(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を接合して車体を組み立てるにあたり、
フロア治具にフロア部材、サイド治具にサイド部材、ルーフ治具にルーフ部材をそれぞれ保持した状態で、フロア治具、サイド治具、およびルーフ治具を連結してフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材の仮組立を行い、この仮組立状態を保持しながら各治具を一体搬送してフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を溶接する車体の組立方法。
【請求項２】
上記溶接を複数のステーションで行う請求項１記載の車体の組立方法。
【請求項３】
フロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を接合して車体を組み立てる装置であって、
溶接機と、
フロア部材を保持するフロア治具、サイド部材を保持するサイド治具、ルーフ部材を保持するルーフ治具を備え、各治具の連結によりフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を仮組立状態に保持する位置決め機構と
を具備し、位置決め機構でフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を仮組立状態に保持しながら各治具を一体搬送して溶接機で溶接することを特徴とする車体の組立装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の生産ラインにおいて車体を組み立てるための方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の生産ラインにおいては、アンダーボデー、ボデーサイド、およびルーフの各パネルをスポット溶接してメインボデーが形成される。
【０００３】
従来では、アンダーボデー、ボデーサイド、ルーフといった複数のボデー構成部材をそれぞれ専用の治具で位置決めしながら仮組立状態に保持し、この状態でスポット溶接等を施して（仮打ち）、上記ボデー構成部材の仮止めを行っている。仮止めの終了後は、治具を取り外してスポット溶接の増打ちを行い、車体の骨格となるメインボデーが完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の仮打ち工程では、アンダーボデー用治具、ボデーサイド用治具、ルーフ用治具のそれぞれがフロアに固定されているため、上記仮打ちも１ステーションで行わざるを得ない。
【０００５】
ところが、一般に仮打ち時の打点数は１００箇所程度と多数に及ぶため、仮に複数の溶接ロボットを使用したとしても仮打ち完了まではかなりの時間を要する。そのため、従来では、必要とされる打点数のうち、重要度の低い打点を省略することにより、サイクルタイムの短縮化に努めているが、打点数の減少分だけ仮打ち後の車体強度が低下し、精度保証が不充分となる懸念がある。
【０００６】
また、仮打ち用の治具と溶接ロボットとを共通のステーションに配置しているため、スペース的な余裕が少なく、従って、ボデー形状を変更する際の治具や溶接ロボットの配置替えが難しくなって、車種変更等に対する迅速な対応が困難となっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、十分な精度保証を確保すること、および車種変更等に対するフレキシブルな対応を可能とすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明では、フロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を接合して車体を組み立てるにあたり、フロア治具にフロア部材、サイド治具にサイド部材、ルーフ治具にルーフ部材をそれぞれ保持した状態で、フロア治具、サイド治具、およびルーフ治具を連結してフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材の仮組立を行い、この仮組立状態を保持しながら各治具を一体搬送してフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を溶接することとした。
【０００９】
フロア部材、サイド部材、およびルーフ部材の仮組立に際して、フロア治具、サイド治具、およびルーフ治具を連結し、その後、各治具を一体搬送することにより、搬送中も各部材の仮組立状態が高精度に保持される。従って、搬送後の溶接時にも良好な車体精度が確保され、溶接精度が高まる。
【００１０】
上記溶接を複数のステーションで行うことにより、サイクルタイム短縮のための打点数削減が不要となり、サイクルタイムの短縮と必要打点数の確保とを両立することができる。また、治具や溶接機の設置スペースに余裕ができるので、車種変更等に対しても柔軟な対応が可能となる。
【００１１】
上記組立方法を実施する装置としては、溶接機と、フロア部材を保持するフロア治具、サイド部材を保持するサイド治具、ルーフ部材を保持するルーフ治具を備え、各治具の連結によりフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を仮組立状態に保持する位置決め機構とを具備し、位置決め機構でフロア部材、サイド部材、およびルーフ部材を仮組立状態に保持しながら各治具を一体搬送して溶接機で溶接するものが考えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明にかかる車体の組立工程、特に自動車用車体の仮付け工程を示している。本実施形態の車体は、フロア部材としてのアンダーボデー１、サイド部材としての一対のボデーサイド３、およびルーフ部材としてのルーフ５という三種類の車体構成部材で構成され、対向配置した両ボデーサイド３の下端間にアンダーボデー１を、上端間にルーフ５をそれぞれ架設固定することにより、断面が閉じた断面ほぼ矩形状の車体が形成される。
【００１４】
この仮付け工程では、アンダーボデー１、ボデーサイド３、および、ルーフ５を位置決め機構７によって仮組立状態（各部材を組み合せ、そのままで溶接可能とした状態）に保持しながら、これらの車体構成部材１、３、５を複数のステーションＡ〜Ｃに順次搬送することにより、各部材に多数のスポット溶接が施される。ステーションＡ〜Ｃのそれぞれには、ラインの両側（一方側のみでもよい）に一または複数の溶接機９（例えば溶接ロボット）が配置され、本実施形態では車体の搬送方向（図１の左右方向）に沿って三つのステーション（第一〜第三ステーション）を配設した場合を例示している。各ステーションＡ〜Ｃ毎の溶接機９の設置数や設置位置は必要に応じて任意に選択可能であり、図示のものには限定されない。
【００１５】
図２に示すように、位置決め機構７には、上記各車体構成部材１、３、５を位置決め保持するための三種類の治具１０、２０、３０が設けられる。そのうちの一つは、アンダーボデー１を位置決め保持するフロア治具１０であり、他の一つは、二つのボデーサイド３をそれぞれ位置決め保持する一対のサイド治具２０であり、残りの一つはルーフ５を位置決め保持するルーフ治具３０である。
【００１６】
上記各治具１０、２０、３０のうち、アンダーボデー１を保持するフロア治具１０は、パレット１１（アンダーパレット）と、このパレット１１から車体側に向けて延びる複数の支持部材１２（アンダーボデー支持部材１２）とで構成される。アンダーボデー支持部材１２は、アンダーボデー１を正確に位置決めしながらアンダーパレット１１上に支持するものである。アンダーボデー１の位置決め方法としては、例えば、アンダーボデー支持部材１２に位置決めピンを設け、この位置決めピンを予めアンダーボデー１に設けられた位置決め用の孔（図示せず）に嵌合する方法が考えられる（ピン嵌合）。もちろん、この位置決め方法は例示にすぎず、アンダーボデー１を正確に位置決めできるものであれば、任意の構造・方法（例えばクランプによる位置決め等）を採用することができる。
【００１７】
フロア治具１０は、アンダーボデー１を搭載した状態でアンダーボデー搬送機構１３によって各ステーションＡ〜Ｃに搬送される。アンダーボデー搬送機構１３は、上下二段に台車１４の案内レール１５を配置したもので、上段を走行する台車１４でフロア治具１０およびアンダーボデー１の各ステーションＡ〜Ｃへの搬送を行うと共に、下段で仮付け完了後の台車１４の回収を行うようにしている。フロア治具１０のアンダーパレット１１は、台車１４に対して正確に位置決めした状態で着脱自在に取り付けられる。第一ステーションＡの前工程で台車１４上にアンダーパレット１１を含むフロア治具１０をセットし、さらにフロア治具１０上にアンダーボデー１を投入してその位置決めを行った後、台車１４が第一ステーションＡに搬入される。
【００１８】
ボデーサイド３を支持するサイド治具２０は、フロア治具１０と同様に、パレット２１（サイドパレット）と、このサイドパレット２１から車体側に向けて延びる複数の支持部材２２（ボデーサイド支持部材）とで構成される。ボデーサイド支持部材２２によりボデーサイド３が位置決め状態で支持されるが、位置決めの具体的手段としては、アンダーボデー支持部材１２の場合と同様の手段（ピン結合やクランプ等）を採用することができる。
【００１９】
このサイド治具２０は、ボデーサイド搬送機構２３によって位置決めされながら搬送され、車体の車幅方向両側から第一ステーションＡの仮組立位置に搬入される。この搬送機構２３は、車幅方向に敷設された案内レール２５に案内される走行台２４と、走行台２４に車体前後方向の軸線（図２において紙面鉛直方向）を中心として回転可能に枢着された回動台２６とで構成される。回動台２６には、適宜の取付け機構２７を介してサイドパレット２１が着脱可能に取付けられている。ボデーサイド３が仮組立位置に搬入されるまでは、図２中に破線で示すように、回動台２６、サイドパレット２１、およびボデーサイド３は略水平姿勢に保持されるが、仮組立位置の直前に到達すると、シリンダやサーボモータ等の適宜の駆動手段（図示せず）によって回動台２６が起立方向に回転駆動され、実線で示すように回動台２６およびサイドパレット２１が垂直となって、ボデーサイド３が溶接時の姿勢（溶接姿勢）に保持される。
【００２０】
ルーフ５を位置決め保持するルーフ治具３０は、パレット３１（ルーフ−パレット）とルーフパレット３１から車体側へ延びる複数のルーフ位置決め部材３２とで構成される。ルーフ位置決め部材３２は、ルーフ５を位置決めした状態で支持するもので、例えばルーフ５端縁の所定箇所をクランプしたり、あるいはルーフに設けた孔の周辺部に鉤型の爪を係合させる等の手段でルーフ５を位置決め状態で吊り下げ支持している。
【００２１】
ルーフパレット３１は、車体の上方に配設されたルーフ搬送機構３３によって各ステーションＡ〜Ｃに搬送される。ルーフ搬送機構３３は、搬送台３４にシリンダ等の昇降駆動源３６を介してルーフパレット３１を吊り下げ支持したもので、搬送台３４は案内レール３５に案内されて、車体の前後方向に沿って走行可能である。
【００２２】
フロア治具１０、サイド治具２０、およびルーフ治具３０は、第一および第二の連結機構４０、５０を介して互いに連結可能に構成される。本実施形態において、フロア治具１０と両サイド治具２０とは、両者間に形成した第一の連結機構４０によって連結され、両サイド治具２０とルーフ治具３０とは、両者間に形成した第二の連結機構５０によって連結される。第一の連結機構４０としては、例えば図２に示すように、フロア治具１０を支持する台車１４に、固定ロック部材４１と、固定ロック部材４１に対して圧接可能に揺動する可動ロック部材４２とを設け、さらにサイド治具２０に固定ロック部材４１と可動ロック部材４２との間に挿入可能の被クランプ部材４３を設けた構造が考えられる。両ロック部材４１、４２間に被クランプ部材４３を挿入した上で、可動ロック部材４２を揺動させて両ロック部材４１、４２で被クランプ部材４３をクランプし、さらに望ましくはロック部材４１、４２と被クランプ部材４３とを図示しないピンおよびピン孔で相互に位置決めすれば、フロア治具１０とサイド治具２０とを強固に連結することが可能となる。第二の連結機構５０は、例えば、ルーフパレット３１に設けた連結部材５１とサイド治具２０のサイドパレット３１との間に配置することができるが、その必要機能は上記第一の連結機構４０と同様であるので、具体的な説明は省略する。
【００２３】
なお、上述した両連結機構４０、５０の構成は例示にすぎず、治具同士を確実に固定でき、かつ両治具間の位置出しを正確に行えるものであれば、その構成は特に限定されない。また、上記実施形態では各治具１０、２０、３０のうち、隣接する治具同士（フロア治具１０とサイド治具２０、サイド治具２０とルーフ治具３０）を連結する場合を例示しているが、これ以外の治具同士、例えば対向する治具同士（サイド治具２０同士、あるいはフロア治具１０とルーフ治具３０）を連結しても構わない。さらには、上記実施形態では、治具同士を間に他部材（ロック部材４１、４２、被クランプ部材４３、連結部材５１等）を介在させることにより間接的に連結する場合を説明したが、これらの他部材を介在させることなく治具同士を直接に連結しても構わない。
【００２４】
以下、上記仮付け工程の具体的手順を説明する。
【００２５】
まず、図１に示すように、アンダーボデー１、両ボデーサイド３、およびルーフ５を各治具１０、２０、３０で位置決め保持し、それぞれの搬送機構１３、２３、３３により第一ステーションＡの仮組立位置（車体の仮組立を行う位置）に搬入する。各車体構成部材１、３、５のうち、両ボデーサイド３は、水平姿勢に保持して搬送し、仮組立位置の直前に達したところで回動台２６の回転駆動により、ほぼ垂直の溶接姿勢に変換する。その後、さらに走行台２４を前進させて、溶接姿勢のボデーサイド３を仮組立位置に搬入する。この時、ルーフ６は、昇降駆動源３６の上昇動作により、仮組立位置よりも若干上方に退避させ、搬入中のボデーサイド３との干渉を防止する。ボデーサイド３の仮組立位置への搬入後、昇降駆動源３６を起動してルーフ５を降下させ、仮組立位置に配置する（図２の状態）。
【００２６】
次に、第一および第二の連結機構４０、５０を作動させ、フロア治具１０と両サイド治具２０を連結状態にすると共に、両サイド治具２０とルーフ治具３０とを連結状態にする。これにより、各治具１０、２０、３０が緊結され、各車体構成部材１、３、５の仮組立状態が正確に保持される。その後、サイドパレット２１と回動台２６との間の取付け機構２７を解除し、回動台２６をサイド治具２０から分離する。分離した回動台２６は搬送機構２３を逆送する等して回収し、再使用する。分離後のサイド治具２０は両連結機構４０、５０を介してフロア治具１０とルーフ治具３０とによって位置決め・保持されているので、サイド治具２０の位置や姿勢が不安定化することはない。
【００２７】
以上の説明では、ルーフ５の仮組立位置への移送後（ルーフ５の降下後）に両連結機構４０、５０を作動させるようにしているが、この他にもルーフ５の仮組立位置への移送前（ボデーサイド３の搬入後でルーフ５の降下前）に第一の連結機構４０を作動させてフロア治具１０とサイド治具２０の連結を行い、ルーフ５の搬入後に第二の連結機構５０を作動させてサイド治具２０とルーフ治具３０との連結を行うようにしてもよい。
【００２８】
仮組立の完了後、第一ステーションＡの両側に設置した複数の溶接機９で各車体構成部材１、３、５の接合部をスポット溶接等して第一段の仮付けを行う。溶接機９は、サイド治具２０の外側に配置されているので、溶接部位に溶接ガンが届くようにサイドパレット２１は、ロボットアームの作動領域に開口部を有する有孔状、あるいは枠状に形成しておくのが望ましい。
【００２９】
次にアンダーボデー搬送機構１３およびルーフ搬送機構２３で各治具および各治具に保持された仮組立状態の車体構成部材１、３、５を第二ステーションＢに移送して両側の溶接機９で第二段階の仮付けを行い、さらに第三ステーションＣに移送して両側の溶接機９で第三段階の仮付けを行う。このように第一ステーションＡ以後の工程でも各治具１０、２０、３０が緊結され、各車体構成部材１、３、５が仮組立状態に保持されているので、第二ステーションＢや第三ステーションＣでも各車体構成部材１、３、５の位置や姿勢にずれを生じることはなく、仮付け工程全般を通じて高い精度保証が確保される。
【００３０】
以上の仮付け工程を終了した車体は、第一および第二の連結機構４０、５０を解放して各治具１０、２０、３０を分離し、取り外した上で、図示しない増打ち工程に移送される（この移送は、例えばフロア治具１０を残し、アンダーボデー搬送機構１３によって行うことができる）。増打ち工程での増し打ちにより、車両の骨格となるメインボデーが完成する。なお、図１中の参照番号６０は、取り外したサイド治具２０を回収し、搬出するための搬出機構である。
【００３１】
このように本発明によれば、高い精度保証を確保しつつも仮付け工程を多ステーション化することができる。したがって、従来のように１ステーションで仮付けする場合のようなサイクルタイム短縮化を目的とした打点省略が不要であり、それ故、生産能率を向上させつつ必要十分な打点数を確保することが可能となる。そのため、仮打ち後の車体強度が向上し、増し打ち後も高い車体精度が確保される。
【００３２】
また、仮付け工程を多ステーション化したため、各種治具１０、２０、３０や溶接機９の配設スペースを余裕をもって確保することができ、車体構成部材１、３、５の寸法や形状が変わる車種変更等に対しても柔軟に対処することができる。
【００３３】
なお、以上の説明では、第一ステーションＡで各車体構成部材１、３、５の仮組立と第一段の仮付けとを行うようにしているが、これらの工程を別個のステーションで行うようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、仮組立した車体構成部材を高い精度保証を確保しつつ搬送することができるので、溶接を複数のステーションで行うことができる。この場合、従来のようなサイクルタイム短縮化を目的とした仮打ち打点の省略が不要であり、必要十分な打点数を確保することができるので、生産効率と精度保証の両立が可能となる。また、治具や溶接機の設置スペースを余裕をもって確保することができ、車種変更等に対する柔軟な対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる仮付け工程を示す平面図である。
【図２】第一ステーションの断面図である。
【符号の説明】
１    フロア部材（アンダーボデー）
３    サイド部材（ボデーサイド）
５    ルーフ部材（ルーフ）
７    位置決め機構
９    溶接機
１０  フロア治具
２０  サイド治具
３０  ルーフ治具
Ａ    第一ステーション
Ｂ    第二ステーション
Ｃ    第三ステーション
【図１】
0004364402.tif 000002
【図２】
0004364402.tif 000003