JP4649982B2 - 製品組立方法 - Google Patents

Description

この発明は、製品を組み立てるための製品組立方法に関する。

従来の製品組立装置として、例えば下記特許文献１には、自動車のフロアパネルを組み立てる装置が開示されている。この装置は、図１５に示すように、図中で左から順に、ワーク搬入位置１とワーク作業位置３とワーク搬出位置５とをそれぞれ備えるとともに、第１の治具台７と第２の治具台９とが連結手段１１で連結されて一体化したものが、第１の治具台７がワーク搬入位置１で第２の治具台９がワーク作業位置３にある第１の状態と、第１の治具台７がワーク作業位置３で第２の治具台９がワーク搬出位置５にある第２の状態との間を移動可能となっている。

上記第１の状態で、ワーク搬入位置１にある第１の治具台７にワークＷを搬入し、このときワーク作業位置３にあるワークＷ1は、溶接ロボット１３により増打溶接が行われる。

その後二つの治具台７，９が第２の状態に移動し、ワーク作業位置３にある第１の治具台７上のワークＷに対し溶接ロボット１３により仮打溶接がなされる。このとき第２の治具台９はワーク搬出位置５にあって増打溶接後のワークＷ1の搬出作業がなされる。

ワークＷに対する仮打溶接が終了すると、このワークＷは、ワーク移載手段１５により上方に持ち上げられ、これとともに、二つの治具台７，９が第１の状態に移動し、この状態で、ワーク移載手段１５により持ち上げられていたワークＷが第２の治具台９上に降ろされて溶接ロボット１３により、増打溶接がなされる。このとき、第１の治具台７はワーク搬入位置１にあって次のワークが搬入される。
特開平２−３４２８３号公報

ところで、上記した従来の製品組立装置にあっては、ワークに対し、各治具台７，９が第１の状態にあるとき増打溶接が、第２の状態にあるときに仮打溶接がそれぞれなされ、各溶接作業が終了した地点で治具台７，９を移動させている。つまり、ワークに対する溶接作業工程と、治具台７，９の移動工程とが完全に別工程として行われており、作業効率が悪く、改善が望まれている。

そこで、この発明は、治具台移動中にもワークの加工を行えるようにして作業効率を向上させることを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ワーク搬入工程で、ガイドレール上を移動する移動体上に設けられた下側位置決め保持部に位置決めしたワークを、前記下側位置決め保持部の移動によりワーク加工工程へ移送し、このワーク加工工程における複数のクランプアームと位置決め手段を有する上側位置決め保持部で前記ワークを保持した状態で、前記下側位置決め保持部をワーク搬入工程へ移動させつつワークを加工し、加工後のワークを、前記上側位置決め保持部から、ワーク加工工程とワーク搬出工程との間を移動可能であって前記下側位置決め保持部と同一の前記移動体上に設けられたワーク受け部に受け渡す製品組立方法であって、前記下側位置決め保持部と前記上側位置決め保持部とでワークを上下から位置決め保持した状態で仮打溶接を行い、仮打溶接作業後に、前記上側位置決め保持部でのみワークを保持して増打溶接を行い、前記上側位置決め保持部でのみワークを保持する際に、複数ある上側位置決め保持部のうち一部の上側位置決め保持部をワークから離反させ、前記複数ある上側位置決め保持部のうち残りの上側位置決め保持部のロック付シリンダを備えたクランプアームによって、ワークを保持し、前記増打溶接を終了した後、前記ロック付シリンダを備えたクランプアームにより保持したワークを、前記ワーク受け部に位置決め保持させた状態でさらに増打溶接する。

上記した製品組立方法によれば、上側位置決め保持部でワークを保持した状態で、このワークに対する加工と、下側位置決め保持部のワーク搬入工程への移動とが同一工程でなされ、作業効率が向上する。
また、移動体がワーク加工工程を中心としてワーク搬入工程とワーク搬出工程との間をガイドレールに沿って移動することにより、下側位置決め治部がワーク搬入工程とワーク加工工程との間を、ワーク受け部がワーク加工工程とワーク搬出工程との間を、互いに一体となって移動する。
さらに、上側位置決め保持部で位置決め保持されているワークに対する増打溶接作業と、下側位置決め保持部のワーク加工工程からワーク搬入工程への移動および、ワーク受け部のワーク搬出工程からワーク加工工程への移動とが、同一工程でなされる。
また、ワーク加工時に、充分な作業スペースが確保される。

請求項２の発明は、請求項１の発明の製品組立方法において、ワークは、自動車の車体部品であるエンジンコンパートメントであり、このエンジンコンパートメントを、長手方向を移送方向と直交する方向として各工程間を移送する。

上記した製品組立方法によれば、エンジンコンパートメントの各工程での設置スペースが、ワーク移送方向に関して小さくて済み、これにより下側位置決め治具およびワーク受け部の移動ストロークが短縮される。

請求項１の発明によれば、上側位置決め保持部でワークを位置決め保持した状態で、ワークに対する加工と、下側位置決め保持部のワーク搬入工程への移動とが同一工程で行えるので、作業効率を向上させることができる。
また、下側位置決め保持部とワーク受け部とは、ガイドレールに沿って移動する同一の移動体上に設けられて互いに一体的に移動するので、駆動部を共用できて構造を簡素化することができる。
さらに、上側位置決め保持部で位置決め保持されているワークに対する増打溶接作業と、下側位置決め保持部のワーク加工工程からワーク搬入工程への移動および、ワーク受け部のワーク搬出工程からワーク加工工程への移動とが、同一工程でなされるので、作業効率を向上させることができる。
また、ワークの増打溶接加工時には、ワーク保持に不要な上側位置決め保持部がワークから離反した状態となるので、作業スペースが広くとれ、作業性を向上させることできる。

請求項２の発明によれば、エンジンコンパートメントを、長手方向を移送方向と直交する方向として各工程間を移送するようにしたため、エンジンコンパートメントの各工程での設置スペースが、ワーク移送方向に関して小さくて済み、下側位置決め治具およびワーク受け部の工程間の移動ストロークが短縮されて作業時間の短縮化を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、この発明の実施の一形態に係わる製品組立装置として、車体におけるエンジンコンパートメントを溶接にて組み立てる車体組立装置の全体構成を示す簡略化した平面図である。ここで組み立てるエンジンコンパートメントは、図２に分解斜視図として示すように、車体前部のラジエタコアサポートアッシー１７と、左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１と、ダッシュパネルアッシー２３とから構成され、これらのワークとしての各構成部品が溶接により接合固定される。

図１に示した車体組立装置は、ラジエタコアサポートアッシー１７および左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１が、作業者もしくはハンドリングロボットなどにより位置決めセットされるワーク搬入工程２５と、ダッシュパネルアッシー２３が上記左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１上の所定の位置にてハンドリングロボットにより位置決めセットされ、かつ各構成部品相互をワーク加工手段としての溶接ロボット２７により溶接加工により接合するワーク加工工程２９と、加工したワークに対し溶接ロボット３１により増打溶接を行った後、ハンドリングロボット３３によりワーク搬出を行うワーク搬出工程３５とから構成されている。

図３は、溶接ロボット２７，３１やハンドリングロボット３３を省略した状態の上記車体組立装置の正面図で、図４は同平面図、図５は図３の右側面図である。図３および図４中で、ワーク搬入工程２５，ワーク加工工程２９およびワーク搬出工程３５に沿って延長される基台３７が配置され、この基台３７に対して移動体としてのスライドベース３９が図３中で左右方向に移動可能に設けられている。

スライドベース３９は、ワーク搬入工程２５とワーク加工工程２９とにわたる長さ、もしくは、ワーク加工工程２９とワーク搬出工程３５とにわたる長さに設定され、図３中で右側上には、下側位置決め保持部としての下側位置決め治具４３が、ラジエタコアサポートアッシー１７、左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１およびダッシュパネルアッシー２３をそれぞれ位置決め保持可能なように、複数（ここでは１２台）設置されている。

この下側位置決め治具４３は、図６および図６の右側面図である図７に示すように、ワークに形成した位置決め孔に挿入され、図示していないが内部に引き込み式のクランプ爪を備える位置決めピン４５が設けられている。すなわち、位置決めピン４５をワークの位置決め孔に下方から挿入することで、その下部の段差部４７がワークの下面に接触して押し付けられ、この状態で前記クランプ爪が、位置決めピン４５に形成したスリットから外部に突出すべく回動してワークを上部から押さえ付ける。これによりワークは、位置決めピン４５にて位置決めされるとともに、段差部４７とクランプ爪との間で、挟持固定されることとなる。

上記した位置決めピン４５は、ブラケット４９の上端に設けられ、ブラケット４９は治具本体５１に対して上下動可能となっている。治具本体５１内には、上下方向に延長されるボールねじ５３が収容され、ボールねじ５３に螺合するナット５５が前記ブラケット４９の下端側部に固定されている。ボールねじ５３の上端は、プーリおよびベルトからなる動力伝達機構５７を介して、治具本体５１側に固定したモータ５９に連結されている。

すなわち、モータ５９の駆動によりボールねじ５３が回転し、ボールねじ５３に螺合しているナット５５と一体のブラケット４９が位置決めピン４５とともに上下動する。この位置決めピン４５を上下動させる機構を、第１の駆動機構部６０とする。

第１の駆動機構部６０は、その下部に設けた第２の駆動機構部６１によって図６および図３で左右方向に移動可能であるとともに、第２の駆動機構部６１は、その下部に位置してスライドベース３９上に設置されている第３の駆動機構部６３によって図７および図５中で左右方向に移動可能である。

第２，第３の各駆動機構部６１，６３は、第１の駆動機構部６０と同様な機構を採用している。すなわち、第２の駆動機構部６１は、モータ６１ａの駆動によりボールねじ６１ｂが回転し、ボールねじ６１ｂに螺合しているナット６１ｃと一体の治具本体５１が図６中で左右方向に移動する。同様にして第３の駆動機構部６３は、モータ６３ａの駆動により図示しないボールねじが回転し、ボールねじに螺合しているナットと一体の第２の駆動機構部６１が図７中で左右方向に移動する。

このように、下側位置決め治具４３は、第１，第２，第３の各駆動機構部６０，６１，６３により、ワークを位置決め保持する位置決めピン４５の位置が上下および前後左右の３方向に移動することとなる。

一方前記図３におけるスライドベース３９の左側上には、ワーク受け部６５が設置されている。ワーク受け部６５は、支持枠６７上に、シリンダ６９によって上下動する増打用簡易治具７１が複数設置されている。

スライドベース３９は、図５に示されているように、幅方向中央の下面にラック７５が装着され、このラック７５に螺合するピニオン７７をモータ７９が駆動軸８１を介して回転させることで、図５中で紙面に直交する方向、すなわち図３中で左右方向に移動する。この移動は、基台３７の幅方向両側部に設けた支持部３７ａ上のガイドレール８２に沿ってガイドされる。

このようなスライドベース３９は、図３に示すように、下側位置決め治具４３がワーク加工工程２９に位置し、ワーク受け部６５がワーク搬出工程３５に位置する状態と、図８に示すように、下側位置決め治具４３がワーク搬入工程２５に位置し、ワーク受け部６５がワーク加工工程２９に位置する状態とに移動変位する。

ワーク加工工程２９には、スライドベース３９の幅方向両側に、片側２本ずつの支持脚８３が設置され、この支持脚８３のスライドベース３９を間に挟んで両側の２本の上端相互に治具保持フレーム８５が掛け渡されている。この治具保持フレーム８５上に、上側位置決め保持部としての上側位置決め治具８７が、ラジエタコアサポートアッシー１７、左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１およびダッシュパネルアッシー２３を上側からそれぞれ位置決め保持可能なように、複数（ここでは１０台）設置されている。

上記上側位置決め具８７は、前記した下側位置決め治具４３におけるものと同様なクランプ爪を備えた位置決め手段としての位置決めピン８９が下方に向けて突出しており、この位置決めピン８９が取り付けられたＬ字形状のブラケット９１は、第１の駆動機構部９３により上下動可能である。第１の駆動機構部９３は、第２の駆動機構部９５により図３中で左右方向に移動可能であり、さらに第２の駆動機構部９５は、第３の駆動機構部９７により図３中で紙面に直交する方向に移動可能である。

すなわち、ワークを位置決め保持する位置決めピン８９は、第１，第２，第３の各駆動機構部９３，９５，９７により、上下方向および前後左右の３方向に移動可能である。そして、これらの各駆動機構部９３，９５，９７は、前記下側位置決め治具４３における第１，第２，第３の各駆動機構部６０，６１，６３と同様に、モータの駆動によりボールねじが回転し、ボールねじに螺合するナットの移動により、ナットと一体の対象物が移動するようにしてある。

上側位置決め治具８７は、上記したような位置決めピン８９を備えるものが４台備えられ、残りの６台は、図９に示すように、シリンダ９９によってクランプアーム１０１が、実線位置と二点鎖線位置との間を回動変位する構造のワーク保持用のものが使用される。尚、図示しないが、位置決めピン８９を備える上側位置決め治具８７の４台についても、クランプアームを具備しており、また、残りの６台についても、位置決めピンを具備している。尚残りの６台については、クランプ状態を保持できるロック付シリンダを使用している。すなわち、クランプアーム１０１は、ピストンロッド１０３の先端に回動可能に支持されるとともに、一端がクランプアーム１０１に固定されている回動支持片１０５の他端がブラケット１０７に対して回動可能となっている。シリンダ９９自体もブラケット１０７に対し回動支持部１０９を介して回動可能に支持されている。クランプアーム１０１が実線位置となったときに、その先端に設けた保持用の可動ピン１１１と、ブラケット１０７に設けた固定ピン１１３との間でワークを保持する。

なお、下側位置決め治具４３についても、上側位置決め治具８７におけるようなクランプアーム１０１を使用した形態のものを使用してもよい。

図１０は、１２台の下側位置決め治具４３および、１０台の上側位置決め治具８７によるワークに対する位置決め保持位置を示したもので、Ｌで示す位置が下側位置決め治具４３によるもの、ＵおよびＵ1で示す位置が上側位置決め治具８７によるものである。このうちＵ1で示す位置は、前記図９に示したクランプアーム１０１を備えた６台の上側位置決め治具によるものである。

次に、作用を説明する。図８に示すように、下側位置決め治具４３が、ワーク搬入工程２５に位置する状態で、その位置決めピン４５を上下および前後左右と適宜移動させて、この下側位置決め治具４３に、作業者もしくはハンドリングロボットにより、ワークＷ（ラジエタコアサポートアッシー１７および左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１）を位置決めセットする。このとき、ワーク加工工程２９では、すでに溶接加工が終了した前のワークＷ（ラジエタコアサポートアッシー１７、左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１およびダッシュパネルアッシー２３）が、上側位置決め治具８７からワーク受け部６５に受け渡される。

その後スライドベース３９が図８の状態から左方向に移動して、図３に示すように、下側位置決め治具４３がワーク加工工程２９に、ワーク受け部６５がワーク搬出工程３５にそれぞれ位置する状態となる。この状態で、ダッシュパネルアッシー２３をハンドリングロボットによりフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１上に載置するよう下側位置決め治具４３に位置決めセットし、これにより、エンジンコンパートメントを構成する全部品が下側位置決め治具４３に位置決めセットされたことになる。尚、ワーク形状や車種によっては、ラジエタコアサポートアッシー１７と左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１の溶接（仮打ち）を行い、次いでダッシュパネルアッシー２３を位置決めセットし、再度位置決め溶接（仮打ち）をすることもできる。

次に、上側位置決め治具８７の位置決めピン８９が上下および前後左右と適宜移動してワークＷ（ラジエタコアサポートアッシー１７、左右のフードリッジ＆メンバアッシー１９，２１およびダッシュパネルアッシー２３）を位置決めし、図示しないクランプアームでワークＷを保持する。そして、これによりこのワークＷは、下側位置決め治具４３と上側位置決め治具８７との双方で位置決め固定されたことになる。その状態を図１１に正面図で図１２に図１１の右側面図として示す。なお、図１３および図１４は、下側位置決め治具４３と上側位置決め治具８７が原位置となっている状態を示す。

図１１および図１２の状態で、溶接ロボット２７によりワークＷに対し仮打溶接を行い、各部品相互の接合精度を確保したら、下側位置決め治具４３が図１３および図１４に示す原位置へ戻ってワークＷに対する保持を解除するとともに、上側位置決め治具８７のうち、位置決めピン８９を備えた４台についてもワークＷに対する保持を解除し、ワークＷから離反した状態とする。これにより、ワークＷは上側位置決め治具８７のうち、図９に示したクランプアーム１０１を備えた６台により、図１０に示す６カ所のＵ1の位置が保持されることとなる。

一方、ワーク搬出工程３５に移動しているワーク受け部６５上のワークＷは、適宜溶接ロボット３１により増打溶接された後、ハンドリングロボット３３により搬出される。

そして、ワークＷが６台の上側位置決め治具８７に保持された状態で、スライドベース３９が図３の位置から右方向に移動して図８の位置となるが、この移動中に、溶接ロボット２７によりワークＷに対して増打溶接作業を行う。このように、スライドベース３９がワーク加工工程２９からワーク搬入工程２５に移動する過程においても溶接作業がなされることで、作業効率の向上が図れる。また、ワークＷの保持を解除した４台の上側位置決め治具８７は、溶接ロボット２７が干渉しない位置まで後退させておくことで、溶接作業スペースが充分確保され、溶接作業性が向上する。

増打溶接が終了し、スライドベース３９が図８の位置となったら、ワーク受け部６７におけるシリンダ６９により増打用簡易治具７１を上昇させてワークＷを位置決め保持し、この状態でさらに増打溶接を行う。一方、ワーク搬入工程２５に位置している下側位置決め治具４３に対しては、次に加工するワークが搬入される。上記増打溶接完了後、６台の上側位置決め治具８７が図１３および図１４に示す原位置へ戻り、ワークＷの増打用簡易治具７１への受け渡しが完了すると、スライドベース３９が図３の位置となるよう移動し、ここで、ワーク搬出工程３５において、溶接ロボット３１によりさらに増打溶接を行った後、ハンドリングロボット３３によりワークＷを他の設備へ搬出するとともに、ワーク加工工程２９では、次のワークに対し前記と同様にして溶接加工がなされる。

上記したワークＷを溶接にて組み立てて構成されるエンジンコンパートメントは、図１０で明らかなように、図１０中で上下方向が長く形成されており、この長手方向に直交する方向に、ワークＷを各工程２５，２９，３５間で移送しているので、ワークＷのスライドベース３９の移動ストロークが短縮され、作業時間の短縮が図れる。

なお、上側位置決め治具８７から増打用簡易治具７１へのワークＷの受け渡しは、上側位置決め治具８７がワークＷを増打用簡易治具７１まで下降させても可能であるので、増打用簡易治具７１をシリンダ６９を設けずに固定式としても構わない。また、下側位置決め治具４３とワーク受け部６５は、同一のスライドベース３９に設置して一体移動する構成であるが、それぞれ別のスライドベースに設置して別々に移動させてもよい。さらに、ワークとして車体部品を例にとって説明したが、これに限ることはない。

この発明の実施の一形態に係わる製品組立装置として、車体におけるエンジンコンパートメントを溶接にて組み立てる車体組立装置の全体構成を示す簡略化した平面図である。 エンジンコンパートメントの分解斜視図である。 図１の車体組立装置の正面図である。 図３の平面図である。 図３の右側面図である。 図１の車体組立装置における下側位置決め治具の正面図である。 図６の右側面図である。 図３に対しスライドベースが右方向に移動した状態を示す動作説明図である。 クランプアームを備えた上側位置決め治具の正面図である。 ワークに対する位置決め治具による位置決め位置を示す説明図である。 下側位置決め治具と上側位置決め治具とでワークを位置決め保持している状態を示す正面図である。 図１１の右側面図である。 下側位置決め治具および上側位置決め治具が原位置となっている状態を示す正面図である。 図１３の右側面図である。 従来例を示す製品組立装置の平面図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
２５ ワーク搬入工程
２７ 溶接ロボット（ワーク加工手段）
２９ ワーク加工工程
３５ ワーク搬出工程
３９ スライドベース（移動体）
４３ 下側位置決め治具（下側位置決め保持部）
６５ ワーク受け部
８７ 上側位置決め治具（上側位置決め保持部）

Claims (2)

1. ワーク搬入工程で、ガイドレール上を移動する移動体上に設けられた下側位置決め保持部に位置決めしたワークを、前記下側位置決め保持部の移動によりワーク加工工程へ移送し、このワーク加工工程における複数のクランプアームと位置決め手段を有する上側位置決め保持部で前記ワークを保持した状態で、前記下側位置決め保持部をワーク搬入工程へ移動させつつワークを加工し、加工後のワークを、前記上側位置決め保持部から、ワーク加工工程とワーク搬出工程との間を移動可能であって前記下側位置決め保持部と同一の前記移動体上に設けられたワーク受け部に受け渡す製品組立方法であって、前記下側位置決め保持部と前記上側位置決め保持部とでワークを上下から位置決め保持した状態で仮打溶接を行い、仮打溶接作業後に、前記上側位置決め保持部でのみワークを保持して増打溶接を行い、前記上側位置決め保持部でのみワークを保持する際に、複数ある上側位置決め保持部のうち一部の上側位置決め保持部をワークから離反させ、前記複数ある上側位置決め保持部のうち残りの上側位置決め保持部のロック付シリンダを備えたクランプアームによって、ワークを保持し、前記増打溶接を終了した後、前記ロック付シリンダを備えたクランプアームにより保持したワークを、前記ワーク受け部に位置決め保持させた状態でさらに増打溶接することを特徴とする製品組立方法。
2. ワークは、自動車の車体部品であるエンジンコンパートメントであり、このエンジンコンパートメントを、長手方向を移送方向と直交する方向として各工程間を移送することを特徴とする請求項１に記載の製品組立方法。

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