(57)【要約】  溶接クランプの位置決め方法は、第１ワークにおいて基準のクランプ位置を確定する第１工程（ＳＴＥＰ２）と、溶接時の第１ワークの状態を設定し、第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第２工程（ＳＴＥＰ３〜５）と、第２工程の判定が有りのときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第３工程（ＳＴＥＰ６）とを備え、第２工程の判定が無しとなるまで、第２工程と第３工程とを繰り返すことにより、溶接対象のワークに対して所定の撓み量を超えた撓みが発生しないクランプ位置を、個数を抑制しつつ、適切に決める。
2015041252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象の第１ワークに対して溶接クランプがクランプする位置を決定するための溶接クランプの位置決め方法であって、
前記第１ワークにおいて基準のクランプ位置を確定する第１工程と、
確定したクランプ位置をクランプした状態で溶接時の第１ワークの状態を設定し、該第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第２工程と、
前記第２工程で前記所定の撓み量を超えた部位が有ると判定したときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第３工程とを備え、
前記第２工程で前記所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで前記第２工程と前記第３工程とを繰り返すことにより確定したクランプ位置を、前記溶接ワークによる前記第１ワークのクランプ位置として決定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第２工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量が前記所定の撓み量を超えているか否かに基づいて、前記第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定し、
前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階の応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項４】
請求項２に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第３工程では、撓み量が前記所定の撓み量を超えている部位であり、前記最大撓み量の部位以外の部位であり、かつ周囲より大きい極大撓み量となっている部位が有るとき、該極大撓み量の部位を前記最大撓み量の部位と共に追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項５】
請求項１に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第１ワークに対するクランプ位置を決定した後、該第１ワークに溶接する別の第２ワークをセットする際に、該第１ワークに対して該第２ワークをセットする方向のセット荷重に因るバックリングを加えた状態を設定し、所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第４工程と、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が有ると判定したときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第５工程とを備え、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで前記第４工程と前記第５工程とを繰り返すことにより確定したクランプ位置を、前記溶接ワークによる前記第１ワークのクランプ位置として決定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項６】
請求項５に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第４工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量が前記所定の撓み量を超えているか否かに基づいて、前記第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定し、
前記第５工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項７】
請求項５に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第５工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階の応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項８】
請求項５に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第５工程では、撓み量が前記所定の撓み量を超えている部位であり、前記最大撓み量の部位以外の部位であり、かつ周囲より大きい極大撓み量となっている部位が有るとき、該極大撓み量の部位を前記最大撓み量の部位と共に追加のクランプ位置として確定する
ことを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接対象のワークを、その溶接時に固定するための溶接クランプの位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接を施すワークの品質を向上させるために、次のようなワーク結合方法が知られている（特許文献１）。この方法では、クランプユニットを搭載した治具上に２つ以上のワークをセットし、これらワークをクランプユニットによりクランプした状態でワーク同士を結合して製品を組立てる。その際、クランプユニットでクランプした時に生ずるワークの歪み量を計測し、計測した歪み量に基づいて、ワーク同士を溶接により結合した後に歪みが残らないようにするのに必要なワークの矯正量を算定する。そして、クランプユニットを、クランプ位置を維持したまま、移動して、ワークをクランプ位置において矯正量分撓ませてから、溶接を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８２９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の方法は、溶接対象のワークにおける適切なクランプ位置を決めるものではない。溶接対象のワークを、設定されたクランプ位置でクランプして、溶接を行ったときに生じる歪みを除去するものである。【０００５】
例えば自動車の車体のような大型かつ大重量のワークが溶接対象のワークになっている場合、クランプ位置を複数、設定する必要があるが、クランプ位置が適切に設定されないと、クランプ位置から離れたワークの部位の歪み量が許容値を超える可能性がある。歪み量が許容値を超えている部位の存在は、溶接位置の精度の低下につながる。【０００６】
本発明の目的は、溶接対象のワークに対して所定の撓み量を超えた撓みが発生しないクランプ位置を、個数を抑制しつつ、適切に決めることができる溶接クランプの位置決め方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、溶接対象の第１ワークに対して溶接クランプがクランプする位置を決定するための溶接クランプの位置決め方法であって、
前記第１ワークにおいて基準のクランプ位置を確定する第１工程と、
確定したクランプ位置をクランプした状態で溶接時の第１ワークの状態を設定し、該第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第２工程と、
前記第２工程で前記所定の撓み量を超えた部位が有ると判定したときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第３工程とを備え、
前記第２工程で前記所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで前記第２工程と前記第３工程とを繰り返すことにより確定したクランプ位置を、前記溶接クランプによる前記第１ワークのクランプ位置として決定することを特徴とする。【０００８】
本発明によれば、第１ワークに対するクランプ位置は、第２工程で所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで、第２工程とクランプ位置の追加の第３工程とを繰り返すことにより、決定される。これにより、溶接クランプが、決定されたクランプ位置で第１ワークをクランプしたときに、第１ワークの各部位の撓みは所定の撓み量以下に抑えられる。また、所定の撓み量を超えた部位が有るときに、該部位にクランプ位置を追加し、これを、所定の撓み量を超えた部位が無くなりしだい、クランプ位置の追加を終了するので、クランプ位置の追加数が抑制され、これにより、全体のクランプ位置の数を抑制することができる。【０００９】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第２工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量が前記所定の撓み量を超えているか否かに基づいて、前記第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定し、
前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位を追加のクランプ位置として確定することが好ましい。【００１０】
この構成によれば、第２工程と第３工程とを繰り返すときに、各第３工程において最大撓み量の部位が追加のクランプ位置として確定されるので、繰り返し回数を低減させて、溶接クランプの位置決めの所要時間を短縮することができる。【００１１】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階の応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することが好ましい。【００１２】
この構成によれば、第１ワークにおいて溶接クランプによるクランプ不能の部位があっても、第１ワークの各部位の撓みを許容値以下に抑えられるクランク部位を支障なく決定することができる。【００１３】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、前記第３工程では、撓み量が前記所定の撓み量を超えている部位であり、前記最大撓み量の部位以外の部位であり、かつ周囲より大きい極大撓み量となっている部位が有るとき、該極大撓み量の部位を前記最大撓み量の部位と共に追加のクランプ位置として確定することが好ましい。【００１４】
この構成によれば、一度に複数の部位を追加のクランプ位置として確定することにより、第２工程で所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまでの所要時間を短縮することができる。【００１５】
本発明の溶接クランプの位置決め方法は、
前記第１ワークに対するクランプ位置を決定した後、該第１ワークに溶接する別の第２ワークをセットする際に、該第１ワークに対して該第２ワークをセットする方向のセット荷重に因るバックリングを加えた状態を設定し、所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第４工程と、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が有ると判定したときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第５工程とを備え、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで前記第４工程と前記第５工程とを繰り返すことにより確定したクランプ位置を、前記溶接ワークによる前記第１ワークのクランプ位置として決定することが好ましい。【００１６】
この構成によれば、第１ワークに対するクランプ位置は、第４工程で所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで、第４工程とクランプ位置の追加の第５工程とを繰り返すことにより、決定される。これにより、溶接クランプが、決定されたクランプ位置で第１ワークをクランプしたときに、第１ワークの各部位の撓みは所定の撓み量以下に抑えられる。また、所定の撓み量を超えた部位が有るときに、該部位にクランプ位置を追加し、これを、所定の撓み量を超えた部位が無くなりしだい、クランプ位置の追加を終了するので、クランプ位置の追加数が抑制され、これにより、全体のクランプ位置の数を抑制することができる。【００１７】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第４工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量が前記所定の撓み量を超えているか否かに基づいて、前記第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定し、
前記第５工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位を追加のクランプ位置として確定することが好ましい。【００１８】
この構成によれば、第４工程と第５工程とを繰り返すときに、各第４工程において最大撓み量の部位が追加のクランプ位置として確定されるので、繰り返し回数を低減させて、溶接クランプの位置決めの所要時間を短縮することができる。【００１９】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階の応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することが好ましい。【００２０】
この構成によれば、第１ワークにおいて溶接クランプによるクランプ不能の部位があっても、第１ワークの各部位の撓みを許容値以下に抑えられるクランク部位を支障なく決定することができる。【００２１】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第５工程では、撓み量が前記所定の撓み量を超えている部位であり、前記最大撓み量の部位以外の部位であり、かつ周囲より大きい極大撓み量となっている部位が有るとき、該極大撓み量の部位を前記最大撓み量の部位と共に追加のクランプ位置として確定することが好ましい。【００２２】
この構成によれば、一度に複数の部位を追加のクランプ位置として確定することにより、第４工程で所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまでの所要時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ベースクランプ位置としてヒンジ部を有する溶接対象ワークとしての車体側面部の側面図。
【図２】溶接クランプの位置決め方法のフローチャート。
【図３】図２の処理手順により溶接対象ワーク単体に対してクランプ位置が順次決定される過程の前半を示す図。
【図４】図２の処理手順により溶接対象ワーク単体に対してクランプ位置が順次決定される過程の後半を示す図。
【図５】車体側面部への剛性部材のセットについての説明図。
【図６】バックリングの影響も排除して最終的に決定されたクランプ位置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、溶接対象ワークとしての車体側面部１の側面図である。車体側面部１は、前側張り出し部２、中央ピラー部３、後ろ側張出し部４、床部５及び屋根部６を備え、プレート状の構造体である。図示の車体側面部１は、車両の左側面部を構成する。
【００２５】
車体側面部１には、ドアやガラスが装着される孔のほか、透孔７等の小径の孔が適宜穿設されている。透孔７は、給油所おいて給油ノズルの先端が差し込まれる孔として車両の左側面部のみに穿設されているものである。すなわち、右側の車体側面部には穿設されていない。
【００２６】
前側上ヒンジ部１０及び前側下ヒンジ部１１は、前ドア（図示せず）をその前端部において回動自在に車体側面部１に結合するヒンジが取付けられる位置となっている。後ろ側上ヒンジ部１２及び後ろ側下ヒンジ部１３は、後ろドア（図示せず）をその前端部において回動自在に車体側面部１に結合するヒンジが取付けられる位置となっている。
【００２７】
車体側面部１は、溶接（具体的にはスポット溶接）作業時には、挟み付け用の工具としての溶接クランプにより所定のクランプ位置においてクランプされて、図１の上下左右が鉛直方向及び水平方向となるように、姿勢状態を保持される。前側上ヒンジ部１０、前側下ヒンジ部１１、後ろ側上ヒンジ部１２及び後ろ側下ヒンジ部１３の４つは、溶接作業時の後述のベースクランプ位置（基準のクランプ位置）となる。
【００２８】
車体側面部１は、大型でかつ重量体となっている、このため、車体側面部１の各部位には、各部位に応じた自重Ｆaが鉛直方向下向きに作用する。溶接作業時の車体側面部１を、ベースクランプ位置だけに溶接クランプで挟み付けて支持すると、自重Ｆaのために、鉛直方向の撓み量が許容値を超える部位が車体側面部１内に生じる。車体側面部１は、所定の複数の溶接位置において溶接ロボットによりスポット溶接されることになっている。したがって、車体側面部１において、撓み量が許容値を超える部位が存在すると、溶接位置の精度が許容値以内にならないという問題が生じる。
【００２９】
このため、車体側面部１は、溶接時では、ベースクランプ位置だけを溶接クランプによりクランプするだけでは足りず、ベースクランプ位置以外にも、所定のクランプ位置を、適当数、追加して、車体側面部１における各部位の撓み量が許容値以下に収まるように、支持する必要がある。
【００３０】
車体側面部１は鋼板等のほぼ均質な金属材からなるので、車体側面部１の各部位の密度は、車体側面部１の各部位を三次元座標で定義する場合、ほぼ均一になる。これに対し、車体側面部１の厚さは、構造上、車体側面部１の表面上の部位に応じて相違するので、車体側面部１の各部位を二次元座標で定義する場合、車体側面部１の各部位の密度は、部位ごとにその厚さに応じた値になる。
【００３１】
自重方向（鉛直方向）の各部位の撓み量についての後述のシミュレーション計算は、車体側面部１の各部位を、三次元座標で定義して行ってもよいし、車体側面部１の面に沿う二次元座標面で定義して行ってもよい。後者の場合には、三次元座標での各部位の密度が二次元座標面の各部位の密度に換算された上で、シミュレーション計算が行われる。
【００３２】
自重Ｆaは、車体側面部１の各部位に対して１Ｇ（Ｇは重力加速度）が作用しているときの各部位の重量とされる。したがって、車体側面部１の溶接作業時では、車体側面部１において、溶接クランプによりクランプされていない部位は、クランプ位置から該部位までの自重Ｆaによる撓みの積算分、下方へ撓む（正規の位置から下方へ変位した位置になる）。車体側面部１の全部位の撓みが許容値以内であれば問題ないが、許容値を超える部位が存在すると、溶接位置の精度が許容範囲外になることがある。
【００３３】
図２は、溶接クランプの位置決め方法としての車体側面部１の溶接クランプの位置決め方法（溶接クランプが溶接対象ワークをクランプする時のクランプ位置の決定方法）のフローチャートである。該溶接クランプの位置決め方法は、所定のシミュレーションソフトを実装したＰＣ（パソコン。以下、「シミュレーションＰＣ」という。）において所定のオペレータが該シミュレーションソフトを使用して、行われる。
【００３４】
図２のフローチャートにおいて、ＳＴＥＰ４，８は、シミュレーションＰＣが実行し、その他のＳＴＥＰは、オペレータがシミュレーションＰＣに対する入力や指示等の操作を介して実行する。なお、ＳＴＥＰ３，７の設定状態における各種設定のうち、溶接対象ワークの溶接時の姿勢の設定は、オペレータが図２の溶接クランプの位置決め方法の開始に先立ち、１回だけ設定するものであり、ＳＴＥＰ３，７の実施ごとの設定は省略される。
【００３５】
図２のフローチャートにおいて、溶接対象ワークとは第１ワークとしての車体側面部１のことである。また、後述の溶接結合ワークとは、車体側面部１の内面側から水平方向に当てられて車体側面部１に溶接され、車体側面部１を補強する剛性（スティフネス）部材４０（図５参照）のことである。
【００３６】
図２のフローチャートは、ＳＴＥＰ１〜６による前半のクランプ位置の決定と、前半のクランプ位置の決定後に行われる後半のＳＴＥＰ７〜１０のクランプ位置の決定とに分かれる。前半では、車体側面部１の単体時のクランプ位置が決められる。後半では、剛性部材４０が車体側面部１に溶接により結合したと想定した状態でクランプ位置が決められる。
【００３７】
ＳＴＥＰ１では、オペレータは、溶接対象ワークにおいて、ベースクランプ位置を取得する。この例では、ベースクランプ位置とは、ヒンジ部１０〜１３（図１）の計４箇所である。
【００３８】
ベースクランプ位置は、車体側面部１の全部位の撓み量が許容値の撓み量以下に収まっている否かは問わずに、溶接対象ワークをベースクランプ位置のみでクランプすれば、溶接対象ワークを、任意の姿勢で支持することができるクランプ位置として設定されている。ベースクランプ位置は、溶接対象ワークの設計後に選定するものではなく、溶接対象ワークは、ベースクランプ位置をもつように、予め設計される。
【００３９】
ＳＴＥＰ２では、オペレータは、ベースクランプ位置を溶接対象ワークのクランプ位置に確定する。
【００４０】
ＳＴＥＰ３では、オペレータは、確定したクランプ位置でクランプした溶接対象ワークの溶接時の状態についての第１設定状態を設定する。第１設定状態と後述の第２設定状態とは、溶接対象ワークを、溶接クランプにより確定済みのクランプ位置でクランプする点で同一であるが、溶接クランプが重量及び姿勢を支持する対象が、第１設定状態では第１ワークとしての溶接対象ワークのみであるのに対し、第２設定状態では、第１ワークとしての溶接対象ワークと第２ワークとしての剛性部材４０（図５参照）とを含むことである。
【００４１】
なお、実施形態の第１設定状態及び第２設定状態は、共に、溶接対象ワークとしての車体側面部１を、例えば図１及び図６に図示するように、鉛直方向に起立させた状態となっている。溶接作業環境によっては、溶接対象ワークとしての車体側面部１の溶接時の姿勢を図１の起立状態にせずに、水平面に対して所定の傾斜角度で傾斜させた状態にすることがある。その場合、第１設定状態及び第２設定状態において設定される車体側面部１の姿勢も変更される。
【００４２】
ＳＴＥＰ４では、シミュレーションＰＣは、第１設定状態の溶接対象ワークについて各部位の撓み量をシミュレーションする。ＳＴＥＰ５では、オペレータは、ＳＴＥＰ４のシミュレーション結果に基づいて、溶接対象ワークに、撓み量が所定の閾値を超えている部位が有るか否かを判定する。なお、所定の閾値は、典型的には、溶接対象ワークの撓み量の許容値に設定されるが、該許容値より大きい所定の値を設定することもできる。
【００４３】
オペレータは、ＳＴＥＰ５における判定が正（ＹＥＳ／許容値を超える撓み量の部位が有りの判定）であるならば、ＳＴＥＰ６へ進み、判定が否（ＮＯ／許容値を超える撓み量の部位が無しの判定）であれば、ＳＴＥＰ７へ進む。
【００４４】
ＳＴＥＰ６では、オペレータは、溶接対象ワークにおける最大撓み量の部位を溶接対象ワークのクランプ位置として確定する。オペレータは、ＳＴＥＰ６の後、ＳＴＥＰ３へ戻り、ＳＴＥＰ５の判定が否になるまで、ＳＴＥＰ３〜６を繰り返す。なお、溶接対象ワークにおける最大撓み量の部位が、溶接対象ワークの三次元構造上、ロボットによるクランプが困難であることがある。その場合には、オペレータは、確定するクランプ位置を最大撓み量の部位からずらす。例えば、溶接クランプによる溶接対象ワークのクランプが可能である部位のうち、最大撓み量の部位に最も近い部位をクランプ位置として確定する。
【００４５】
ＳＴＥＰ３〜６の繰り返し実行に伴い、確定済みのクランプ位置が車体側面部１に追加されていく具体的状況を、図３及び図４を参照して説明する。確定済みのクランプ位置は、（ａ）〜（ｇ）の順番で追加されていき、（ｇ）の状況の時に、ＳＴＥＰ５の判定が否となり、ＳＴＥＰ３〜６の繰り返し処理が終了する。
【００４６】
図３及び図４の（ａ）〜（ｇ）は、シミュレーションＰＣがその表示器に撓み量のシミュレーション計算結果を表示するときの該表示器の画面に対応する。実際の画面では、車体側面部１が、撓み量の大きさの段階に応じて異なる色の領域で示される。色分けの色は、撓み量の大きい段階の領域から小さい段階の領域へ順番に赤、橙、黄色、・・・、青と言うように、暖色から寒色へ進む順番で選択される。例えば、撓み量が閾値を超えている部位の領域について、大幅に超えている部位の領域は赤色、少し超えている部位の領域は橙色というように、画面に表示される。
【００４７】
該画面において、車体側面部１における撓み量の大きさが段階別に異なる色の領域で表示することは、オペレータが、溶接クランプによる溶接対象ワークのクランプが可能である部位のうち、最大撓み量の部位に最も近い部位をクランプ位置として確定する作業を適切化することができる。なぜなら、溶接クランプによる溶接対象ワークのクランプが可能である部位のうちで撓み量の最大部位は、車体側面部１の全体のうちで最大撓み量の部位が属する色領域に存在するからである。
【００４８】
車体側面部１の全体のうちで最大撓み量の部位が、該色領域の中心になく、該色領域の端の方に存在することがある。色別の領域表示がないと、オペレータが、クランプ可能な部位のうちで最大撓み量の部位ではないにもかかわらず、該部位を、車体側面部１の全体のうちで最大撓み量の部位からの距離が近いために、クランプ可能な部位のうちで最大撓み量の部位として間違って、クランプ位置として確定することがある。色別の領域表示は、該間違ったクランプ位置の確定を防止するのに有効である。
【００４９】
また、該画面では、車体側面部１における最大撓み量の部位が、撓み量の数値付きのアイコン等で指示される。なお、（ａ）〜（ｆ）において、マークＷaは、各シミュレーションにおいて最大撓み量＞閾値である場合の最大撓み量の部位を囲っている。また、（ｇ）のマークＷbは、最大撓み量≦閾値である場合の最大撓み量の部位を囲っている。
【００５０】
図３（ａ）は、１回目のシミュレーション計算実行時の設定クランプ位置及び計算結果を示している。１回目のシミュレーション計算実行時では、ヒンジ部１０〜１３の４つのみがクランプ位置として確定されている。この場合、マークＷaは、後ろ側張出し部４の後縁の下端部に表示されている。オペレータは、マークＷaの位置にクランプ位置２１（図３（ｂ））を確定クランプ位置として追加する。
【００５１】
図３（ｂ）は、２回目のシミュレーション計算実行時の確定済みのクランプ位置及び計算結果を示している。２回目のシミュレーション計算は、ヒンジ部１０〜１３と、クランプ位置２１との５つがクランプ位置として確定されて、実行される。２回目のシミュレーション計算の結果、マークＷaは、後ろ側張出し部４の後部切欠き縁の上端付近に表示される。オペレータは、マークＷaの位置にクランプ位置２２（図３（ｃ））を確定クランプ位置として追加する。
【００５２】
このようにして、オペレータは、車体側面部１において撓み量が閾値以上の部位がなくなるまで、最大撓み量の部位へのクランプ位置の追加の確定と、再シミュレーションとを繰り返す。図３（ｃ），（ｄ）及び図４（ｅ）〜（ｇ）は、３回目以降の繰り返しのシミュレーション計算により、表示されるマークＷaとクランプ位置２３〜２６の順次追加の過程とを示している。
【００５３】
図４（ｇ）では、車体側面部１における最大撓み量が閾値以下であるので、該最大撓み量の部位は、マークＷaではなく、マークＷbにより指示されている。（ｇ）の段階では、車体側面部１の全部位の撓みは、撓み量≦閾値に収まっている。オペレータは、マークＷbを見て、クランプ位置の確定作業を終了する。
【００５４】
図３及び図４の（ａ）〜（ｇ）のように、車体側面部１の単体クランプ時の確定クランプ位置の追加は、ＳＴＥＰ５の判定が否となるまで、すなわち、撓み量が許容値としての閾値を超える部位がなくなるまでＳＴＥＰ３〜６を繰り返すことにより、行われる。したがって、車体側面部１の単体クランプ時に、撓み量が閾値を超えた部位が車体側面部１に発生することを防止することができる。また、車体側面部１に撓み量が閾値を超えた部位が残っていれば、該部位にクランプ位置を順次追加していきつつ、ＳＴＥＰ５の判定が否になると、確定クランプ位置の追加が終了する。この結果、確定クランプ位置の追加数は最小限に抑えることができる。
【００５５】
次に、図５は、車体側面部１に補強用の剛性部材４０を溶接するときの状況を車両前後方向の後方に相当する方向から示している。車体側面部１の一部は、車両前後方向の後方からは剛性部材４０隠れて、見えない。剛性部材４０は、車体側面部１に対してその内面側（車室側／図５の右側）から水平方向にセット荷重Ｆbで当てられて、溶接される。セット荷重Ｆbは、図示の水平方向に１Ｇ×（剛性部材４０の重量）に相当する荷重となっている。車体側面部１には、セット荷重Ｆbによりバックリングが生じる。バックリングは、車体側面部１の溶接時の状態（溶接時の姿勢）に対して車体側面部１の自重方向（図１の自重Ｆaの矢印の方向と同一方向）の成分を有し、車体側面部１において自重方向の撓みの原因になる。
【００５６】
図２のＳＴＥＰ７〜１０は、このようなバックリングに対処する車体側面部１へのクランプ位置の追加処理となっている。ＳＴＥＰ７〜１０は、それぞれ前述のＳＴＥＰ３〜６の処理内容と同様の処理内容であるが、ＳＴＥＰ３〜６が、第１設定状態に対する処理内容であるのに対し、ＳＴＥＰ７〜１０は、第２設定状態に対する処理内容となっている点が異なる。
【００５７】
ＳＴＥＰ７では、オペレータは、確定したクランプ位置でクランプした溶接対象ワークの溶接時の状態についての第２設定状態を設定する。第２設定状態では、溶接対象ワークは、確定したクランプ位置で溶接クランプによりクランプされた状態で、溶接対象ワークとしての車体側面部１に対して溶接結合ワークとしての剛性部材４０をセットする方向のセット荷重Ｆbに因るバックリングを加えられた状態となっている。
【００５８】
ＳＴＥＰ８では、シミュレーションＰＣは、第２設定状態の溶接対象ワークについて撓み量をシミュレーションする。ＳＴＥＰ９では、オペレータは、ＳＴＥＰ８のシミュレーション結果に基づいて、溶接対象ワークに、撓み量が所定の閾値を超えている部位が有るか否かを判定する。なお、ＳＴＥＰ９の閾値は、典型的には、ＳＴＥＰ５の閾値と同一であるが、撓み量の許容値以下の条件を満たしつつ、ＳＴＥＰ５の閾値とは別の値を設定してもよい。
【００５９】
オペレータは、ＳＴＥＰ９における判定が正（ＹＥＳ）であるならば、ＳＴＥＰ１０へ進み、判定が否（ＮＯ）であれば、ＳＴＥＰ１１へ進む。
【００６０】
ＳＴＥＰ１０では、オペレータは、溶接対象ワークにおける最大撓み量の部位を溶接対象ワークのクランプ位置として確定する。ＳＴＥＰ１０の実行後、ＳＴＥＰ７へ戻る。
【００６１】
このように、溶接対象ワークにバックリングを加えた状態としての第２設定状態を設定し、第２設定状態において、確定クランプ位置の追加は、ＳＴＥＰ９の判定が否になるまで、ＳＴＥＰ７〜１０を繰り返すことにより、行われる。したがって、剛性部材４０が溶接結合された車体側面部１のクランプ時に、撓み量が閾値を超えた部位が車体側面部１に発生することを防止することができる。また、車体側面部１に撓み量が閾値を超えた部位が残っていれば、該部位を確定クランプ位置として順次追加していきつつ、ＳＴＥＰ９の判定が否になると、確定するクランプ位置の追加が終了する。この結果、確定するクランプ位置の個数は最小限に抑制される。
【００６２】
ＳＴＥＰ１１では、オペレータは、ベースクランプ位置を含む確定したクランプ位置の全部を最終的なクランプ位置として決定する。ロボットが溶接対象ワークに対し溶接を実施する実際の作業現場では、該ロボットは、溶接対象ワークを、ＳＴＥＰ１１において決定した最終的なクランプ位置で溶接クランプによりクランプする。そして、溶接対象ワークを第１設定状態で設定されている姿勢にしてからスポット溶接を開始する。
【００６３】
なお、ＳＴＥＰ３の第１設定状態で設定されている溶接対象ワークの溶接時の姿勢と、ＳＴＥＰ７の第２設定状態で設定されている溶接対象ワークの溶接時の姿勢とは、同一である。ＳＴＥＰ１１の後、溶接クランプの位置決め方法は終了する。
【００６４】
図６は、ＳＴＥＰ１１の実行に伴い、車体側面部１において最終的に決定されたクランプ位置を示している。ＳＴＥＰ５の判定が否となって、ＳＴＥＰ１〜６の繰り返しが終了したときの確定したクランプ位置は、ヒンジ部１０〜１３と、クランプ位置２１〜２６との計１０個となっている。
【００６５】
これに対し、ＳＴＥＰ７〜１０の処理の追加により、クランプ位置３１〜３４の４つが、確定したクランプ位置として追加された。具体的には、クランプ位置３１，３２が前側張り出し部２に追加され、クランプ位置３３，３４が後ろ側張出し部４に追加されている。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されない。
【００６７】
例えば、実施形態のＳＴＥＰ６又は１０では、クランプ位置は、最大撓み量の部位又はその近傍の部位に１つずつ追加された。しかしながら、（ｕ１）撓み量が周囲より大きい極大撓み量となっている部位であること、（ｕ２）極大撓み量が前述の閾値を超えていること、かつ（ｕ３）極大撓み量の部位間に設定済みクランプ位置が存在するか又は極大撓み量の部位間の距離が所定値以上であることの３つの条件が満たされれば、それら極大撓み量の複数の部位を同時にクランプ位置に設定してもよい。
【００６８】
実施形態のＳＴＥＰ６又は１０では、クランプ位置は、最大撓み量の部位に確定されるか、又は最大撓み量の部位が構造上、クランプするのに支障がある場合には、最大撓み量の部位に近くかつクランプに支障のない部位に確定されている。しかしながら、最大撓み量の部位が、溶接対象ワークの端縁付近にある場合には、該最大撓み量の部位のクランプに支障がなくても、該最大撓み量の部位をクランプ位置として確定する代わりに、端縁から設定済みクランプ位置の方へ適当に近付けた部位をクランプ位置として確定することもできる。
【００６９】
端縁から設定済みクランプ位置の方へ適当に近付けた部位をクランプ位置として確定した方が、最大撓み量の部位をクランプ位置として確定するよりも、溶接対象ワークの全体として、撓み量が閾値以下である部位の領域の面積を減少させて、有利となることがあるからである。ただし、最大撓み量の部位以外の部位をクランプ位置として確定する場合も、確定するクランプ位置の変更によって、最大撓み量の部位が閾値以下の撓み量になることを条件とする。
【００７０】
上記実施形態において、ＳＴＥＰ２は本発明の第１工程の一例、ＳＴＥＰ３〜５は本発明の第２工程の一例、ＳＴＥＰ６は本発明の第３工程の一例、ＳＴＥＰ７〜９は本発明の第４工程の一例、ＳＴＥＰ１０は本発明の第５工程の一例である。また、車体側面部１は、本発明の第１ワークの一例、車体側面部１に水平方向から溶接される剛性部材４０は、本発明の第２ワークの一例である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、溶接対象のワークの支持箇所として適切なクランプ位置を決めることができる位置決め方法に関する。本発明は、自動車の重量構成部品であって、溶接ロボットにより自動溶接されるワークだけでなく、比較的大きな重量のワークに対して、溶接時等のクランプ位置を決定することに適用される。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・車体側面部（第１ワーク）、１０・・・前側上ヒンジ部（ベースクランプ位置）、１１・・・前側下ヒンジ部（ベースクランプ位置）、１２・・・後ろ側上ヒンジ部（ベースクランプ位置）、１３・・・後ろ側下ヒンジ部（ベースクランプ位置）、２１〜２６，３１〜３４・・・クランプ位置、４０・・・剛性部材（第２ワーク）。
【図１】
2015041252.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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【手続補正書】
【提出日】平成28年12月19日(2016.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象の第１ワークに対して溶接クランプがクランプする位置を決定するための溶接クランプの位置決め方法であって、
前記第１ワークにおいて基準のクランプ位置を確定する第１工程と、
確定したクランプ位置をクランプした状態で溶接時の第１ワークの状態を設定し、該第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第２工程と、
前記第２工程で前記所定の撓み量を超えた部位が有ると判定したときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第３工程とを備え、
前記第２工程で前記所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで前記第２工程と前記第３工程とを繰り返すことにより確定したクランプ位置を、前記溶接クランプによる前記第１ワークのクランプ位置として決定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第２工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量が前記所定の撓み量を超えているか否かに基づいて、前記第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定し、
前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階に応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項４】
請求項２に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第３工程では、撓み量が前記所定の撓み量を超えている部位であり、前記最大撓み量の部位以外の部位であり、かつ周囲より大きい極大撓み量となっている部位が有るとき、該極大撓み量の部位を前記最大撓み量の部位と共に追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項５】
請求項１に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第１ワークに対するクランプ位置を決定した後、該第１ワークに溶接する別の第２ワークをセットする際に、該第１ワークに対して該第２ワークをセットする方向のセット荷重に因るバックリングを加えた状態を設定し、所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第４工程と、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が有ると判定したときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第５工程とを備え、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで前記第４工程と前記第５工程とを繰り返すことにより確定したクランプ位置を、前記溶接クランプによる前記第１ワークのクランプ位置として決定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項６】
請求項５に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第４工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量が前記所定の撓み量を超えているか否かに基づいて、前記第１ワークにおいて所定の撓み量を超えた部位の有無を判定し、
前記第５工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項７】
請求項５に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第５工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階に応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【請求項８】
請求項６に記載の溶接クランプの位置決め方法において、
前記第５工程では、撓み量が前記所定の撓み量を超えている部位であり、前記最大撓み量の部位以外の部位であり、かつ周囲より大きい極大撓み量となっている部位が有るとき、該極大撓み量の部位を前記最大撓み量の部位と共に追加のクランプ位置として確定する
ことを特徴とする溶接クランプの位置決め方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階に応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の溶接クランプの位置決め方法は、
前記第１ワークに対するクランプ位置を決定した後、該第１ワークに溶接する別の第２ワークをセットする際に、該第１ワークに対して該第２ワークをセットする方向のセット荷重に因るバックリングを加えた状態を設定し、所定の撓み量を超えた部位の有無を判定する第４工程と、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が有ると判定したときは、該部位を追加のクランプ位置として確定する第５工程とを備え、
前記第４工程で前記所定の撓み量を超えた部位が無いと判定するまで前記第４工程と前記第５工程とを繰り返すことにより確定したクランプ位置を、前記溶接クランプによる前記第１ワークのクランプ位置として決定することが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の溶接クランプの位置決め方法において、前記第３工程では、前記第１ワークにおける最大撓み量の部位が、前記溶接クランプによるクランプ不能の部位である場合は、前記第１ワークにおける歪みを、歪み量の大きさの段階に応じた領域で区分して示したときに、前記最大撓み量の部位と同一の領域の属する部位であって、かつ該領域内で前記溶接クランプによるクランプが可能である部位を追加のクランプ位置として確定することが好ましい。
【国際調査報告】
2015041252.tif 000009
2015041252.tif 000010
2015041252.tif 000011
2015041252.tif 000012