接装置を、リム・ディスクの同心出し・保持が必要なフルフェイスホイールの溶接に利用することはできない。
２．フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールとを同一設備で溶接することができないため、従来は別々に溶接ラインを設けていた。そのため、設備費、設備設置スペースが増大していた。
３．フルフェイスホイールの溶接では、ディスク中心とリム中心とを同心にセッティングし、保持するのが困難であるため、自動化が困難であり、作業者が行っていた。
４．フルフェイスホイールの溶接では、人手によるディスク中心とリム中心とを同心にセッティングする時間が必要になるため、サイクルタイムが長く、生産性が悪い。
５．作業者による芯出しセッティングを必要とする半自動設備のため、ワークの種類が変わった場合の段取り時間が長くなる。したがって、生産性が悪い。
【０００４】
本発明の目的は、フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールに共用可能な、ホイール溶接ラインを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  溶接トーチを有する溶接ステーションと、
仮付け溶接されたフルフェイスホイール用リム・ディスクまたは本嵌入されたコンベンショナルホイール用リム・ディスクからなるワークを溶接ステーションに向かって送る搬入ラインおよび溶接ステーションで溶接されたリム・ディスクからなるワークを溶接ステーションから送り出す搬出ラインと、
ワークを搬入ラインから溶接ステーションに搬入し溶接済のワークを溶接ステーションから搬出ラインに搬出し、傾斜、回転が可能な軸芯を有するロボットハンドを備えた汎用ロボットと、
前記ロボットハンドに取り付けられワークをチャッキングするチャッキング機構と、
を備えた、フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールに共用可能な、ホイール溶接ライン。
（２）  前記ワーク搬入ラインの前工程に、フルフェイスホイール用リム・ディスクの仮付け溶接ステーションが設けられている（１）記載のホイール溶接ライン。
（３）  前記ワーク搬入ラインの前工程に、コンベンショナルホイール用リム・ディスクの嵌入ステーションが設けられている（１）記載のホイール溶接ライン。
（４）  前記溶接トーチは溶接ステーションで固定されており、ワークの方が前記ロボットにより傾斜、回転される（１）記載のホイール溶接ライン。
（５）  前記チャッキング機構が、ディスクと接触するワーク受け座部材と、ワークのハブ穴に挿入されてワークをチャックするコレットチャックと、コレットチャックに接触しロボットハンドに向かって径が小さくなる逆テーパコーンと、を有し、逆テーパコーンをロボットハンド側に引いて逆テーパコーンでコレットチャックを開拡する時にワークにロボットハンドに向かう力をかけワークをワーク受け座部材に密着させる（１）記載のホイール溶接ライン。
（６）  溶接ステーションへのワークの搬入ラインの溶接ステーションに近い側の端部には、ファイバーセンサーを有する位置決めステーションが設けられており、ワークがコンベンショナルホイールの場合に、バルブ穴基準でワークの周方向位置割り出しが可能となっている（１）記載のホイール溶接ライン。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）〜（４）の何れかのホイール溶接ラインによれば、仮付け溶接されたフルフェイスホイール用リム・ディスクか、あるいは、本嵌入されたコンベンショナルホイール用リム・ディスクが搬入ライン上を送られてきて、それがロボット（汎用ロボット）により溶接ステーションに搬入されるので、溶接ステーションであらためてディスク中心とリム中心との同心セッティングと保持を行う必要がない。その後は、ロボットの第６軸の傾斜、回転によって、ワークを溶接トーチに対して傾斜、回転させることで、フルフェイスホイール用リム・ディスクの、あるいはコンベンショナルホイール用リム・ディスクの、溶接を行うことができる。したがって、本発明のホイール溶接ラインは、フルフェイスホイールとコンベンショナルホイールの両方の溶接に使用可能である。したがって、同一設備でフルフェイスホイールとコンベンショナルホイールの両方の溶接を行うことができ、設備費、設備設置スペースを低減することができる。
また、ロボットハンドにワークをチャッキングするチャッキング機構が取り付けられているので、ロボットの第６軸を傾斜させるとともに第６軸軸芯まわりに回転させることにより、チャッキング機構とそれによってチャッキングされたワークをトーチに対して回転させることができ、従来のワークの傾斜・回転機構を有するポジショナーをロボットに取り付ける必要がなく、従来のポジショナーをロボットに取り付ける場合に比べて、ロボット先端構造が簡素化され、かつロボットの可搬重量も抑えることができる。
上記（５）のホイール溶接ラインによれば、チャッキング機構が、ワーク受け座部材と、コレットチャックと、逆テーパコーンと、を有するので、ワークをワーク受け座部材に密着させることができ、溶接電流が十分流れて溶接ビードが安定化し、溶接品質が向上する。
上記（６）のホイール溶接ラインによれば、ファイバーセンサーが設けられているので、バルブ穴基準でワークの周方向位置割り出しが可能となり、コンベンショナルホイールにおいて、バルブ穴基準でピッチ溶接（間欠溶接）を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のホイール溶接ラインを、図１〜図７を参照して、説明する。
本発明のホイール溶接ライン１は、（イ）溶接トーチ１１を有する溶接ステーション１０と、（ロ）仮付け溶接されたフルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクまたは本嵌入されたコンベンショナルホイール２Ｂ用リム・ディスクからなるワーク２を溶接ステーション１０に向かって送る搬入ライン４０、および溶接ステーションで溶接されたリム・ディスクからなるワーク２を溶接ステーションから送り出す搬出ライン４５と、（ハ）ワーク２を搬入ライン４０から溶接ステーション１０に搬入し溶接済のワーク２を溶接ステーション１０から搬出ライン４５に搬出し、傾斜、回転が可能な軸芯を有するロボットハンド２１を備えた汎用ロボット２０と、（ニ）ロボットハンド２１に取り付けられワーク２をチャッキングするチャッキング機構３０と、を備えており、フルフェイスホイール２Ａとコンベンショナルホイール２Ｂに共用可能な、ホイール溶接ラインである。
【０００８】
ホイールからなるワーク２は、互いに溶接されるリム３とディスク４とを有する。
フルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクは、図５に示すように、フルデザインのディスク３と片側フランジレスリム４とを有し、ディスク３の意匠面の反対面と、片側フランジレスリム４のフランジレス側リム端部とをホイール全周にわたって溶接される。
コンベンショナルホイール２Ｂ用リム・ディスクは、図６、図７に示すように、両側にフランジがあるリム４とそれに嵌入されるディスク３とを有し、ディスクの嵌入端で、ホイール周方向に所定の長さにわたって間欠的に溶接（ピッチ溶接）される。図７はピッチ溶接における溶接部６を示す。
【０００９】
溶接ステーション１０は複数設けられ、搬入ライン４０上を搬送されてくるワーク２は何れかの溶接ステーション１０に搬入される。どの溶接ステーション１０に配置されるかは制御装置によって制御される。図１は、６つの溶接ステーション１０が設けられ、さらに３つの溶接ステーション１０の追加が可能な配置例を示している。
各溶接ステーションに設けられた溶接トーチ１１は、固定で、鉛直方向下方に向けられており、ワーク２のディスク３とリム４との溶接部に向けられており、ＴＩＧ溶接などにより、溶接を行う。フルフェイスホイール２Ａの場合は全周溶接を行い、コンベンショナルホイール２Ｂの場合はピッチ溶接を行う。
【００１０】
ワーク搬入ライン４０の前工程に、フルフェイスホイール用リム・ディスクの仮付け溶接ステーション４１が設けられており、そこで、フルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクは予めディスク３とリム４とが芯合わせされディスク３とリム４とが点付け溶接にて仮溶接される。
ワーク搬入ライン４０の前工程に、コンベンショナルホイール用リム・ディスクの嵌入ステーション４２が設けられており、そこで、コンベンショナルホイール用リム内にディスクが本嵌入される。
仮付け溶接ステーション４１からの搬入ライン４０Ａと嵌入ステーション４２からの搬入ライン４０Ｂとの間にわたって、両搬入ライン間にわたって延びる中間ライン４３が設けられており、搬入ライン４０Ａから搬入ライン４０Ｂに、あるいは搬入ライン４０Ｂから搬入ライン４０Ａに、ワーク２を自在に流すことができる。これによって、どの溶接ステーション１０にもワーク２を配送することができる。
図１には、仮付け溶接ステーション４１、嵌入ステーション４２へのディスク３の供給ライン５１、リム４の供給ライン５２も示してある。
【００１１】
図１に示すように、搬入ライン４０で搬送されるワーク２がフルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクである場合、そのフルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクは予めディスク３とリム４とが芯合わせされディスク３とリム４とが点付け溶接にて仮溶接されたワークである。仮溶接された状態で、ロボット２０によって溶接ステーション１０に搬入される。
搬入ライン４０で搬送されるワーク２がコンベンショナルホイール２Ｂ用リム・ディスクである場合、そのコンベンショナルホイール２Ｂ用リム・ディスクは予めディスク３がリム４に本嵌入されて同心に位置合わせされたワークであり、本嵌入された状態（溶接はされていない状態）で、ロボット２０によって溶接ステーション１０に搬入される。
【００１２】
ロボット２０は、市販の、６自由度をもつ関節型ロボットである。汎用ロボット２０の基台は固定であるが、ロボットハンド２１は、ロボットアームが走査できる範囲で自由な位置、姿勢をとり得る。ロボット２０の第６軸（ロボットハンド２１の軸）は、任意の角度に傾斜可能で、かつ、第６軸の軸芯まわりに回転可能である。ロボット２０の第６軸が、傾斜されて、かつ、第６軸の軸芯まわりに回転されることにより、ロボットハンド２１に取り付けられたチャッキング機構３０とチャッキング機構３０によってチャッキングされたワーク２とは傾斜した状態（たとえば、鉛直方向から約４５度傾いた状態）で第６軸の軸芯まわりに回転される。
【００１３】
チャッキング機構３０は、ワーク２をディスク３のハブ穴でチャックする。チャッキング機構３０は、コレットチャック３１を有し、コレットチャック３１がワーク２のディスク３のハブ穴に進入し、コレットチャック３１が開拡されることによってハブ穴にてワーク２をチャックする。
搬入ライン４０上では、ワーク２はディスク３が上、リム４が下の姿勢で搬送され、搬入ライン４０先端の位置決めステーション４４でワーク２が停止される。チャッキング機構３０はワーク２に上方から近づいていき、コレットチャック３１がワーク２のハブ穴に挿入され、ワーク２をチャックする。ロボット２０はワーク２の姿勢を上下逆転させてディスク３が下でリム４が上になる姿勢でかつワークの軸芯が鉛直方向から４５度傾いた姿勢にし、ワーク２の溶接すべき箇所を溶接トーチ１１のすぐ下にもってくる。この状態でロボット２０の第６軸の軸芯を回転させてワーク２を第６軸の軸芯まわりに回転させ、溶接を実行する。
【００１４】
チャッキング機構３０は、ワーク２のディスク３と接触するリング状のワーク受け座部材３２と、ワーク２のディスク３のハブ穴５に嵌入され開拡されてワーク２をハブ穴５にてチャックするコレットチャック３１と、コレットチャック３１に接触しロボットハンド２１に向かって径が小さくなる逆テーパコーン３３と、を有する。逆テーパコーン３３をロボットハンド２１側に引いて逆テーパコーン３３でコレットチャック３１を開拡する時にワーク２にロボットハンド２１に向かう力をかけ、ワーク２をワーク受け座部材３２に密着させ、溶接時の電流を安定にし、溶接ビードを安定化させる。
【００１５】
また、溶接ステーション１０へのワークの搬入ライン４０の溶接ステーション１０に近い側の端部には、ファイバーセンサー４６を有する位置決めステーション４４が設けられており、ワーク２がコンベンショナルホイール２Ｂの場合に、ワークのバルブ穴基準でワーク２の周方向位置割り出しが可能となっている。コンベンショナルホイール２Ｂはピッチ溶接されるが、溶接の始点をバルブ穴基準で割り出されたワーク２の周方向位置によって決定する。
【００１６】
リムとディスクとの溶接が完了したワーク２は、フルフェイスホイール２Ａの場合も、コンベンショナルホイール２Ｂの場合も、ロボット２０により溶接ステーション１０から搬出ステーション４５へ搬出され、搬出ステーション４５に設けてある刻印装置４７により刻印されてコンベアーにて搬出される。
【００１７】
つぎに、本発明のホイール溶接ラインの作用・効果を説明する。
本発明のホイール溶接ライン１では、仮付け溶接ステーション４１で仮付け溶接されたフルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクか、あるいは、嵌入ステーション４２で本嵌入されたコンベンショナルホイール２Ｂ用リム・ディスクが搬入ライン４０上を送られてきて、位置決めステーション４４で位置決めされ、そのワーク２がロボット２０（汎用ロボット）により溶接ステーション１０に搬入されるので、溶接ステーション１０であらためてディスク中心とリム中心との同心セッティングと保持を行う必要がない。（従来はフルフェイスホイール用リム・ディスクの場合ディスク中心とリム中心との同心セッティングと保持を人手で行っていたが、この作業が自動化される。）その後は、ロボット２０の第６軸の傾斜（鉛直方向から４５度に傾けて、鉛直方向下方に向かって延びるトーチが溶接すべき部位を狙いやすくするための傾斜）、回転（溶接トーチ１１が固定でワーク２の方を１周回転させる）によって、ワーク２を溶接トーチ１１に対して傾斜、回転させることで、フルフェイスホイール２Ａ用リム・ディスクの全周溶接、あるいはコンベンショナルホイール２Ｂ用リム・ディスクの、ピッチ溶接を行うことができる。したがって、本発明のホイール溶接ラインは、フルフェイスホイール２Ａとコンベンショナルホイール２Ｂの両方の溶接に使用可能である。したがって、同一設備でフルフェイスホイール２Ａとコンベンショナルホイール２Ｂの両方の溶接を行うことができ、設備費、設備設置スペースを低減することができる。
【００１８】
また、ロボットハンド２１にワーク２をチャッキングするチャッキング機構３０が取り付けられているので、ロボット２の第６軸を傾斜させるとともに第６軸軸芯まわりに回転させることにより、チャッキング機構３０とそれによってチャッキングされたワーク２を溶接トーチ１１に対して回転させることができ、従来のワークの傾斜・回転機構を有するポジショナー（駆動機構等の複雑な構造を有し重量物である）をロボットに取り付ける必要がなく、従来のポジショナーをロボットに取り付ける場合に比べて、ロボット先端構造が簡素化され、かつロボットの可搬重量も抑えることができる。
【００１９】
また、チャッキング機構３０が、ワーク受け座部材３２と、コレットチャック１１と、逆テーパコーン３３と、を有するので、逆テーパコーン３３をワーク受け座部材３２側に引いた時にワーク２をワーク受け座部材３２に密着させることができ、溶接電流が十分流れて溶接ビードが安定化し、溶接品質が向上する。
【００２０】
ファイバーセンサー４６が設けられているので、ワーク２を回転させながらワーク２に光をあてバルブ穴を通してくる光をファイバーセンサー４６にて検出することによりバルブ穴の位置を検出することができ、バルブ穴基準でワークの周方向位置割り出しが可能となる。そのため、コンベンショナルホイール２Ｂにおいて、バルブ穴基準でピッチ溶接（間欠溶接）の始点を決定することができ、バルブ穴に対して相対的に位置が決定されたピッチ溶接を行うことができる。これらの制御は外部制御装置にて行われる。外部制御装置には、予め溶接条件が設定されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のホイール溶接ラインの配置を示す平面図である。
【図２】本発明のホイール溶接ラインの溶接ステーションとその近傍の平面図である。
【図３】本発明のホイール溶接ラインの溶接ステーションとその近傍の正面図である。
【図４】本発明のホイール溶接ラインのロボットのロボットハンドとそれに取り付けられたチャッキング機構の断面図である。
【図５】本発明のホイール溶接ラインのチャッキング機構とそれにチャックされたフルフェイスホイールからなるワークの断面図である。
【図６】本発明のホイール溶接ラインで流されるコンベンショナルホイールの断面図である。
【図７】図６のコンベンショナルホイールの背面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ホイール溶接ライン
２  ワーク
２Ａ  フルフェイスホイール
２Ｂ  コンベンショナルホイール
３  ディスク
４  リム
５  ハブ穴
６  ピッチ溶接部
１０  溶接ステーション
１１  溶接トーチ
２０  ロボット
２１  ロボットハンド
３０  チャッキング機構
３１  コレットチャック
３２  ワーク受け座部材
３３  逆テーパコーン
４０、４０Ａ、４０Ｂ  搬入ライン
４１  仮付け溶接ステーション
４２  嵌入ステーション
４３  中間ライン
４４  位置決めステーション
４５  搬出ライン
４６  ファイバーセンサー
４７  刻印装置
５１  ディスク供給ライン
５２  リム供給ライン
【図１】
2006142336.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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