JP3839783B2 - 車体フレーム用位置決め治具装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車体フレームを所定の作業位置に供給して位置決め固定する車体フレーム用位置決め治具装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、車体フレームの溶接を行う溶接システムでは、複数の溶接ステーションに溶接ロボットを配設し、各溶接ステーションに対しワーク搬送路から車体フレームを治具に位置決めした状態で投入して溶接を行っている。
【０００３】
この場合、溶接ステーションにおいて車体フレームを位置決めする治具は、各車体フレーム毎に準備しなければならない。また、溶接ステーションに投入された車体フレームと溶接ロボットとの位置決めの関係は、車体フレームの種類、それに対応する治具および溶接ロボットの種類の組み合わせによって異なるため、その組み合わせに対応した数からなる多数の専用治具を準備する必要がある。この場合、車体フレームや溶接ロボットの種類の増加に伴って治具の種類も多くなり、設備コストが増大する問題が発生する。さらに、各治具において、溶接ロボットとの位置関係を２〜３ヶ月毎に調整しなければならないため、精度維持のための管理が煩雑となる問題もある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に開示された従来技術では、各溶接ステーションに車体フレームを位置決めする位置調整可能なポジショナーを配設し、搬送ロボットを用いてワーク搬送路から車体フレームを各ポジショナーに供給し、ポジショナーにより車体フレームを溶接ロボットに応じた位置や姿勢に調整して溶接を行うようにしている。これにより、各溶接ステーションに配設されるポジショナーを各溶接ステーションの溶接ロボットに対して共通化することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３５１７５３号公報（段落［００１５］、［００１６］、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各溶接ステーションでは、ポジショナーが不可欠であり、また、少なくとも車体フレームの種類に応じた異なる構成からなるポジショナーが必要である。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、車体フレームの種類のみに依存した必要最小限の位置決め治具を用いて車体フレームを高精度に位置決めすることができるとともに、低コスト化を図ることのできる車体フレーム用位置決め治具装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、車体フレーム（１２）が位置決め固定される位置決め治具（２０）と、
前記位置決め治具（２０）の一端部を保持し、前記位置決め治具（２０）を前記車体フレーム（１２）の作業位置に供給して所望の姿勢で位置決めする位置決めロボット（２２）と、
前記作業位置に配設され、前記一端部が前記位置決めロボット（２２）によって保持された前記位置決め治具（２０）の他端部が着脱自在に係合する係合部（１７２、１７４、１７６、１７８）を有し、前記位置決め治具（２０）の前記他端部を保持する位置決め治具保持機構（２４）と、
を備え、前記係合部（１７２、１７４、１７６、１７８）は、前記位置決めロボット（２２）により設定される前記車体フレーム（１２）の所望の姿勢に対応した前記位置決め治具（２０）における前記他端部の位置に従って揺動および進退可能に構成され、前記車体フレーム（１２）は、前記位置決めロボット（２２）および位置決め治具保持機構（２４）によって両端部が支持された前記位置決め治具（２０）により位置決め固定されることを特徴とする。
【０００９】
この場合、車体フレームの形態に応じて構成された位置決め治具に固定された車体フレームは、位置決めロボットによって作業位置に供給される。次いで、位置決め治具の端部に位置決め治具保持機構を構成する係合部を係合させ、位置決めロボットにより車体フレームを所望の作業姿勢に位置決めする。このとき、位置決め治具は、位置決めロボットおよび位置決め治具保持機構によって支持されているため、安定した状態で所望の作業を高精度に遂行することができる。
【００１０】
なお、係合部を揺動可能に支持するとともに、係合部を位置決め治具に向かって変位可能に支持することにより、位置決めロボットによって位置決め治具を任意の作業姿勢に設定することができる。
【００１１】
また、係合部を弾性部材を介して変位可能とすることにより、位置決め治具と係合部とが係合する際に生じる衝撃を吸収することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の車体フレーム用位置決め治具装置が適用される溶接システム１０の平面構成図である。
【００１３】
溶接システム１０は、仮組状態で供給される車体フレーム１２に対して本溶接を行うシステムであり、複数の車体フレーム１２が配置される配置台１４を有する車体フレーム配置部１６と、車体フレーム配置部１６から供給された車体フレーム１２に対して本溶接を行う溶接ステーション１８と、車体フレーム配置部１６から溶接ステーション１８に車体フレーム１２を搬送して位置決めする位置決め治具２０を有する位置決めロボット２２とを備える。
【００１４】
溶接ステーション１８には、位置決めロボット２２と協働して位置決め治具２０を保持する位置決め治具保持機構２４と、位置決めされた車体フレーム１２に対して本溶接を行う２台の溶接ロボット２６、２８とが配設される。
【００１５】
位置決めロボット２２は、図２に示すように、基台３０上に配設される矢印Ａ方向に回転可能な第１アーム３２と、第１アーム３２の端部に配設され矢印Ｂ方向に回転可能な第２アーム３４と、第２アーム３４の端部に配設され矢印Ｃ方向に回転可能な第３アーム３６と、第３アーム３６の端部に配設され矢印Ｄ方向に回転可能な第４アーム３８と、第４アーム３８の端部に配設され矢印Ｅ方向に回転可能な第５アーム４０とを有する。第５アーム４０の端部には、位置決め治具２０が連結される。
【００１６】
位置決め治具２０は、図３に示すように、一端部が位置決めロボット２２の第５アーム４０に連結される略Ｌ字形状の治具ベース４２と、連結板４４、４６を介して治具ベース４２の他端部に装着される略Ｌ字形状の連結アーム４８と、治具ベース４２上に配設される第１固定部５０、５２と、上部の連結板４４上に配設される第２固定部５４、５６とを備える。
【００１７】
ここで、車体フレーム１２は、例えば、４輪バギー車に提供されるものであり、上部に配設される２本のアッパーフレーム５８、６０と、下部に配設される２本のロアフレーム６２、６４と、各フレーム５８、６０、６２、６４間を連結する複数のサブフレーム６６とを備える。ロアフレーム６２、６４の前部には、サスペンションを懸架するための孔部６８、７０を有するブラケット７２、７４が配設される。また、ロアフレーム６２、６４の後部には、スイングアームの端部を軸支するための孔部７６、７８を有するブラケット８０、８２が配設される。
【００１８】
位置決め治具２０を構成する第１固定部５０、５２は、治具ベース４２に立設されるブラケット８６、８８と、ブラケット８６、８８の上部に配設され、固定用ボルト９０、９２が螺合される螺子部９４、９６とを備える。また、第２固定部５４、５６は、図４に示すように、連結板４４、４６上に固定された支持板８４の両端部に立設されるブラケット９８、１００と、ブラケット９８、１００の上部に配設され、固定用ボルト１０２、１０４が螺合される螺子部１０６、１０８とを備える。なお、ブラケット９８、１００には、補強用リブ１１０、１１２が配設される。
【００１９】
位置決め治具２０を構成する連結アーム４８の端部には、係合部１１４が配設される。係合部１１４は、図５に示すように、開口部１１６と、内部空間が拡開して形成される凹部１１８とを有する。
【００２０】
位置決め治具保持機構２４は、基台１２０上に立設される２本の支柱１２２、１２４と、支柱１２２、１２４の上端部に配設される軸受部１２６、１２８と、軸受部１２６、１２８に軸支される回転軸１３０、１３２によって回転可能に支持される支持部１３４とを備える。
【００２１】
上部の支柱１２２、１２４間は、連結板１３６によって連結される。また、支柱１２２、１２４には、略Ｌ字形状の固定アーム１３８の一端部が固定され、この固定アーム１３８の上端部には、支持部１３４を固定するための固定ピン１４０が挿入される孔部１４２が形成される。
【００２２】
支持部１３４は、中央部の両側部に回転軸１３０、１３２が配設され、一端部には、固定アーム１３８の上端部が挿通されるブラケット１４４、１４６が配設される。ブラケット１４４、１４６には、固定ピン１４０が挿入される孔部１４８、１５０が形成される。
【００２３】
支持部１３４の他端部側には、長孔部１５２が形成され、この長孔部１５２には、他端部から円筒状の支持スリーブ１５４が挿入される。支持スリーブ１５４の内周面には、メタルシール１５６、１５８が配設されており、これらのメタルシール１５６、１５８を介して円柱状のロッド部材１６０が支持スリーブ１５４に対して変位自在且つ回転自在な状態で挿入される。
【００２４】
ロッド部材１６０の一端部には、支持スリーブ１５４に係合して抜け止めとなるフランジ１６２が形成される。また、ロッド部材１６０の一端部側に穴部１６４が形成され、この穴部１６４には、ロッド部材１６０を支持部１３４から突出させる方向に付勢するコイルスプリング１６６（弾性部材）が配設される。なお、長孔部１５２には、外部に連通する連通孔部１６８が形成されており、この連通孔部１６８を介して空気を出入可能とし、ロッド部材１６０の長孔部１５２に対する変位が容易となるように構成される。
【００２５】
ロッド部材１６０の他端部には、シリンダ１７０が配設される。シリンダ１７０は、対向して配設される２組の係合部１７２、１７４、１７６、１７８を相互に近接離間可能である。係合部１７２、１７４、１７６、１７８は、位置決め治具２０の連結アーム４８に配設した係合部１１４の凹部１１８に係合する爪部１８０を有する。
【００２６】
本実施形態の溶接システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。
【００２７】
先ず、位置決めロボット２２の第５アーム４０に対して、車体フレーム１２の種類に対応した位置決め治具２０を装着する。次いで、位置決めロボット２２を駆動し、位置決め治具２０を車体フレーム配置部１６まで移動させた後、その位置決め治具２０に仮溶接によって組み付けられている車体フレーム１２を固定する。
【００２８】
位置決め治具２０に車体フレーム１２を固定する場合、図３に示すように、第１固定部５０、５２の螺子部９４、９６に固定用ボルト９０、９２を螺合させ、固定用ボルト９０、９２の先端部を、車体フレーム１２を構成するロアフレーム６２、６４に形成されたブラケット７２、７４の孔部６８、７０に挿入する。同様に、図４に示すように、第２固定部５４、５６の螺子部１０６、１０８に固定用ボルト１０２、１０４を螺合させ、固定用ボルト１０２、１０４の先端部を、車体フレーム１２を構成するロアフレーム６２、６４に形成されたブラケット８０、８２の孔部７６、７８に挿入する。
【００２９】
この場合、ブラケット７２、７４は、車体フレーム１２にサスペンションを取り付けるための部材であり、また、ブラケット８０、８２は、車体フレーム１２にスイングアームを取り付けるための部材であり、これらを用いて位置決め治具２０に対して車体フレーム１２が高精度に位置決め固定される。
【００３０】
なお、位置決め治具２０に対する車体フレーム１２の固定作業は、例えば、位置決めロボット２２によって車体フレーム配置部１６に移動された位置決め治具２０に対して、載置用ロボットを用いて車体フレーム１２を載置した後、固定用ボルト９０、９２、１０２、１０４をサーボモータによって駆動されるナットランナ等を用いて螺合させる、といったような方法により自動化することが可能である。
【００３１】
位置決め治具２０に車体フレーム１２を固定した後、再び位置決めロボット２２を駆動し、位置決め治具２０とともに車体フレーム１２を溶接ステーション１８まで搬送する。このとき、溶接ステーション１８に配設されている位置決め治具保持機構２４は、図５に示すように、支持部１３４が水平状態となるように、端部の孔部１４８、１５０に固定アーム１３８の孔部１４２を介して固定ピン１４０を挿入しておく。また、位置決め治具保持機構２４を構成するシリンダ１７０を駆動して係合部１７２、１７４、１７６、１７８を相互に近接させた状態に設定しておく。
【００３２】
そこで、位置決めロボット２２を駆動し、位置決め治具２０に連結された連結アーム４８の端部に配設された係合部１１４を図５に示す矢印Ｆ方向に変位させることにより、係合部１１４の凹部１１８に位置決め治具保持機構２４を構成する係合部１７２、１７４、１７６、１７８の爪部１８０が挿入される。この場合、係合部１７２、１７４、１７６、１７８を支持するロッド部材１６０は、支持部１３４の長孔部１５２に配設されたコイルスプリング１６６によって矢印Ｆ方向に変位可能に構成されているため、係合部１１４と係合部１７２、１７４、１７６、１７８との係合時における衝撃が吸収される。
【００３３】
次いで、係合部１７２、１７４、１７６、１７８を相互に離間させるようにシリンダ１７０を駆動することにより、爪部１８０が係合部１１４に係合し、位置決め治具２０の端部が支持部１３４に連結される。この結果、車体フレーム１２が固定された位置決め治具２０は、一端部が位置決めロボット２２によって保持され、他端部が位置決め治具保持機構２４によって保持される。この後、支持部１３４のブラケット１４４、１４６から固定ピン１４０を抜き取り、支持部１３４を回転軸１３０、１３２を中心として矢印Ｇ方向に揺動自在な状態に設定する。
【００３４】
次に、位置決めロボット２２は、第１アーム３２、第２アーム３４、第３アーム３６、第４アーム３８、第５アーム４０を移動させることにより、溶接ステーション１８における車体フレーム１２を所望の姿勢に設定する。この場合、位置決め治具保持機構２４を構成するロッド部材１６０は、位置決めロボット２２の移動に伴って矢印Ｇ方向に移動し、また、支持スリーブ１５４を中心として回動し、あるいは、支持スリーブ１５４に対して変位するように構成されているため、位置決めロボット２２は、車体フレーム１２を任意の姿勢に容易に設定することができる。
【００３５】
車体フレーム１２が所望の姿勢に位置決めされた後、車体フレーム１２の両側部に配設された溶接ロボット２６、２８が駆動され、車体フレーム１２に対する本溶接作業が遂行される。この場合、車体フレーム１２は、位置決めロボット２２および位置決め治具保持機構２４によって位置決め保持されているため、溶接中に車体フレーム１２が揺動するようなことがなく、高精度な位置決め状態を維持して溶接作業を行うことができる。また、作業性を考慮して車体フレーム１２の姿勢を変更し、溶接作業を継続することもできる。
【００３６】
なお、本発明の車体フレーム用位置決め治具装置は、４輪バギー車以外の車両フレーム、例えば、３輪車や２輪車の車両フレームの位置決めに対しても適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、位置決めロボットに位置決め治具を保持させ、そのまま作業位置に車体フレームを供給して位置決めするため、各作業位置に専用の治具を配設する必要がなくなり、作業ラインにおける治具に要するコストを大幅に低下させることができる。
【００３８】
また、位置決めロボットに保持された位置決め治具を交換することにより、異なる車体フレームに対しても容易に対応することができる。
【００３９】
さらに、各作業位置での車体フレームの位置決め姿勢は、車体フレームの種類に従った位置決めロボットの位置制御によって任意に設定することができる。
【００４０】
さらにまた、位置決め治具は、両端部が位置決めロボットおよび位置決め治具保持機構によって保持されているため、車体フレームが極めて安定した状態に位置決めされ、これによって作業を高精度に遂行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接システムの平面構成図である。
【図２】溶接ステーションにおける位置決めロボットおよび位置決め治具保持機構による車体フレームの位置決め状態の側面説明図である。
【図３】溶接ステーションにおける位置決めロボットおよび位置決め治具保持機構による車体フレームの位置決め状態の斜視説明図である。
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図１に示すＶ−Ｖ線一部省略断面図である。
【符号の説明】
１０…溶接システム １２…車体フレーム
１６…車体フレーム配置部 １８…溶接ステーション
２０…位置決め治具 ２２…位置決めロボット
２４…位置決め治具保持機構 ２６、２８…溶接ロボット
５０、５２…第１固定部 ５４、５６…第２固定部
１１４、１７２、１７４、１７６、１７８…係合部
１３４…支持部 １４０…固定ピン
１６０…ロッド部材

Claims (3)

1. 車体フレーム（１２）が位置決め固定される位置決め治具（２０）と、
   前記位置決め治具（２０）の一端部を保持し、前記位置決め治具（２０）を前記車体フレーム（１２）の作業位置に供給して所望の姿勢で位置決めする位置決めロボット（２２）と、
   前記作業位置に配設され、前記一端部が前記位置決めロボット（２２）によって保持された前記位置決め治具（２０）の他端部が着脱自在に係合する係合部（１７２、１７４、１７６、１７８）を有し、前記位置決め治具（２０）の前記他端部を保持する位置決め治具保持機構（２４）と、
   を備え、前記係合部（１７２、１７４、１７６、１７８）は、前記位置決めロボット（２２）により設定される前記車体フレーム（１２）の所望の姿勢に対応した前記位置決め治具（２０）における前記他端部の位置に従って揺動および進退可能に構成され、前記車体フレーム（１２）は、前記位置決めロボット（２２）および位置決め治具保持機構（２４）によって両端部が支持された前記位置決め治具（２０）により位置決め固定されることを特徴とする車体フレーム用位置決め治具装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記位置決め治具保持機構（２４）は、前記係合部（１７２、１７４、１７６、１７８）を揺動および進退可能に支持する支持部（１３４）を備えることを特徴とする車体フレーム用位置決め治具装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記係合部（１７２、１７４、１７６、１７８）は、前記位置決め治具（２０）の前記他端部が係合する際の衝撃を吸収すべく、弾性部材（１６６）により前記位置決め治具（２０）の前記他端部に対して進退可能な状態で前記支持部（１３４）に支持されることを特徴とする車体フレーム用位置決め治具装置。

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