(57)【要約】【課題】安価なコストで、作業効率の高い溶接治具システムの提供を図る。【解決手段】溶接治具の位置決めピン４１の先端部を凸形状に形成し、ワーク受渡し装置１２のロケートピン３５の先端部を凹形状に形成し、ロケートピン３５の先端部を位置決めピン４１の先端部に嵌合させた状態で、ロケートピン３５にロケートさせた車体パネル２０を、溶接治具の位置決めピン４１に移動させることによって、車体パネル２０をワーク受渡し装置を介して溶接治具に受け渡す溶接治具システムである。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロケートピンを車体パネルのロケート孔に挿通して車体パネルを保持するワーク受渡し装置と、前記車体パネルのロケート孔に挿通自在の位置決めピンを有する溶接治具とを備え、前記車体パネルを保持した状態でワーク受渡し装置を溶接治具まで移動させ、この状態で、車体パネルをワーク受渡し装置のロケートピンから溶接治具の位置決めピンまで移動させることによって、車体パネルを溶接治具に受け渡す溶接治具システムであって、
前記ワーク受渡し装置で車体パネルを溶接治具に受け渡す際に、ワーク受渡し装置のロケートピンと溶接治具の位置決めピンとがそれぞれ対向するようにワーク受渡し装置を配置すると共に、ロケートピン及び位置決めピンのうちの一方の先端部を凸形状に形成すると共に、他方の先端部を、この一方の先端部に係合する凹形状に形成したことを特徴とする溶接治具システム。
【請求項２】
前記溶接治具の位置決めピンの先端部を凸形状に形成し、ワーク受渡し装置のロケートピンの先端部を凹形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の溶接治具システム。
【請求項３】
前記ロケートピン及び位置決めピンのうちの一方を、他方に向けて移動自在に構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接治具システム。
【請求項４】
前記ワーク受渡し装置に、車体パネルを溶接治具側に向けて移動させる押出し手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接治具システム。
【請求項５】
前記押出し手段が、プッシャーピン又は筒状のプッシャー部材であることを特徴とする請求項４に記載の溶接治具システム。
【請求項６】
前記ロケートピン及び位置決めピンが車体パネルのロケート孔の位置に応じて移動するように構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶接治具システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の車体パネル同士を溶接して車体部品を製造するための溶接治具システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作業者が複数の車体パネルを溶接治具に一つずつセットしたのち、溶接ロボットが車体パネルに溶接を施すことによって、車体部品の製造を行っている。一方、近年にあっては、消費者ニーズの多様化に伴い、１つの生産設備で複数種の製品を生産するＦＭＳ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｓ−ｙｓｔｅｍ）の推進が望まれており、このＦＭＳにおいては、複数種の車体パネルを１つの溶接治具を用いて溶接を行っている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２５７５９公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００３−５３６３６公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の溶接治具にあっては、表面形状やロケート孔の位置等が車体パネルによって異なるため、複数種の車体パネルを溶接する溶接治具の汎用化を図るには多大なコストが必要であった。また、安価なコストに納めるためには、溶接工程の前にプリセット工程を設けることも考えられるが、プリセット工程のワーク受渡し装置にセットした車体パネルを溶接治具に受け渡す際に、ワーク受渡し装置のロケートピンと溶接治具の位置決めピンとが干渉して作業効率が低下するなどの問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、安価なコストで、作業効率の高い溶接治具システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接治具システムにあっては、車体パネルに穿設したロケート孔にロケートピンを挿通して把持することによって車体パネルを保持するワーク受渡し装置と、前記車体パネルのロケート孔に挿通して車体パネルを把持する位置決めピンを有する溶接治具とを備え、前記車体パネルをワーク受渡し装置に保持し、この状態でワーク受渡し装置を溶接治具まで移動させ、車体パネルを受渡し装置のロケートピンから前記溶接治具の位置決めピンにスライドさせて位置決めピンに車体パネルのロケート孔を挿通させることにより、ワーク受渡し装置で車体パネルを溶接治具に受け渡す溶接治具システムであって、前記ワーク受渡し装置で車体パネルを溶接治具に受け渡す際に、ワーク受渡し装置のロケートピンの先端部と溶接治具の位置決めピンの先端部とをそれぞれ対面させて配置すると共に、ロケートピン及び位置決めピンのうちの一方の先端部を凸形状に形成すると共に、他方の先端部を、この一方の先端部に係合する凹形状に形成したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明に係る溶接治具システムによれば、ロケートピン及び位置決めピンの一方を凸形状、他方を凹形状に形成しているため、ロケートピンの先端部を位置決めピンの先端部に軸方向の隙間がない状態で嵌合させることができる。従って、車体パネルを、ワーク受渡し装置のロケートピンから溶接治具の位置決めピンにスムーズにかつ確実に移動させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態による溶接治具システム１０全体を示す概略図である。この溶接治具システム１０は、作業者１１側（同図の下側）に配置された２つのワーク受渡し装置１２，１２と、該ワーク受渡し装置１２，１２の作業者１１から見て前方側（同図の上側）に配設された１つの溶接治具１３と、これらの溶接治具１３及びワーク受渡し装置１２の間に配設されたハンドリングロボット１４と、溶接治具１３の周囲に配置された複数（図１では５台）の溶接ロボット１５とから構成されている。
【００１１】
前記２つのワーク受渡し装置１２，１２は、略Ｖ字状に配置されており、それぞれのワーク受渡し装置１２，１２には車体パネル１６がセットされている。各ワーク受渡し装置１２の一方においてセット作業が終了したら、作業者１１が他方のワーク受渡し装置１２に移動して、車体パネル１６のセット作業を行うことができる。また、本実施形態で組み付ける車体パネル１６は、図２に示すように、上側に配置された断面略コ字状の第１の車体パネル１７と、該第１の車体パネル１７の左右両側のフランジ１８，１８に接合される矩形状の第２及び第３の車体パネル１９，２０とから、正面視略コ字状に構成されている。さらに、第１，第２及び第３の車体パネル１７，１９，２０には、２つずつの小さい真円状のロケート孔２１がそれぞれ間隔を隔てて穿設されており、各車体パネル１７，１９，２０は互いにスポット打点Ｓを介して接合されている。
【００１２】
図３は、ハンドリングロボット１４がワーク受渡し装置１２を把持して溶接治具１３に向けて運搬している状態を示す斜視図である。ただし、ワーク受渡し装置１２の構成を明瞭にするために車体パネル１６を省略している。ハンドリングロボット１４の先端部７６はワーク受渡し装置１２の端部に係合自在に構成されており、ワーク受渡し装置１２に作業者１１が図外の車体パネルをセットすると、ハンドリングロボット１４の先端部７６がワーク受渡し装置１２に係合して該ワーク受渡し装置１２を持ち上げ、溶接治具１３に向けて搬送することができる。
【００１３】
また、図４は、図３のワーク受渡し装置１２をＡ方向（溶接治具１３からハンドリングロボット１４に向く方向）から見た正面図であり、明瞭にするためにハンドリングロボット１４を二点鎖線で示している。
【００１４】
これらの図３，４に示すように、ハンドリングロボット１４に取り付けられたワーク受渡し装置１２は、上部治具２２及び側部治具２３，２４からなり、上部治具２２は第１の車体パネル１７を保持し、側部治具２４，２３は第２，第３の車体パネル１９，２０をそれぞれ保持している。さらに、上部治具２２にはロケート手段２５，２６が左右に一つずつ取り付けられており、該ロケート手段２５，２６にはロケートピン３１，３２が設けられている。このロケート手段２５は、矢印に示すように、上下方向及び左右方向に移動自在に構成されている。
【００１５】
そして、側部治具２３についても同様に、ロケート手段２７，２８が設けられており、これらのロケート手段２７，２８も、上下方向、左右方向及び前後方向に移動自在に構成され、第３の車体パネル２０のロケート孔２１の位置に対応して適宜位置を変更することができる。なお、側部治具２４も側部治具２３と同様に、ロケート手段２９，３０が設けられ、該ロケート手段２９，３０も上下方向、左右方向及び前後方向に移動自在に構成され、第２の車体パネル１９のロケート孔２１の位置に対応して適宜位置を変更することができる。さらに、ロケート手段２７，２８，２９，３０の先端にはロケートピン３３，３４，３５，３６が取り付けられている。
【００１６】
図４のワーク受渡し装置１２をハンドリングロボット１４によって溶接治具１３に運んだ状態を正面側から見た概略図を図５に示す。この図５の左側の側部治具２４は第２の車体パネル１９を第１の車体パネル１７側に受け渡した後の状態を示しており、同図の右側の側部治具２４では、第３の車体パネル２０を第１の車体パネル１７側に受け渡す前の状態を示している。
【００１７】
また、図５に示すように、溶接治具１３においては、前記ワーク受渡し装置１２のロケートピン３１，３２，３４，３６に対向する位置に位置決めピン３７，３８，６３，６４が配設されている。即ち、上側に配置されて第１の車体パネル１７を保持する２本の位置決めピン３７，３８は、前記ワーク受渡し装置１２の上部治具２２に設けられたロケートピン３１，３２に対向しており、側方に配置されて第２，第３の車体パネル１９，２０を保持する位置決めピン６４，６３は、前記ワーク受渡し装置１２の側部治具２４，２３に設けられたロケートピン３６，３４に対向して配置されている。また、溶接治具１３は、床面上に固定された治具ベース４３と、該治具ベース４３上に配設された位置調整用ロケータ軸４４と、位置決めピン３７，３８，６３，６４を上下方向又は左右方向に移動させるロケート引込みシリンダ４５とを備えている。そして、上側の位置決めピン３７，３８は、ロケート引き込みシリンダ４５によって、２本とも互いに同期して上下に移動自在に構成され、左右の位置決めピン６３，６４もロケート引き込みシリンダ４５によって、２本とも互いに同期して左右に移動自在に構成されている。
【００１８】
図６は、ワーク受渡し装置１２の側部治具２３に配設されたロケート手段２９を拡大した断面図である。このロケート手段２９には、第３の車体パネル２０を押し出す押出し手段であるプッシャーピン４６が、ロケート手段２９の長軸方向に沿って摺動自在に配設されており、ロケート手段２９の先端側には、ロケート手段２９の長軸方向に沿って移動自在に構成された前記ロケートピン３５が配置されている。また、ロケート手段２９の端部には、プッシャーシリンダ４７が取り付けられており、該プッシャーシリンダ４７はロッド４８を介してプレート４９に連結されている。さらに、このプレート４９には挿通孔５０が穿設されており、該挿通孔５０にプッシャーピン４６が挿通自在に挿入されている。そして、プッシャーピン４６とプレート４９は、スプリング５１を介して連結されており、プッシャーピン４６がプッシャーシリンダ４７側（図６の右側）に押されるとスプリング５１が縮んでプッシャーピン４６が付勢されるように構成されている。そして、ロケート引込みシリンダ５２は、円筒状の外周壁５３によって密閉されており、その内部は、円盤状の隔壁５４によって左右に画成され、各々にエア５５が収容されている。つまり、一点鎖線の矢印に示すように、同図の右側からエア５５が送給されると隔壁５４がロケートピン３５側に移動し、左側からエア５５が送給されると隔壁５４がプッシャーシリンダ４７側に移動する。
【００１９】
この隔壁５４には、図７〜図９に示すように、円柱状の支持ロッド５６が一体に設けられており、該支持ロッド５６の先端にはロック部材５７が回動自在に軸支されている。ロック部材５７は、先端部に係止部５８が形成され、つば部６５の挿通孔６７の内面からロケートピン３５の径方向に移動自在に支持されている。よって、図８に示すように、第３の車体パネル２０のロケート孔２１にロケートピン３５が挿入された状態では、ロック部材５７の係止部５８がロケート孔２１に係止され、第３の車体パネル２０をクランプしている。さらに、ロケートピン３５の先端部には、図６，７に示すように、ロケートピン３５の長軸方向にへこんだ凹部６０が形成されている。一方、図６に示すように、溶接治具１３の位置決めピン４１の先端は、凸状に形成されており、ロケートピン３５の先端の凹部６０に隙間なく確実に密着して嵌合されている。なお、図６に示すように、ロケートピン３５の上部には、車体パネル２０を把持しているか否かを検知する近接スイッチ６１が取り付けられている。
【００２０】
前記第１実施形態による溶接治具システム１０を用いて車体パネル１６を溶接する作業手順を簡単に説明する。
【００２１】
図１に示すように、まず、作業者１１が同図の左側のワーク受渡し装置１２に車体パネル１６をセットする。具体的には、図４で説明したように、第１の車体パネル１７のロケート孔２１，２１を上部治具２２のロケートピン３１，３２に挿入し、第２の車体パネル１９のロケート孔２１，２１を側部治具２４のロケートピン３５，３６に挿入すると共に、第３の車体パネル２０のロケート孔２１，２１を側部治具２３のロケートピン３３，３４に挿入する。すると、図８に示すように、それぞれのロケートピン３３〜３６に設けられたロック部材５７を介して各車体パネル１７，１９，２０がロケートピン３３〜３６に把持される。
【００２２】
次いで、図３に示すように、ハンドリングロボット１４の先端部７６でワーク受渡し装置１２を保持し、溶接治具１３に搬送すると同時に、作業者１１は図１の右側に示すワーク受渡し装置１２に移動し、このワーク受渡し装置１２に次の車体パネル１６をセットする。
【００２３】
こののち、図５に示すように、ワーク受渡し装置１２のロケートピン３１，３２，３４，３６を溶接治具１３の位置決めピン３７，３８，６３，６４に対向させて配置する。このとき、図６に示すように、位置決めピン３７，３８，６３，６４の先端は凸状に形成され、ロケートピン３１，３２，３４，３６の先端は凹状に形成されているため、ロケート引込みシリンダ５２を作動させて隔壁５４を移動させることによって、ロケートピン３１〜３６を前進させる。そして、ロケートピン３１〜３６の先端が位置決めピン３７〜４２の先端に係合されて、それらの長軸方向に隙間がない状態で密着する。
【００２４】
そして、図６のプッシャーピン４６がスプリング５１の付勢力によって前進し、第３の車体パネル２０を溶接治具１３側に押し出すと、第３の車体パネル２０がロケートピン３３，３４から位置決めピン４０，６３に乗り移り、当接面６２に押し当てられる。これによって、車体パネル１７，１９，２０がワーク受渡し装置１２から溶接治具１３にスムーズに移動する。
【００２５】
なお、溶接治具１３側の位置決めピン４１にもロック部材５７が設けられているため、このロック部材５７が径方向外側に開いて車体パネル１７，１９，２０をクランプしたのち、溶接ロボット１５が作動して溶接作業が行われて、１サイクルが終了する。
【００２６】
こののち、ハンドリングロボット１４は図１の右側に配置したワーク受渡し装置１２を保持し、溶接治具１３に運搬するという前述の作動を繰り返す。
【００２７】
前記構成を有する第１実施形態による溶接治具システム１０によれば、以下の作用効果を奏する。
【００２８】
溶接治具１３の位置決めピン３７〜４２の先端部を凸形状にし、ワーク受渡し装置１２のロケートピン３１〜３６の先端部を凹形状に形成し、双方のピンを嵌合させたときに軸方向の隙間がないように構成している。このため、車体パネル１７，１９，２０をロケートピン３１〜３６から位置決めピン３７〜４２に移動させる際に、車体パネル１７，１９，２０が脱落等することなくピンのテーパ形状に沿って円滑に移動する。なお、位置決めピン３７〜４２側を凹形状にし、ロケートピン３１〜３６側を凸形状にする形態でも良いが、本実施形態の方がより滑らかに車体パネル１７，１９，２０の移動を行うことができる。
【００２９】
また、ロケートピン３１〜３６を溶接治具１３側に向けてロケート引き込みシリンダ５２によって移動自在に構成したため、ロケートピン３１〜３６と位置決めピン３７〜４２との嵌合を効率的に行うことができる。
【００３０】
さらに、プッシャーピン４６によって車体パネル１７，１９，２０を溶接治具１３側に押し出すように構成したため、車体パネル１７，１９，２０の受け渡しを効率的に行うことができる。また、プッシャーピン４６を用いているため、車体パネル１７，１９，２０に当接する面積を必要最小限度に抑えることができる。通常、ロケート引き込みクランプによるクランプは、パネル形状にカーライン面のクランプ用座面を広く設定する必要があり、パネル形状の設計が制約を受けるという問題があるが、本実施形態によれば、設計の自由度が大きくなる。
【００３１】
そして、ロケートピン３１〜３６及び位置決めピン３７〜４２を、車体パネル１７，１９，２０のロケート孔２１に対応して移動させることができるため、複数種の車体パネル１７，１９，２０を一つのワーク受渡し装置１２及び溶接治具１３を用いて溶接することができる。
【００３２】
また、ワーク受渡し治具の汎用化をゲージクランプのワーク種切替えで対応する場合は、ワーク種ごとにゲージクランプを配置したりクランプのレイアウトが困難である等の問題があり、ワーク受渡し治具の汎用化をバキューム装置で対応する場合は、ワーク種ごとにバキューム用の吸着面を広く設定する必要があるが、本実施形態によればこれらの問題がない。
【００３３】
［第２実施形態］
次いで、第２実施形態による溶接治具システム７０を図１０に基づいて説明するが、前述した第１実施形態と同一構造の部位については同一符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、押出し手段として、プッシャーピンではなく円筒状プッシャー（筒状のプッシャー部材）７１を用いている。
【００３４】
図１０は、第２実施形態による溶接治具システム７０におけるワーク受渡し装置のロケート手段７２を示す断面図である。ワーク受渡し装置のロケートピン３５を移動するための機構は第１実施形態と同様である。また、ロケート手段７２の上部には、プッシャーシリンダ７３が取り付けられており、該プッシャーシリンダ７３は、ロッド７４を介して断面Ｌ字状のブラケット７５が固定されており、このブラケット７５の先端には筒状のプッシャー部材である円筒状プッシャー７１が取り付けられている。
【００３５】
この溶接治具システム７０においては、第１実施形態と同様の手順でロケートピン３５を位置決めピン４１に嵌合させたのち、プッシャーシリンダ７３を作動させれば、ロッド７４、ブラケット７５及び円筒状プッシャー７１が溶接治具１３側に移動して車体パネル２０を押し出して溶接治具に確実に受け渡すことができる。
【００３６】
前記構成を有する第２実施形態による溶接治具システム７０によれば、円筒状プッシャー７１を用いて車体パネル１７，１９，２０を溶接治具１３側に押し出すため、円筒状プッシャー７１のリング状に形成された端縁が車体パネル１７，１９，２０に押圧し、車体パネル１７，１９，２０をスムーズに移動させることができる。また、円筒状プッシャー７１の端縁はリング状に形成されており、接触面積は小さいものの、接触する範囲は広いため、安定して車体パネル１７，１９，２０を移動させることができる。
【００３７】
以上述べたように、本発明に係る溶接治具システムは、第１及び第２実施形態に例をとって説明したが、これらの各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による溶接治具システム全体を示す平面図である。
【図２】図１の車体パネルを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態によるワーク受渡し装置をハンドリングロボットを介して溶接治具に移動させている状態を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態によるワーク受渡し装置に車体パネルをセットした状態を示す正面図である。
【図５】図４のワーク受渡し装置を溶接治具に移動させた状態を示す正面図である。
【図６】図５の要部を拡大した断面図である。
【図７】第１実施形態によるロケートピンを示す斜視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図９】図７をＣ方向からみた正面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるワーク受渡し装置の要部を示す側面図である。
【符号の説明】
１２…ワーク受渡し装置
１３…溶接治具
１７，１９，２０…車体パネル
２１…ロケート孔
３１〜３６…ロケートピン
３７〜４２…位置決めピン
４６…プッシャーピン（押出し手段）
６０…凹部
７１…円筒状プッシャー（押出し手段、筒状のプッシャー部材）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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