(57)【要約】【課題】位置決め装置を用いて複数の構成部材からなるワークを接合する際に、溶接熱による内部応力が発生しにくい溶接用位置決め装置を提供すること。【解決手段】ワークとしての２輪車用車体フレームのボディーフレームコンプリート２は、ブリッジアッパーフレーム１２がベース板４に固定された固定部材９に取付けられ、ブリッジアンダーフレーム１３が固定部材１０に取付けられ、左サイドフレーム１４がベース板４のガイドレール５に摺動可能な可動部材７に取付けられ、右サイドフレーム１５がガイドレール６に摺動可能な可動部材８に取付けられている。ボディーフレームコンプリート２の接合部ａ〜ｄは、溶接で接合した後の熱収縮による歪みが生じるが、この歪みに応じて、左右サイドフレーム１４，１５を固定している可動部材７，８が摺動するので、内部応力が残らない。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の構成部材を所定の位置に位置決めして溶接接合する溶接用位置決め装置において、前記複数の構成部材の溶接接合により生じる歪みを所定方向のみ許容するようにしたことを特徴とする溶接用位置決め装置。
【請求項２】
前記溶接接合部がほぼ直線であって、前記歪みを許容する方向が前記溶接接合部に対して略直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の溶接用位置決め装置。
【請求項３】
前記複数の構成部材は、左右一対のフレーム部材とこれらのフレーム部材を接続する連結部材であって、連結部材を基台から立設する固定側位置決め部に固定する一方、前記基台に対して一方向に移動可能に設けた可動側位置決め部を設け、該可動側位置決め部に前記フレーム部材を固定するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接用位置決め装置。
【請求項４】
前記可動側位置決め部を左右一対設け、これらの位置決め可動部に前記左右一対のフレーム部材を各々独立して設けたことを特徴とする請求項３に記載の溶接用位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の構成部材を所定の位置に位置決めして溶接接合する際に、溶接後の歪みに起因して構成部材に生じる応力集中を抑制することができる溶接用位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、２輪車の車体フレームのうち後端に後輪を回転自在に支持するリヤスイングアームの前端を軸支するボディーフレームコンプリート５１の溶接による接合前の各フレーム構成部材を示す。図に示すように、ボディーフレームコンプリート５１は、４つの構成部材を備え、車体の左側に配設される左サイドボディフレーム５２と右側に配設される右サイドフレーム５３と、これらの左、右サイドフレーム５２，５３を懸架するようにして車体の上側に配置されるブリッジアッパーフレーム５４と下側に配置されるブリッジアンダーフレーム５５とを備えている。なお、矢印Ｔの方向が各フレーム構成部材５２〜５５が車体に装着されたときの上側を示す。
図６〜図７に示されるように、これらのフレーム構成部材５２〜５５は、溶接による接合部ａ〜ｄを車体の前後方向を志向する軸線が通る平面と略平行な面に形成している。これらのフレーム構成部材５２〜５５を接合するときは、図示しない固定用治具としての溶接用位置決め装置（特許文献１及び特許文献２を参照）の所定位置に各フレーム構成部材５２〜５５を位置決めして配置し、溶接用ロボット等により溶接接合する。溶接後は、ボディーフレームコンプリート５１の溶接による接合部ａ〜ｄが冷却するに従って熱収縮し思わぬ方向に歪みが発生する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３１５７６８号公報（要約）
【特許文献２】
特開２００１−３４０９６２号公報（要約）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、２輪車若しくは４輪車等の構成部材を溶接する場合は、溶接用位置決め装置に車体フレーム等の構成部材を固定して位置決めした状態で構成部材同士を仮止めした後、この仮止めした構成部材を溶接用位置決め装置から外した状態で本溶接する作業方法と、溶接用位置決め装置に固定したまま本溶接し、冷却後構成部材を取り外す作業方法とがある。
前者の作業方法では、治具などで歪みを規制しないので自由に変形してしまい寸法精度を確保するために歪み取りの矯正を行わなければならない。この矯正作業は、作業が煩雑で高度な技術を要する。また、特に自動２輪車のフレームにあっては高剛性化が進み矯正が難しくなっている。
【０００５】
後者の作業方法では、溶接の歪みを残したまま冷却するので溶接部に内部応力が残り、溶接品質が低下するおそれがある。この歪みは、溶接用位置決め装置が歪みをこらえる構造になってしまうので、溶接後の構成部材が歪みの影響により溶接用位置決め装置の支持部から、外れないことがある。溶接用位置決め装置により溶接後の歪みを強制的に規制することにより、溶接後の歪による内部応力を溶接の接合部に集中させることになる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、位置決め装置に固定したまま溶接を施す構成部材を、本溶接する作業方法を用いても、構成部材の接合部に内部応力の発生を抑制できる溶接用位置決め装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の溶接用位置決め装置は、複数の構成部材を所定の位置に位置決めして溶接接合する溶接用位置決め装置において、前記複数の構成部材の溶接接合により生じる歪みを所定方向のみ許容するようにした。上記発明は、前記溶接接合部がほぼ直線であって、前記歪みを許容する方向が前記溶接接合部に対して略直交する方向にすると、より効果的である。
また、上記発明は、前記複数の構成部材は、左右一対のフレーム部材とこれらのフレーム部材を接続する連結部材であって、連結部材を基台から立設する固定側位置決め部に固定する一方、前記基台に対して一方向に移動可能に設けた可動側位置決め部を設け、該可動側位置決め部に前記フレームを固定することができる。
さらに、前記位置決め可動部を左右一対設け、これらの位置決め可動部に前記左右一対のフレーム部材を各々独立して設けることもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による溶接用位置決め装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る溶接用位置決め装置１の平面図であり、図２はその側面図であり、図３はその正面図である。なお、説明の便宜上溶接用位置決め装置１の前後、左右方向をボディーフレームコンプリート２が自動二輪車の車体フレークに装着された状態の上方（矢印Ｔ方向）を前方として説明する。
図に示すように、溶接用位置決め装置１には、支持脚３に支持されたベース板（定盤）４が、板面を水平にして配設され、この板面上にはガイドレール５，６が設けられている。
【０００９】
ガイドレール５，６は、ベース板４の前側と後側に各々２本宛、併せて４本が設けられ、各々のガイドレール５，６がベース板４の前後方向に設けられている。一方のガイドレール５には、ベース板４の左側のほぼ前端部から後端部まで延在する可動部材７が、前後一対のガイドレール５に嵌合する。他方のガイドレール６には、ベース板４の右側のほぼ前端部から後端部まで延在する可動部材８が、前後一対のガイドレール５に嵌合する。よって、一方の可動部材７はガイドレール５を左右方向に摺動することができ、他方の可動部材８はガイドレール６を左右方向に摺動することができる。ベース板４の四隅には、可動部材７，８の左右外側方向の動きを規制するストッパ２２，２３が設けられている。可動部材７，８がこのストッパ２２，２３に当接する位置を治具としての溶接用位置決め装置の正位置となるようにする。なお、溶接用位置決め装置１には、このストッパ２２，２３の他、可動部材７，８のスライド機構を機能させないストッパ機構も備えている。
【００１０】
ベース板４上の可動部材７，８間には、ボディーフレームコンプリート２を固定する固定部材９、１０が前後に配設されている。この固定部材９，１０は、ベース板４に固定されている。一方の固定部材９は、ボディーフレームコンプリート２のブリッジアッパーフレーム１２が固定できるように構成され、他方の固定部材１０には、ブリッジアンダーフレーム１３が固定できるように構成されている。
【００１１】
左側の可動部材７には、ボディーフレームコンプリート２の左サイドフレーム１４を該左側可動部材７に固定するクランプ装備１６〜１８が、可動部材７と共に移動できるように設けられている。また、右側の可動部材８には、ボディーフレームコンプリート２の右サイドフレーム１５を該右側可動部材８に固定するクランプ装備１９〜２１が可動部材８と共に移動できるように設けられている。これらのクランプ装備１６〜１８は、左サイドフレーム１４に形成されている軸孔にボルト１６ａ〜１８ａを挿通して、左サイドフレーム１４をクランプできるような構成になっている。また、他方のクランプ装備１９〜２１は、右サイドフレーム１５に形成されている軸孔にボルト１９ａ〜２１ａを挿通してクランプできるような構成になっている。
【００１２】
こうした、溶接用位置決め装置１は、生産ラインのロボット（または人手）により、ボディーフレームコンプリート２を構成する各フレームのうち、ブリッジアッパーフレーム１２を前側の固定部材９に固定し、後側の固定部材１０にブリッジアンダーフレーム１３を固定する。また、左サイドフレーム１４を左側可動部材７に固定し、右サイドフレームを右側可動部材８に固定し、そして、図４に示すように、左右サイドフレーム１４，１５を固定した左右の可動部材７，８を外側に摺動させて、ストッパ２２，２３に当接させ、前記左右サイドフレーム１４，１５を外側に移動させる。上述したように、この位置がワークとしてのボディーフレームコンプリート２を溶接する際の正位置である。
【００１３】
そして、左右の可動部材７，８が移動しないように図示しないストッパ構造で固定し、接合部ａ〜ｄを仮付溶接する。次いで、可動部材７，８のストッパ機構を解除し、可動部材７，８の摺動を可能にして接合部ａ〜ｄを本溶接する。溶接方法はアーク溶接である。溶接の終了後は、ボディーフレームコンプリート２を溶接用位置決め装置に取付けたまま、溶接部の冷却をさせる。
【００１４】
この際、ボディーフレームコンプリート２は前後及び上下方向の歪みが規制され、左右方向のみの歪みが許容されることになる。また、ボディーフレームコンプリート２の接合部ａ〜ｄを形成する平面が車体の前後方向を志向する軸線が通る平面と略平行な面に形成されるので、熱収縮による歪みの方向は、接合部ａ〜ｄを形成する平面に直交する方向、すなわちボディーフレームコンプリート２の左右サイドフレーム１４，１５が近づく方向（内側）になる。よって、図５に示すように、左サイドフレーム１４が歪むと、クランプ装備１６〜１８を介して可動部材７が、ガイドレール５に案内されてベース板４の内方にＳ１，Ｓ３だけ移動する。また、右サイドフレーム１５が歪むと、クランプ装備１９〜２１を介して可動部材８が、ガイドレール６に案内されてベース板４の内方にＳ２，Ｓ４だけ移動する。本来であれば、ボディーフレームコンプリート２は、左右サイドフレーム１４，１５が固定されているので形状変化がなく、この可動部材７，８の移動量だけ、内部応力が潜在することになる。しかしながら、本実施の形態では、左右サイドフレーム１４，１５を一方向に歪ませることで、その移動量分だけ、内部応力を発散させることができる。なお、この一方向（または所定方向）に歪ませる方向とは、この方向に歪ませても製品精度に影響がない方向である。
【００１５】
このように、歪みを一方向のみ許容することにより、接合部ａ〜ｄの応力集中を軽減できるようになった。可動部材７，８がガイドレール５，６を摺動するので、溶接用位置決め装置１からボディーフレームコンプリート２を取り外すことも容易になる。
本実施の形態のように、溶接物（ワーク）がボディーフレームコンプリートの場合は、左右サイドフレーム１４，１５に形成された左右の軸孔にリヤスイングアームのピポットシャフトが貫通する必要があるため、従来では溶接終了後に左右サイドフレームの軸孔を同軸上になるように調整する必要があった。本実施の形態では、左右サイドフレーム１４，１５の対応する位置の寸法精度が向上するので、同軸加工が廃止できるようになった。すなわち、ワークの左右方向のズレの防止が可能になった。
本発明は、溶接をするのでワークの材料は、鉄等の金属に適用されるが、特に材料がアルミニウムである場合により効果的であった。
【００１６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、２輪車用車体フレームのボディーフレームコンプリート２を例にあげて説明したが、２輪車用車体フレームのボディーフレームコンプリート２に限らず他のフレームにも適用が可能である。
また、ボディーフレームコンプリート２の接合部ａ〜ｄを車体の前後方向を志向する軸線が通る平面と略平行な面に形成して溶接したが、溶接の接合部の向きは全ての接合部の向きが異なっていても適用が可能である。
可動部材７，８については、対向させて２個設けたが可動部材の７，８のいずれかを固定して一方のみを可動させるようにしてもよい。また、可動部材７，８については、平行移動できるようにしたが、例えば可動部材をハの字形に配置して平行移動したり、任意の角度で移動させるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明の請求項１の溶接用位置決め装置によれば、複数の構成部材を所定の位置に位置決めして溶接接合する溶接用位置決め装置において、前記複数の構成部材の溶接接合により生じる歪みを所定方向のみ許容するようにしたので、所定方向への歪みを許容することにより、溶接された構成部材が冷却して歪む際の内部応力を軽減することができる。
本発明の請求項２の溶接用位置決め装置によれば、前記溶接接合部が形成する平面が車体の前後方向を志向する軸線が通る平面と略平行な面に形成され、前記歪みを許容する方向が前記溶接接合部に対して略直交する方向であるので、この歪みを許容する方向に対向する方向への構成部材のずれがなくなるので、熱歪みによる位置調整をする必要がなくなる。特に一方向側の精度に対して他方側の要求精度が厳しい場合に効果が大きい。
本発明の請求項３の溶接用位置決め装置は、前記複数の構成部材が、左右一対のフレームとこれらのフレームを接続する連結部材であって、連結部材を基台から立設する固定側位置決め部に固定する一方、前記基台に対して一方向に移動可能に形成した可動側位置決め部を設け、該可動側位置決め部に前記左右のサイドフレームを固定するようにしたので、左右のサイドフレームと連結部材との接合部の内部応力を軽減するとともに、左右の対向する左右のサイドフレーム同士の位置精度の向上を図ることができる。
本発明の請求項４の溶接用位置決め装置は、前記可動側位置決め部を左右一対設け、これらの可動側位置決め部を前記左右一対のフレームに各々独立して設けたので、より効果的に接合部の内部応力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における溶接用位置決め装置の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態における溶接用位置決め装置の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態における溶接用位置決め装置の正面図である。
【図４】図１の可動部材とストッパとの関係（可動部材とストッパとが当接）を示す溶接用位置決め装置の概略平面図である。
【図５】図１の可動部材とストッパとの関係（可動部材とストッパとが離れている）を示す溶接用位置決め装置の概略平面図である。
【図６】従来（本実施の形態も同じ）のボディーフレームコンプリートの概略分解図である。
【図７】従来のボディーフレームコンプリートを溶接で接合した状態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１　溶接用位置決め装置
２　ボディーフレームコンプリート（構成部材）
４　ベース板（基台）
５，６ガイドレール
７，８可動部材（可動側位置決め部）
９，１０　固定部材（固定側位置決め部）
１２　ブリッジアッパーフレーム（連結部材）
１３　ブリッジアンダーフレーム（連結部材）
１４，１５　サイドフレーム
１６〜２１　クランプ装備
２２，２３　ストッパ
ａ〜ｄ　接合部
【図１】
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【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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