(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記サイドパネルの後方側に往復移動可能に構成され、前記フロアパネルにセットされた前記サイドパネルの後方部分を規制するサイドリヤ専用治具をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の車体組立システム。
前記移動装置に対応して構成され、車種毎に異なるサイドリヤ専用治具を積載するストレージユニットをさらに有することを特徴とする請求項3に記載の車体組立システム。
前記ストレージユニットに積載された前記サイドリヤ専用治具は、ハンドリングロボットによって前記移動装置に移送されることを特徴とする請求項4に記載の車体組立システム。
前記作業位置の両側方に備えられた移送レールに沿って移動可能に構成され、前記サイドパネルを前記作業位置に移送する移送ハンガをさらに有することを特徴とする請求項2に記載の車体組立システム。
前記作業位置の両側方に沿って構成され、前記車体の各接合部に対して溶接作業を行う複数の溶接ロボットをさらに有することを特徴とする請求項2に記載の車体組立システム。
【背景技術】
【0002】
一般に、車体は、車体サブ工程で生産された各種製品パネルを組立てる過程を経ることにより、ホワイトボディー(BIW)と呼ばれる形態をとっている。この車体は、骨格の下部に、エンジンや車軸などの駆動部とシート(seat)などを支持するフロアパネルと、骨格の左右側面を形成する両サイドパネルと、骨格の上部面を形成する
ルーフパネルと、その他の複数の
ルーフレール、カウルパネル、バックパネルおよびパッケージトレイなどがある。
【0003】
このような車体は、メインバック(main buck)工程〔車体ビルドアップ(body build−up)工程ともいう〕で行われ、車体組立システムを介してフロアパネルにバックパネルを接合した後、両サイドパネル、
ルーフパネル、
ルーフレール、カウルパネルおよびパッケージトレイなどを溶接して組立てられる。車体組立システムは、サイドハンガおよびサイドゲートによりサイドパネルを規制してサイドパネルをフロアパネルにセットし、さらにサイドパネルに、
ルーフパネル、
ルーフレール、カウルパネルおよびパッケージトレイなどをセットした後、溶接ロボットを介してこれらの接合部を溶接する。
【0004】
しかし、従来技術では、サイドゲートにサイドパネル全体を規制するユニットと、サイドパネルの上端部と
ルーフパネルなどの接合のための溶接ガンと、サイドパネルの下端部とフロアパネルの接合のための溶接ガンとを全て設けて、治具ベースが大きく、ユニットの数量が多く、サイドゲートが大きくなり、また重量も増えていた。従って、従来技術では、設備準備期間が長く、設備が大きくなることで、溶接が不充分であったり、初期投資に加え車種追加時の投資費用が増加することがあった。また、サイドゲートの重量が大きいことから、サイドゲートがメイン回転バックの4つの面に固定されて設けられるため、5車種以上の車体の組立が不可能であった。
【0005】
このような問題を解決するために、構造の大きく異なる複数車種の車体の組立てが可能で、設備面積の増加を抑えることができる車体組立技術〔特許文献1〕、多数車種に対応可能な車体組立装置〔特許文献2〕、車体の組立に必要なスペースを小さくすることが可能で、サイクルタイムの短縮が可能な車体組立装置および組立方法〔特許文献3〕、複数の種類の製品を1つの溶接ラインに混在させて生産する車体組立設備〔特許文献4〕などの提案がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、車体組立ラインのメインバック工程で車種毎に異なる5車種以上のメインバック部品を共用ロボットを用いて組立てることができるようにした車体組立システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る車体組立システムは、1)車体のフロアパネルをローディングし、メインバック工程の作業位置に移動可能に設けられた台車ユニットと、2)作業位置に移送されたサイドパネルを内側方向で規制した状態で、サイドパネルを回転させるロボットハンガと、3)作業位置の両側方に
昇降可能に構成され、ロボットハンガによって回転したサイドパネルを正位置に整列させる整列治具と、4)ハンドリングロボットに装着され、整列治具上のサイドパネルを規制するサイド共用治具と、5)フロアパネルの両側方に構成され、サイド共用治具を規制し、サイド共用治具をフロアパネルの両側に移動させるサイドポストユニットと
、を有して構成される。
【0009】
車体組立システムは、さらに、6)サイドパネルの後方側に往復移動可能に構成され、フロアパネルにセットされたサイドパネルの後方部分を規制するサイドリヤ専用治具、7)サイドパネルの後方側に設けられ、サイドリヤ専用治具を往復移動させる移動装置、8)移動装置に対応して構成され、車種毎に異なるサイドリヤ専用治具を積載するストレージユニット、9)フロアパネルの前方側でハンドリングロボットに装着され、
ルーフレールを規制し、サイドパネルの前方上部にセットする第1治具ユニット、10)フロアパネルの後方側でハンドリングロボットに装着され、後方
ルーフレールおよびパッケージトレイを規制し、サイドパネルの後方上部にセットする第2治具ユニット、11)作業位置の両側方に備えられた移送レールに沿って移動可能に構成され、サイドパネルを前記作業位置に移送する移送ハンガ、12)作業位置の両側方に沿って構成され、車体の各接合部に対して溶接作業を行う複数の溶接ロボット、を有することができる。
【0010】
ストレージユニットに積載されたサイドリヤ専用治具は、ハンドリングロボットによって移動装置に移送される。
【0011】
ロボットハンガは、ロボットのアーム先端に装着されたハンガフレームと、ハンガフレームに設けられ、サイドパネルを内側方向で規制する複数のクランパと、を有することができる。
整列治具は、サイドパネルの内側を規制することができる。
サイド共用治具は、サイドパネルを外側方向で規制することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の車体組立ラインは、メインバック工程における車種毎に異なるメインバック部品を共用ロボットを用いて組立てることができ、5車種以上の多車種に対応して車体を組立てることができ、ロボットを用いた多車種の共用化が可能になる。従って、多車種にわたり柔軟な生産が可能になり、設備準備時間を短縮させることができ、設備全体の軽量化、単純化を図ることができ、初期および車種追加時の投資費用を節減することができる効果が生じる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の車体組立システムを、実施形態を挙げ、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明は、種々の異なる実施形態が可能であり、ここに挙げる実施形態に限定されるものではない。
本発明を明確に説明するために、説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。また、図面に示した各構成の大きさは、説明の便宜のために任意に示している。
【0015】
図1は、本発明の車体組立システムの一実施形態を概略的に示している。
図1を参照すると、車体組立システム100は、車体サブ組立ラインで組立てられて運搬されたメインバック組立部品を治具で所定位置に置き、溶接することにより車体を組立てる車体組立ラインのメインバック(main buck)工程(「車体ビルドアップ(body build−up)工程」ともいう)に適用可能である。
【0016】
ここで、メインバック組立部品とは、フロアパネル、両サイドパネル、
ルーフパネル、カウルパネル、
ルーフレールおよびパッケージトレイがあり、さらに
ルーフレールは、前方
ルーフレールと後方
ルーフレールとに区分することができる。
フロアパネルは、所定の移送ラインに沿ってメインバック工程の作業位置に移送され、両サイドパネルは、フロアパネルの両側に組立てられ、残りの部品は、サイドパネルに組立てられる。
【0017】
以下、フロアパネルの移送方向を車体の移送方向として定義して説明する。当業界では、車体の移送方向をT方向、車体の幅方向をL方向、車体の高さ方向をH方向ということがあるが、以下の説明では、LTH方向ではなく、車体の移送方向、幅方向および高さ方向を基準としている。
【0018】
本発明の車体組立システム100は、車体組立ラインのメインバック工程で車種毎に異なる5車種以上のメインバック部品を共用ロボットを用いて組立てることが可能な構造となっている。このために、車体組立システム100は、基本的に、台車ユニット110、移送ハンガ130、ロボットハンガ150、整列治具170、サイド共用治具190、サイドポストユニット210、サイドリヤ専用治具230、第1治具ユニット260、第2治具ユニット270、溶接ロボット290を有しており、以下にこれら構成要素のそれぞれを説明する。
【0019】
これら構成要素は、メインバック工程の車体組立ラインで1つのベースフレームに全て設けられてもよく、分画された各々のベースフレームに設けられてもよい。このようなベースフレーム(図示していない)は、これら構成要素のそれぞれを支持するためのものであって、通常、各種ブラケット、支持ブロック、プレート、ハウジング、カバー、カラーなどのような付属要素を備えている。しかし、付属要素は、各々の構成要素をベースフレームに設けるためのものであるため、本実施形態では、例外的な場合を除き付属要素を特記せず、ベースフレームにまとめて記載していく。
【0020】
台車ユニット110は、車体をフロアパネル1にローディングした状態で、メインバック工程の作業位置に移送させるためのものである。このような台車ユニット110は、メインバック工程に従って作業室のベースフレーム(図示していない)に移動可能に設けられ、フロアパネル1を支持する複数の治具が一体に構成されている。
【0021】
移送ハンガ130は、フロアパネル1の両側に組立てられたサイドパネル3をメインバック工程の作業位置(以下、単に「作業位置」という)に移送させるためのものである。移送ハンガ130は、作業位置の両側方に、台車ユニット110の移送方向に沿って配置された移送レール131に移動可能に設置できる。移送ハンガ130には、
図2のように、サイドパネル3の下部を支持するアタッチメント133が備えられている。そこで、移送ハンガ130は、サイドパネル3を支持し、移送レール131に沿ってサイドパネル3をメインバック工程の作業位置に移送させ、サイドパネル3は、その内側面が作業位置を向くように配置される。
【0022】
ロボットハンガ150は、作業位置に移送されたサイドパネル3を内側方向で規制し、そのサイドパネル3を回転させるためのものである。後で説明するサイド共用治具190がサイドパネル3を外側方向で規制し、サイドパネル3が、内側方向で規制された状態で回転されてフロアパネル1の両側から内側方向にマッチングされる。
【0023】
また、ロボットハンガ150は、
図1のように、作業位置の両側方にそれぞれ設置できる。このようなロボットハンガ150は、
図2のように、ハンガロボットR1のアーム先端に、ツールチェンジャ152を介して装着されたハンガフレーム151と、ハンガフレーム151に設けられ、サイドパネル3を内側方向で規制する複数の第1クランパ153とを有している。第1クランパ153は、所定の部品をクランピングする公知技術のクランピング装置で周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【0024】
整列治具170は、ロボットハンガ150によって回転したサイドパネル3を正位置に整列させるためのものである。整列治具170は、作業位置の両側方に
昇降可能に構成され、ロボットハンガ150によって回転し、その外側部分が上を向いているサイドパネル3の内側を規制できるようにしている。
整列治具170は、
図3のように、昇降装置(図示していない)によって上下方向に昇降するベース部材171と、ベース部材171に設けられた複数の第1規制部173とを有している。
【0025】
第1規制部173は、装着ブラケット174を介してベース部材171の上面に設けられ、電動駆動体173aを介して多軸方向に移動可能になっている。また、電動駆動体173aは、第1規制部173を上下、左右、前後に移動させ、車種毎に異なる多様な種類のサイドパネルを規制することができる。電動駆動体173aの構成および作動は、通常の技術者には周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【0026】
第1規制部173は、サイドパネル3の上端部位を支持し、サイドパネル3の下端部位をクランピングし、サイドパネル3の前方および後方側を第1基準ピン175として規制することができる。この場合、第1規制部173は、ロボットハンガ150によってサイドパネル3の外側部分が上を向き、ベース部材171が上側方向に移動した状態で、上側方向に移動し、サイドパネル3の上端部位と下端部位を支持する。そして、第1規制部173は、下側方向に移動し、サイドパネル3の下端部位をクランピングし、第1基準ピン175を介してサイドパネル3の前後方側を整列することができる。
【0027】
整列治具170は、装着ブラケット174の間にロボットハンガ150のハンガフレーム151(
図2参照)が進入可能に構成される。この時、ロボットハンガ150は、第1規制部173がサイドパネル3の上端部位と下端部位を支持する時、サイドパネル3に対するクランピングを解除し、装着ブラケット174の間を介してハンガフレーム151を元の位置に戻すことができる。
【0028】
サイド共用治具190は、整列治具170上に支持されたサイドパネル3を規制し、そのサイドパネル3をフロアパネル1の両側方に移送させるためのものである。サイド共用治具190は、
図4のように、作業位置の両側のハンドリングロボットR2(
図1参照)に装着された第1治具フレーム191と、第1治具フレーム191に設けられた複数の第2規制部193とを有している。
【0029】
第2規制部193は、車種毎に異なるサイドパネル3を共用で規制するものであって、電動駆動体193aによって多軸方向に移動するように設置する。ここで、電動駆動体193aは、第2規制部193を上下、左右、前後に移動させ、車種毎に異なる多様な種類のサイドパネルを規制することができる。電動駆動体193aの構成および作動は、通常の技術者にとって周知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。第2規制部193は、サイドパネル3の上端部位と下端部位を規制し、第2基準ピン195としてサイドパネル3を正位置させることが可能な構造となっている。
【0030】
サイド共用治具190は、整列治具170上に支持されたサイドパネル3の外側を規制した状態で、サイドパネル3をフロアパネル1の両側方に移送させることができる。この場合、サイド共用治具190は、ハンドリングロボットR2に装着され、サイドパネル3を回転させ、サイドパネル3の内側がフロアパネル1の両側方を向くようにした状態で、サイドパネル3をフロアパネル1の両側方に移送させることができる。
【0031】
サイドポストユニット210は、サイドパネル3を規制しているサイド共用治具190をメインバック工程の作業位置に正しく位置させ、そのサイドパネル3をフロアパネル1の両側に正確にマッチングさせるものである。このようなサイドポストユニット210は、フロアパネル1の両側方に設けられる。
【0032】
サイドポストユニット210は、
図5のように、ベース212に設けられたポストフレーム211と、ポストフレーム211に、フロアパネル1の両側方に移動可能に設けられた移動部材213と、移動部材213に設けられ、サイド共用治具190の第1治具フレーム191を規制する第3規制部215とを有している。
【0033】
移動部材213は、サイド共用治具190の第1治具フレーム191を支持し、電動駆動体217を介してフロアパネル1の両側方に、
図5上の矢印方向に沿って移動可能に設けられる。
【0034】
第3規制部215は、移動部材213にローディングされたサイド共用治具190の第1治具フレーム191をクランピングする第2クランパ219からなっている。つまり、サイド共用治具190の第1治具フレーム191は、移動部材213にローディングされた状態で、第2クランパ219によってクランピングされ、移動部材213によってフロアパネル1の両側方に移動し、サイドパネル3をフロアパネル1の両側にマッチングさせることができる。
【0035】
サイドリヤ専用治具230は、サイドポストユニット210によってフロアパネル1の両側にセットされたサイドパネル3の後方部分を規制するためのものである。サイドリヤ専用治具230は、サイドパネル3の後方側で移動装置240によって往復移動可能に構成され、
図6のように、第2治具フレーム231と、第2治具フレーム231に設けられた第4規制部233とを有している。第4規制部233は、サイドパネル3の後方部分をクランピングし、その後方部分の上下側を規制可能にしている。
【0036】
移動装置240は、サイドリヤ専用治具230をサイドパネル3の後方に往復移動させるためのものであって、
図1のように、サイドパネル3の後方側に位置している。ここで、移動装置240は、サイドリヤ専用治具230を支持し、ガイドレール241に沿って移動するスライダ243を有している。
【0037】
このような移動装置240は、モータの回転力を直線運動に変換させ、スライダ243を直線移動させることが可能な周知技術の移動装置であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【0038】
この実施形態では、
図1のように、車種毎に異なるサイドリヤ専用治具230を積載するストレージユニット250をさらに有している。
ストレージユニット250は、作業位置の両側方で移動装置240に対応して構成され、サイドリヤ専用治具230を臨時的に積載するためのバッファ治具(buffer jig)(図示していない)を備えている。
ストレージユニット250に積載されたサイドリヤ専用治具230は、ハンドリングロボットR3によって移動装置240に移送できる。
【0039】
第1治具ユニット260は、
図1のように、ハンドリングロボットR4に装着され、前方
ルーフレール5を規制し、サイドパネル3の前方上部にセットするものである。第1治具ユニット260は、フロアパネル1の前方側に構成され、ハンドリングロボットR4に装着され、前方
ルーフレール5を規制する第5規制部261を有している。第5規制部261は、前方
ルーフレール5を支持し、前方
ルーフレール5をクランピングし、前方
ルーフレール5を正位置させることが可能な構造でなっている。
【0040】
第2治具ユニット270は、
図1のように、ハンドリングロボットR5に装着され、後方
ルーフレール7とパッケージトレイ9を同時に規制し、サイドパネル3の後方上部にセットするためのものである。第2治具ユニット270は、フロアパネル1の後方側に位置して、ハンドリングロボットR5に装着され、後方
ルーフレール7とパッケージトレイ9を規制する第6規制部271を有している。第6規制部271は、後方
ルーフレール7とパッケージトレイ9を支持し、後方
ルーフレール7とパッケージトレイ9をクランピングし、後方
ルーフレール7とパッケージトレイ9を正位置させることが可能な構造である。
【0041】
溶接ロボット290は、
図1のように、台車ユニット110の両側方に沿って構成され、フロアパネル1にセットされたサイドパネル3、サイドパネル3にセットされた前方
ルーフレール5、後方
ルーフレール7、パッケージトレイ9などの各接合部を溶接するためのものである。このような溶接ロボット290は、アームの先端にスポット溶接ガンを装着しているもので、当業界において周知の溶接ロボット装置であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【0042】
以下、このように構成された車体組立システム100の作動を、詳細に説明する。まず、サブ組立ラインで組立てられたフロアパネル1を、台車ユニット110を介してメインバック工程の作業位置に移送させる。この過程で、移送ハンガ130は、フロアパネル1の両側に組立てられたサイドパネル3を、メインバック工程の作業位置に移送させる。ここで、サイドパネル3は、その内側面が作業位置を向いている。
【0043】
この状態で、ロボットハンガ150は、サイドパネル3を、第1クランパ153を介して内側方向に規制し、そのサイドパネル3を回転させる。その後、整列治具170を介してサイドパネル3を正位置に整列させる。この時、整列治具170の第1規制部173は、ロボットハンガ150によってサイドパネル3の外側部分が上を向き、ベース部材171が上側方向に移動した状態で、上側方向に移動し、サイドパネル3の上端部位と下端部位を支持する。そして、第1規制部173は、下側方向に移動し、サイドパネル3の下端部位をクランピングし、第1基準ピン175を介してサイドパネル3の前後方側を規制する。
【0044】
ロボットハンガ150のハンガフレーム151は、整列治具170の装着ブラケット174の間に位置しており、第1規制部173を介してサイドパネル3の上端部位と下端部位を支持する時、サイドパネル3に対するクランピングを解除し、装着ブラケット174の間を介してハンガフレーム151を元の位置に戻すことができる。
【0045】
次に、ハンドリングロボットR2によってサイド共用治具190を整列治具170側に移送させる。すると、サイド共用治具190は、整列治具170上に支持されたサイドパネル3を、サイド共用治具190の第2規制部193を介して規制し、ハンドリングロボットR2を介してサイドパネル3をフロアパネル1の両側方に移送させる。この場合、サイド共用治具190は、ハンドリングロボットR2によってサイドパネル3を回転させ、サイドパネル3の内側がフロアパネル1の両側方を向くようにした状態で、サイドパネル3をフロアパネル1の両側方に移送させることができる。
【0046】
上記の過程を経た後、ハンドリングロボットR2を介してサイド共用治具190をサイドポストユニット210の移動部材213にローディングする。すると、サイドポストユニット210の第3規制部215は、サイド共用治具190をクランピングし、そのサイド共用治具190は、移動部材213によってフロアパネル1の両側方に移動する。従って、サイドパネル3を規制しているサイド共用治具190がフロアパネル1の両側方に移動しながら、そのフロアパネル1の両側に正確にマッチングできる。
【0047】
この過程を経る間、サイドリヤ専用治具230は、移動装置240によってサイドパネル3の後方側に移動し、第4規制部233を介してサイドパネル3の後方部分をクランピングし、そのリヤ部分の上下側を規制する。ここで、サイドリヤ専用治具230は、ストレージユニット250に積載された状態で、車種に応じて、ハンドリングロボットR3によって移動装置240に移送できる。
【0048】
一方、上記のように、サイドパネル3がフロアパネル1にセットされた後、第1治具ユニット260は、ハンドリングロボットR4に装着された状態で、第5規制部261を介して前方
ルーフレール5を規制し、その前方
ルーフレール5をサイドパネル3の前方上部にセットする。
【0049】
そして、第2治具ユニット270は、ハンドリングロボットR5に装着された状態で、第6規制部271を介して後方
ルーフレール7とパッケージトレイ9を規制し、サイドパネル3の後方上部にセットする。
【0050】
上記したように、フロアパネル1にサイドパネル3をセットし、サイドパネル3に、前方
ルーフレール5、後方
ルーフレール7、パッケージトレイ9などをセットした状態で、最後に溶接ロボット290を介してこれらの各接合部を溶接する。
【0051】
これまで説明したように、本発明の車体組立システム100によれば、車体組立ラインのメインバック工程で車種毎に異なるメインバック部品を共用ロボットを用いて組立てることができる。また、車体組立システム100は、従来技術のような、回転バックの4つの面でサイドパネルを規制するのではなく、サイド共用治具190とサイドポストユニット210を介して車種毎に異なるサイドパネル3を共用で規制することができる。
【0052】
以上、本発明の車体組立システムを、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。