JP3927540B2

JP3927540B2 - 車体組付方法

Info

Publication number: JP3927540B2
Application number: JP2003542003A
Authority: JP
Inventors: 純二元見; 功喜夛; 信夫那須; 卓司泉谷; 機赤木; 和人池田; 寛充荒山
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: KR20040053274A; DE60227287D1; CN100586780C; US7448529B2; WO2003039941A1; EP1473214A4; CN1582239A; JPWO2003039941A1; EP1473214B1; US20050017057A1; EP1473214A1

Description

技術分野
本発明は車体組付方法に係り、特に、▲１▼アンダーボディに左右のサイドメンバーを溶接する際の組付方法（請求項１及び２）、▲２▼アンダーボディの左右にサイドメンバーを溶接する工程と、両サイドメンバーの上端部間にルーフなどの横断部材を載置し溶接する工程を完全に分離した組付方法（請求項３）、及び、▲３▼アンダーボディの左右に立設したサイドメンバー上端部間にルーフ、ヘッダー又はフレームバックなどの横断部材を仮付けする際の組付方法（請求項４）に関する。
背景技術
自動車の車体は、アンダーボディ、左右一対のサイドメンバー及びルーフを主要部材として構成される。これら主要部材は各種位置決め治具を使用して相対的に位置決めされ、この位置決め状態で溶接ロボットによるスポット溶接で仮付けされ、その後増し打ち溶接される。
ところで、従来の車体組付方法では、前記主要部材を位置決めするために一般的に大掛かりな位置決め治具を使用している。例えば、サイドメンバー用とルーフ用の治具として、これら部材よりも一回り大きな屏風状の治具を使用する場合がある。このような大きな治具を使用した車体組付方法では、サイドメンバー用治具を車体組立ラインの左右両側に進退自在に配設すると共に、ルーフ用治具を車体組立ラインの上方で昇降自在に配設する。そしてサイドメンバーを搬送装置によって左右の治具の前面に搬送してセットした後、当該治具を前進させてアンダーボディの所定位置に位置決めし、この状態でアンダーボディとサイドメンバー間を溶接する。その後、サイドメンバー用治具をそのままにして当該治具で支持したサイドメンバーの上端部間に別の治具で支持したルーフを載置し、このルーフの左右溶接縁とサイドメンバーの上位溶接縁との間を溶接していた。
このような屏風状治具は大型かつ大重量のため、初期設備投資が嵩むことは勿論のこと、生産車種切替え（段替え）の際は別の治具に交換するため治具の進退駆動機構と脱着しなければならないが、この脱着作業に非常な手間が掛かり、その間生産ラインを完全にストップしなければならないという不都合がある。
また、段替えを迅速に行うため回転式の治具を使用した車体組立方法もあるが、この回転式治具は三車種対応では三角柱状、四車種対応では四角柱状となるため、大きさ重量共に屏風状治具をさらに上回り、初期設備投資が一層高騰する結果となる。
また、左右一対のサイドメンバー用治具とルーフ用治具とは相互独立であり、これら３つの治具の車体側振込み位置が地上側静止系に対して正確に位置決めされることを前提としてサイドメンバーとルーフとの正確な位置決めと溶接がなされるのであるが、サイドメンバー用治具もルーフ用治具も前後ないし上下に移動する駆動手段に取付けられており、これら駆動手段の位置決め精度がそのままサイドメンバーとルーフとの相互溶接精度に影響してくる。前記駆動手段は大型で重量物の治具をかなりの高速で昇降させたり前後動させる必要があるから、厳格な位置決め精度を維持するには高度の技術と不断のメンテナンスが欠かせない。
しかし、現実には駆動手段の可動部分の磨耗等が原因で前記位置決め精度が次第に低下する場合がある。
また、左右一対のサイドメンバー用治具とルーフ用治具は相互独立であるが、これら３つの治具が一斉に車体側に振込まれて左右のサイドメンバーとルーフが各溶接縁で相互に当接するため、３つの治具間で力の干渉が発生しやすい。この力の干渉が車体左右方向でバランスを保っていれば問題はないが、各治具の位置決め精度のバラツキや治具上のクランプ治具の不具合等が原因でサイドメンバーに右又は左方向の偏った力が作用する場合がある。このような偏った力が作用すると、サイドメンバーが正規縦置き姿勢から左右方向に面倒れし、フロントウィンド又はリヤウィンドの開口形状が歪み、ウィンドシールドの嵌合性に支障が出る。
また、ルーフとサイドメンバーとの間の位置決め精度は、特にフロントとリヤのウィンド開口形状の歪みとなって現れてくるので、わずかな誤差でもウィンドシールドの嵌合性良否に大きく影響する。従来の大型治具を使用したルーフの位置決めでは、左右のサイドメンバに溶接縁を同時かつ均等に押付けることは不可能であり、左右いずれかのサイドメンバにルーフの溶接縁が先に当接する。このような左右不均一の当りが発生すると、ルーフとサイドメンバとの位置決め精度に微妙なズレが発生する可能性がある。
このような不都合は試作によって事前にチェックされて各治具が再調整されるが、不都合の原因を解析究明するにはかなりの時間と手間を要する。
発明の開示
本発明の第１の目的は、アンダーボディの左右両側にサイドメンバーを溶接（仮付け）する際に使用するサイドメンバー用治具の軽量コンパクト化を図り、もって初期設備投資の低減と段替作業の容易迅速化を達成することにある。
本発明の第２の目的は、サイドメンバー用及びルーフ用の各治具の軽量コンパクト化が可能で、初期設備投資の低減と段替作業の容易迅速化を達成でき、かつ、サイドメンバーとルーフとの組付性に関する問題の解析を容易にする車体組付方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、ルーフ用治具の軽量コンパクト化を図り、もって初期設備投資の低減と段替作業の容易迅速化を達成し、かつ、治具昇降用の大掛かりな駆動手段を使用することなくルーフ、ヘッダー又はフレームバックなどの横断部材をサイドメンバーに正確に位置決めして仮付けすることのできる車体組付方法を提供することにある。
本発明の第１の車体組付方法は、車体組立ラインの所定位置に位置決めされたアンダーボディに対して左右一対のサイドメンバーをその下位溶接縁をアンダーボディの左右溶接縁に合わせた状態で縦置きし、この縦置き状態の左右のサイドメンバーの下位溶接縁の少なくとも前後部計４箇所とアンダーボディとを、所定位置に配置した少なくとも４つのクランプ治具で連結固定し、この連結固定状態でアンダーボディとサイドメンバーとを溶接するようにしたことを特徴とする。
サイドメンバーの搬送と縦置きには汎用ロボットを使用することができ、汎用ロボットの近傍まで搬送されてきたサイドメンバーを汎用ロボットで取上げ、そのままアンダーボディの所定位置まで移動させて縦置きし、この状態で４つのクランプ治具で左右のサイドメンバーの下位溶接縁の少なくとも前後部計４箇所とアンダーボディとを連結固定し、両者を溶接ロボットにより溶接するのである。
従来のサイドメンバー用治具は、サイドメンバーを全体的にクランプする考え方であったため、サイドメンバーよりも一回りも二回りも大型にならざるを得なかったが、本発明はサイトメンバー全体をクランプするのではなく、サイドメンバーの横倒れ方向規制は搬送用の汎用ロボットなどに受持たせ、サイドメンバーの下位溶接縁の前後部だけの前後・左右・上下方向規制を４つのクランプ治具で受持たせるようにした。このため、４つのクランプ治具を軽量コンパクトに構成でき、初期設備投資の大幅低減が可能になると共に、クランプ治具自体が軽量コンパクトであるためこれを汎用ロボット等を使用して簡単に移動でき、段替作業の容易迅速化と段替用設備の低コスト化を実現できる。また、クランプ治具がコンパクトであるため車体組立ラインの側方に適当なラック設備などを設けることにより省スペースのクランプ治具用待機エリアを容易に確保することができる。
本発明の第２の車体組付方法は、車体組立ラインの所定位置に位置決めされたアンダーボディに対して左右一対のサイドメンバーをその下位溶接縁をアンダーボディの左右溶接縁に合わせた状態で縦置きし、この縦置き状態の左右のサイドメンバーの下位溶接縁の少なくとも前後部計４箇所とアンダーボディとを、所定位置に配置した少なくとも４つのクランプ治具で連結固定し、この連結固定状態でアンダーボディとサイドメンバーとを仮付け溶接する車体組付方法であって、前記アンダーボディが位置決めされる車体組立ラインの所定位置の左右両側に、車体組立ラインに向って前後動可能で前記クランプ治具を着脱自在に搭載可能な前後各２基のスライド台と、各スライド台の後退位置にあって前記クランプ治具を着脱自在に搭載して昇降可能な昇降台とを配設し、前記昇降台を上昇させて当該昇降台上に前記クランプ治具をロボット等で搬送（全くの人力による搬送、ホイスト等の補助具を使用した半自動の搬送、及びロボット等の搬送装置による完全自動搬送を含む。以下同様。）して搭載し、前記昇降台を下降させることにより前記クランプ治具を後退位置にある前記スライド台上に移載し、前記スライド台を前進させて前記クランプ治具で前記アンダーボディとサイドメンバーとを連結固定し、前記昇降台は再度上昇させて当該昇降台上に段替用の別のクランプ治具をあらかじめロボット等で搬送しておき、段替時に前進位置にある前記スライド台上のクランプ治具をロボット等で取上げて空のスライド台を後退させた後、前記昇降台を下降させてスライド台上に次のクランプ治具を移載するようにしたことを特徴とする。
サイドメンバーの搬送と縦置きには汎用ロボットを使用することができ、汎用ロボットの近傍まで搬送されてきたサイドメンバーを汎用ロボットで取上げ、そのままアンダーボディの所定位置まで移動させて縦置きし、この状態で４つのクランプ治具で左右のサイドメンバーの下位溶接縁の少なくとも前後部計４箇所とアンダーボディとを連結固定し、両者を溶接ロボットにより溶接するのである。
従来のサイドメンバー用治具は、サイドメンバーを全体的にクランプする考え方であったため、サイドメンバーよりも一回りも二回りも大型にならざるを得なかったが、本発明はサイドメンバー全体をクランプするのではなく、サイドメンバーの横倒れ方向規制は搬送用の汎用ロボットなどに一時的に受持たせ、サイドメンバーの下位溶接縁の前後部だけの前後・左右・上下方向規制を４つのクランプ治具で受持たせるようにした。このため、４つのクランプ治具を軽量コンパクトに構成でき、初期設備投資の大幅低減が可能になると共に、クランプ治具自体が軽量コンパクトであるためこれを汎用ロボットを使用して簡単に移動でき、段替作業の容易迅速化と段替用設備の低コスト化を実現できる。また、クランプ治具がコンパクトであるため車体組立ラインの側方に適当なラック設備などを設けることにより、省スペースのクランプ治具用待機エリアを確保することができる。
また、昇降台の上に段替用治具をあらかじめ搭載しておくことで、スライドガイドの前側に出ている用済み治具をロボット等で取上げた後はスライド台を後退させて昇降台を下降させれば、後はスライド台を前進させるだけで次の車種のクランプ動作に即入れるのでタクトタイムが非常に短くてすむ。
本発明の第３の車体組付方法は、車体組立ラインの所定位置に位置決めされたアンダーボディに対して左右一対のサイドメンバーを第１治具を使用して位置決めすると共にその下位溶接縁をアンダーボディの左右溶接縁に合わせて溶接する第１工程と、前記第１治具を開放した後に左右のサイドメンバーの上位溶接縁間にルーフ、ヘッダー又はフレームバックなどの横断部材をその左右溶接縁をサイドメンバーの上位溶接縁に合わせて載置すると共に第２治具を使用して位置決めしてこの位置決め状態で前記上位溶接縁と左右溶接縁とを溶接する第２工程とを有することを特徴とする。
前記第１工程では左右のサイドメンバーがアンダーボディに対して位置決めされて溶接され、第２工程では第１工程で使用された第１治具が開放された後ルーフ、ヘッダー又はフレームバックなどの横断部材が第２治具を使用して位置決めされて溶接されるから、第１治具と第２治具とが力の干渉を起こすことがなく、サイドメンバと横断部材との組付性に関する問題の解析を短期間で完了することができるようになる。また、このように治具間での力の干渉が発生しないので各治具の小型軽量化が可能となり、初期設備投資の低減と段替作業の容易迅速化に貢献することができる。
本発明の第４の車体組付方法は、車体組立ラインの所定位置に位置決めされたアンダーボディに対して左右一対のサイドメンバーをその下位溶接縁をアンダーボディの左右溶接縁に合わせて溶接した後、左右のサイドメンバーの上位溶接縁間にルーフ、ヘッダー又はフレームバックなどの横断部材をその左右溶接縁をサイドメンバーの上位溶接縁に合わせて仮置きし、この仮置きした横断部材の前後２箇所に、地上側から立設された矢倉状フレームに左右両端を着脱自在に支持され前記横断部材の上方を横断した梁状治具を配置し、この梁状治具に配設した駆動源を共通にする左右一対のクランプ治具でサイドメンバーの上位溶接縁前後部と横断部材の左右溶接縁前後部とを連結固定し、この連結固定状態でサイドメンバーと横断部材の溶接縁相互を仮付け溶接するようにしたことを特徴とする。
サイドメンバーの上端部間に仮置きされたルーフ、ヘッダー又はフレームバックなどの横断部材とサイドメンバーとが梁状治具によって互い連結されると、当該横断部材とサイドメンバーの溶接縁部分が矢倉状フレーム体を介して静止系に位置決め固定されるので、サイドメンバーの上位及び下位の溶接縁が全て静止系に対して位置決めされ、かつ、横断部材の四隅ないし両端計４箇所の溶接縁も全て地面側に対して位置決めされ、この位置決め状態においてサイドメンバーと横断部材が仮付けされるから、フロントウィンド開口及びリヤウィンド開口の歪みが発生せず、所期のフロントウィンド開口形状及びリヤウィンド開口形状が得られる。
また、梁状治具は今までのルーフ用治具に比べて軽量コンパクトであるから、初期設備投資の大幅削減が可能となると共に、その段替用ストックエリアと治具搬送ロボットをルーフ仮付けステーションの側方に配設しておくことで治具搬送ラインを使用しない迅速な段替が可能となる。
さらに、梁状治具に配設した左右一対のクランプ治具を共通の駆動源で駆動するようにしたので、左右のサイドメンバーの上位溶接縁前部又は後部と、横断部材の左右溶接縁前部又は後部とが、左右方向でタイミングを同期して連結固定されることになる。これにより、連結固定のタイミングのずれに起因するフロント又はリヤのウィンド開口形状の歪み発生を可及的に防止することができる。
前述した第１〜第４の発明の効果を纏めると以下のようになる。
第１の発明は前述の如く、アンダーボディにセットされた左右のサイドメンバーの下位溶接縁の少なくとも前後部計４箇所とアンダーボディとを、所定位置に配置した少なくとも４つのクランプ治具で連結固定し、この連結固定状態でアンダーボディとサイドメンバーとを溶接するようにしたから、サイドメンバー全体をクランプする大型治具を使用した従来の組付方法に比べて治具の著しい小型化が図られ、初期設備投資の大幅低減と段替動作の迅速化が図られ、かつ、従来は▲１▼治具に対するサイドメンバーのセット、▲２▼治具によるサイドメンバーのクランプ、▲３▼治具の前進によるサイドメンバーのアンダーボディへのセットの３動作が必要であったが、本発明では▲１▼サイドメンバーのアンダーボディへのセット、▲２▼治具によるサイドメンバーのクランプの２動作で済むから、サイドメンバー受渡し回数が１回少なくなってタクトタイムが大幅に向上し、また受渡し回数が１回少なくなることでサイドメンバーが受渡しにより受ける損傷の可能性を少なくすることができる。
第２の発明は前述の如く、アンダーボディにセットされた左右のサイドメンバーの下位溶接縁の少なくとも前後部計４箇所とアンダーボディとを、所定位置に配置した少なくとも４つのクランプ治具で連結固定し、この連結固定状態でアンダーボディとサイドメンバーとを溶接するようにしたから、サイドメンバー全体をクランプする大型治具を使用した従来の組付方法に比べて治具の著しい小型化が図られ、初期設備投資の大幅低減と段替動作の迅速化が図られ、特にクランプ治具の軽量コンパクト化に合わせて車種切替に伴うクランプ治具の交換をロボット等で行い、かつ、クランプ治具を搭載するスライド台と昇降台の組合わせ構造により、段替用治具をあらかじめ昇降台に搭載しておくことで、スライドガイドの前側に出ている用済み治具をロボット等で取上げた後はスライド台を後退させて昇降台を下降させれば、後はスライド台を前進させるだけで次の車種のクランプ動作に即入れるのでタクトタイムを大幅短縮することができる。
第３の発明は前述の如く、第１工程でアンダーボディに対して第１治具を使用して左右一対のサイドメンバーを溶接し、続く第２工程で第１治具を開放した状態で左右のサイドメンバーに対して第２治具を使用してルーフを溶接するようにしたので、サイドメンバー用の第１治具とルーフ用の第２治具との間で力の干渉が発生せず、これにより各治具を小型軽量化することが可能となり、初期設備投資の低減と段替作業の容易迅速化に貢献することができる。また、第１治具によってサイドメンバーの前後上下方向の位置決めがなされ、第２治具によってサイドメンバーの左右倒れ方向の位置決めがなされるので、フロントとリヤのウィンド開口形状に歪みが発生した場合に、当該歪みと第１治具又は第２治具との因果関係を比較的簡単に解析することができる。
第４の発明は前述の如く、サイドメンバーの上端部間に仮置きされたルーフとサイドメンバーとを梁状治具のクランプ治具で互い連結固定すると共にこれら連結部分を地上側静止系に対して位置決めするようにしたから、サイドメンバーの上位及び下位の溶接縁が全て静止系に対して位置決めされ、かつ、ルーフの四隅４箇所の溶接縁も全て地上側に対して位置決めされ、この位置決め状態においてサイドメンバーとルーフが仮付けされるから、フロントウィンド開口及びリヤウィンド開口の歪みが発生せず、所期のフロントウィンド開口形状及びリヤウィンド開口形状が得られる。また、梁状治具は従来のルーフ用治具に比べて軽量コンパクトに構成でき、初期設備投資の低減と段替作業の容易迅速化を図れ、また梁状治具の段替交換は汎用ロボットなどで充分間に合うから、従来の治具昇降用の大掛かりな駆動手段自体を必要とせず、この点でも初期設備投資の大幅削減が可能となる。また、本発明は梁状治具の左右のクランプ治具を共通の駆動源を使用して開閉させることで左右のクランプ治具の開閉タイミングを完全同期させるようにしたから、ルーフに対して左右のサイドメンバーを同時にクランプして連結固定でき、左右のクランプ時期のズレに伴うルーフないしサイドメンバーの位置決め精度の誤差発生を防止してフロントとリヤのウィンド開口形状の歪み発生を可及的に防止することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１はサイドメンバー仮付けステーション１の概略を示したもので、このサイドメンバー仮付けステーション１は、図５のように車体組立ライン２の中の所定位置に配置される。車体組立ライン２は、サイドメンバー仮付けステーション１の上流側にアンダーボディ組付ラインを具備し、このアンダーボディ組付ラインによって図２のように組付られたアンダーボディ３が、例えば車体後部を先頭にして車体組立ライン２によってサイドメンバー仮付けステーション１に搬送されてくる。また、サイドメンバー仮付けステーション１の下流側には、図５のようにサイドメンバー４下位溶接縁の増し打ち兼用のルーフ仮置きステーション５と、ルーフ仮付けステーション６が順番に配置されている。なお、ルーフ仮付けステーション６の下流側にはルーフ増し打ちステーションが配設される。
サイドメンバー仮付けステーション１には、図１に示すように複数のロボット１０−１〜６及びクランプ治具１１−１〜４が配設され、車体組立ライン２上で位置決めされたアンダーボディ３の左右両側にサイドメンバー４が仮付けされ、また前部にカウルアウタ１２が溶接される。サイドメンバー仮付けステーション１は、詳しくは、車体組立ライン２の左右両側に対称配置されスライド台１３を案内する前後一式のスライドガイド１４、これらスライドガイド１４の後端部に配設された昇降台１５、昇降台１５上に使用予定の４つの治具１１−１〜４を搭載すると共にスライド台１３上の用済治具１１−１〜４を取上げる治具交換ロボット１０−１，１０−２、治具交換ロボット１０−１，１０−２間に配設されサイドメンバー４を搬送する第１搬送ロボット１０−３、スライドガイド１４相互間の一段低い位置に配設された溶接ロボット１０−４、スライドガイド１４の前側に配設された別の溶接ロボット１０−５、スライドガイド１４の後側に配設され車体前後部にカウルアウタ１２をセットする第２搬送ロボット１０−６などで構成されている。
スライドガイド１４は、詳しくは図４のように車体組立ライン２と治具交換ロボット１０−１，１０−２との間で車体組立ライン２と直角に配設されている。スライドガイド１４にはスライド駆動手段にて前後動するスライド台１３が配設され、このスライド台１３上に治具１１−１〜４が着脱自在に配設される。これら治具１１−１〜４はアンダーボディ３の左右両側の溶接縁前後部と、サイドメンバー４の下位溶接縁の前後部をクランプし、両者の相対的位置決めと地面を含む静止系に対する位置決めを同時に行うもので、クランプ部分の詳細は省略している。スライド台１３上面には治具１１−１〜４のクランプ部分の駆動源となるエア系統や制御用電気系統のカプラが配設され（図示省略）、このカプラに対して治具１１−１〜４側のカプラが着脱自在に連結されることで治具１１−１〜４のクランプ機能が作動可能となる。
スライドガイド１４後端部に配設された昇降台１５は、図６に示すように上向き垂直シリンダ２０のロッド２１上端に固定され、ロッド２１の伸縮によって昇降するようになっている。昇降台１５の上には複数の位置決めピン２２が配設され、次に使用する治具１１−１〜４を治具交換ロボット１０−１，１０−２によって昇降台１５上に搭載すると、位置決めピン２２が治具台座２３の中央寄りの孔２４に嵌合するようになっている。一方、スライドガイド１４はその中央に昇降台１５よりも一回り大きな貫通孔２５が形成され、この貫通孔２５の周囲にロック機能付きの複数の位置決めピン２６が配設されている。そして、スライド台１３をスライドガイド１４の端部まで後退させて昇降台１５を下降させると、スライド台１３上に治具１１−１〜４が移載されると共に位置決めピン２６が治具台座２３の縁沿いの孔２７に嵌合するようになっている。なお、昇降台１５を下降させると昇降台１５はスライド台１３の貫通孔２５を上から下に通り抜けてスライド台１３の水平移動軌跡よりもやや下側位置まで移動して停止する。
治具交換ロボット１０−１，１０−２の近傍には、段替用として複数種の治具１１−１〜４がストック配置され、これら治具１１−１〜４の一つが図７の▲１▼で示すように治具交換ロボット１０−１，１０−２によって取上げられて昇降台１５上に搭載される。昇降台１５に搭載された治具１１−１〜４は、▲２▼のように昇降台１５が下降することによりスライドガイド１４端部で待機しているスライド台１３上に移載され、同時にエア系統と電気系統がカプラ接続される。治具１１−１〜４が移載されたスライド台１３は、▲５▼のようにスライド駆動手段にて前進し、サイドメンバー仮付けステーション１まで搬送されてきたアンダーボディ３と、このアンダーボディ３に対して第１搬送ロボット１０−３で搬送されてきたサイドメンバー４とを、互いに接する溶接縁の前後部２箇所計４箇所でクランプする。このクランプ状態でアンダーボディ３とサイドメンバー４が溶接ロボット１０−４，１０−５によって仮付けされた後、治具１１−１〜４はクランプを解除してスライド台１３と共に図７鎖線位置から実線位置まで少し後退する。そして次のアンダーボディ３とサイドメンバー４の仮付けのために待機する。段替時はこの待機位置で治具交換ロボット１０−１，１０−２によって▲２▼のように治具１１−１〜４が取上げられ、取上げられた治具１１−１〜４は治具交換ロボット１０−１，１０−２の近傍の治具ストックエリアの所定位置に戻される。治具交換ロボット１０−１，１０−２は昇降台１５に治具１１−１〜４を搭載した後は用済みとなるため、▲２▼のように同じロボット１０−１，１０−２を使用して治具１１−１〜４を取上げる。このように１つの治具に対して１台の治具交換ロボット１０−１（１０−２）を使用して段替を行っているが、次の治具１１−１〜４は既に昇降台１５の上に搭載されて段替に備えているので、用済み治具１１−１〜４を▲２▼のように取上げた後はスライド台１３を後退させて昇降台１５を下降させれば、後はスライド台１３を前進させるだけで次の車種のクランプ動作に即入れるので、タクトタイムが非常に短くてすむ。
治具１１−１〜４は従来のものに比べて非常にコンパクトであるため、段替用のストック治具１１−１〜４を治具交換ロボット１０−１，１０−２の近傍に常備しておくことができ、段替時は治具交換ロボット１０−１，１０−２で即座に必要な治具１１−１〜４を取上げることができる。この点、従来の大型治具は車体組立ライン２のすぐ横に常備することがスペース的に困難であり、通常は車体組立ライン２から少し離れた位置に待機させ、専用の搬送ラインを使ってサイドメンバー仮付けステーション１まで搬送している。従って、本実施形態のようにコンパクトな治具１１−１〜４を使用すれば従来のような治具搬送ラインは必要なくなる。
第１搬送ロボット１０−３は図１に示すように図示しないワーク搬送手段によって搬送されてきたサイドメンバー４を受取り、図２のようにサイドメンバー仮付けステーション１に搬送されてきたアンダーボディ３の所定位置にサイドメンバー４をセットする。このサイドメンバー４のセットによって、サイドメンバー４の下位溶接縁とアンダーボディ３の左右両側溶接縁とが当接する。この段階でサイドメンバー４は第１搬送ロボット１０−３によってある程度の精度で位置決めされるが、ロボットでは位置決め精度に限界があるため、前述の如く４つの治具１１−１〜４を使用したサイドメンバー４の精密位置決めを行う。
従来は、▲１▼治具に対するサイドメンバー４のセット、治具によるサイドメンバー４のクランプ、▲３▼治具の前進によるサイドメンバー４のアンダーボディ３へのセットの３動作が必要であったが、本実施形態では▲１▼サイドメンバー４のアンダーボディ３へのセット、▲２▼治具によるサイドメンバー４のクランプの２動作で済むから、サイドメンバー４受渡し回数が１回少なくなってタクトタイムが大幅に向上し、また受渡し回数が１回少なくなることでサイドメンバー４が受渡しにより損傷される可能性を少なくすることができる。
次に、ルーフ仮置きステーション５について図８を参照して説明する。このステーション５はアンダーボディ３の左右両側に仮付けされたサイドメンバー４の上端部に、ルーフ３１を掛渡すように仮置きすると共に、アンダーボディ３とサイドメンバー４間を増し打ちするためのものである。ルーフ仮置きステーション５は、ルーフ３１を搬送してサイドメンバー４上にセットする第３搬送ロボット３２と、サイドメンバー４下位溶接縁の増し打ち用の片側２台両側４台の溶接ロボット３３−１，３３−２で構成される。なお、ルーフ３１とサイドメンバー４との間には相互の前後方向の位置ずれを防止するために従来通りの凹凸関係による係合構造が設けられている。
なお、本実施形態はルーフ３１の他にヘッダーやフレームバックなどのいわゆる横断部材を左右のサイドメンバー４間に取付ける場合にも適用可能である。すなわち、ヘッダーやフレームバックは予めルーフ３１下面に取付けられる場合と、サイドメンバー４に対するルーフ３１取付け前にサイドメンバー４間のフロント側とリヤ側に取付けられる場合とがあり、後者の場合にも本実施形態を適用可能である。
次に、ルーフ仮付けステーション６を図９〜図１２に基づき説明する。このステーション６はルーフ仮置きステーション５でサイドメンバー４間に仮置きされたルーフ３１をサイドメンバー４に位置決めして仮付けするもので、車体組立ライン２を跨いで配設された矢倉状フレーム体３４、このフレーム体３４上に着脱自在に掛渡される前後一対の梁状治具３５，３６、梁状治具３５，３６を搬送する第４搬送ロボット３７−１，３７−２、サイドメンバー４とルーフ３１とをスポット溶接する溶接ロボット３８−１，３８−２などで構成される。
矢倉状フレーム体３４は左右一対の門形部３４ａと、この門形部３４ａの中央部を車体組立ライン２を跨ぐ形で互いに連結する連結部３４ｂとで構成され、門形部３４ａの上面所定位置に梁状治具３５，３６の両端部を着脱自在に載置するための位置決め部が形成されている。連結部３４ｂはフレーム体３４の横方向剛性を向上させるためのものであって、門形部３４ａだけで充分な横方向剛性が確保されれば必ずしも必要ではない。すなわち、ここで「矢倉状」という用語は必ずしも連結部３４ｂを必須要件とするものではないし、門形部３４ａについても実質的に充分な剛性が確保される限り「矢倉状」の厳密な意味に縛られることなく任意の構造を採用可能である。梁状治具３５，３６の両端部近傍の下面には、図１１（Ａ）のように左右一対のクランプ治具３９が配設されている。これらクランプ治具３９は図１１（Ｂ）のようにエアシリンダ５１で駆動される開閉爪５２によってサイドメンバー４の上位溶接縁の前後部とルーフ３１の左右両側溶接縁の前後部とを互いに連結するもので、左右２つのクランプ治具３９は開閉のタイミングを同期させるために共通の動力源としてのエア系統と制御用電気系統に接続され、これらエア系統と電気系統は梁状治具３５，３６の両端部下面の位置決め部に配設されたカプラに連結され、梁状治具３５，３６を矢倉状フレーム体３４に載せると同時に、このカプラが矢倉状フレーム体３４側のエア系統と電気系統のカプラに着脱自在に接続されるようになっている。なお、図１１（Ｂ）で５３はエアリザーバ、５４はタンデム型電磁弁、５５はクランプ開用エア通路、５６はクランプ閉用エア通路である。
アンダーボディ３とサイドメンバー４は前工程で溶接されて一体とされ、かつ、アンダーボディ３を載せている台車７は地面を含む静止系に位置決め固定されている。この状態でサイドメンバー４の上端部間に仮置きされたルーフ３１とサイドメンバー４とが梁状治具３５，３６によって互い連結されると、ルーフ３１とサイドメンバー４の計４箇所の溶接縁部分が矢倉状フレーム体３４を介して静止系に位置決め固定される。従って、サイドメンバー４の片側４箇所両側８箇所の上位及び下位の溶接縁前後部が全て静止系に対して位置決めされ、かつ、ルーフ３１の四隅４箇所の溶接縁も全て地面側に対して位置決めされ、この位置決め状態においてサイドメンバー４とルーフ３１が仮付けされるから、フロントウィンド開口４０及びリヤウィンド開口４１の歪みが発生せず、所期のフロントウィンド開口４０形状及びリヤウィンド開口４１形状が得られる。
ところで、従来のルーフ３１仮付け方法では左右のサイドメンバー４をそれぞれ大型治具でクランプした状態でルーフ３１を載せるので、左サイドメンバー４の上位溶接縁とルーフ３１が同時に当接し、右サイドメンバー４の上位溶接縁とルーフ３１が同時に当接することになる。しかし、これではルーフ３１に対する左右のサイドメンバー４のクランプタイミングが微妙にずれる可能性があり、このクランプタイミングのずれに起因してフロントウィンド開口４０やリヤウィンド開口４１に歪みが発生しやすくなる。この点、本実施形態では一つの梁状治具３５，３６の左右２つのクランプ治具３９を共通のエア系統で駆動することでフロントウィンド開口４０又はリヤウィンド開口４１の上側左右コーナー部近傍を同時にクランプすることができるので、フロントウィンド開口４０及びリヤウィンド開口４１の歪み発生を可及的に低減することができる。
また、従来のサイドメンバー４及びルーフ３１の組付け方法では、左右サイドメンバー４がアンダーボディ３に到達するまでの２回の受渡しでサイドメンバー４が微妙に歪んでしまうおそれがあり、かつ、このような歪に起因してルーフ３１に対するクランプ位置が微妙にずれてしまう可能性もある。一方、ルーフ３１は大型治具の下面にクランプ支持された状態で下降してサイドメンバー４上縁にセットされるのであるが、このような大型重量体の治具の上下動を寸法的に精密制御するには複雑な機構と高度なメンテナンス技術を要する。そして、最終的には試作においてフロントウィンド開口４０やリヤウィンド開口４１に対するウィンドシールドの嵌合性がチェックされるのであるが、嵌合不良が発生した場合の修正のための各治具の点検調整では、不具合の原因がアンダーボディ３、サイドメンバー４、又はルーフ３１のうちいずれの位置決め不良によるものか、精密機器を使用した解析でもなかなか見極めるのが困難である。
この点、本実施形態はサイドメンバー４の受渡し回数が最低１回で歪みを受ける可能性が少なく、かつ、ルーフ３１四隅とサイドメンバー４上位溶接縁前後部を静止系を基準としてクランプするから、フロントとリヤの各ウィンド開口４０，４１の形状的・寸法的信頼性が非常に高くなる。特に、ルーフ３１は上凸形状で弾性的にある程度展張・屈縮可能であるから、サイドメンバー４の上位溶接縁前後部を梁状治具３５，３６と矢倉状フレーム体３４を介して地上側静止系に対して正確に位置決めさえしておけば、プレス後のルーフ３１形状に開口４０，４１の縁部以外で多少の歪みや反りが残存していたとしても、それによって前後ウィンドの開口４０，４１形状はまったく影響を受けないから、たとえウィンドシールド嵌合不良の不具合が発生した場合でも、その原因究明のための解析作業と修正作業は従来に比べて格段に容易である。
梁状治具３５，３６に設けられたクランプ治具３９は車種毎の専用品であり、段替があると新しいクランプ治具３９が必要になる。ここではクランプ治具３９を含む梁状治具３５，３６全体を車種専用品とし、複数種の梁状治具３５，３６を第４搬送ロボット３７−１，３７−２の近傍にストックとして待機させている。梁状治具３５，３６は高さ的に高い矢倉状フレーム体３４の上に取付けられるから、梁状治具３５，３６のストックエリアとこれを搬送するロボット３７−１，３７−２は、図１１（Ａ）のように車体組立ライン２に隣接して矢倉状フレーム体３４とほぼ同じ高さの架台４２−１，４２−２を構築し、この架台４２−１，４２−２上に配設するのが望ましい。梁状治具３５，３６のストックエリアと搬送ロボット３７−１，３７−２は、いずれか一方の架台４２−１又は４２−２上に配設すればよいが、段替数の増加や段替タクトタイムの短縮化に対応可能とするために、反対側にも架台４２−２を構築してこの架台４２−２上に図１２のようにストックエリアと搬送ロボット３７−１，３７−２を設けてもよい。段替は基本的には１台の搬送ロボット３７−１（３７−２）が梁状治具３５（３６）の取付けと取外しの両方を受持つが、段替タクトタイムを短縮するためには梁状治具３５，３６の取付けと取外しを例えば反対側架台４２−２上の別の搬送ロボットなどで受持つ方が合理的である。
なお、梁状治具３５，３６はルーフ３１の前後部に配設されるから、前後の梁状治具３５，３６相互間にはサイドメンバー４に正対した状態でルーフ３１とサイドメンバー４間の溶接縁にアクセス可能な比較的広いスペースが生まれる。このため、搬送ロボット相互間に溶接ロボットを配設した場合は比較的短いリーチでルーフ３１とサイドメンバー４の仮付けが可能であるため、溶接ロボット３８−１，３８−２の小型化と溶接治具構造の単純化が可能となる。また、ルーフ３１・サイドメンバー４間のアクセス性が良好であるため、仮付け溶接ロボットの他に増し打ち溶接ロボットを配設することも可能となり、１つのステーションで行える作業量アップにより車体組立ライン２全体のステーション数を削減して車体組立ライン２の短縮化を図ることが可能となる。
ところで、梁状治具３５，３６を従来のルーフ用治具と比較した場合、サイドメンバー４用治具と同様に従来のルーフ用治具もルーフ３１の大きさより一回り大型であり、初期設備投資が大きく段替時間が長くかかっていた。この点、本実施形態のルーフ用治具は細長くて場所を取らず、搬送ロボット３７−１，３７−２の近傍に適当なラック設備などを設ければ極めてコンパクトなエリアで多種類の梁状治具３５，３６をストックしておくことができ、段替時間の短縮、治具搬送設備の省略を図ることができる。
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であり、例えば前記実施形態ではサイドメンバー４を第１搬送ロボット１０−３でアンダーボディ３にセットしたが、搬送ロボット１０−３と実質的に同等機能があれば搬送ロボット１０−３以外のトランスファーマシン等を使用してもよいし、また４つの治具１１−１〜４は車種などに応じて４以上の個数で使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、サイドメンバーの仮付けステーションの斜視図である。
第２図は、車体のアンダーボディとサイドメンバーの斜視図である。
第３図は、サイドメンバーの仮付けステーションでのサイドメンバーの側面図である。
第４図は、サイドメンバーの仮付けステーションの平面図である。
第５図は、車体組立ラインの概略平面図である。
第６図は、治具搭載用スライド台と昇降台の側面図である。
第７図は、サイドメンバー用治具の移動交換動作を示す側面図である。
第８図は、ルーフ仮置きステーションの斜視図である。
第９図は、ルーフ仮付けステーションの斜視図である。
第１０図は、ルーフ仮付けステーションの側面図である。
第１１（Ａ）図は、ルーフの仮付けステーションの正面図である。
第１１（Ｂ）図は、クランプ治具の駆動系の概略図である。
第１２図は、ルーフの仮付けステーションの平面図である。

Claims

車体組立ラインの所定位置に位置決めされたアンダーボディに対して左右一対のサイドメンバーをその下位溶接縁をアンダーボディの左右溶接縁に合わせた状態で縦置きし、この縦置き状態の左右のサイドメンバーの下位溶接縁の少なくとも前後部計４箇所とアンダーボディとを、所定位置に配置した少なくとも４つのクランプ治具で連結固定し、この連結固定状態でアンダーボディとサイドメンバーとを仮付け溶接する車体組付方法であって、前記アンダーボディが位置決めされる車体組立ラインの所定位置の左右両側に、車体組立ラインに向って前後動可能で前記クランプ治具を着脱自在に搭載可能な前後各２基のスライド台と、各スライド台の後退位置にあって前記クランプ治具を着脱自在に搭載して昇降可能な昇降台とを配設し、前記昇降台を上昇させて当該昇降台上に前記クランプ治具をロボット等で搬送して搭載し、前記昇降台を下降させることにより前記クランプ治具を後退位置にある前記スライド台上に移載し、前記スライド台を前進させて前記クランプ治具で前記アンダーボディとサイドメンバーとを連結固定し、前記昇降台は再度上昇させて当該昇降台上に段替用の別のクランプ治具をあらかじめロボット等で搬送しておき、段替時に前進位置にある前記スライド台上のクランプ治具をロボット等で取上げて空のスライド台を後退させた後、前記昇降台を下降させてスライド台上に次のクランプ治具を移載するようにしたことを特徴とする車体組付方法。
車体組立ラインの所定位置に位置決めされたアンダーボディに対して左右一対のサイドメンバーをその下位溶接縁をアンダーボディの左右溶接縁に合わせて溶接した後、左右のサイドメンバーの上位溶接縁間にルーフ、ヘッダー又はフレームバックなどの横断部材をその左右溶接縁をサイドメンバーの上位溶接縁に合わせて仮置きし、この仮置きした横断部材の前後２箇所に、地上側から立設された矢倉状フレームに左右両端を着脱自在に支持され前記横断部材の上方を横断した梁状治具を配置し、この梁状治具に配設した駆動源を共通にする左右一対のクランプ治具でサイドメンバーの上位溶接縁前後部と横断部材の左右溶接縁前後部とを連結固定し、この連結固定状態でサイドメンバーと横断部材の溶接縁相互を仮付け溶接するようにしたことを特徴とする車体組付方法。