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発明の名称 製品組立方法および製品組立装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−47338(P2001−47338A)
公開日 平成13年2月20日(2001.2.20)
出願番号 特願平11−224118
出願日 平成11年8月6日(1999.8.6)
代理人 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 (外8名)
【テーマコード(参考)】
3C016
3D114
【Fターム(参考)】
3C016 HA18 
3D114 AA04 BA02 DA17 EA02 EA03 FA09 GA02 GA06
発明者 広川 和仁
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ワークを位置決め保持する位置決め治具を、前記ワークが加工されるときの正規の位置に対し、作業者がセットしやすいよう作業者側に移動させることを特徴とする製品組立方法。
【請求項2】 ワークは、他のワークと溶接加工により結合されるもので、この溶接加工時での前記ワークに対応する位置決め治具が、位置決め治具周囲の作業者によるワークセット作業領域から遠い位置にあることを特徴とする請求項1記載の製品組立方法。
【請求項3】 作業者のワークセット作業領域から遠い位置にあるワークは、自動車のリアフロアにおけるサイドメンバ相互を連結するクロスメンバであることを特徴とする請求項2記載の製品組立方法。
【請求項4】 ワークを位置決め保持する位置決め治具を、前記ワークが加工されるときの正規の高さ位置に対し、作業者がセットしやすいよう高さ位置を調整することを特徴とする製品組立方法。
【請求項5】 相互に組み付けられる複数のワークをそれぞれ位置決め保持する複数の位置決め治具を備え、前記ワークがセットされるときの位置決め治具と、他の位置決め治具とで上下高さを変化させることを特徴とする製品組立方法。
【請求項6】 ワークを位置決め保持する位置決め治具を、前記ワークがセットされるときと、セットされたワークが加工されるときとで、上下高さを変化させることを特徴とする製品組立方法。
【請求項7】 ワークに対する加工は、ロボットを用いた溶接加工であり、この溶接加工時での位置決め治具の高さを、ワークセット時よりも高くすることを特徴とする請求項6記載の製品組立方法。
【請求項8】 自動車のリアフロアを構成するリアフレームの構成部品であるサイドメンバおよびこのサイドメンバ相互を連結するクロスメンバを、それぞれ対応する位置決め治具にて位置決め保持した状態で溶接加工により相互に接合固定し、接合固定したリアフレームに対し、前記サイドメンバに対してのみ対応する位置決め治具で位置決め保持し、このリアフレーム上に、前記リアフロアを構成するリアフロアパネルを、前記クロスメンバを位置決め保持した位置決め治具を適宜移動させて位置決め保持させることを特徴とする製品組立方法。
【請求項9】 自動車のリアフロアの各構成部品をそれぞれ位置決め保持する位置決め治具を設け、この各位置決め治具を、それぞれ別々に前後左右方向および上下方向に移動可能としたことを特徴とする製品組立装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、加工されるワークが位置決め治具にセットされる製品組立方法および製品組立装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自動車の車体を構成する例えばリアフロアは、図11に示すように、リアフレーム1上にリアフロアパネル3が載せられて相互が溶接固定される。リアフレーム1は、一対のサイドメンバ5,7と、一対のサイドメンバ5,7相互を溶接にて接合固定する3本のクロスメンバ9,11,13とから構成されている。
【0003】ここで、上記したリアフレーム1を組み立てる際には、サイドメンバ5,7およびクロスメンバ9,11,13を、対応する位置決め治具に作業者がそれぞれ順次位置決めセットした後、溶接用ロボットなどで溶接固定する。位置決めセットする順序としては、2本のクロスメンバ11,13、一対のサイドメンバ5,7、1本のクロスメンバ9である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、作業者が上記した各部品を位置決めセットする際には、各部品を図11に示すようなリアフレーム1が組上がった状態に対応する位置にそれぞれセットする必要があり、このセット作業は、各部品を位置決め保持する位置決め治具が配置された領域の周囲から行うことになる。
【0005】このため、サイドメンバ5,7および1本のクロスメンバ9については、位置決め治具が配置される領域の周囲の作業者によるワークセット作業領域に沿って位置していることから、セット作業は容易であるものの、位置決め治具が配置される領域の中央側にある2本のクロスメンバ11,13については、サイドメンバ5,あるいは同7側の作業領域からセットしたとしても、長尺部品であることからセットしにくく、両サイドメンバ5,7の双方から二人の作業者によって行う必要が生じ、作業効率の低下を招く。
【0006】この問題を解消するために、例えば、別途設けたプリセット装置などにより部品をセットすることが考えられるが、この場合には、装置が複雑化して高価になるとともに、それを設置するスペースも新たに必要となって作業スペースの増大を招く。
【0007】そこで、この発明は、ワークを位置決め治具にセットするための専用のセット装置を設けることなくワークのセット作業を容易にすることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、請求項1の発明は、ワークを位置決め保持する位置決め治具を、前記ワークが加工されるときの正規の位置に対し、作業者がセットしやすいよう作業者側に移動させる製品組立方法としてある。
【0009】上記した製品組立方法によれば、作業者が、作業者側に移動している位置決め治具にワークをセットした後、位置決め治具はワークが加工されるときの正規の位置までワークを保持したまま戻る。
【0010】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、他のワークと溶接加工により結合されるもので、この溶接加工時での前記ワークに対応する位置決め治具が、位置決め治具周囲の作業者によるワークセット作業領域から遠い位置にある製品組立方法としてある。
【0011】上記した製品組立方法によれば、作業者によるワークセット作業領域から遠い位置にある位置決め治具を、作業者側に移動させることで、ワークセット作業が容易となる。
【0012】請求項3の発明は、請求項2の発明の製品組立方法において、作業者のワークセット作業領域から遠い位置にあるワークは、自動車のリアフロアにおけるサイドメンバ相互を連結するクロスメンバである製品組立方法としてある。
【0013】上記した製品組立方法によれば、クロスメンバを位置決め保持する位置決め治具が、サイドメンバの延長方向に沿って作業者側に移動した状態で、作業者がこの位置決め治具にクロスメンバをセットし、この位置決め治具を元の位置に戻した後、サイドメンバをそれに対応する位置決め治具にセットする。
【0014】請求項4の発明は、ワークを位置決め保持する位置決め治具を、前記ワークが加工されるときの正規の高さ位置に対し、作業者がセットしやすいよう高さ位置を調整する製品組立方法としてある。
【0015】上記した製品組立方法によれば、位置決め治具は、作業者がワークをセットするときには、セットしやすい高さ位置とし、セット後の位置決め治具は、ワークが加工されるときの正規の高さ位置に戻る。
【0016】請求項5の発明は、相互に組み付けられる複数のワークをそれぞれ位置決め保持する複数の位置決め治具を備え、前記ワークがセットされるときの位置決め治具と、他の位置決め治具とで上下高さを変化させる製品組立方法としてある。
【0017】上記した製品組立方法によれば、ワークをセットするときの位置決め治具が、他の位置決め治具に対して高さ位置が変化しているので、作業者によるワークのセット作業が容易となる。
【0018】請求項6の発明は、ワークを位置決め保持する位置決め治具を、前記ワークがセットされるときと、セットされたワークが加工されるときとで、上下高さを変化させる製品組立方法としてある。
【0019】上記した製品組立方法によれば、位置決め治具を、ワークをセットするときと、ワークを加工するときとでそれぞれ対応する適正な上下高さに設定することで、作業性が向上する。
【0020】請求項7の発明は、請求項6の発明の製品組立方法において、ワークに対する加工は、ロボットを用いた溶接加工であり、この溶接加工時での位置決め治具の高さを、ワークセット時よりも高くする製品組立方法としてある。
【0021】上記した製品組立方法によれば、ロボットによる溶接作業領域は、作業者によるワークセット作業領域に比べ高い位置となるので、溶接加工時での位置決め治具の高さを、ワークセット時よりも高くすることで、溶接作業性が向上する。
【0022】請求項8の発明は、自動車のリアフロアを構成するリアフレームの構成部品であるサイドメンバおよびこのサイドメンバ相互を連結するクロスメンバを、それぞれ対応する位置決め治具にて位置決め保持した状態で溶接加工により相互に接合固定し、接合固定したリアフレームに対し、前記サイドメンバに対してのみ対応する位置決め治具で位置決め保持し、このリアフレーム上に、前記リアフロアを構成するリアフロアパネルを、前記クロスメンバを位置決め保持した位置決め治具を適宜移動させて位置決め保持させる製品組立方法としてある。
【0023】上記した製品組立方法によれば、リアフロアパネルを位置決め保持する際に、リアフレームのクロスメンバに対する位置決め保持に使用した位置決め治具を利用できる。
【0024】請求項9の発明は、自動車のリアフロアの各構成部品をそれぞれ位置決め保持する位置決め治具を設け、この各位置決め治具を、それぞれ別々に前後左右方向および上下方向に移動可能とした構成としてある。
【0025】上記した製品組立装置によれば、例えば、自動車のリアフロアを構成するリアフレームの構成部品であるクロスメンバを位置決め保持する位置決め治具を、サイドメンバの延長方向に沿って作業者のワークセット作業領域側に移動させることで、作業者はクロスメンバの位置決め治具へのセット作業が容易となる。また、このワークセット時には、位置決め治具の高さ位置を調整することで、作業者によるワークセット作業が容易となる。さらに、この高さ位置を調整する際には、現在ワークをセットしようとしている位置決め治具以外の位置決め治具の高さを低くすることで、ワークセットに使用する位置決め治具が、作業者にとって明確になりワークセット作業が容易となる。さらに、位置決め治具を、ワークをセットするときと、ワークを加工するときとでそれぞれ対応した適正な上下高さに設定することで、作業性が向上する。また、サイドメンバとクロスメンバとで組上がったリアフレーム上に組み付けられるリアフロアパネルを位置決めする際には、リアフレームはサイドメンバに対してのみ対応する位置決め治具で位置決め保持しておき、クロスメンバを位置決め保持した位置決め治具を、前後左右あるは上下に適宜移動させてリアフロアパネルの位置決め保持に利用する。
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、ワークを位置決め保持する位置決め治具を、ワークが加工されるときの正規の位置に対し、作業者がセットしやすいよう作業者側に移動させるようしたため、作業者による位置決め治具へのワークのセット作業が容易となる。
【0027】請求項2の発明によれば、作業者によるワークセット作業領域から遠い位置にある位置決め治具を、作業者側に移動させるようにしたため、ワークセット作業が容易となる。
【0028】請求項3の発明によれば、クロスメンバを位置決め保持する位置決め治具を、作業者側に移動させるようにしたため、作業者による位置決め治具へのクロスメンバのセット作業が容易となる。
【0029】請求項4の発明によれば、ワークを位置決め保持する位置決め治具を、ワークが加工されるときの正規の高さ位置に対し、作業者がセットしやすいよう高さ位置を調整するようにしたため、作業者による位置決め治具へのワークのセット作業が容易となる。
【0030】請求項5の発明によれば、ワークをセットするときの位置決め治具が、他の位置決め治具に対して高さ位置が変化しているので、作業者によるワークのセット作業が容易となる。
【0031】請求項6の発明によれば、ワークを位置決め保持する位置決め治具は、ワークをセットするときと、ワークを加工するときとでそれぞれ対応した適正な上下高さに変化させるようにしたため、ワークセット作業およびワーク加工作業を効率よく行うことができる。
【0032】請求項7の発明によれば、ロボットによる溶接作業領域は、作業者によるワークセット作業領域に比べ高い位置となるので、溶接加工時での位置決め治具の高さを、ワークセット時よりも高くすることで、溶接作業性が向上する。
【0033】請求項8の発明によれば、リアフロアパネルを位置決め保持する際に、リアフレームのクロスメンバに対する位置決め保持に使用した位置決め治具を利用するようにしたので、位置決め治具の有効利用が図れる。
【0034】請求項9の発明によれば、自動車のリアフロアの各構成部品をそれぞれ位置決め保持する位置決め治具を、それぞれ別々に前後左右方向および上下方向に移動可能としたたため、各構成部品の位置決め治具へのセット作業が容易になるなど作業性を向上させることができる。
【0035】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【0036】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組立装置の平面図、図2は同正面断面図、図3は図2の右側面断面図である。この車体組立装置は、前記図11に示したリアフレーム1およびリアフロアパネル3からなるリアフロアの組立を行うものであり、ワークセット工程Sと、ワーク加工工程Tと、ワーク搬出工程Uとから主として構成される。これらの各工程間にわたり施設されているガイドレール14は、床面Fを掘削して設けたピットP内に設置されている。
【0037】ワークセット工程Sでは、作業者によりワークが位置決め治具15に位置決めセットされ、ワーク加工工程Tでは、セットされたワーク相互が溶接用ロボット17により溶接作業がなされ、ワーク搬出工程Uでは、加工後のワーク、すなわちリアフロア19が搬出用ロボット21により、フロアメインFMを組み立てるメイン組立ラインMLに搬出される。
【0038】ワークセット工程Sには、第1のスライドベース23がワーク加工工程Tとの間を前記ガイドレール14に沿って移動可能に設けられており、この第1のスライドベース23上に、前記した位置決め治具15が複数設置されている。この位置決め治具15は、前記図11に示したリアフレーム1におけるサイドメンバ5,7およびクロスメンバ9,11,13並びにリアフロアパネル3をそれぞれ位置決めするものが各別に設けられている。
【0039】位置決め治具15は、図3に示すように、ワークに形成した位置決め孔に挿入されて位置決めする位置決めピン25を上端に備えたブラケット27が、治具本体29に対して上下動可能である。位置決めピン25は、図示していないが内部に引き込み式のクランプ爪が設けられており、クランプ爪がワークの上面を下方に押し付けることで、ワークが固定される。また、位置決め治具15として、後述する図5で示されているように、クランプアーム30を用いてワークの表裏両面をクランプ保持する構成のものもある。
【0040】上記したよなうな位置決め治具15は、位置決めピン25を二つ備えるものや、位置決めピン25とクランプアーム30の双方を備えるものなど、多種のものがある。これらはワークに応じて最適なものが使用されるようになっている。
【0041】位置決めピン25やクランプアーム30を備えたブラケット27の上下動は、次のようにしてなされる。治具本体29の上部に設けたモータ31の回転が、プーリおよびベルトからなる動力伝達機構33を介し、治具本体29内にて上下方向に延長された回転可能な図示しないボールねじに伝達され、このボールねじに螺合している図示しないナットがボールねじの回転により上下動することで、ナットに固定されたブラケット27が上下動する。
【0042】上記した位置決め治具15は、第1の駆動装置37によって図3中で左右方向に移動可能であるとともに、その下部の前記第1のスライドベース23上に設置されている第2の駆動装置39によって図2中で左右方向に移動可能である。但し、図3において、左右方向の中央の位置決め治具15については、第1の駆動機構37は設けられていない。
【0043】第1,第2の各駆動機構37,39は、前記したブラケット27が上下動する機構と同様な機構を採用している。すなわち、第1の駆動機構37は、モータの駆動によりボールねじが回転し、ボールねじに螺合しているナットと一体の治具本体29が図3中で左右方向に移動する。第2の駆動機構39は、モータの駆動によりボールねじが回転し、ボールねじに螺合しているナットと一体の第1の駆動機構37が図2中で左右方向に移動する。
【0044】次に、上記したワークセット工程Sにおける、リアフレーム1を構成するサイドメンバ5,7およびクロスメンバ9,11,13の位置決め治具15へのセット作業について説明する。
【0045】まず最初に、中央2本のクロスメンバ11,13をセットするが、これに対応する位置決め治具15は、図4に示す平面図および図4のA−A断面図である図5に示すように、クロスメンバ11については位置決め治具1511、クロスメンバ13については位置決め治具1513としてそれぞれ示している。なお、図5では、位置決め治具1513を省略してある。
【0046】そしれこれらの位置決め治具1511および1513の図4での位置は、ここにセットされるクロスメンバ11,13が、後からセットされるサイドメンバ5,7およびクロスメンバ9に対する実際の組み付け位置より図4中で右方向へ、第2の駆動機構39によって移動している。すなわち、この右方向に位置決め治具1511および1513を移動させることで、この右方向のピットPの外部にいる作業者43に位置決め治具1511および1513が近づくことになり、このため作業者43にとっては、クロスメンバ11,13の位置決め治具1511および1513へのセット作業が容易となる。
【0047】また、このセット作業の際には、図5でわかるように、他の位置決め治具15、すなわちサイドメンバ5,7がセットされる位置決め治具155,157は下降しており、同様にしてクロスメンバ9がセットされる位置決め治具159も下降しており、位置決め治具1511および1513のみ上昇させてある。これにより2本のクロスメンバ11,13をセットする位置決め治具1511および1513が明確となりセット作業が容易となる。また、この位置決め治具1511および1513の高さ位置は、クロスメンバ11,13をセットする際に、作業者43にとって作業しやすい高さ位置となるよう、モータ31の駆動により調整することで、さらにセット作業が容易となる。
【0048】2本のクロスメンバ11,13が位置決め保持された位置決め治具1511および1513は、クロスメンバ11,13が、図6に示すように、サイドメンバ5,7およびクロスメンバ9に対する実際の組み付け位置となるよう第2の駆動機構39の駆動により後退させる。図7は、図6のB矢視図である。但し、この図7では、すべての位置決め治具15を図示しているわけではなく、互いに重なり合うものなどは省略してある。
【0049】その後、サイドメンバ5,7をピットPの両側(図6中で上下両側)から作業者43が対応するそれぞれ三つの位置決め治具155,157にセットする。このとき位置決め治具155,157の高さは、作業者43にとって作業しやすい高さ位置となるよう、モータ31の駆動により調整する。
【0050】最後に、1本のクロスメンバ9をそれに対応する三つの位置決め治具159に、クロスメンバ11,13をセットした位置から作業者43がセットする。このとき位置決め治具159の高さも、作業者43にとって作業しやすい高さ位置となるよう、モータ31の駆動により調整する。
【0051】リアフレーム1を構成する3本のクロスメンバ9,11,13および2本のサイドメンバ5,7がすべてそれぞれに対応する位置決め治具15に位置決めセットされかつ、クランプ爪によりクランプ固定されたら、図2に示す第1のスライドベース23がワークセット工程Sからワーク加工工程Tへ移動し、ここで、溶接用ロボット17により溶接作業を行い、リアフレーム1を組み立てる。
【0052】ここで、溶接用ロボット17による溶接作業領域は、作業者43によるワークセット作業領域に比べ高い位置となるので、位置決め治具15を、ワークセット時よりも高い位置となるようモータ31の駆動により上昇させておく。これにより、溶接用ロボット17における溶接ガンの挿入性が向上して溶接打点域が広がり、溶接作業性が向上する。
【0053】リアフレーム1に組み付けるリアフロアパネル3は、ワークセット工程Sの側部(図1中で下部側)に配置されたパネル加工部45にて、作業者43による各種の構成部品、すならちリアフロアフロントおよびリアフロアリアの位置決め治具47へのセット作業と、溶接兼ハンドリングロボット49による両構成部品相互の溶接接合作業がなされる。
【0054】溶接兼ハンドリングロボット49は、図1および図3に示すように、ワークセット工程Sの一端部を跨るようにして設置された架台51上に設置されており、図示しない溶接ガンと、バキュームパッドを備えた把持ハンド55とを持ち換えてそれぞれの作業を行う。
【0055】溶接兼ハンドリングロボット49は、溶接ガン53によりリアフロアパネル3を組み付けたら、把持ハンド55によってこのリアフロアパネル3を把持し、リアフレーム1が位置決めされているワーク加工工程Tに搬送し、第1のスライドベース23上の対応する位置決め治具15にセットする。
【0056】ところで、ワーク加工工程Tにて位置決め固定されているリアフレーム1は、各構成部品相互が溶接固定されて剛性が高まっているので、各構成部品すべてを位置決め治具15にて位置決め保持する必要がない。そこで、位置決め治具155,157によるサイドメンバ5,7に対する位置決め保持のみとし、クロスメンバ9,11,13に対する位置決め治具159,1511および1513による位置決め保持を解除しておく。
【0057】そして、上記解除した位置決め治具159,1511および1513のうちリアフロアパネル3の位置決めに適当な、例えば位置決め治具1511を適宜移動させることで、図8に示すように、この位置決め治具1511と位置決め治具153とで、前記パネル加工部45から搬送されてきたリアフロアパネル3を位置決め保持する。このとき、クロスメンバ13を位置決めしていた位置決め治具1513は、リアフロアパネル3と干渉する恐れがあるので、図8中で上下方向両側に移動させてある。
【0058】また、ワーク加工工程Tにおけるワーク搬送工程U側の両サイドには、図11に示したリアフロアパネル3の後端の位置決め孔3aに、ワーク搬送工程U側から位置決めピン57aが挿入されて位置決めする位置決め治具57が一対設置されている。
【0059】リアフロアパネル3が位置決め治具1511,153および57により位置決め固定されたら、溶接用ロボット17により、リアフレーム1とリアフロアパネル3とを溶接固定してリアフロア19を得る。
【0060】溶接作業が終了したら、位置決め治具1511,153および57によるリアフロア19に対する位置決め保持を解除した後、4台の溶接用ロボット17の溶接ガンで、リアフロア19の四隅を把持して持ち上げ、第1のスライドベース23をワークセット工程Sへ戻す。
【0061】一方、上記第1のスライドベース23のほかに、ガイドレール14上には、ワーク加工工程Tとワーク搬出工程Uとの間を移動可能な第2のスライドベース59が移動可能に設けられており、このスライドベース59上には、図9および図10に示すように、位置決め治具61および63が設置されている。
【0062】位置決め治具61および63は、位置決め治具15と同様に、モータとボールねじによる駆動機構65によってブラケット67が上下動する。ブラケット67は、上部が二股に分岐して、一方にリアフロアパネル3の位置決め孔3bに挿入される位置決めピン69が、他方にリアフロアパネル3の受け面3cが載置される受け部71がそれぞれ設けられている。位置決めピン69には、位置決めピン15と同様なクランプ爪が設けられている。
【0063】上記した位置記決め治具61,63を備えた第2のスライドベース59が、ワーク加工工程Tにある状態で、溶接用ロボット17は溶接ガンによって把持しているリアフロア19を下降させ、位置決め治具61,63に位置決めセットする。この状態で、溶接用ロボット17により適宜増打溶接を行う。
【0064】増打溶接後は、第2のスライドベース59を、図1および図2の二点鎖線で示すように、ワーク搬出工程Uに移動させ、搬出用ロボット21がその把持ハンド73でリアフロア19を把持し、図1に示されている増打用スタンド75に移送して増打溶接したり、あるいはスタッド溶接機77にてスタッドボルトを溶着するなどした後、フロアメインFMを組み立てるメイン組立ラインMLに搬出する。




 

 


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