JPS646893B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、複数の部品要素からなる仮組体の数
組を溶接により単一構造体として組立てる部品要
素溶接組立装置に関する。

背景技術 複数の部品要素同士を互いに組合わせてこれを
予め仮組体として溶接によつて単一の構造体とな
す場合、かかる仮組体が特に複雑形状且つ嵩（容
積）の大なるものでは、組立工程での搬出入及び
作業時の取扱いが必ずしも容易でない。又、複雑
な形状の場合であつても組立時間を短縮して、し
かも均一な仕上げ精度の構造体を得たいと言う要
請もある。

発明の概要 本発明は、複雑形状で嵩の大なる仮組体（ワー
ク）を分割化してこれらを別々に並行して組立て
ることを可能にして、製造ラインにおける組立時
間を短縮し且つ仕上がり寸法精度の均一な単一構
造体を得る部品要素溶接組立装置の提供を目的と
している。

本発明による部品要素溶接組立装置は、複数の
部品要素を互いに組み合わせてなる少なくとも２
つの仮組体を別々に内部に保持する少なくとも２
つのかご形保持具と、該仮組体の各々を該かご形
保持具の所定位置に固定する固定手段と、該かご
形保持具同士を脱着自在に結合せしめる結合手段
と、溶接作業ヘツドと、該溶接作業ヘツドを該か
ご形保持具内に挿入させて該仮組体の溶接部位に
近接せしめて溶接作業を行なわしめる制御部とか
ら成り、該２つのかご形保持具の外側から該仮組
体の各々について溶接作業を施してから該２つの
かご形保持具を結合せしめ、そののち該仮組体双
方を合体すべく溶接作業を施すことを特徴として
いる。

実施例 以下、本発明の実施例である部品要素溶接組立
装置について図面を参照しつつ説明する。

第１図において、例えば自動二輪車の車体フレ
ームの一部をなすワーク１は幾つかの部品要素１
ａ〜１ｇによつて単一構造体に組立てられる。上
下一対の型枠２０，３０は実施例の場合、互いに
略面対称の対向接合面を有し、接合によつて内部
に保持さるべき仮組体のワーク１の外部を囲む空
間を有し、又外側からは見通すことのできる複数
の開口部を有したかご形保持具Ｃを形成する。各
型枠２０，３０は外郭を形成するメインフレーム
２１，３１と、これらの内側に架設された所望の
形状のサブフレーム２２，３２とからなつてい
る。

部品要素１ａ〜１ｇの夫々を単体の状態から１
個づつ初期の仮組み位置に配置する下型として、
一方の型枠２０のサブフレーム２２においては、
例えば管体の部品要素１ａと接合フランジの部品
要素１ｇの夫々を下方から係合担持する部分は半
円状の挾持部２２ａ及び凹凸溝挾持部２２ｇの如
くに設けられている。同様に、部品要素１ｃ，１
ｆが係合担持される部分はサブフレーム２２上の
挾持部２２ａ〜２２ｆと言つた具合に、各部品要
素を担持する挾持部が設けられている。その他の
部品要素とこれらに対応する各挾持部とは関連し
た符号が付されている。

一方、上型となる型枠３０においても、下型の
サブフレーム２２側に設けられた様々な形状の挾
持部に対応する位置にしかも対をなす形で、例え
ば下型側の半円状挾持部２２ａ及び凹溝挾持部２
２ｇに対しては同じく半円状挾持部３２ａ、凹溝
挾持部３２ｇの如くに設けられている。

なお、上下型のサブフレーム２２，３２におけ
る対同士の挾持部はいずれもこれら双方によつて
挾持される部品要素の他要素との結合部を避けた
部分に設けられ、部品要素同士の溶接作業等の支
障とならないように配慮されている。

次に、サブフレーム２２，３３における各挾持
部何れも部品要素の外周及び外形よりも大きく加
工されている。これらの挾持部においては、例え
ば第３図に示される挾持部２２ａ，２２ｃ等とこ
れらに対をなす上型側の挾持部３２ａ，３２ｃ等
との夫々の挾持面に沿つて流動状の未硬化樹脂材
４が装填され、予想される溶接歪に対して許容誤
差を含んで組立加工されたマスター構造体を上下
型枠２０，３０によつて挾持して末硬化状態の樹
脂材４上に押し付け、マスター構造体の外形に倣
い造型してその後完全硬化せしめられる。

即ち、一例として第４図は部品要素１ａの第２
図中X₁−X₁線による断面図であり、又第５図は
部品要素１ｄ，１ｅのX₂−X₂線による断面図で
あつて、マスター構造体に基づいて成形された凹
状挾持型４ａ，４ａに部品要素１ａ及び１ｄ，１
ｅが嵌め込まれて位置決めされ、上下の挾持部２
２ａ，３２ａ組及び２２ｄ，３２ｄ組等で挾持さ
れた形を示すものである。

又、第６図はフランジ状の部品要素、１ｆ又は
１ｇの凹状挾持型４ａを成形する態様の変形例で
あつて、第１図の実施例の如くに上下サブフレー
ム２２，３２側にフランジ１ｆ，１ｇを直接挾持
する凹溝挾持部２２ｆ，３２ｆを設けないで、例
えば部品要素１ｆを部品要素１ｃとの溶接結合円
周部Ｗを避けてフランジ面の位置決めを図るため
に、補助の治具プレート５をフランジ状の部品要
素１ｆにネジボルト６で締結し、かかる状態の治
具プレート５を上下の凹状挾持型４ａ，４ａを介
して挾持部２２ｆ，３２ｆ組によつて挾持する位
置決め手段としている。第７図の場合もその変形
態様である。

なお、上記した実施例並びに変形例においては
何れの場合も各部品要素１ａ〜１ｇに対応する挾
持部の全てに凹状挾持型４ａが成形された態様と
しているが、各部品要素１ａ〜１ｇの位置決め精
度の許容値次第で挾持部によつては凹状挾持型４
ａを設ける必要がないものもあり、更に同じ理由
で上下の何れか一方の挾持部のみに凹状挾持型４
ａを設ける場合もある。

次に、第１図の如く、型枠２０，３０のメイン
フレーム２１，３１の対向接合面には夫々対応す
る個所同士に対をなして位置決め片２１ａ，３１
ａが設けられ、型枠２０，３０が互いに接合され
た状態で所定の重ね厚さとなるようになされてい
る。又、型枠２０，３０同士の水平方向へのズレ
防止のために、一方と他方に係合ピン７と係止孔
（図示せず）が設けられて接合時に係合するよう
になされている。更に、型枠２０，３０同士の接
合を強固に維持するために、数ケ所においてトツ
グルクランプ８等の結合部材が要所要所に配設さ
れている。結合部材としては係合ピン７及びトツ
グルクランプ８の如きものに限定されない。

こうして得られた型枠２０，３０によつて、部
品要素１ａ〜１ｇの個々が例えば下型となされた
型枠２０のサブフレーム２２における所定の凹状
挾持型４ａに配置され、次いで上型の型枠３０を
型枠２０に重ね合わせて係合ピン７およびトツグ
ルクランプ８によつて両型枠を結合せしめると、
位置決めされている部品要素１ａ〜１ｇの各々は
両面から挾持されて強固且つ剛体的に保持された
恰好となる。

一方、第８図及び第９図に示されるように、
別々のかご形保持具C₁，C₂によつて複合型の保
持具を形成する型枠４０，５０は、ワーク１０が
複雑且つ容積的にも大型となるような場合に、組
立作業性を考慮して複数のものに分割されて別々
に仮組体となされ、その後に両仮組体を接続して
単一の構造体となすときに採用される。

即ち、ワーク１０ａ及びワーク１０Ｂの如くに
分割されたワーク１０は、ワーク１０Ａ及び１０
Ｂの各々が型枠４０，５０で別々に仮組体となさ
れて保持され、この状態で型枠４０，５０同士を
接合させたときに単一の構造体として組立てられ
る。但し、当初より型枠４０，５０を接合して一
体化した状態でワーク１０Ａ，１０Ｂの各々の仮
組みを行ないつつ、全ての結合が成し終えたワー
ク１０を完成時に型枠４０，５０から取り出す方
式も可能である。

型枠４０，５０の各々はメインフレーム本体４
１，５１とこの本体に対して取外し自在な蓋体４
２，５２と、本体４１，５１及び蓋体４２，５２
の両方に装架されているサブフレーム４３，５３
によつて構成されている。

メインフレーム本体４１，５１の対向端は互い
に接合端部４１ａ，５１ａとなされ、これらの一
方の接合端部５１ａには幾つかの接合ピン５４が
突設され、これに対応する他方の接合端部４１ａ
に接合孔４４が穿孔されていて、接合ピン５４及
び接合孔４４の対応するもの同士が両型枠４０，
５０の接合時に係合する。

又、接合端部４１ａ，５１ａには接合ピン５４
と接合孔４４が係合する両型枠４０，５０の接合
状態を維持できるように、例えばワンタツチでロ
ツク又は解除できるバツクル状の一対の掛止フツ
ク４５及び掛止ピン５５が設けられている。

メインフレーム本体４１，５１に対して分解が
可能な蓋体４２，５２は、組立時の作業性の便宜
を図るためにかかる分解方式となされたのであ
り、本体４１，５１に対して止めビス４６，５６
又はその他の手段で結合される。

なお、第１図のワーク１及び型枠２０，３０の
構造の如くに、サブフレーム２２，３２に設けら
れた部品要素１ａ〜１ｇの各挾持部及び凹状挾持
型４ａと同類のものが、サブフレーム４３，５３
においてもワーク１０Ａ，１０Ｂの各部品要素に
対応する位置に設けられているがそれらの説明は
省略する。但し、第１０図において、サブフレー
ム５３に設けられてワーク１０Ｂ側の部品要素の
一つを挾持している例えばトツグルクランプ１１
が示されている。

次に、一例として上記したかご型保持具Ｃに類
似したかご形保持具C′を用い、ワーク１に類似し
た別のワーク１２を保持して、この部品要素同士
を溶接によつて組立てる装置を第１１図で説明す
る。

ローラコンベア等によるワーク搬入コンベア６
０、搬出コンベア６１及びこれら両コンベア６
０，６１の間に介装される転送コンベア６２によ
つて搬送手段が構成されている。矢印Ｘで表わさ
れるワーク１２の送り方向すなわちかご形保持具
C′の送り方向において、搬入コンベア６０の前方
端にはシリンダ部材６４の作動で搬送路を遮断又
は解放すべく突出後退し、かご型保持具C′が突き
当つて制止せしめられる第１ストツパ６３が設け
られている。この第１ストツパ６３の近傍にはか
ご型保持具C′の有無を検出するフオトセンサ等の
検出器７０Ａが設置されている。即ち、かご形保
持具C′に取り付けられた検出プレート６５上の例
えばボルト等の検出ピン６６の大きさ及び個数、
若しくは配列形状を検出器７０Ａが検出し、この
信号に基づいてワーク１２の種類に対応した作動
命令が図示せぬ制御回路から送られるようになつ
ている。

次に、転送コンベア６２は搬出入コンベア６
０，６１における搬送路面に接続又は離間すべく
昇降動自在で、搬入コンベア６０からワーク１２
を保持したかご形保持具C′を受取り、この保持具
C′が次に述べる保持具把持手段によつて把持され
ると上限位置から下方に向かつて作動する仕組み
になつている。又、転送コンベア６２の前方端に
は送られて来たかご形保持具C′が突き当つて停止
し、その位置にて位置決めされるように第２スト
ツパ６８が設置されている。この第２ストツパ６
８はシリンダ部材６９の作動によつて搬送路を遮
断又は解放すべく突出後退する。又、第２ストツ
パ６８の近傍にはかご形保持具C′の有無を検出す
るフオトセンサ等の検出器７０Ｂを備えている。
即ち、検出器７０Ｂによつてかご形保持具C′が所
定位置に位置決めされた状態が検出され、この検
出信号を制御装置で制御してこの制御信号によつ
て次に述べるかご形保持具C′の把持手段であるチ
ヤツク（把持部材７１）が作動するようになつて
いる。

次に、転送コンベア６２に平行に隣り合うよう
にして、チヤツク部材７１と共に把持機構を構成
する大径輪環状の回転盤７２が設けられている。
この回転盤７２は外周の数個所がガイドローラ７
３で回転自在に支持され、位置決め機構を構成す
る駆動モータ７４の作動でワーク送り方向Ｘに平
行な鉛直面内で回転する。又、回転盤７２の内径
面積はかご形保持具C′に保持されたワーク１２の
最大投影面積よりも大きく、仮組体であるワーク
１２の全域に亘つて回転盤７２の両側から組立作
業が、ここでは溶接作業が行なえるようになつて
いる。

ここで、回転盤７２の側面には油空圧シリンダ
方式又は電動方式による作動で保持具C′を掴持す
るためのチヤツク部材７１が装着され、端アーム
プレート７１ａを介して把持された保持具C′が回
転盤７２と一体的に回転せしめられる構造であ
る。

一方、回転盤７２を中心にその両面方向から、
即ち、回転盤７２を含む鉛直面の両側からロボツ
トの如き一対の作業ヘツド７５，７５が対向して
互いに接近離間できるように設置されている。但
し、作業ヘツド７５，７５としては、溶接作業を
目的としたものに限定されず、例えば部品要素同
士の結合が主にボルト及びネジ等による場合は、
ドライバビツト等と称される締付機構を装着した
ロボツトに置き換えることも勿論可能である。

又、作業ヘツド７５，７５においては、かご形
保持具C′を保持した回転盤７２の回動開始に伴な
い、制御回路からの作動指令によつて、所定時間
内で回転中のワーク１２に対して両面方向から同
時に溶接作業を行なうようになされている。作業
ヘツド７５の構造の詳しい説明は省略する。

次に、上記した実施例のかご形保持具及び装置
を用いた部品要素の組立態様を説明する。

制御装置の回路に電源が投入されると、搬入コ
ンベア６０における第１ストツパ６３によつて位
置決めされたかご形保持具C′の有無を、この場合
検出プレート６５上の検出ピン６６を検出器７０
Ａが検出する。この検出信号に基づく制御信号を
作動指令としてシリンダ部材６４に送り、これを
後退動させて第１ストツパ６３の保持具C′に対す
る制止規制を解除する。この時、搬入コンベア６
０を保持具C′を送り出すべく作動する。

次に、搬入搬出コンベア６０，６１と同一レベ
ルにて待機中の転送コンベア６２にかご形保持具
C′が移送されて来て、第２ストツパ６８に突き当
つて位置決めされる。この位置における保持具
C′の有無が検出器７０Ｂによつて検出され、この
有信号によつて把持アームプレート７１ａを作動
させてかご形保持具C′を把持し回転盤７２の中心
位置に位置決めする。

チヤツク部材７１によつてかご形保持具C′が把
持されると、転送コンベア６２は保持具C′の回転
に邪魔にならない待機位置まで下降動する。

転送コンベア６２が待機位置に至つたことを例
えばリミツトスイツチ等の検出手段が検出する
と、この検出信号を制御した出力信号によつて作
業ヘツド７５，７５をワーク１２に対する所定位
置まで両側から近接せしめる。

近接した位置で作業ヘツド７５，７５には、上
記した如き検出プレート６５における検出ピン６
６を検出器７０Ａが検出した時点で、予めプログ
ラムされているワーク１２の種類に基づく制御信
号が送られ、この制御された出力信号によつて第
１２図に示される溶接トーチ７５ａ，７５ａがワ
ーク１２における最初の作業目標となる結合個所
に向かつて移動する。次いで、溶接トーチ７５
ａ，７５ａによつてワーク１２の両面からの溶接
が行なわれるのである。

溶接トーチ７５ａ，７５ａによる溶接作業開始
に同期して、ワーク１２を例えば矢印Ａの如くに
時計回りの方向へ回動さすべく作動信号が駆動モ
ータ７４に送られ、このモータ７４の駆動によつ
て回転盤７２が所定の回転位置まで選択的に回転
せしめられて位置決めされる。

即ち、ワーク１２における数ケ所にも及ぶ部品
要素同士の結合部の溶接諸条件に基づいたプログ
ラムによつて回転盤７２が回転し、一方の作業ヘ
ツド７５の溶接トーチ７５ａによる結合部の溶接
を半周分だけ分担し終える角度位置まで回転する
ように制御される。しかも、溶接トーチ７５ａ，
７５ａの各々は結合部の溶接面に対して下向き溶
接方式を採ることができる。

こうして、ワーク１２における部品要素同士の
全ての溶接結合が、回転盤７２の回転角度位置決
めと作業ヘツド７５における動作とが諸々の溶接
条件を満たしつつ行なわれるのである。

ワーク１１の溶接による組立が終了すると、か
ご形保持具C′は元の姿勢に停止し、一対の作業ヘ
ツド７５，７５は互いに後退して原位置に復帰す
る。次いで、下方の待機位置における転送コンベ
ア６２は上限位置まで上昇動して復帰し、保持保
持具Ｃを下方から支えて担持する。

次に、チヤツク機構７１によるかご形保持具
C′の把持が解除される。この時、既に第２ストツ
パ６８はシリンダ部材６９の作動で搬送路面から
後退して制止解除された位置に復帰している。

かかる状態で、単一の構造体として組立がなさ
れたワーク１２はかご形保持具C′と共に搬出コン
ベア６１によつて搬出され、その後かご形保持具
C′からワーク１２が取り出される。即ち、ワーク
１２はかご形保持具C′によつて剛体的に保持され
た状態で各結合部の全周溶接がなされているか
ら、かご形保持具C′から直ちに取り出しても反り
等の溶接歪の発生の恐れはほとんど無いに等し
い。

発明の効果 以上詳述した如く、本発明による部品要素溶接
組立装置においては、複数の部品要素を互いに組
み合わせてなる少なくとも２つの仮組体を別々に
内部に保持する少なくとも２つのかご形保持具
と、該仮組体の各々を該かご形保持具の所定位置
に固定する固定手段と、該かご形保持具同士を脱
着自在に結合せしめる結合手段と、溶接作業ヘツ
ドと、該溶接作業ヘツドを該かご形保持具内に挿
入させて該仮組体の溶接部位に近接せしめて溶接
作業を行なわしめる制御部とから成り、該２つの
かご形保持具の外側から該仮組体の各々について
溶接作業を施してから該２つのかご形保持具を結
合せしめ、そののち該仮組体双方を合体すべく溶
接作業を施す。

このように、部品要素の仮組体を立体構造のか
ご形保持具内に保持して溶接作業ヘツドを該かご
形保持具の内部に挿入して仮組体の所定溶接部位
に近接せしめて溶接作業をなす構成の故、総べて
の溶接部位に対して３次元的に溶接を施すことが
出来て全溶接部位において良質の溶接ビードを得
ることが出来るのである。

また、２つのかご形保持具内の仮組体の各々に
ついて溶接作業を施してから該かご形保持具の
各々を結合し、この後仮組体の双方を合体すべく
溶接作業を施す構成の故、複雑な形状の組立体に
対して所望の溶接をなすことが可能となり、更
に、溶接作業の分割による工程管理の容易さも得
られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はかご形保持具によつてワークを仮組体
として保持する態様の斜視図、第２図はその平面
図、第３図は挾持部における硬化樹脂の装填態様
の斜視図、第４図は第２図のX₁−X₁線による凹
状挾持型の縦断面図、第５図は第２図のX₂−X₂
線による凹状挾持型の縦断面図、第６図及び第７
図は何れもフランジを有した部品要素に対する凹
状挾持型の変形例の縦断面図、第８図及び第９図
はかご形保持具によつて分割されたワークを別々
に仮組体として保持する態様の分解斜視図及び組
立斜視図、第１０図は部品要素の挾持具としての
トツグルクランプによる挾持態様の斜視図、第１
１図は用途に応じたかご形保持具に保持されたワ
ークを組立てる装置の斜視図、第１２図は一例と
して溶接作業用トーチが作業ヘツドに装着されて
ワークを両側面から溶接作業する態様の平面図で
ある。 主要部分の符号の説明、１，１０，１２……仮
組体のワーク、４ａ……硬化樹脂による凹状挾持
型、８，１１……トツグルクランプ、２０，３
０，４０，５０……かご形保持具を形成する型枠
（フレーム）、７１……チヤツク機構、７２……回
転盤、７５……作業ヘツド、Ｘ……ワーク送り方
向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の部品要素を互いに組み合わせてなる少
   なくとも２つの仮組体を別々に内部に保持する少
   なくとも２つのかご形保持具と、前記仮組体の
   各々を前記かご形保持具の所定位置に固定する固
   定手段と、前記かご形保持具同士を脱着自在に結
   合せしめる結合手段と、溶接作業ヘツドと、前記
   溶接作業ヘツドを前記かご形保持具内に挿入させ
   て前記仮組体の溶接部位に近接せしめて溶接作業
   を行なわしめる制御部とから成り、前記２つのか
   ご形保持具の外側から前記仮組体の各々について
   溶接作業を施してから前記２つのかご形保持具を
   結合せしめ、そののち前記仮組体双方を合体すべ
   く溶接作業を施すことを特徴とする部品要素溶接
   組立装置。