(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の治具フレームのうち少なくとも１つの前記治具フレームが車種毎に交換可能に配置されて構成される治具フレーム構造体と、
前記治具フレーム構造体に支持された車体のワークをクランプするためのクランプ治具と、
前記クランプ治具を前記車体に対して相対移動可能に支持する多関節アームと、
前記クランプ治具に設けられた嵌合部材と、
前記交換可能な治具フレームに設けられ、前記嵌合部材との嵌合によって前記クランプ治具を前記車体に予め設定したクランプ位置にガイドする嵌合受部材と、を備えたことを特徴とする車体の製造装置。
【請求項２】
前記クランプ治具は、前記嵌合部材と前記嵌合受部材との嵌合に連動して前記ワークをクランプ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。
【請求項３】
前記交換可能な治具フレームは、前記治具フレーム構造体の上部に配置されるアッパ治具フレームであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車体の製造装置。
【請求項４】
前記嵌合受部材は、前記交換可能な治具フレームに着脱自在に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
この種の製造装置を用いて複数車種の車体の組み立てを行うための技術として、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−５９８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されたクランプ装置は、クランプ治具の位置決めに３軸切換ユニットを採用しているため、クランプ位置の形状を車種間で統一する必要がある等の制約を伴う。
【０００６】
これに対し、クランプ治具の位置決めに多関節アーム等を採用することも考えられるが、単に多関節アームを採用しただけでは、クランプ治具の位置決めを精度良く行うことが困難となる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数種類の車体のワークを高い自由度にて精度良くクランプ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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様による車体の製造装置は、複数の治具フレームのうち少なくとも１つの前記治具フレームが車種毎に交換可能に配置されて構成される治具フレーム構造体と、前記治具フレーム構造体に支持された車体のワークをクランプするためのクランプ治具と、前記クランプ治具を前記車体に対して相対移動可能に支持する多関節アームと、前記クランプ治具に設けられた嵌合部材と、前記交換可能な治具フレームに設けられ、前記嵌合部材との嵌合によって前記クランプ治具を前記車体に予め設定したクランプ位置にガイドする嵌合受部材と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車体の製造装置によれば、複数種類の車体のワークを高い自由度にて精度良くクランプすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】車体の製造蔵置の概略構成を示す側面図
【図２】クランプロボットを取り除いた状態にて車体の製造装置の概略構成を示す側面図
【図３】車体の製造装置の概略構成を示す正面図
【図４】図１のIV−IV線に沿う矢視図
【図５】クランプ前におけるクランプ治具とロック機構との関係を示す説明図
【図６】クランプ時におけるクランプ治具とロック機構との関係を示す説明図
【図７】クランプ治具のロック機構とアッパ治具フレームとの関係を示す斜視図
【図８】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】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）
【図１０】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）
【図１１】クランプ時におけるクランプ治具とロック機構との関係の変形例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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は車体の製造蔵置の概略構成を示す側面図、図２はクランプロボットを取り除いた状態にて車体の製造装置の概略構成を示す側面図、図３は車体の製造装置の概略構成を示す正面図、図４は図１のIV−IV線に沿う矢視図、図５はクランプ前におけるクランプ治具とロック機構との関係を示す説明図、図６はクランプ時におけるクランプ治具とロック機構との関係を示す説明図、図７はクランプ治具のロック機構とアッパ治具フレームとの関係を示す斜視図、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工程を示すフローチャート、図１１はクランプ時におけるクランプ治具とロック機構との関係の変形例を示す説明図である。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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１〜４中に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。
【００１７】
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り、左右のサイド治具フレーム６が車体１００との接近位置に位置決め固定されているとき、車体１００の上方から左右のサイド治具フレーム６間にそれぞれ架設される。このため、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、車体の上部おいて前後に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の下方において左右に延在する脚部９と、を有して構成されている。そして、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に対する数値制御（ＮＣ）を通じて、各脚部９がサイド治具フレーム６上に載置され、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によって位置決め固定される。
【００１８】
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リンク式のロック機構であり、このフレームロック機構２０のクランプ位置には、脚部９を位置決めするための位置決めピン２２が突設されている。また、サイド治具フレーム６及び脚部９には、位置決めピン２２によって脚部９が位置決めされた際に対向するカプラ２４，２５が設けられており、これらのカプラ２４，２５の対向に連動してエアシリンダ２１が作動制御されることにより、フレームロック機構２０は、サイド治具フレーム６に脚部９を固定する。
【００１９】
このように構成された治具フレーム構造体２において、サイド治具フレーム６には、複数のクランプロボット３０が設けられている。図５，６に示すように、これらクランプロボット３０は、仮置きされた車体１００のワーク１０３の所定部位（要クランプ部位）をクランプするためのクランプ治具３１と、このクランプ治具３１を車体１００に対して相対移動可能に支持する多関節アーム３２と、を有して構成されている。
【００２０】
図５，６に示すように、クランプ治具３１は、多関節アーム３２に連結するクランプ治具本体３１ａと、このクランプ治具本体３１ａに揺動可能に軸支されたクランプレバー３１ｂと、クランプ治具本体３１ａに固設された固定クランプ３１ｃと、クランプレバー３１ｂの一端側に固設された可動クランプ３１ｄと、を有して構成されている。そして、このクランプ治具３１は、クランプレバー３１ｂの揺動動作によって可動クランプ３１ｄが固定クランプ３１ｃとの近接位置まで移動することにより、ワーク１０３をクランプすることが可能となっている。
【００２１】
さらに、本実施形態において、クランプレバー３１ｂの他端側には、金属ブロック等からなる嵌合部材３３が固設されている。本実施形態において、この嵌合部材３３は、両側に傾斜面を有する山状の突起部３３ａを有して構成されている。
【００２２】
また、アッパ治具フレーム７には、各クランプ治具３１を予め設定したクランプ位置に位置決め固定するためのロック機構４０がそれぞれ設けられている。図５，６に示すように、本実施形態のロック機構４０は、アッパ治具フレーム７の治具フレーム本体８に支持されたロック機構本体４０ａと、このロック機構本体４０ａに揺動自在に軸支されたロックレバー４０ｂと、ロッド４０ｃを介してロックレバー４０ｂを揺動動作させるアクチュエータ４０ｄとを有して構成されている。本実施形態において、ロックレバー４０ｂは、ロック機構本体４０ａとの間に、クランプ治具本体３１ａの一部とクランプレバー３１ｂの他端側とを一体的に挟み込んでロックすることが可能となっており、この挟み込みによってクランプレバー３１ｂが揺動されることにより、クランプ治具３１は、車体１００のワーク１０３をクランプすることが可能となっている。
【００２３】
ここで、車体１００に予め設定したクランプ位置にクランプ治具３１をガイドするため、ロック機構本体４０ａには、ロックレバー４０ｂの先端部と対向する位置に、嵌合部材３３と嵌合する嵌合受部材４３が固設されている。本実施形態において、嵌合受部材４３は、嵌合部材３３の突起部３３ａに対応するＶ字状の溝部４３ａを有して構成されている。そして、クランプレバー３１ｂの他端側がロックレバー４０ｂによってロックされる際に、嵌合受部材４３の溝部４３ａに嵌合部材３３の突起部３３ａが嵌合することにより、クランプ治具３１は車体１００のクランプ位置に精度良くガイドされ、ワーク１０３をクランプすることが可能となっている。
【００２４】
また、例えば、図７に示すように、本実施形態のロック機構４０は、アッパ治具フレーム７の治具フレーム本体８に固設されたブラケット４５を介して着脱自在に連結することが可能となっている。本実施形態において、ブラケット４５は、平面視略Ｌ字状をなす一対の突起部材によって構成されている。このブラケット４５に連結するため、ロック機構本体４０ａには、下端が閉塞されたスライドレール４６と、このスライドレール４６の上端側に進退自在に臨まされる係止部材４７と、が設けられている。このロック機構４０をアッパ治具フレーム７（治具フレーム本体８）に連結する際には、ロック機構４０は、図示しないロボットに支持されて、スライドレール４６がブラケット４５に下方から係合するように移動される。そして、ブラケット４５にスライドレール４６が係合された後、スライドレール４６の上端側に係止部材４７が臨まされることにより、スライドレール４６のブラケット４５からの脱落が防止され、アッパ治具フレーム７とロック機構４０との連結状体が維持される。このようにロック機構４０を連結支持する各ブラケット４５のアッパ治具フレーム７上における取付位置及び取付角度等は、アッパ治具フレーム７毎に適宜個別に設定されており、これにより、異なる車種のアッパ治具フレーム７間でロック機構４０を共用することが可能となっている。
【００２５】
また、図３，４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。
【００２６】
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に示す仮組溶接工程が実行される。
【００２７】
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。
【００２８】
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。その際、工程制御盤５５は、図示しないロボットを動作させ、前工程までのアッパ治具フレーム７からロック機構４０を取り外し、取り外したロック機構４０を新たなアッパ治具フレーム７に取り付ける。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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をサイド治具フレーム６の架設位置まで下降させる。
【００３３】
そして、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のフレームロック機構２０から突出する位置決めピン２２によって位置決めされ、カプラ２４，２５が対向されると（図８参照）、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。
【００３４】
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、各クランプロボット３０の多関節アーム３２に対する数値制御（ＮＣ）を通じて各クランプ治具３１を車体１００上に設定された各クランプ位置まで移動させる。これにより、各クランプ治具３１に設けられた嵌合部材３３は、対応するロック機構４０に設けられた嵌合受部材４３と所定に係合する位置に配置される。
【００３５】
続くステップＳ１０９において、工程制御盤５５は、ロック機構４０のアクチュエータ４０ｄを動作させ、クランプ治具本体３１ａの一部とクランプレバー３１ｂの他端側とを、ロック機構本体４０ａとロックレバー４０ｂとの間に挟み込む（クランプ治具３１をロックする）。これにより、嵌合部材３３の突起部３３ａと嵌合受部材４３の溝部４３ａとが嵌合され、この嵌合によってクランプ治具３１は所定のクランプ位置まで高精度にガイドされるとともに、ワーク１０３をクランプする。
【００３６】
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、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。
【００３７】
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、アクチュエータ４０ｄを動作させ、ロック機構４０によるクランプ治具３１のロック状態を解除する（アンロックする）。これにより、ワーク１０３に対するクランプ治具３１によるクランプ状態が解除される。
【００３８】
続くステップＳ１１２において、工程制御盤５５は、クランプロボット３０の多関節アーム３２に対する制御を通じて、クランプ治具３１を車体１００から退避させる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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を退避位置まで上昇させる。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
このような実施形態によれば、複数のアッパ治具フレーム７の中から車種に応じたアッパ治具フレーム７を交換可能に配置して構成される治具フレーム構造体２と、治具フレーム構造体２に支持された車体１００のワーク１０３をクランプするためのクランプ治具３１と、このクランプ治具３１を車体１００に対して相対移動可能に支持する多関節アーム３２と、クランプ治具３１に設けられた嵌合部材３３と、アッパ治具フレーム７に設けられ、嵌合部材３３との嵌合によってクランプ治具３１を車体１００に予め設定したクランプ位置にガイドする嵌合受部材４３と、を備えて車体の製造装置１を構成することにより、複数種類の車体のワークを高い自由度にて精度良くクランプすることができる。
【００４５】
すなわち、クランプ治具３１を多関節アーム３２によって支持することにより、クランプ治具３１を高い自由度にて車体１００のワーク１０３に対してアプローチさせることができる。その上で、治具フレーム構造体２を構成するアッパ治具フレーム７を車種毎に交換可能とすることにより、車種に応じた最適な位置に嵌合受部材４３を配置し、クランプ治具３１に固設した嵌合部材３３を嵌合受部材４３に嵌合させることにより、多関節アーム３２を用いた場合にも、クランプ治具３１を予め設定したクランプ位置に精度良く配置することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
例えば、図１１に示すように、クランプ治具本体３１ａの一部に嵌合部材３３を固設するとともに、クランプレバー３１ｂの他端側にリンク機構３１ｅを連結し、クランプ治具本体３１ａの一部をロック機構本体４０ａとロックレバー４０ｂとの間に挟み込むとき、当該ロックレバー４０ｂの先端がリンク機構３１ｅを押圧してクランプレバー３１ｂをクランプ動作させるよう構成することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
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８
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
２２  …  位置決めピン
２４，２５  …  カプラ
３０  …  クランプロボット
３１  …  クランプ治具
３１ａ  …  クランプ治具本体
３１ｂ  …  クランプレバー
３１ｃ  …  固定クランプ
３１ｄ  …  可動クランプ
３１ｅ  …  リンク機構
３２  …  多関節アーム
３３  …  嵌合部材
３３ａ  …  突起部
４０  …  ロック機構
４０ａ  …  ロック機構本体
４０ｂ  …  ロックレバー
４０ｃ  …  ロッド
４０ｄ  …  アクチュエータ
４３  …  嵌合受部材
４３ａ  …  溝部
４５  …  ブラケット
４６  …  スライドレール
４７  …  係止部材
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
【要約】
【課題】複数種類の車体のワークを高い自由度にて精度良くクランプすることができる車体の製造装置を提供する。
【解決手段】複数のアッパ治具フレーム７の中から車種に応じたアッパ治具フレーム７を交換可能に配置して構成される治具フレーム構造体２と、治具フレーム構造体２に支持された車体１００のワーク１０３をクランプするためのクランプ治具３１と、このクランプ治具３１を車体１００に対して相対移動可能に支持する多関節アーム３２と、クランプ治具３１に設けられた嵌合部材３３と、アッパ治具フレーム７に設けられ、嵌合部材３２との嵌合によってクランプ治具３１を車体１００に予め設定したクランプ位置にガイドする嵌合受部材４３と、を備えて車体の製造装置１を構成する。
【選択図】図５【図１】
0005815094.tif 000002
【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】
0005815094.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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