特許第6043872号(P6043872)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6043872
(24)【登録日】2016年11月18日
(45)【発行日】2016年12月14日
(54)【発明の名称】溶接部品、溶接方法及び溶接装置
(51)【国際特許分類】
   B23K 9/12 20060101AFI20161206BHJP
   B23K 37/04 20060101ALI20161206BHJP
   B23K 9/235 20060101ALI20161206BHJP
   B23K 26/21 20140101ALI20161206BHJP
   B25J 13/00 20060101ALN20161206BHJP
【FI】
   B23K9/12 331G
   B23K37/04 J
   B23K9/235 B
   B23K26/21 W
   B23K26/21 N
   !B25J13/00 Z
【請求項の数】7
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2015-523982(P2015-523982)
(86)(22)【出願日】2014年6月13日
(86)【国際出願番号】JP2014065805
(87)【国際公開番号】WO2014208372
(87)【国際公開日】20141231
【審査請求日】2015年11月18日
(31)【優先権主張番号】特願2013-131250(P2013-131250)
(32)【優先日】2013年6月24日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000004765
【氏名又は名称】カルソニックカンセイ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】八田国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】隼田 順司
(72)【発明者】
【氏名】中村 吉晴
【審査官】 青木 正博
(56)【参考文献】
【文献】 特開2007−69333(JP,A)
【文献】 特開2008−161911(JP,A)
【文献】 特開平5−8088(JP,A)
【文献】 特開2008−178905(JP,A)
【文献】 特開昭61−241264(JP,A)
【文献】 米国特許第4760232(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B23K 9/12
B23K 9/235
B23K 26/21
B23K 37/04
B25J 13/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1部材と第2部材とを溶接によって接合する溶接方法において、
前記第2部材を把持して前記第1部材に対して位置決めを行ない、
前記第2部材を把持したまま、前記第1部材と前記第2部材との接触部位において前記第2部材を前記第1部材に仮止めする溶接を行って仮止め溶接箇所を形成し、
前記第2部材の把持を解除し、前記接触部位における前記仮止め溶接箇所以外の接触部位に本溶接を行って本溶接箇所を形成し、
前記第1部材は長尺状に構成され、前記本溶接箇所は、前記第2部材に作用する力の方向の中でも長尺状の前記第1部材の長手方向または前記長手方向に交差する断面の周方向において仮溶接を含む複数の溶接箇所の少なくとも両端に形成され、
各々の前記本溶接箇所の間に前記仮止め溶接箇所が形成されることを特徴とする溶接方法。
【請求項2】
前記仮止め溶接箇所は、前記接触部位において2箇所以上形成される請求項1に記載の溶接方法。
【請求項3】
ロボットのハンドが前記第2部材を把持し、前記第1部材に対して位置決めすることを特徴とした請求項1または2に記載の溶接方法。
【請求項4】
第1部材と第2部材とを溶接によって接合する溶接装置において、
前記第2部材の把持及び把持の解除が自在な把持部と、
前記第1部材に対して前記第2部材を溶接する溶接部と、
前記把持部及び前記溶接部の動作を制御する制御部と、を有し、
前記第1部材は長尺状に構成され、
前記制御部は、前記把持部によって前記第2部材を把持して前記第1部材に位置決めし、
前記第2部材を把持したまま前記第1部材と前記第2部材との接触部位において、前記溶接部によって前記第2部材を前記第1部材に仮止めする溶接を行って仮止め溶接箇所を形成し、
前記把持部による前記第2部材の把持を解除し、前記溶接部によって前記接触部位における前記仮止め溶接箇所以外の接触部位に本溶接を行って本溶接箇所を形成し、
前記本溶接箇所は、前記第2部材に作用する力の方向の中でも長尺状の前記第1部材の長手方向または前記長手方向に交差する断面の周方向において仮溶接を含む複数の溶接箇所の少なくとも両端に形成され、
各々の本溶接箇所の間に仮止め溶接箇所を形成するように前記溶接部を制御することを特徴とした溶接装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記仮止め溶接箇所を前記接触部位において2箇所以上形成するように前記溶接部を制御する請求項4に記載の溶接装置。
【請求項6】
前記第1部材は、前記第2部材と接合してステアリングメンバを構成するステアリングメンバ母材であることを特徴とした請求項1から3のいずれか1項に記載の溶接方法または請求項4もしくは5に記載の溶接装置。
【請求項7】
長尺状の第1部材に第2部材を溶接して形成した溶接部品であって、
前記第1部材と前記第2部材とは、溶接箇所と、前記溶接箇所よりも細いまたは短く形成された複数の他の溶接箇所によって接合され、
前記溶接箇所は、前記第2部材に作用する力の方向の中でも長尺状の前記第1部材の長手方向または前記長手方向に交差する断面の周方向において前記溶接箇所および複数の前記他の溶接箇所における両端に形成される溶接部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は溶接部品、溶接方法及び溶接装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車は何万点にもおよぶ部品をボルト締結、接着、または溶接などによって接合し、組み立てることで製造される。ステアリングメンバの製造の際には、例えばステアリングメンバを構成するパイプ状の長尺部材とステアリングコラムやオーディオブラケット等の数種類の部品とがそれぞれロボットハンドによって把持され、溶接機器によって溶接される(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2007−69333号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記ブラケット等をパイプ状の長尺部材に溶接するには、ブラケット等と長尺部材との接触部位にピンポイントで溶接を行うだけではブラケット等と長尺部材を十分に固定することができないため、溶接部位はある程度の長さ形成する必要がある。そのため、当該部位の溶接にはある程度時間がかかり、ロボットハンドは溶接が終わるまでは溶接する部材を保持しなければならないことから別の作業を行うことができず、サイクルタイムが長くなり、ステアリングメンバの溶接を迅速に行うことができない、という問題がある。
【0005】
そこで本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ロボットハンドを用いたステアリングメンバ等の溶接作業を迅速に行うことができる溶接部品、溶接方法及び溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成する本発明に係る溶接方法は、第2部材を把持して第1部材に対して位置決めする。そして、第2部材を把持したまま第1部材と第2部材との接触部位において第2部材を第1部材に仮止めする溶接を行って仮止め溶接箇所を形成する。そして、第2部材の把持を解除し、仮止め溶接箇所以外の接触部位に本溶接を行って本溶接箇所を形成する。第1部材は長尺状に構成され、本溶接箇所は前記第2部材に作用する力の方向の中でも長尺状の第1部材の長手方向または当該長手方向に交差する断面の周方向において仮溶接を含む複数の溶接箇所の少なくとも両端に形成され、各々の本溶接箇所の間に仮止め溶接箇所が形成されることを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係る溶接装置は、第2部材の把持及び把持の解除が自在な把持部と、第1部材に対して第2部材を溶接する溶接部と、把持部及び溶接部の動作を制御する制御部と、を有する。第1部材は長尺状に構成され、制御部は、把持部によって第2部材を把持して第1部材に対して位置決めし、第2部材を把持したまま第1部材と第2部材との接触部位において溶接部によって第2部材を第1部材に仮止めする溶接を行って仮止め溶接箇所を形成し、把持部による第2部材の把持を解除し、溶接部によって仮止め溶接箇所以外の第1部材と第2部材との接触部位に本溶接を行って本溶接箇所を形成し、本溶接箇所は、第2部材に作用する力の方向の中でも長尺状の第1部材の長手方向または長手方向に交差する断面の周方向において仮溶接を含む複数の溶接箇所の少なくとも両端に形成され、各々の本溶接箇所の間に仮止め溶接箇所を形成するように溶接部を制御することを特徴とする。
また、本発明に係る溶接部品は、長尺状の第1部材に第2部材を溶接して形成し、第1部材と第2部材とは、溶接箇所と、当該溶接箇所よりも細いまたは短く形成された複数の他の溶接箇所によって接合され、溶接箇所は、第2部材に作用する力の方向の中でも長尺状の第1部材の長手方向または長手方向に交差する断面の周方向において溶接箇所および複数の他の溶接箇所における両端に形成される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の実施形態に係る溶接装置を示す斜視図である。
図2図1において溶接される部品付近を示す拡大図である。
図3図3(A)は本発明の実施形態に係る溶接方法における、図2において溶接される部品付近を示す平面図であり、図3(B)は図3(A)の対比例を示す平面図である。
図4図2とは異なる部品を溶接する場合であって、仮止め溶接箇所を2か所設けた場合を示す斜視図である。
図5】本発明に係る溶接方法を図2、3とは異なる部品に適用した際を示す斜視図である。
図6】本発明に係る溶接方法を図2、3とは異なる部品に適用した際を示す斜視図である。
図7】本発明に係る溶接方法を図2、3とは異なる部品に適用した際を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【0010】
図1は本発明の実施形態に係る溶接装置を示す斜視図、図2図1において溶接される部材の付近を示す拡大図である。また、図3(A)は本発明の実施形態に係る溶接方法における、図2において溶接される部品付近を示す平面図であり、図3(B)は図3(A)の対比例を示す平面図である。
【0011】
図1〜3を参照して概説すれば、本実施形態に係る溶接装置100は、ステアリングメンバ母材10(第1部材に相当)と部品20(第2部材に相当)とを溶接して接合する。溶接装置100は、部品20とステアリングメンバ母材10との接触部位において部品20をステアリングメンバ母材10に仮止めするための溶接を行って仮止め溶接箇所31(図2の黒丸参照。図3図7についても同様。)を形成する。次に、部品20とステアリングメンバ母材10との接触部位において仮止め溶接箇所31と重ならない箇所に本溶接を行って本溶接箇所32、33(図2の二点鎖線参照。図3〜7についても同様。)を形成する。
【0012】
溶接作業がスタートした時には、部品20はハンドロボット110(把持部に相当)によって把持されてステアリングメンバ母材10と接合する位置に位置決めされる。ステアリングメンバ母材10への接合は溶接ロボット120(溶接部に相当)によって行われる。ハンドロボット110及び溶接ロボット120は予め教示されたデータに基づいて所定の動作を行う多軸ロボットである。また、ステアリングメンバ母材10は支持治具181、182によって支持される。本実施形態ではステアリングメンバを溶接する事項について説明するが、本発明が適用されるものは、ステアリングメンバに限定されない。以下、詳述する。
【0013】
ハンドロボット110は、そのアーム先端にハンド111が取り付けられている。ハンドロボット110は、ハンド111により所定の方向において部品を把持し、ステアリングメンバ母材10に対して、把持した部品を教示された位置に位置決めする。部品は部品テーブル170上に置かれていて、部品テーブル170からハンドロボット110が部品を把持してステアリングメンバ母材10上の所定位置に位置決めする。なお、部品テーブル170への部品の搬入は、図示しない他のロボットや搬送コンベアなどによって搬送されてくる。また、部品テーブル170に変えて、搬送コンベアによって流れてくる部品をハンドロボット110が把持するようにしてもよい。
【0014】
ハンド111の近傍には、ハンド111の手先方向を撮影する第1カメラ140が取り付けられている。第1カメラ140は、ハンド111が部品を取り出す際に当該部品を撮影して向きや大きさを把握するために使用される。
【0015】
また、この工程の作業範囲内には第2カメラ150が設置されている。第2カメラ150は、ハンド111によって把持された部品がどのような向きで把持されているかを確認するために使用される。
【0016】
ハンドロボット110は、部品を部品テーブル170から把持した後、第2カメラ150に向かって部品をかざすように動作する。これによってハンド111に把持された部品を第2カメラ150が撮影して、画像処理により部品がハンド111にどのような向きや位置で把持されているかを確認できる。また、ハンドロボット110は、第2カメラ150によって確認された部品の向きや位置からステアリングメンバ母材10上に部品を位置決めできるように部品の向きを補正する。これにより、ステアリングメンバ母材10は、ステアリングメンバ母材10に対して教示された部品位置に位置決めすることができる。このようなハンド111によって把持された部品の向きなどを補正する動作は一般的なハンドロボットの動作であるので、説明は省略する。
【0017】
溶接ロボット120は、アーム先端に溶接トーチ121が取り付けられている。溶接トーチ121の先端には、ステアリングメンバ母材10上に位置決めされた部品の位置を基準にして、その部品が溶接できる位置に位置決めされる。ハンドロボット110によって、ステアリングメンバ母材10に対する部品の位置が補正された場合には、溶接トーチ121の先端位置も補正される。なお、本実施形態では溶接ロボット120が溶接トーチ121を用いて溶接を行っているが、これに限定されず、例えば溶接トーチに代えてレーザー射出装置によって溶接を行ってもよい。
【0018】
また、溶接トーチ121の根元部分近傍には第3カメラ160が取り付けられている。第3カメラ160は、ハンド111によって位置決めされている部品を撮影する。そして、撮影された画像から部品の位置(および/または傾き)を計測する。そのため、第3カメラ160は、撮影された画像内における物体の大きさや物体間の距離を計測する機能(画像内距離測定機能という)を有する。画像内距離測定機能としては、例えば予め画像内で距離を割り出すための基準となる物(基準スケール)を撮影して、その基準スケールの実物の大きさと画像内での大きさとの対応関係を求めておく。そして、記憶した基準スケールにおける実物と画像との対応関係を用いて、計測するために撮影した物体の画像内での大きさや物体間の距離及び傾きを求める。このような画像内距離測定機能は周知のものを用いればよく、特に限定されない。
【0019】
また、第3カメラ160は、第3カメラ160の現在位置から撮影物までの距離を測る測距機能を備えていてもよい。測距機能としては、第3カメラ160の焦点合わせに用いるパッシブ型測距、レーザー光や超音波を用いるアクティブ形測距機能などを用いることが出来る。当該測距機能も周知のものを用いればよく、特に限定されない。このような測距機能と画像内距離測定機能を用いれば、第3カメラ160によって測定された部品位置が溶接ロボット120の動作座標系内の位置として算出することが出来る。
【0020】
なお、画像内距離測定、必要により行われる測距などにおける画像処理およびそれらの算出処理は制御部130によって行われる。
【0021】
支持治具181および182は、ステアリングメンバ母材10の両端を、その長手方向に移動しないように保持しつつ、ステアリングメンバ母材10を長手方向を軸として自在に回転させるように支持する。また、支持治具181、182は、それぞれステアリングメンバ母材10の端部をクランプするクランパ191、192を備えている。このクランパ191、192によりステアリングメンバ母材10の両端部がクランプされ、ステアリングメンバ母材10が長手方向に移動しないように拘束される。また、一方の支持治具181には、クランパ191を回転させるためのエンコーダー付きサーボモーター(不図示)が備えられている。なお、モーターには、ブレーキが付いていて、モーターの動作時以外は、不用意に回転しないようになっている。そしてエンコーダーからのフィードバックにより回転角(回転量)が得られる。他方の支持治具182のクランパ192は回転自在となっている。
【0022】
ステアリングメンバ母材10にブラケットを溶接する際にはステアリングメンバ母材10を回転させ、特定の位置となった状態でハンドロボット110により部品を接合位置に位置決めし、溶接ロボット120で溶接する。そのため、ステアリングメンバ母材10や、最初にステアリングメンバ母材10に接合されるサイドブラケットには、ステアリングメンバ母材10の回転位置がわかるような母材基準点が設けられる。当該母材基準点は、ねじ穴、切り欠き、その他のマークとなる形状やマークそのものであってもよい。
【0023】
ステアリングメンバ母材10は、パイプ状の部材であり、通常は鋼管である。ステアリングメンバ母材10に部品を接合する工程は、上記したように、初めにステアリングメンバ母材10の両端にサイドブラケットが取り付けられ、以降はクランパ191、192がサイドブラケットを把持して回転させることによって、次に取り付けようとする部品の回転位置にステアリングメンバ母材10を回転させ、ハンドロボット110によって部品を所定の位置に運んでいる。
【0024】
制御部130は、CPU、メモリ、及び入出力インタフェース等の構成を有し、当該構成によってハンドロボット110及び溶接ロボット120の動作制御、支持治具181、182によるステアリングメンバ母材10の回転位置の制御を行なっている。また、制御部130は、第1カメラ140による撮影、第2カメラ150によって撮影された画像からハンド111が掴んだ部品の位置補正、及び第3カメラ160が撮影した画像からの物体同士の距離の算出を行うための画像処理をも制御している。制御部130は一台の機器で構成されて、支持治具181、182、ハンドロボット110、溶接ロボット120、第1カメラ140、第2カメラ150、及び第3カメラ160を制御してもよいし、上記構成毎に制御を行う機器を設けてデータ通信を行って溶接動作を制御してもよい。
【0025】
次に、ステアリングメンバ母材10に部品(ここではオーディオブラケット)を取り付ける際の工程について説明する。なお、本工程の前にはステアリングメンバ母材10の両端にサイドブラケットが既に取り付けられている。
【0026】
ハンドロボット110には、ステアリングメンバ母材10に溶接する部品を部品テーブル170上で認識して把持し、第2カメラ150が撮影した部品20の位置及び向きを認識、補正する動作が予め教示されている。また、ハンドロボット110には、部品20を把持して所定位置に位置決めし、溶接ロボット120からの信号を受けて次の部品を取りに行く動作についても教示されている。当該動作はステアリングメンバ母材10に溶接する部品がなくなるまで繰り返される。
【0027】
溶接ロボット120については、ハンドロボット110から部品の位置決めが終わった信号を受信した後、溶接トーチ121を移動させて所定の位置に仮溶接または本溶接を行うように教示データがプログラムされている。
【0028】
ハンドロボット110は、制御部130によって教示された位置に部品20を位置決めする。そして、溶接ロボット120の溶接トーチ121が、ステアリングメンバ母材10と部品20の接触部位における教示された部位にアプローチし、仮止め溶接を行う。溶接トーチ121による仮止め溶接によって、ステアリングメンバ母材10と部品20との接触部位には図2に示すような仮止め溶接箇所31が形成される。仮止め溶接箇所31によってステアリングメンバ母材10と部品20とは本溶接がされるまで暫定的に固定され、位置決めされる。そのため、仮止め溶接後にハンドロボット110は部品20の把持を解除することができる。よって、ハンドロボット110は、溶接ロボット120が本溶接をしている間に次の部品を取りに行く等の動作を行うことができ、ステアリングメンバ母材10に全ての部品を溶接するまでのトータルとしての溶接作業時間を短縮できる。
【0029】
仮止め溶接は、本溶接に比べて溶接にかかる時間が短く、溶接部位の熱歪も小さいため、位置決めのための溶接として利用できる。なお、仮止め溶接箇所の位置や溶接ビード等を第3カメラ160によって確認してもよい。
【0030】
仮止め溶接が終了すると、本溶接のための教示データに基づいて、溶接ロボット120の溶接トーチ121がステアリングメンバ母材10と部品20との接触部位に本溶接箇所32、33を形成する。本実施形態において本溶接箇所は2箇所形成されるが、本溶接箇所の個数は2箇所に限定されず、2箇所より多くてもよく、1箇所でもよい。なお、仮止め溶接箇所及び本溶接箇所は、溶接を行う順序に従って符号を付しており(図2の31→32→33)、本溶接箇所32が形成された後に、本溶接箇所33が形成されるが、これに限定されない。
【0031】
本溶接箇所32、33は、制御部130及び溶接ロボット120によって、ステアリングメンバ母材10と部品との接触部位において、既に形成された仮止め溶接箇所31とは重ならないように形成される。本溶接箇所を仮止め溶接箇所と重ねてしまうと、仮止め溶接箇所の溶接ビードが再溶融してしまい、これによって部品20をステアリングメンバ母材10に位置決めすることができなくなってしまうためである。本溶接箇所32、33を仮止め溶接箇所31と重ならないように形成することによって、部品20のステアリングメンバ母材10に対する位置決め機能を維持し、部品20のための治具を用いず、また、仮止め溶接後はハンドロボット110による把持を解除して溶接作業を行うことができる。
【0032】
また、本溶接箇所は、図3(A)に示すように、部品20に作用する外力F1、F2の方向に沿って2箇所以上形成されている(本溶接箇所32、33)。また、仮止め溶接箇所31は本溶接箇所32と本溶接箇所33との間に形成されている。外力F1、F2の方向は、ステアリングメンバ母材10の長手方向と略一致している。なお、図3(A)のように外力F1,F2の作用する方向において本溶接箇所32、33の間に仮止め溶接箇所31が配置されていればよい。そのため、仮止め溶接箇所31、本溶接箇所32、及び本溶接箇所33は、ステアリングメンバ母材10の周方向にずれることによって外力F1,F2の作用する方向について一直線上に並んでいなくてもよい。
【0033】
仮止め溶接箇所と本溶接箇所を上記のように位置づけているのは、以下のような理由による。仮に、図3(A)の対比例として、図3(B)に示すようにステアリングメンバ母材10の長手方向において仮止め溶接箇所31x(図3(B)の白抜き丸参照)が本溶接箇所32、33に挟まれていないような場合を考える。
【0034】
図3(B)において、左から右へ外力F2が加わった場合、本溶接箇所32が比較的広い溶接ビードで最初に外力F2を受けるため、本溶接箇所32が破断する可能性は極めて低い。しかし、図3(B)において右から左に外力F1が加えられた場合、仮止め溶接箇所31xが最初に外力F1を受けることになる。仮止め溶接は、本溶接に比べて短時間で行われ、形成されるビードも細い等の事情から、本溶接された部位に比べて接合部位の強度が低い場合がある。上記のように、仮止め溶接箇所31xに最初に力が加わると、仮止め溶接箇所の強度が低いために、仮止め溶接箇所から破断が発生し、仮止め溶接箇所の破断に引きづられて本溶接箇所までも破断してしまうおそれがある。
【0035】
そのような状況に対して、図3(A)に示すように外力F1、F2の作用する方向において、仮止め溶接箇所31を本溶接箇所32、33に挟まれるように形成することによって、図3(A)において外力F1が負荷された場合でも、最初に入力を受けるのは本溶接箇所33となる。また、外力F2が加えられた場合でも、本溶接箇所32に外力F2が加わり、接合力が比較的弱い仮止め溶接箇所31に外力が最初に加わることはない。よって、接合力の比較的弱い仮止め溶接箇所から破断が起きて、連鎖的に本溶接箇所まで破断するといった状況を防止して外力に十分に対抗することができる。
【0036】
図4は、本実施形態に係る溶接方法を図2の部品20とは異なる部品20a(ブラケット エアバッグ)に使用した場合を示す斜視図である。仮止め溶接箇所の位置、大きさ、及び個数は、部品20をステアリングメンバ母材10に暫定的に位置決めできること、硬化による割れ、及び本溶接箇所の部位が確保されること等を考慮して設定される。
【0037】
図2では、仮止め溶接箇所31は1箇所設けられているが、図4に示すように、制御部130及び溶接ロボット120によって、ステアリングメンバ母材10の長手方向において本溶接箇所32と本溶接箇所34との間に仮止め溶接箇所31a、及び本溶接箇所33と本溶接箇所34との間に仮止め溶接箇所31bを形成してもよい。仮止め溶接箇所は1箇所であってもビード厚さや長さの調整によって部品を位置決めできるが、2箇所以上設けることによって、位置決め機能をさらに強化することができる。なお、仮止め溶接箇所を2箇所設ける場合の位置関係は、ステアリングメンバ母材10と部品20との接触部位を平面視した際に対称(180度の位置関係)にできると、より好ましい。
【0038】
以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【0039】
本実施形態では、ハンドロボット110によって部品20を把持してステアリングメンバ母材10に対して位置決めする。そして、部品20を把持したままステアリングメンバ母材10と部品20との接触部位において、部品20をステアリングメンバ母材10に仮止めする溶接を行なって仮止め溶接箇所31を形成する。そして、ハンドロボット110による部品20の把持を解除する。そして、部品20とステアリングメンバ母材10との接触部位における仮止め溶接箇所31以外の箇所に本溶接を行って、本溶接箇所32、33を形成する。
【0040】
そのため、本溶接の際にも仮止め溶接箇所31は再溶融せず、仮止め溶接箇所31によって部品20のステアリングメンバ母材10に対する位置決めが維持される。そのため、仮止め溶接後はハンドロボット110によって部品20を把持させなくても部品20をステアリングメンバ母材10に位置決めでき、仮止め溶接後にはハンドロボット110に別の作業を行わせることができる。仮止め溶接は本溶接に比べて時間がかからないため、仮止め溶接後にハンドロボット110に別の作業を行わせることができることによって、ステアリングメンバ母材10に他部品を溶接する作業をより早く行うことができ、ステアリングメンバを製造する作業を迅速に行うことができる。
【0041】
また、仮止め溶接箇所を溶接部位に2箇所以上設けることによって、本溶接が行われるまでの間に部品20をステアリングメンバ母材10に十分な接合力で保持し、部品20がステアリングメンバ母材10から脱落する等の事態を十分に防止することができる。
【0042】
また、本溶接箇所は、部品20に作用する外力F1、F2の方向(本実施形態においてはステアリングメンバ母材10の周方向)に沿って2箇所以上形成され(本溶接箇所32、33)、仮止め溶接箇所31は本溶接箇所32と本溶接箇所33の間に形成されている。
【0043】
そのため、外力が加えられた場合でも、外力は本溶接箇所から加わり、仮止め溶接箇所に最初に外力が加わることが防止される。よって、本溶接箇所よりも接合力が弱い傾向のある仮止め溶接箇所が破断して連鎖的に本溶接箇所までも破断するといった状況を防止でき、治具の代わりに仮止め溶接によって部品を固定する場合でも溶接部位の強度を十分なものとすることができる。また、オーディオブラケットなどをハンドロボット110に位置決めさせることによって、位置決め作業を安定した精度で迅速に行うことができる。また、本実施形態にかかる溶接装置100は、第1部材にあたるステアリングメンバ母材10にサイドブラケット、ブラケットエアバッグ、オーディオブラケット、ブラケットインパクト、およびインストステイなどの第2部材にあたる部品20を溶接する際などに使用することができる。
【0044】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々の改変が可能である。図5から図7は、本発明に係る溶接方法を図2図4とは異なる部品に適用した際を示す斜視図である。なお、溶接の順序は、図2図4と同様に符号の順序に従って行われる。
【0045】
ステアリングメンバ母材10には、オーディオブラケットといった部品20が取付けられる実施形態について説明したが、これに限定されない。オーディオブラケットは対になって設けられるため、図5に示すように他方のオーディオブラケット(部品20b)についても同様の溶接方法を利用してもよい。また、オーディオブラケット以外にも図6に示すインストステイ(部品20c)、図7に示すブラケットインパクト(部品20d)についても同様の溶接方法によって、仮止め溶接箇所31を形成し、その後本溶接箇所32、33(図7については加えて本溶接箇所34)を形成してもよい。また、ステアリングメンバ母材にはオーディオブラケットやインストステイのような複数の部品が溶接される実施形態について説明したが、これに限定されない。ステアリングメンバ母材のような被溶接部材に一つの部材を溶接して溶接部品とするような場合にも、本発明に係る溶接方法または溶接装置を適用できる。すなわち、量産ライン等において一の溶接部品において被溶接部材に溶接部材を仮止めする溶接が終われば、ハンドロボットを他の溶接部品の溶接に使用でき、溶接作業を迅速に行うことができる。
【0046】
また、上記では部品20をハンドロボット110によって把持し、ステアリングメンバ母材10を支持治具181、182によって支持する実施形態について説明したが、これに限定されない。部品20だけでなく、ステアリングメンバ母材10についてもハンドロボット110等のロボットによって把持することによって、ステアリングメンバ母材10に使用する支持治具を廃止してもよい。
【0047】
また、仮止め溶接を行う際に部品20はハンドロボット110によって位置決めされる実施形態について説明したが、これに限定されない。部品20は、作業者が位置決めすることによって仮止め溶接を行うようにしてもよい。
【0048】
本出願は、2013年6月24日に出願された日本特許出願番号2013−131250号に基づいており、その開示内容は参照され、全体として組み込まれている。
【符号の説明】
【0049】
10 ステアリングメンバ母材(第1部材)、
100 溶接装置、
110 ハンドロボット(把持部)、
111 ハンド、
20 部品(第2部材、オーディオブラケット)、
20a 部品(ブラケット エアバッグ)、
20b 部品(他方のオーディオブラケット)、
20c 部品(インストステイ)、
20d 部品(ブラケット インパクト)、
120 溶接ロボット(溶接部)、
121 溶接トーチ、
130 制御部、
31、31a、31b、31x 仮止め溶接箇所、
32、33、34 本溶接箇所、
140 第1カメラ、
150 第2カメラ、
160 第3カメラ、
170 部品テーブル、
181、182 支持治具、
191、192 クランパ、
F1、F2 外力。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7