溶接装置
【課題】 溶接するワークの姿勢制御の簡素化を図り、生産性を向上させる。
【解決手段】 一列に配置した複数の同一形状のワークとしての車体フレーム１１をワーク保持具１２で保持し、複数の車体フレーム１１を同時に溶接する際に、各車体フレーム１１に対応する溶接トーチ１３にそれぞれ車体フレーム１１の溶接箇所が対向するように車体フレーム１１をワーク保持具１２を介して上下動及び水平動させ且つワークの列の方向と平行な直線１６１を中心にワーク保持具１２を回転させて、全ての車体フレーム１１の姿勢を同時に変化させるとともに車体フレーム１１の列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面を設けるように車体フレーム１１を保持するワーク保持機構１８と、車体フレーム１１の列の方向と平行に一列に車体フレーム１１にそれぞれ対向させて溶接トーチ１３を配置した溶接機構１４と、を有する。
【解決手段】 一列に配置した複数の同一形状のワークとしての車体フレーム１１をワーク保持具１２で保持し、複数の車体フレーム１１を同時に溶接する際に、各車体フレーム１１に対応する溶接トーチ１３にそれぞれ車体フレーム１１の溶接箇所が対向するように車体フレーム１１をワーク保持具１２を介して上下動及び水平動させ且つワークの列の方向と平行な直線１６１を中心にワーク保持具１２を回転させて、全ての車体フレーム１１の姿勢を同時に変化させるとともに車体フレーム１１の列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面を設けるように車体フレーム１１を保持するワーク保持機構１８と、車体フレーム１１の列の方向と平行に一列に車体フレーム１１にそれぞれ対向させて溶接トーチ１３を配置した溶接機構１４と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の溶接トーチを使用して複数のワークを同時に溶接する溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接装置として、ワークである自動二輪車のフレームを溶接する際、溶接ビードが偏ったり垂れたりするのを防ぐため、溶接トーチは移動させず、ワークを移動させて溶接するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、一つの溶接対象物に対して溶接トーチを複数使用して溶接するものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭６４−７８６７６号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４７７５公報
【０００３】
特許文献１の第２図を以下の図１５で説明する。なお、符号は振り直した。
図１５は従来の溶接装置を示す斜視図であり、溶接装置３０１は、多関節型のロボット３０２と、このロボット３０２のアーム端部にワークとしての自動二輪車用の前部フレーム３０３を把持するために取付けた溶接治具３０４と、溶接トーチ３０６とを備え、前部フレーム３０３をその溶接箇所が溶接トーチ３０６に対向するようにロボット３０２で姿勢変化させながら移動させて溶接を行う。
【０００４】
特許文献２の図１を以下の図１６で説明する。なお、符号は振り直した。
図１６は従来の溶接装置を示す断面図であり、溶接装置としての溶接ロボット装置３１１は、支持フレーム３１２に移動自在に走行台車３１３を取付け、この走行台車３１３にθ軸３１４を介して旋回フレーム３１６を取付け、この旋回フレーム３１６にそれぞれ溶接トーチを備えた２台のマニピュレータ３１７，３１７を取付けたものであり、これらのマニピュレータ３１７，３１７で下方に位置する溶接対象物３１８を溶接する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１５において、複数台の前部フレーム３０３を移動させ、かつ、複数の溶接トーチ３０６を使用して１工程で複数台の前部フレーム３０３の溶接を行う場合、それぞれの前部フレーム３０３を個別に移動・回転動作させる必要があり、そのような前部フレーム３０３毎の動作をロボット３０２で行わせるときの制御が複雑となる。
【０００６】
また、前部フレーム３０３を移動させて溶接するため、複数の軸回りに前部フレーム３０３を回転させた場合に、前部フレーム３０３同士が干渉するおそれもある。このような干渉を防止するためにロボット３０２の制御を行うと、更に複雑な制御が必要となる。
また、前部フレーム３０３を複数の軸回りに回転させると、溶接経路が複雑になり、ロボット３０２の動作を制御する制御装置における前部フレーム３０３の溶接姿勢の演算が難しくなって溶接速度が遅くなる。
【０００７】
図１６においては、２台のマニピュレータ３１７，３１７で１つの溶接対象物３１８を溶接する場合は、走行台車３１３を移動させて、複数の溶接対象物３１８を順次溶接することになるが、走行台車３１３の移動速度を高くするには限度があり、単位時間当たりに溶接可能な台数を増やすことは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、溶接装置を改良することで、溶接するワークの姿勢制御の簡素化を図り、生産性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、一列に配置した複数の同一形状のワークをワーク保持具で保持し、複数のワークを同時に溶接する際に、各ワークに対応する溶接トーチにそれぞれワークの溶接箇所が対向するようにワークをワーク保持具を介して上下動及び水平動させ且つワークの列の方向と平行なワーク回転軸を中心にワーク保持具を回転させて、全てのワークの姿勢を同時に変化させるとともにワークの列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面を設けるようにワークを保持するワーク保持機構と、ワークの列の方向と平行に一列にワークにそれぞれ対向させて溶接トーチを配置した溶接機構と、を有することを特徴とする。
【００１０】
ワークの回転を、一つのワーク回転軸を中心にワーク保持具を回転させて行うことで、ワークの姿勢を複数の回転軸を中心に回転させるのに比べて、ワークの姿勢の制御が簡素になり、また、複数のワークの姿勢を同時に且つ同一に変化させて溶接することが可能であるから、ワークの姿勢をそれぞれ別々に制御するよりも制御がより一層簡素になる。
更に、複数のワークを同時に溶接するため、単位時間当たりの溶接台数が増やせる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、溶接機構を、溶接トーチの列の方向と平行なトーチ回転軸を中心に溶接トーチを回転させてワークに対する溶接トーチの干渉を防ぐようにしたことを特徴とする。
ワークを溶接トーチに干渉しないようにすることで、溶接がスムーズに行える。
【００１２】
請求項３に係る発明は、ワークを、断面がコ字形状に成形された板材を組み合わせて閉断面のフレームとしたことを特徴とする。
例えば、プレス成形により断面コ字形状の板材の成形が容易に行える。また、コ字形状の板材を２つ合わせることで閉断面のフレームの形成が容易に行え、フレームを軽量で高剛性とすることが可能となる。更に、ワークの上下面に重ね継手の溶接面が出来るため、ワークの姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、ワークを、自動二輪車のフレームとしたことを特徴とする。
閉断面形状のフレームにより、自動二輪車が軽量且つ高剛性となる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、ワークの姿勢を１つのワーク回転軸回りのみの回転と上下方向及び水平方向の移動で変更するため、ワークの姿勢制御を簡素化することができ、溶接速度が向上して一工程のサイクルタイムを短縮することができる。更に、複数のワークを同時に溶接することが可能になるため、単位時間当たりの生産台数を増やすことができる。従って、生産性を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、トーチ回転軸回りに溶接トーチを回転させてワークと溶接トーチとの干渉を防ぐので、ワークの溶接をスムーズに行うことができ、溶接のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、板材を断面がコ字形状に容易に成形することができ、また、断面コ字形状の板材を２つ組み合わせて容易に閉断面のフレームを形成することができる。従って、コストを抑えることができ、また、ワークを軽量で高剛性とすることができる。更に、上下面に溶接面が出来るため、ワークの姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明では、ワークは閉断面形状であるから、自動二輪車の軽量化と高剛性化を図ることができ、更に、容易に形成できるフレームによって自動二輪車のコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る溶接装置を示す斜視図であり、溶接装置１０は、ワークとしての自動二輪車用の車体フレーム１１を保持するワーク保持具１２と、保持した車体フレーム１１を溶接するためのＭＩＧ溶接用の溶接トーチ１３，１３を備える溶接機構１４と、ワーク保持具１２を駆動する保持具駆動装置１６と、これらの溶接機構１４及び保持具駆動装置１６を制御する制御装置１７とからなる。上記のワーク保持具１２及び保持具駆動装置１６は、ワーク保持機構１８を構成するものである。
【００１９】
車体フレーム１１は、プレス成形した複数の板材とパイプ材とからなり、その板材は、板厚の異なる鋼板を予め接合したテーラードブランク材である。
ワーク保持具１２は、同一形状の車体フレーム１１を複数台、ここでは、２台をＸ軸方向に一列に配置して保持可能な第１ワーク保持部２１及び第２ワーク保持部２２を備える。
【００２０】
第１ワーク保持部２１は、車体フレーム１１を載せる横バー８１と、車体フレーム１１の前端部であるヘッドパイプ３１を保持するヘッドパイプ保持部８２と、車体フレーム１１のほぼ中央に位置する左右一対の左ピボット支持プレート３２及び右ピボット支持プレート３３（不図示）を保持するピボット保持部８３と、車体フレーム１１の後端部を保持する後端保持部８４とからなる。第２ワーク保持部２２は第１ワーク保持部２１と同一構造であり、説明は省略する。なお、８６は保持具駆動装置１６に連結する駆動装置連結部である。
【００２１】
溶接機構１４は、車体フレーム１１毎に設けた溶接トーチ１３，１３と、これらの溶接トーチ１３，１３を図中のＸ軸回りに回転させるトーチ第１駆動モータ２０３と、一方の溶接トーチ１３をＸ軸方向に移動させるトーチ第２駆動モータ２０４と、溶接トーチ１３，１３を図中のＺ軸回りに回転させるトーチ第３駆動モータ２０６，２０７とを備える。
【００２２】
保持具駆動装置１６は、多関節ロボットからなり、ワーク保持具１２を水平動（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動）、鉛直動（Ｚ軸方向の移動）及び回転動（Ｘ軸回りの回転）させることが可能な装置である。
【００２３】
図２は本発明に係るワークの結合前の状態を示す斜視図であり、ワークとしての溶接前の車体フレームを、ここでは１１Ａとする。
車体フレーム１１Ａは、左右に結合する左フレーム半体３４及び右フレーム半体３５と、これらの左フレーム半体３４及び右フレーム半体３５のそれぞれの後半部の内側に結合する後半部フレーム体３６と、前述のヘッドパイプ３１と、筒状のピボット支持部３７と、後半部フレーム体３６の後端に取付けたリヤクロスフレーム３８とからなる。なお、４１，４２はクロスパイプ、４３はクロス部材である。
上記した左フレーム半体３４及び右フレーム半体３５は、フロントフレーム半体４４を構成する部材である。
【００２４】
左フレーム半体３４は、左メインフレーム部４５と、この左メインフレーム部４５の後部に設けた左外側シートレール部４６と、これらの左メインフレーム部４５及び左外側シートレール部４６の連結部から下方に延ばした左ピボット支持プレート３２とを一体に成形した部材である。
【００２５】
右フレーム半体３５は、右メインフレーム部５１と、この右メインフレーム部５１の後部に設けた右外側シートレール部５２と、これらの右メインフレーム部５１及び右外側シートレール部５２の連結部から下方に延ばした右ピボット支持プレート３３とを一体に成形した部材であり、右メインフレーム部５１にヘッドパイプ３１を予め仮結合しておく。
【００２６】
ピボット支持部３７は、左ピボット支持プレート３２と右ピボット支持プレート部３３とにそれぞれ開けたピボット取付穴３２ａ，３３ａに通して溶接により結合する部材である。
【００２７】
クロスパイプ４２は、左ピボット支持プレート３２と右ピボット支持プレート部３３とにそれぞれ開けたクロスパイプ取付穴３２ｂ，３３ｂに通して溶接により結合する部材である。
【００２８】
後半部フレーム体３６は、幅広とした前部５５と、この前部５５の左右から後方へ延ばした左内側シートレール部５６及び右内側シートレール部５７とを一体に成形した部材である。
リヤクロスフレーム３８は、複数の板材からなる部材であり、左右一対の後方突出部３８ａ，３８ａを備える。
【００２９】
図３は本発明に係るワークの結合後の状態を示す斜視図であり、ワークとしての溶接後の車体フレームを、ここでは１１Ｂとする。
車体フレーム１１Ｂは、左メインフレーム部４５と右メインフレーム部５１とを合わせて溶接し、これらの左メインフレーム部４５及び右メインフレーム部５１のそれぞれの後端部と後半部フレーム体３６の前部５５とを合わせて溶接し、左外側シートレール部４６と左内側シートレール部５６とを合わせて溶接し、右外側シートレール部５２と右内側シートレール部５７と合わせて溶接した部材である。
【００３０】
上記した左メインフレーム部４５及び右メインフレーム部５１は、メインフレーム６１を構成し、左外側シートレール部４６及び左内側シートレール部５６は、シートレール６２を構成し、右外側シートレール部５２及び右内側シートレール部５７は、シートレール６３を構成する部分である。
【００３１】
図４は本発明に係る車体フレームの断面図である。
（ａ）は図３のａ−ａ線断面図であり、メインフレーム６１は、断面をほぼＣ字形状に成形した右メインフレーム部５１の外側に、断面をほぼＣ字形状に成形した左メインフレーム部４５を被せ、右メインフレーム部５１の上壁５１ａと左メインフレーム部４５の上壁４５ａとを重ね合わせ、右メインフレーム部５１の下壁５１ｂと左メインフレーム部４５の下壁４５ｂとを重ね合わせてそれぞれすみ肉溶接した部材である。溶接トーチ１３は上壁５１ａ，４５ａ、下壁５１ｂ，４５ｂのそれぞれに対して４５°傾けて溶接する。この角度はシートレール６２，６３（図３参照）でも同一である。
【００３２】
（ｂ）は図３のｂ−ｂ線断面図であり、シートレール６３は、断面をコ字形状に成形した右外側シートレール部５２の外側に右内側シートレール部５７を被せ、右外側シートレール部５２の上壁５２ａと右内側シートレール部５７の上壁５７ａとを重ね合わせ、右外側シートレール部５２の下壁５２ｂと右内側シートレール部５７の下壁５７ｂとを重ね合わせてそれぞれすみ肉溶接した部材である。
【００３３】
（ｃ）は図３のｃ−ｃ線断面図であり、シートレール６２は、断面をコ字形状に成形した左外側シートレール部４６の外側に左内側シートレール部５６を被せ、左外側シートレール部４６の上壁４６ａと左内側シートレール部５６の上壁５６ａとを重ね合わせ、左外側シートレール部４６の下壁４６ｂと左内側シートレール部５６の下壁５６ｂとを重ね合わせてそれぞれすみ肉溶接した部材である。
【００３４】
図５は本発明に係るワーク保持具の斜視図であり、ワーク保持具１２は、縦フレーム９０と、この縦フレーム９０の両端に取付けた横フレーム９１及び鉛直フレーム９２と、横フレーム９１の両端部に取付けた前述のヘッドパイプ保持部８２，８２と、縦フレーム９０及び鉛直フレーム９２の両側方に配置したサイド保持機構９４，９６と、鉛直フレーム９２の上部に取付けた後部保持機構９７と、保持具駆動装置１６（図１参照）に連結する駆動装置連結部８６とからなる。なお、９８は駆動装置連結部８６に含まれる連結フレームであり、鉛直フレーム９２の下部から一側方に延ばしたものである。
【００３５】
ヘッドパイプ保持部８２は、横フレーム９１に取付けた台座１０１と、この台座１０１に取付けたヘッドパイプ下部保持部材１０２及び支柱１０３と、この支柱１０３の側部に取付けたシリンダ装置１０４と、支柱１０３の上端にスイング自在に取付けるとともに一端にシリンダ装置１０４のロッド１０６を連結したアーム１０７と、このアーム１０７の他端に取付けたヘッドパイプ上部保持部材１０８とからなる。
【００３６】
シリンダ装置１０４は、シリンダ本体１１１と、このシリンダ本体１１１内に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに取付けたロッド１０６とからなり、シリンダ本体１１１の側面に設けたオイル供給排出口１１３，１１４の一方からオイルを供給し、他方からオイルを排出することにより、ロッド１０６を進退動させ、アーム１０７をスイングさせて、ヘッドパイプ下部保持部材１０２とヘッドパイプ上部保持部材１０８との間にヘッドパイプ３１（図２参照）をクランプ又はアンクランプする。
【００３７】
サイド保持機構９４は、縦フレーム９０及び鉛直フレーム９２の両側面に取付けたサイドプレート１１６，１１６と、サイドプレート１１６に取付けた横バー８１及びピボット保持部８３とからなる。サイド保持機構９６は、サイド保持機構９４と同一構造であり、説明は省略する。
【００３８】
ピボット保持部８３は、サイドプレート１１６に直に取付けた内側保持部１１８と、サイドプレート１１６に２本の支柱１２１，１２１を介して取付けた外側保持部１２２とからなる。
【００３９】
内側保持部１１８は、ベース部１２４と、このベース部１２４の側端部に取付けたピン受け台１２６と、ピボット支持部３７（図２参照）の一端部を支持するためにピン受け台１２６の先端に取付けた内側ピボット支持ピン１２７とからなる。
【００４０】
外側保持部１２２は、支柱１２１，１２１の先端に取付けたベース板１３１と、このベス板１３１に取付けた２つのシリンダ装置１３２，１３２（一方の符号１３２のみ示す。）と、これらのシリンダ装置１３２，１３２を構成するロッド１３３，１３３（不図示）に取付けたピン受けプレート１３４と、ピボット支持部３７の他端部を支持するためにピン受けプレート１３４に取付けた外側ピボット支持ピン１３６とからなる。
【００４１】
シリンダ装置１３２は、シリンダ本体１３８と、このシリンダ本体１３８内に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに取付けたロッド１３３（不図示）とからなり、シリンダ本体１３８内に油圧を供給することでロッド１３３を介してピン受けプレート１３４を移動させ、内側ピボット支持ピン１２７と外側ピボット支持ピン１３６とでピボット支持部３７の両端部を支持する。
【００４２】
後部保持機構９７は、鉛直フレーム９２の背面から後方斜め上方に延びる傾斜フレーム１４１と、この傾斜フレーム１４１の先端に直交するように取付けた後部横フレーム１４２と、この後部横フレーム１４２の両端部に設けた後端保持部８４，８４とからなる。
【００４３】
図６は本発明に係るワーク保持具の後部保持機構を示す斜視図であり、後部保持機構９７の後端保持部８４は、後部横フレーム１４２の両端部にベースプレート１４４を介して取付けた下部プレート１４５及びシリンダ装置１４６と、下部プレート１４５の上部にスイング自在に取付けたスイングアーム１４７と、車体フレームを保持するときのガイドとするために下部プレート１４５に左右に間隔を空けて取付けた一対のガイドプレート１４８，１５１（図５も参照）とからなる。
下部プレート１４５は上辺に歯部１５２，１５２を備え、スイングアーム１４７は下辺に、歯部１５２，１５２に噛み合う歯部１５３，１５３を備える。
【００４４】
シリンダ装置１４６は、シリンダ本体１５５と、このシリンダ本体１５５内に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに取付けたロッド１５６とからなり、ロッド１５６の先端をスイングアーム１４７の一端に連結することで、シリンダ本体１５５内にオイル供給排出口１５７（又はオイル供給排出口１５８）からオイルを供給したときに、ロッド１５６を伸ばし、スイングアーム１４７をスイングさせて、車体フレームのリヤクロスフレーム３８（図２参照）、詳しくは、後方突出部３８ａ，３８ａ（図２参照）を歯部１５２と歯部１５３とで挟み込み、固定する。
【００４５】
図７は本発明に係るワーク保持具の平面図であり、ワーク保持具１２は、ヘッドパイプ保持部８２，８２及び駆動装置連結部８６を除いて、縦フレーム９０上を通る直線１６０に対して対称な構造で、保持具駆動装置１６（図１参照）により、直線１６１を軸として回転可能としたものである。また、第１ワーク保持部２１と第２ワーク保持部２２とは、ヘッドパイプ保持部８２，８２を除いて直線１６０に対して対称である。
【００４６】
図８は本発明に係る溶接機構の正面図であり、溶接機構１４は、床面から立ち上げた支柱２１１と、この支柱２１１の上部にブラケット２１２，２１３で取付けたトーチ第１駆動モータ２０３と、このトーチ第１駆動モータ２０３の回転軸２０３ａを回転自在に支持するために支柱２１１の上端部に取付けた軸受部２１５，２１５と、回転軸２０３ａの先端に取付けたＬ字状フレーム２１６と、このＬ字状フレーム２１６の先端部に取付けたトーチ第３駆動モータ２０６と、このトーチ第３駆動モータ２０６の回転軸２０６ａに円弧状ブラケット２１７を介して取付けた一方の溶接トーチ１３と、Ｌ字状フレーム２１６に取付けたトーチ第２駆動モータ２０４及びトーチ移動レール２１８と、このトーチ移動レール２１８に移動自在に取付けたトーチ第３駆動モータ２０７と、このトーチ第３駆動モータ２０７の回転軸２０７ａに円弧状ブラケット２１７を介して取付けた他方の溶接トーチ１３と、トーチ第２駆動モータ２０４の回転軸２０４ａに連結することでトーチ第３駆動モータ２０７側に設けたナット部材（不図示）とねじ結合する送りねじ部材２２１と、支柱２１１の上部から側方に延ばしたビーム部材２２２と、溶接時にワークの溶接面に対して他側のワーク面を支持するためにビーム部材２２２の上面に伸縮自在に取付けたワーク支持部材２２３，２２３とからなる。
【００４７】
トーチ第３駆動モータ２０６は、Ｌ字状フレーム２１６に固定し、トーチ第３駆動モータ２０７は、トーチ第２駆動モータ２０４を駆動することにより送りねじ部材２２１を回転させてＬ字状フレーム２１６のトーチ移動レール２１８上を移動自在としたものであり、ワーク保持具１２（図７参照）で保持したワークの間隔に合わせて溶接トーチ１３を移動可能にする。
【００４８】
円弧状ブラケット２１７は、溶接トーチ１３の取付位置を変更することによりワークに対する溶接トーチ１３の角度を変更可能にする部材である。
図中の２２５はトーチ第１駆動モータ２０３の回転軸２０３ａの軸線であり、Ｌ字状フレーム２１６が回転する軸である。Ｌ字状フレーム２１６の回転に伴って溶接トーチ１３，１３がＸ軸回りに回転する。
【００４９】
以上に述べた溶接装置１０による車体フレーム１１Ａの溶接要領を図９〜図１３で説明する。
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第１作用図である。
（ａ）において、まず、溶接トーチ１３を車体フレーム１１Ａに対する相対的な進行方向（即ち、Ｙ軸方向である。）に鉛直方向に対して４５°傾け（且つ、図４に示したように、車体フレームの列の方向（即ち、Ｘ軸方向である。）にも鉛直方向に対して４５°傾ける。）、この溶接トーチ１３の先端に溶接箇所であるメインフレーム６１の溶接開始点（メインフレーム６１のヘッドパイプ３１側の端部である。）が臨むようにワーク保持具１２を保持具駆動装置１６で移動させ、且つ溶接トーチ１３に対して溶接面が側面視で４５°となるようにワーク保持具１２を、図１に示したヘッドパイプ３１が直立した状態から矢印Ａで示すように、軸となる直線１６１（直線１６１を黒丸で示す。以下同じ。）回りに保持具駆動装置１６で回転させる。以降、車体フレーム１１Ａの溶接面は常に溶接トーチ１３に対して４５°溶接の進行方向に傾いた状態とする。即ち、車体フレーム１１Ａの溶接時の溶接面は常に上方を向く。このように溶接面を上方へ向けることで、溶接時の溶融金属が垂れ落ちるのを防止し、良好な溶接品質を得ることができる。
【００５０】
（ｂ）は、（ａ）の状態からワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに矢印Ｂのように軸となる直線１６１回りに回転させて車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を破線の矢印Ｃで示すように相対移動させてメインフレーム６１の上面を溶接することを示す。
【００５１】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第２作用図である。
（ａ）は、メインフレーム６１の上面を溶接した後、トーチ第３駆動モータ２０６，２０７（図８参照）を駆動して鉛直軸回りに溶接トーチ１３を１８０°回転させるとともに、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させ、且つ直線１６１回りに回転させてメインフレーム６１の下面が上方を向くように車体フレーム１１Ａをほぼ１８０°回転させて逆さまの状態とし、溶接トーチ１３にメインフレーム６１の下面の溶接開始位置を臨ませる。
【００５２】
即ち、溶接トーチ１３は、車体フレーム１１Ａに対する相対的な進行方向（即ち、Ｙ軸方向である。）に鉛直方向に対して４５°傾き、且つ、図４に示したように、車体フレームの列の方向（即ち、Ｘ軸方向である。）にも鉛直方向に対して４５°傾き、図１０に示したように、車体フレーム１１Ａの溶接時の溶接面は常に上方を向く。
【００５３】
この状態から、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１回りに回転させて、溶接トーチ１３を車体フレーム１１Ａに対して破線の矢印Ｅで示すように相対移動させて、メインフレーム６１の下面を溶接することを示す。
【００５４】
（ｂ）は、メインフレーム６１の下面を溶接した後、ワーク保持具１２を、直線１６１回りに回転させるとともにＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させて、溶接トーチ１３に一方のシートレール６３の溶接開始位置である後端部を臨ませる。 そして、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１回りに回転させて車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を破線の矢印Ｆで示すように中央部側へ相対移動させる。
【００５５】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第３作用図である。
（ａ）は、図１０（ｂ）に続いてシートレール６３の上面を矢印Ｇの方向に溶接する状態を示す。ワーク保持具１２の移動と共に直線１６１回りの回転によって、車体フレーム１１Ａのヘッドパイプ３１側が大きく上がる。
【００５６】
（ｂ）は、一方のシートレール６３の上面の溶接が終了し、更に、一方のシートレール６３の上面と同様に他方のシートレール６３の上面を溶接した後に、トーチ第３駆動モータ２０６，２０７（図８参照）を駆動して鉛直軸回りに溶接トーチ１３を１８０°回転させるとともに、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させ、且つ直線１６１回りに回転させてシートレール６３の下面が上方を向くように車体フレーム１１Ａをほぼ１８０°回転させて逆さまの状態とし、溶接トーチ１３に一方のシートレール６３の下面の溶接開始位置である後端部を臨ませる。
【００５７】
そして、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１回りに回転させて車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を破線の矢印Ｈのように相対移動させて、シートレール６３の下面を中央部に向かって溶接することを示す。
次に、一方のシートレール６３の下面と同様に他方のシートレール６３の下面を後端部から中央部に向かって溶接する。
【００５８】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第４作用図であり、シートレール６３の溶接要領を平面図で再度示す。
（ａ）において、溶接トーチ１３の先端に車体フレーム１１Ａのシートレール６３の後端部を臨ませる。
【００５９】
（ｂ）において、ワーク保持具１２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１（図１０（ｂ）参照）回りに回転させて、溶接トーチ１３を破線の矢印Ｋで示すように、車体フレーム１１Ａに対して中央部側へ相対移動させる。図中に示した６５はメインフレーム６１の上面の溶接線、６６はシートレール６２の上面の溶接線、６７はシートレール６３の上面の溶接線である。（メインフレーム６１、シートレール６２，６３の下面の各溶接線７１〜７３については図４（ａ）〜（ｃ）参照。）
【００６０】
以上の図９〜図１２で述べた溶接順序及び溶接方向を再度図１３でまとめて説明する。
図１３は本発明に係る車体フレームの溶接順序及び溶接方向を示す作用図である。
車体フレーム１１Ａでは、溶接ひずみが最も小さくなるように以下の順序及び方向で溶接する。
（１）メインフレーム６１の上面６１ａを矢印で示すように前端部６１ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（２）メインフレーム６１の下面６１ｂ（不図示）を矢印で示すように前端部６１ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
【００６１】
（３）シートレール６３の上面６３ａを矢印で示すように後端部６３ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（４）シートレール６２の上面６２ａを矢印で示すように後端部６２ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（５）シートレール６３の下面６３ｂ（不図示）を矢印で示すように後端部６３ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（６）シートレール６２の下面６２ｂ（不図示）を矢印で示すように後端部６２ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。なお、シートレール６２とシートレール６３の溶接順序は上記とは逆でも差し支えない。
【００６２】
図１３に示した溶接方向を設定した根拠を以下に説明する。
図１４（ａ）〜（ｄ）は溶接方向の設定の根拠を示す作用図である。
（ａ）の比較例において、例えば、車体フレーム３３１の中央部３３２から、車体フレーム３３１を構成するメインフレーム３３３の前端部３３４までを、車体フレーム３３１に対して溶接トーチ３３６を相対移動させて溶接する場合、中央部３３２は剛性が高く、メインフレーム３３３の前端部３３４側は剛性が低いため、剛性の高い中央部３３２から溶接を開始すると、溶接トーチ３３６の電極ワイヤ及び車体フレーム３３１の母材が溶融し、そして凝固し、溶接トーチ３３６の相対移動に伴って溶融と凝固を繰り返すときに、（Ａ）剛性の高い側から剛性の低い側に収縮する量と、（Ｂ）剛性の低い側から剛性の高い側へ収縮する量とを比較すると、剛性の高い側よりも剛性の低い側が収縮し易いから、（Ｂ）＞（Ａ）（矢印参照）となる。
【００６３】
従って、剛性の高い部分を基礎として近傍の剛性の低い部分が変形し、次に、この変形した部分を基礎として更に剛性の低い部分が変形するというように、その変形が剛性の低い部分に近づくにつれて累積し、メインフレーム３３３の前端部３３４を溶接するときにはメインフレーム３３３の前端部３３４側の変形量、即ち溶接ひずみは大きくなると考えられる。実際の溶接時は、車体フレーム３３１はワーク保持具に固定されているため、変形は表れないが、車体フレーム３３１をワーク保持具から外すと、車体フレーム３３１に内在する変形しようとする力によって、メインフレーム３３３の前端部３３４は想像線で示すように上方へ大きく反り返る。
【００６４】
（ｂ）の実施例（本実施形態）において、車体フレーム１１Ａのメインフレーム６１の前端部６１ｃ側から中央部１１ｃ側までを、車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を相対移動させて溶接する場合、中央部１１ｃは剛性が高く、メインフレーム６１の前端部６１ｃ側は剛性が低いため、剛性の低い前端部６１ｃ側から溶接を開始すると、（ａ）に示した比較例と同様に電極ワイヤ及び車体フレーム１１Ａの母材の溶融と凝固を繰り返すが、（Ａ）剛性の高い側から剛性の低い側に収縮する量と、（Ｂ）剛性の低い側から剛性の高い側へ収縮する量とを比較すると、剛性の絶対値は低く、且つ剛性の高い部分から離れているから、（Ａ）及び（Ｂ）の各方向を問わずほぼ均等に収縮するため、各部の変形はあるものの、中央部１１ｃ側の剛性の高い部分に至るまでに変形が累積され難く、前端部６１ｃ側の変形量（溶接ひずみ）は大きくならないと考えられる。
【００６５】
（ｃ）の比較例は、例えば、車体フレーム３３１の中央部３３２から、車体フレーム３３１を構成するシートレール３４１の後端部３４２までを、車体フレーム３３１に対して溶接トーチ３３６を相対移動させて溶接する場合の例であり、中央部３３２は剛性が高く、この中央部３３２からシートレール３４１の後端部３４２側に近づくにつれて剛性は次第に低くなるため、剛性の高い中央部３３２から剛性の低い後端部３４２へ向けて溶接すると、（ａ）の場合と同様に、車体フレーム３３１をワーク保持具から外したときに、車体フレーム３３１に内在する変形しようとする力によって、シートレール３４１の後端部３４２側は大きく変形する、即ち、想像線で示すように上方へ大きく反り返る。
【００６６】
（ｄ）の実施例は、車体フレーム１１Ａのシートレール６２の後端部６２ｃ側から中央部１１ｃまでを、車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を相対移動させて溶接する場合の例であり、剛性の低い後端部６２ｃ側から剛性の高い中央部１１ｃに向けて溶接すると、（ｃ）の場合と同様に、シートレール６２の後端部６２ｃ側の変形は大きくならなず、上方への反り返りが抑えられる。
【００６７】
以上の図１及び図４で説明したように、本発明は第１に、一列に配置した複数の同一形状のワークとしての車体フレーム１１をワーク保持具１２で保持し、複数の車体フレーム１１を同時に溶接する際に、各車体フレーム１１に対応する溶接トーチ１３にそれぞれ車体フレーム１１の溶接箇所が対向するように車体フレーム１１をワーク保持具１２を介して上下動及び水平動させ且つワークの列の方向と平行なワーク回転軸としての直線１６１を中心にワーク保持具１２を回転させて、全ての車体フレーム１１の姿勢を同時に変化させるとともに車体フレーム１１の列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂを設けるように車体フレーム１１を保持するワーク保持機構１８と、車体フレーム１１の列の方向と平行に一列に車体フレーム１１にそれぞれ対向させて溶接トーチ１３を配置した溶接機構１４と、を有することを特徴とする。
【００６８】
車体フレーム１１の姿勢を１つの直線１６１回りのみの回転と上下方向及び水平方向の移動で変更するため、車体フレーム１１の姿勢制御を簡素化することができ、溶接速度が向上して一工程のサイクルタイムを短縮することができる。更に、複数の車体フレーム１１を同時に溶接することが可能になるため、単位時間当たりの生産台数を増やすことができる。従って、生産性を向上させることができる。
即ち、車体フレーム１１の台数が増えるにつれて、単位時間当たりの生産台数を更に増やすことが可能になる。
【００６９】
本発明は第２に、溶接機構１４を、溶接トーチ１３の列の方向と平行なトーチ回転軸としての軸線２２５を中心に溶接トーチ１３を回転させて車体フレーム１１に対する溶接トーチ１３の干渉を防ぐようにしたことを特徴とする。
【００７０】
軸線２２５回りに溶接トーチ１３を回転させて車体フレーム１１と溶接トーチ１３との干渉を防ぐので、車体フレーム１１の溶接をスムーズに行うことができ、溶接のサイクルタイムを短縮することができる。
【００７１】
本発明は第３に、車体フレーム１１を、断面がコ字形状に成形された板材を組み合わせて閉断面のフレームとしたことを特徴とする。
板材を断面がコ字形状に容易に成形することができ、また、断面コ字形状の板材を２つ組み合わせて容易に閉断面の車体フレーム１１を形成することができる。従って、コストを抑えることができ、また、車体フレーム１１を軽量で高剛性とすることができる。更に、車体フレーム１１の上下面に溶接面が出来るため、車体フレーム１１の姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
【００７２】
本発明は第４に、車体フレーム１１を、自動二輪車のフレームとしたことを特徴とする。
車体フレーム１１は閉断面形状であるから、自動二輪車の軽量化と高剛性化を図ることができ、更に、容易に形成できる車体フレーム１１によって自動二輪車のコストを低減することができる。
【００７３】
尚、本実施形態では、図１に示したように、ワークとしての車体フレーム１１を１列としたが、これに限らず、車体フレーム１１を複数列配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の溶接装置は、同一形状の複数のワークを同時に溶接可能であるため、量産設備に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る溶接装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るワークの結合前の状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るワークの結合後の状態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る車体フレームの断面図である。
【図５】本発明に係るワーク保持具の斜視図である。
【図６】本発明に係るワーク保持具の後部保持機構を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るワーク保持具の平面図である。
【図８】本発明に係る溶接機構の正面図である。
【図９】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第１作用図である。
【図１０】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第２作用図である。
【図１１】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第３作用図である。
【図１２】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第４作用図である。
【図１３】本発明に係る車体フレームの溶接順序及び溶接方向を示す作用図である。
【図１４】溶接方向の設定の根拠を示す作用図である。
【図１５】従来の溶接装置を示す斜視図である。
【図１６】従来の溶接装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…溶接装置、１１…ワーク（車体フレーム）、１２…ワーク保持具、１３…溶接トーチ、１４…溶接機構、１８…ワーク保持機構、６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ…溶接面、１６１…ワーク回転軸（直線）、２２５…トーチ回転軸（軸線）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の溶接トーチを使用して複数のワークを同時に溶接する溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接装置として、ワークである自動二輪車のフレームを溶接する際、溶接ビードが偏ったり垂れたりするのを防ぐため、溶接トーチは移動させず、ワークを移動させて溶接するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、一つの溶接対象物に対して溶接トーチを複数使用して溶接するものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭６４−７８６７６号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４７７５公報
【０００３】
特許文献１の第２図を以下の図１５で説明する。なお、符号は振り直した。
図１５は従来の溶接装置を示す斜視図であり、溶接装置３０１は、多関節型のロボット３０２と、このロボット３０２のアーム端部にワークとしての自動二輪車用の前部フレーム３０３を把持するために取付けた溶接治具３０４と、溶接トーチ３０６とを備え、前部フレーム３０３をその溶接箇所が溶接トーチ３０６に対向するようにロボット３０２で姿勢変化させながら移動させて溶接を行う。
【０００４】
特許文献２の図１を以下の図１６で説明する。なお、符号は振り直した。
図１６は従来の溶接装置を示す断面図であり、溶接装置としての溶接ロボット装置３１１は、支持フレーム３１２に移動自在に走行台車３１３を取付け、この走行台車３１３にθ軸３１４を介して旋回フレーム３１６を取付け、この旋回フレーム３１６にそれぞれ溶接トーチを備えた２台のマニピュレータ３１７，３１７を取付けたものであり、これらのマニピュレータ３１７，３１７で下方に位置する溶接対象物３１８を溶接する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１５において、複数台の前部フレーム３０３を移動させ、かつ、複数の溶接トーチ３０６を使用して１工程で複数台の前部フレーム３０３の溶接を行う場合、それぞれの前部フレーム３０３を個別に移動・回転動作させる必要があり、そのような前部フレーム３０３毎の動作をロボット３０２で行わせるときの制御が複雑となる。
【０００６】
また、前部フレーム３０３を移動させて溶接するため、複数の軸回りに前部フレーム３０３を回転させた場合に、前部フレーム３０３同士が干渉するおそれもある。このような干渉を防止するためにロボット３０２の制御を行うと、更に複雑な制御が必要となる。
また、前部フレーム３０３を複数の軸回りに回転させると、溶接経路が複雑になり、ロボット３０２の動作を制御する制御装置における前部フレーム３０３の溶接姿勢の演算が難しくなって溶接速度が遅くなる。
【０００７】
図１６においては、２台のマニピュレータ３１７，３１７で１つの溶接対象物３１８を溶接する場合は、走行台車３１３を移動させて、複数の溶接対象物３１８を順次溶接することになるが、走行台車３１３の移動速度を高くするには限度があり、単位時間当たりに溶接可能な台数を増やすことは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、溶接装置を改良することで、溶接するワークの姿勢制御の簡素化を図り、生産性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、一列に配置した複数の同一形状のワークをワーク保持具で保持し、複数のワークを同時に溶接する際に、各ワークに対応する溶接トーチにそれぞれワークの溶接箇所が対向するようにワークをワーク保持具を介して上下動及び水平動させ且つワークの列の方向と平行なワーク回転軸を中心にワーク保持具を回転させて、全てのワークの姿勢を同時に変化させるとともにワークの列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面を設けるようにワークを保持するワーク保持機構と、ワークの列の方向と平行に一列にワークにそれぞれ対向させて溶接トーチを配置した溶接機構と、を有することを特徴とする。
【００１０】
ワークの回転を、一つのワーク回転軸を中心にワーク保持具を回転させて行うことで、ワークの姿勢を複数の回転軸を中心に回転させるのに比べて、ワークの姿勢の制御が簡素になり、また、複数のワークの姿勢を同時に且つ同一に変化させて溶接することが可能であるから、ワークの姿勢をそれぞれ別々に制御するよりも制御がより一層簡素になる。
更に、複数のワークを同時に溶接するため、単位時間当たりの溶接台数が増やせる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、溶接機構を、溶接トーチの列の方向と平行なトーチ回転軸を中心に溶接トーチを回転させてワークに対する溶接トーチの干渉を防ぐようにしたことを特徴とする。
ワークを溶接トーチに干渉しないようにすることで、溶接がスムーズに行える。
【００１２】
請求項３に係る発明は、ワークを、断面がコ字形状に成形された板材を組み合わせて閉断面のフレームとしたことを特徴とする。
例えば、プレス成形により断面コ字形状の板材の成形が容易に行える。また、コ字形状の板材を２つ合わせることで閉断面のフレームの形成が容易に行え、フレームを軽量で高剛性とすることが可能となる。更に、ワークの上下面に重ね継手の溶接面が出来るため、ワークの姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、ワークを、自動二輪車のフレームとしたことを特徴とする。
閉断面形状のフレームにより、自動二輪車が軽量且つ高剛性となる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、ワークの姿勢を１つのワーク回転軸回りのみの回転と上下方向及び水平方向の移動で変更するため、ワークの姿勢制御を簡素化することができ、溶接速度が向上して一工程のサイクルタイムを短縮することができる。更に、複数のワークを同時に溶接することが可能になるため、単位時間当たりの生産台数を増やすことができる。従って、生産性を向上させることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、トーチ回転軸回りに溶接トーチを回転させてワークと溶接トーチとの干渉を防ぐので、ワークの溶接をスムーズに行うことができ、溶接のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明では、板材を断面がコ字形状に容易に成形することができ、また、断面コ字形状の板材を２つ組み合わせて容易に閉断面のフレームを形成することができる。従って、コストを抑えることができ、また、ワークを軽量で高剛性とすることができる。更に、上下面に溶接面が出来るため、ワークの姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
【００１７】
請求項４に係る発明では、ワークは閉断面形状であるから、自動二輪車の軽量化と高剛性化を図ることができ、更に、容易に形成できるフレームによって自動二輪車のコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る溶接装置を示す斜視図であり、溶接装置１０は、ワークとしての自動二輪車用の車体フレーム１１を保持するワーク保持具１２と、保持した車体フレーム１１を溶接するためのＭＩＧ溶接用の溶接トーチ１３，１３を備える溶接機構１４と、ワーク保持具１２を駆動する保持具駆動装置１６と、これらの溶接機構１４及び保持具駆動装置１６を制御する制御装置１７とからなる。上記のワーク保持具１２及び保持具駆動装置１６は、ワーク保持機構１８を構成するものである。
【００１９】
車体フレーム１１は、プレス成形した複数の板材とパイプ材とからなり、その板材は、板厚の異なる鋼板を予め接合したテーラードブランク材である。
ワーク保持具１２は、同一形状の車体フレーム１１を複数台、ここでは、２台をＸ軸方向に一列に配置して保持可能な第１ワーク保持部２１及び第２ワーク保持部２２を備える。
【００２０】
第１ワーク保持部２１は、車体フレーム１１を載せる横バー８１と、車体フレーム１１の前端部であるヘッドパイプ３１を保持するヘッドパイプ保持部８２と、車体フレーム１１のほぼ中央に位置する左右一対の左ピボット支持プレート３２及び右ピボット支持プレート３３（不図示）を保持するピボット保持部８３と、車体フレーム１１の後端部を保持する後端保持部８４とからなる。第２ワーク保持部２２は第１ワーク保持部２１と同一構造であり、説明は省略する。なお、８６は保持具駆動装置１６に連結する駆動装置連結部である。
【００２１】
溶接機構１４は、車体フレーム１１毎に設けた溶接トーチ１３，１３と、これらの溶接トーチ１３，１３を図中のＸ軸回りに回転させるトーチ第１駆動モータ２０３と、一方の溶接トーチ１３をＸ軸方向に移動させるトーチ第２駆動モータ２０４と、溶接トーチ１３，１３を図中のＺ軸回りに回転させるトーチ第３駆動モータ２０６，２０７とを備える。
【００２２】
保持具駆動装置１６は、多関節ロボットからなり、ワーク保持具１２を水平動（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動）、鉛直動（Ｚ軸方向の移動）及び回転動（Ｘ軸回りの回転）させることが可能な装置である。
【００２３】
図２は本発明に係るワークの結合前の状態を示す斜視図であり、ワークとしての溶接前の車体フレームを、ここでは１１Ａとする。
車体フレーム１１Ａは、左右に結合する左フレーム半体３４及び右フレーム半体３５と、これらの左フレーム半体３４及び右フレーム半体３５のそれぞれの後半部の内側に結合する後半部フレーム体３６と、前述のヘッドパイプ３１と、筒状のピボット支持部３７と、後半部フレーム体３６の後端に取付けたリヤクロスフレーム３８とからなる。なお、４１，４２はクロスパイプ、４３はクロス部材である。
上記した左フレーム半体３４及び右フレーム半体３５は、フロントフレーム半体４４を構成する部材である。
【００２４】
左フレーム半体３４は、左メインフレーム部４５と、この左メインフレーム部４５の後部に設けた左外側シートレール部４６と、これらの左メインフレーム部４５及び左外側シートレール部４６の連結部から下方に延ばした左ピボット支持プレート３２とを一体に成形した部材である。
【００２５】
右フレーム半体３５は、右メインフレーム部５１と、この右メインフレーム部５１の後部に設けた右外側シートレール部５２と、これらの右メインフレーム部５１及び右外側シートレール部５２の連結部から下方に延ばした右ピボット支持プレート３３とを一体に成形した部材であり、右メインフレーム部５１にヘッドパイプ３１を予め仮結合しておく。
【００２６】
ピボット支持部３７は、左ピボット支持プレート３２と右ピボット支持プレート部３３とにそれぞれ開けたピボット取付穴３２ａ，３３ａに通して溶接により結合する部材である。
【００２７】
クロスパイプ４２は、左ピボット支持プレート３２と右ピボット支持プレート部３３とにそれぞれ開けたクロスパイプ取付穴３２ｂ，３３ｂに通して溶接により結合する部材である。
【００２８】
後半部フレーム体３６は、幅広とした前部５５と、この前部５５の左右から後方へ延ばした左内側シートレール部５６及び右内側シートレール部５７とを一体に成形した部材である。
リヤクロスフレーム３８は、複数の板材からなる部材であり、左右一対の後方突出部３８ａ，３８ａを備える。
【００２９】
図３は本発明に係るワークの結合後の状態を示す斜視図であり、ワークとしての溶接後の車体フレームを、ここでは１１Ｂとする。
車体フレーム１１Ｂは、左メインフレーム部４５と右メインフレーム部５１とを合わせて溶接し、これらの左メインフレーム部４５及び右メインフレーム部５１のそれぞれの後端部と後半部フレーム体３６の前部５５とを合わせて溶接し、左外側シートレール部４６と左内側シートレール部５６とを合わせて溶接し、右外側シートレール部５２と右内側シートレール部５７と合わせて溶接した部材である。
【００３０】
上記した左メインフレーム部４５及び右メインフレーム部５１は、メインフレーム６１を構成し、左外側シートレール部４６及び左内側シートレール部５６は、シートレール６２を構成し、右外側シートレール部５２及び右内側シートレール部５７は、シートレール６３を構成する部分である。
【００３１】
図４は本発明に係る車体フレームの断面図である。
（ａ）は図３のａ−ａ線断面図であり、メインフレーム６１は、断面をほぼＣ字形状に成形した右メインフレーム部５１の外側に、断面をほぼＣ字形状に成形した左メインフレーム部４５を被せ、右メインフレーム部５１の上壁５１ａと左メインフレーム部４５の上壁４５ａとを重ね合わせ、右メインフレーム部５１の下壁５１ｂと左メインフレーム部４５の下壁４５ｂとを重ね合わせてそれぞれすみ肉溶接した部材である。溶接トーチ１３は上壁５１ａ，４５ａ、下壁５１ｂ，４５ｂのそれぞれに対して４５°傾けて溶接する。この角度はシートレール６２，６３（図３参照）でも同一である。
【００３２】
（ｂ）は図３のｂ−ｂ線断面図であり、シートレール６３は、断面をコ字形状に成形した右外側シートレール部５２の外側に右内側シートレール部５７を被せ、右外側シートレール部５２の上壁５２ａと右内側シートレール部５７の上壁５７ａとを重ね合わせ、右外側シートレール部５２の下壁５２ｂと右内側シートレール部５７の下壁５７ｂとを重ね合わせてそれぞれすみ肉溶接した部材である。
【００３３】
（ｃ）は図３のｃ−ｃ線断面図であり、シートレール６２は、断面をコ字形状に成形した左外側シートレール部４６の外側に左内側シートレール部５６を被せ、左外側シートレール部４６の上壁４６ａと左内側シートレール部５６の上壁５６ａとを重ね合わせ、左外側シートレール部４６の下壁４６ｂと左内側シートレール部５６の下壁５６ｂとを重ね合わせてそれぞれすみ肉溶接した部材である。
【００３４】
図５は本発明に係るワーク保持具の斜視図であり、ワーク保持具１２は、縦フレーム９０と、この縦フレーム９０の両端に取付けた横フレーム９１及び鉛直フレーム９２と、横フレーム９１の両端部に取付けた前述のヘッドパイプ保持部８２，８２と、縦フレーム９０及び鉛直フレーム９２の両側方に配置したサイド保持機構９４，９６と、鉛直フレーム９２の上部に取付けた後部保持機構９７と、保持具駆動装置１６（図１参照）に連結する駆動装置連結部８６とからなる。なお、９８は駆動装置連結部８６に含まれる連結フレームであり、鉛直フレーム９２の下部から一側方に延ばしたものである。
【００３５】
ヘッドパイプ保持部８２は、横フレーム９１に取付けた台座１０１と、この台座１０１に取付けたヘッドパイプ下部保持部材１０２及び支柱１０３と、この支柱１０３の側部に取付けたシリンダ装置１０４と、支柱１０３の上端にスイング自在に取付けるとともに一端にシリンダ装置１０４のロッド１０６を連結したアーム１０７と、このアーム１０７の他端に取付けたヘッドパイプ上部保持部材１０８とからなる。
【００３６】
シリンダ装置１０４は、シリンダ本体１１１と、このシリンダ本体１１１内に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに取付けたロッド１０６とからなり、シリンダ本体１１１の側面に設けたオイル供給排出口１１３，１１４の一方からオイルを供給し、他方からオイルを排出することにより、ロッド１０６を進退動させ、アーム１０７をスイングさせて、ヘッドパイプ下部保持部材１０２とヘッドパイプ上部保持部材１０８との間にヘッドパイプ３１（図２参照）をクランプ又はアンクランプする。
【００３７】
サイド保持機構９４は、縦フレーム９０及び鉛直フレーム９２の両側面に取付けたサイドプレート１１６，１１６と、サイドプレート１１６に取付けた横バー８１及びピボット保持部８３とからなる。サイド保持機構９６は、サイド保持機構９４と同一構造であり、説明は省略する。
【００３８】
ピボット保持部８３は、サイドプレート１１６に直に取付けた内側保持部１１８と、サイドプレート１１６に２本の支柱１２１，１２１を介して取付けた外側保持部１２２とからなる。
【００３９】
内側保持部１１８は、ベース部１２４と、このベース部１２４の側端部に取付けたピン受け台１２６と、ピボット支持部３７（図２参照）の一端部を支持するためにピン受け台１２６の先端に取付けた内側ピボット支持ピン１２７とからなる。
【００４０】
外側保持部１２２は、支柱１２１，１２１の先端に取付けたベース板１３１と、このベス板１３１に取付けた２つのシリンダ装置１３２，１３２（一方の符号１３２のみ示す。）と、これらのシリンダ装置１３２，１３２を構成するロッド１３３，１３３（不図示）に取付けたピン受けプレート１３４と、ピボット支持部３７の他端部を支持するためにピン受けプレート１３４に取付けた外側ピボット支持ピン１３６とからなる。
【００４１】
シリンダ装置１３２は、シリンダ本体１３８と、このシリンダ本体１３８内に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに取付けたロッド１３３（不図示）とからなり、シリンダ本体１３８内に油圧を供給することでロッド１３３を介してピン受けプレート１３４を移動させ、内側ピボット支持ピン１２７と外側ピボット支持ピン１３６とでピボット支持部３７の両端部を支持する。
【００４２】
後部保持機構９７は、鉛直フレーム９２の背面から後方斜め上方に延びる傾斜フレーム１４１と、この傾斜フレーム１４１の先端に直交するように取付けた後部横フレーム１４２と、この後部横フレーム１４２の両端部に設けた後端保持部８４，８４とからなる。
【００４３】
図６は本発明に係るワーク保持具の後部保持機構を示す斜視図であり、後部保持機構９７の後端保持部８４は、後部横フレーム１４２の両端部にベースプレート１４４を介して取付けた下部プレート１４５及びシリンダ装置１４６と、下部プレート１４５の上部にスイング自在に取付けたスイングアーム１４７と、車体フレームを保持するときのガイドとするために下部プレート１４５に左右に間隔を空けて取付けた一対のガイドプレート１４８，１５１（図５も参照）とからなる。
下部プレート１４５は上辺に歯部１５２，１５２を備え、スイングアーム１４７は下辺に、歯部１５２，１５２に噛み合う歯部１５３，１５３を備える。
【００４４】
シリンダ装置１４６は、シリンダ本体１５５と、このシリンダ本体１５５内に移動自在に挿入したピストン（不図示）と、このピストンに取付けたロッド１５６とからなり、ロッド１５６の先端をスイングアーム１４７の一端に連結することで、シリンダ本体１５５内にオイル供給排出口１５７（又はオイル供給排出口１５８）からオイルを供給したときに、ロッド１５６を伸ばし、スイングアーム１４７をスイングさせて、車体フレームのリヤクロスフレーム３８（図２参照）、詳しくは、後方突出部３８ａ，３８ａ（図２参照）を歯部１５２と歯部１５３とで挟み込み、固定する。
【００４５】
図７は本発明に係るワーク保持具の平面図であり、ワーク保持具１２は、ヘッドパイプ保持部８２，８２及び駆動装置連結部８６を除いて、縦フレーム９０上を通る直線１６０に対して対称な構造で、保持具駆動装置１６（図１参照）により、直線１６１を軸として回転可能としたものである。また、第１ワーク保持部２１と第２ワーク保持部２２とは、ヘッドパイプ保持部８２，８２を除いて直線１６０に対して対称である。
【００４６】
図８は本発明に係る溶接機構の正面図であり、溶接機構１４は、床面から立ち上げた支柱２１１と、この支柱２１１の上部にブラケット２１２，２１３で取付けたトーチ第１駆動モータ２０３と、このトーチ第１駆動モータ２０３の回転軸２０３ａを回転自在に支持するために支柱２１１の上端部に取付けた軸受部２１５，２１５と、回転軸２０３ａの先端に取付けたＬ字状フレーム２１６と、このＬ字状フレーム２１６の先端部に取付けたトーチ第３駆動モータ２０６と、このトーチ第３駆動モータ２０６の回転軸２０６ａに円弧状ブラケット２１７を介して取付けた一方の溶接トーチ１３と、Ｌ字状フレーム２１６に取付けたトーチ第２駆動モータ２０４及びトーチ移動レール２１８と、このトーチ移動レール２１８に移動自在に取付けたトーチ第３駆動モータ２０７と、このトーチ第３駆動モータ２０７の回転軸２０７ａに円弧状ブラケット２１７を介して取付けた他方の溶接トーチ１３と、トーチ第２駆動モータ２０４の回転軸２０４ａに連結することでトーチ第３駆動モータ２０７側に設けたナット部材（不図示）とねじ結合する送りねじ部材２２１と、支柱２１１の上部から側方に延ばしたビーム部材２２２と、溶接時にワークの溶接面に対して他側のワーク面を支持するためにビーム部材２２２の上面に伸縮自在に取付けたワーク支持部材２２３，２２３とからなる。
【００４７】
トーチ第３駆動モータ２０６は、Ｌ字状フレーム２１６に固定し、トーチ第３駆動モータ２０７は、トーチ第２駆動モータ２０４を駆動することにより送りねじ部材２２１を回転させてＬ字状フレーム２１６のトーチ移動レール２１８上を移動自在としたものであり、ワーク保持具１２（図７参照）で保持したワークの間隔に合わせて溶接トーチ１３を移動可能にする。
【００４８】
円弧状ブラケット２１７は、溶接トーチ１３の取付位置を変更することによりワークに対する溶接トーチ１３の角度を変更可能にする部材である。
図中の２２５はトーチ第１駆動モータ２０３の回転軸２０３ａの軸線であり、Ｌ字状フレーム２１６が回転する軸である。Ｌ字状フレーム２１６の回転に伴って溶接トーチ１３，１３がＸ軸回りに回転する。
【００４９】
以上に述べた溶接装置１０による車体フレーム１１Ａの溶接要領を図９〜図１３で説明する。
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第１作用図である。
（ａ）において、まず、溶接トーチ１３を車体フレーム１１Ａに対する相対的な進行方向（即ち、Ｙ軸方向である。）に鉛直方向に対して４５°傾け（且つ、図４に示したように、車体フレームの列の方向（即ち、Ｘ軸方向である。）にも鉛直方向に対して４５°傾ける。）、この溶接トーチ１３の先端に溶接箇所であるメインフレーム６１の溶接開始点（メインフレーム６１のヘッドパイプ３１側の端部である。）が臨むようにワーク保持具１２を保持具駆動装置１６で移動させ、且つ溶接トーチ１３に対して溶接面が側面視で４５°となるようにワーク保持具１２を、図１に示したヘッドパイプ３１が直立した状態から矢印Ａで示すように、軸となる直線１６１（直線１６１を黒丸で示す。以下同じ。）回りに保持具駆動装置１６で回転させる。以降、車体フレーム１１Ａの溶接面は常に溶接トーチ１３に対して４５°溶接の進行方向に傾いた状態とする。即ち、車体フレーム１１Ａの溶接時の溶接面は常に上方を向く。このように溶接面を上方へ向けることで、溶接時の溶融金属が垂れ落ちるのを防止し、良好な溶接品質を得ることができる。
【００５０】
（ｂ）は、（ａ）の状態からワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに矢印Ｂのように軸となる直線１６１回りに回転させて車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を破線の矢印Ｃで示すように相対移動させてメインフレーム６１の上面を溶接することを示す。
【００５１】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第２作用図である。
（ａ）は、メインフレーム６１の上面を溶接した後、トーチ第３駆動モータ２０６，２０７（図８参照）を駆動して鉛直軸回りに溶接トーチ１３を１８０°回転させるとともに、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させ、且つ直線１６１回りに回転させてメインフレーム６１の下面が上方を向くように車体フレーム１１Ａをほぼ１８０°回転させて逆さまの状態とし、溶接トーチ１３にメインフレーム６１の下面の溶接開始位置を臨ませる。
【００５２】
即ち、溶接トーチ１３は、車体フレーム１１Ａに対する相対的な進行方向（即ち、Ｙ軸方向である。）に鉛直方向に対して４５°傾き、且つ、図４に示したように、車体フレームの列の方向（即ち、Ｘ軸方向である。）にも鉛直方向に対して４５°傾き、図１０に示したように、車体フレーム１１Ａの溶接時の溶接面は常に上方を向く。
【００５３】
この状態から、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１回りに回転させて、溶接トーチ１３を車体フレーム１１Ａに対して破線の矢印Ｅで示すように相対移動させて、メインフレーム６１の下面を溶接することを示す。
【００５４】
（ｂ）は、メインフレーム６１の下面を溶接した後、ワーク保持具１２を、直線１６１回りに回転させるとともにＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させて、溶接トーチ１３に一方のシートレール６３の溶接開始位置である後端部を臨ませる。 そして、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１回りに回転させて車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を破線の矢印Ｆで示すように中央部側へ相対移動させる。
【００５５】
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第３作用図である。
（ａ）は、図１０（ｂ）に続いてシートレール６３の上面を矢印Ｇの方向に溶接する状態を示す。ワーク保持具１２の移動と共に直線１６１回りの回転によって、車体フレーム１１Ａのヘッドパイプ３１側が大きく上がる。
【００５６】
（ｂ）は、一方のシートレール６３の上面の溶接が終了し、更に、一方のシートレール６３の上面と同様に他方のシートレール６３の上面を溶接した後に、トーチ第３駆動モータ２０６，２０７（図８参照）を駆動して鉛直軸回りに溶接トーチ１３を１８０°回転させるとともに、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させ、且つ直線１６１回りに回転させてシートレール６３の下面が上方を向くように車体フレーム１１Ａをほぼ１８０°回転させて逆さまの状態とし、溶接トーチ１３に一方のシートレール６３の下面の溶接開始位置である後端部を臨ませる。
【００５７】
そして、ワーク保持具１２をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１回りに回転させて車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を破線の矢印Ｈのように相対移動させて、シートレール６３の下面を中央部に向かって溶接することを示す。
次に、一方のシートレール６３の下面と同様に他方のシートレール６３の下面を後端部から中央部に向かって溶接する。
【００５８】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第４作用図であり、シートレール６３の溶接要領を平面図で再度示す。
（ａ）において、溶接トーチ１３の先端に車体フレーム１１Ａのシートレール６３の後端部を臨ませる。
【００５９】
（ｂ）において、ワーク保持具１２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向（図の表裏方向）へ移動させるとともに直線１６１（図１０（ｂ）参照）回りに回転させて、溶接トーチ１３を破線の矢印Ｋで示すように、車体フレーム１１Ａに対して中央部側へ相対移動させる。図中に示した６５はメインフレーム６１の上面の溶接線、６６はシートレール６２の上面の溶接線、６７はシートレール６３の上面の溶接線である。（メインフレーム６１、シートレール６２，６３の下面の各溶接線７１〜７３については図４（ａ）〜（ｃ）参照。）
【００６０】
以上の図９〜図１２で述べた溶接順序及び溶接方向を再度図１３でまとめて説明する。
図１３は本発明に係る車体フレームの溶接順序及び溶接方向を示す作用図である。
車体フレーム１１Ａでは、溶接ひずみが最も小さくなるように以下の順序及び方向で溶接する。
（１）メインフレーム６１の上面６１ａを矢印で示すように前端部６１ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（２）メインフレーム６１の下面６１ｂ（不図示）を矢印で示すように前端部６１ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
【００６１】
（３）シートレール６３の上面６３ａを矢印で示すように後端部６３ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（４）シートレール６２の上面６２ａを矢印で示すように後端部６２ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（５）シートレール６３の下面６３ｂ（不図示）を矢印で示すように後端部６３ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。
（６）シートレール６２の下面６２ｂ（不図示）を矢印で示すように後端部６２ｃから中央部１１ｃに向かって溶接する。なお、シートレール６２とシートレール６３の溶接順序は上記とは逆でも差し支えない。
【００６２】
図１３に示した溶接方向を設定した根拠を以下に説明する。
図１４（ａ）〜（ｄ）は溶接方向の設定の根拠を示す作用図である。
（ａ）の比較例において、例えば、車体フレーム３３１の中央部３３２から、車体フレーム３３１を構成するメインフレーム３３３の前端部３３４までを、車体フレーム３３１に対して溶接トーチ３３６を相対移動させて溶接する場合、中央部３３２は剛性が高く、メインフレーム３３３の前端部３３４側は剛性が低いため、剛性の高い中央部３３２から溶接を開始すると、溶接トーチ３３６の電極ワイヤ及び車体フレーム３３１の母材が溶融し、そして凝固し、溶接トーチ３３６の相対移動に伴って溶融と凝固を繰り返すときに、（Ａ）剛性の高い側から剛性の低い側に収縮する量と、（Ｂ）剛性の低い側から剛性の高い側へ収縮する量とを比較すると、剛性の高い側よりも剛性の低い側が収縮し易いから、（Ｂ）＞（Ａ）（矢印参照）となる。
【００６３】
従って、剛性の高い部分を基礎として近傍の剛性の低い部分が変形し、次に、この変形した部分を基礎として更に剛性の低い部分が変形するというように、その変形が剛性の低い部分に近づくにつれて累積し、メインフレーム３３３の前端部３３４を溶接するときにはメインフレーム３３３の前端部３３４側の変形量、即ち溶接ひずみは大きくなると考えられる。実際の溶接時は、車体フレーム３３１はワーク保持具に固定されているため、変形は表れないが、車体フレーム３３１をワーク保持具から外すと、車体フレーム３３１に内在する変形しようとする力によって、メインフレーム３３３の前端部３３４は想像線で示すように上方へ大きく反り返る。
【００６４】
（ｂ）の実施例（本実施形態）において、車体フレーム１１Ａのメインフレーム６１の前端部６１ｃ側から中央部１１ｃ側までを、車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を相対移動させて溶接する場合、中央部１１ｃは剛性が高く、メインフレーム６１の前端部６１ｃ側は剛性が低いため、剛性の低い前端部６１ｃ側から溶接を開始すると、（ａ）に示した比較例と同様に電極ワイヤ及び車体フレーム１１Ａの母材の溶融と凝固を繰り返すが、（Ａ）剛性の高い側から剛性の低い側に収縮する量と、（Ｂ）剛性の低い側から剛性の高い側へ収縮する量とを比較すると、剛性の絶対値は低く、且つ剛性の高い部分から離れているから、（Ａ）及び（Ｂ）の各方向を問わずほぼ均等に収縮するため、各部の変形はあるものの、中央部１１ｃ側の剛性の高い部分に至るまでに変形が累積され難く、前端部６１ｃ側の変形量（溶接ひずみ）は大きくならないと考えられる。
【００６５】
（ｃ）の比較例は、例えば、車体フレーム３３１の中央部３３２から、車体フレーム３３１を構成するシートレール３４１の後端部３４２までを、車体フレーム３３１に対して溶接トーチ３３６を相対移動させて溶接する場合の例であり、中央部３３２は剛性が高く、この中央部３３２からシートレール３４１の後端部３４２側に近づくにつれて剛性は次第に低くなるため、剛性の高い中央部３３２から剛性の低い後端部３４２へ向けて溶接すると、（ａ）の場合と同様に、車体フレーム３３１をワーク保持具から外したときに、車体フレーム３３１に内在する変形しようとする力によって、シートレール３４１の後端部３４２側は大きく変形する、即ち、想像線で示すように上方へ大きく反り返る。
【００６６】
（ｄ）の実施例は、車体フレーム１１Ａのシートレール６２の後端部６２ｃ側から中央部１１ｃまでを、車体フレーム１１Ａに対して溶接トーチ１３を相対移動させて溶接する場合の例であり、剛性の低い後端部６２ｃ側から剛性の高い中央部１１ｃに向けて溶接すると、（ｃ）の場合と同様に、シートレール６２の後端部６２ｃ側の変形は大きくならなず、上方への反り返りが抑えられる。
【００６７】
以上の図１及び図４で説明したように、本発明は第１に、一列に配置した複数の同一形状のワークとしての車体フレーム１１をワーク保持具１２で保持し、複数の車体フレーム１１を同時に溶接する際に、各車体フレーム１１に対応する溶接トーチ１３にそれぞれ車体フレーム１１の溶接箇所が対向するように車体フレーム１１をワーク保持具１２を介して上下動及び水平動させ且つワークの列の方向と平行なワーク回転軸としての直線１６１を中心にワーク保持具１２を回転させて、全ての車体フレーム１１の姿勢を同時に変化させるとともに車体フレーム１１の列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂを設けるように車体フレーム１１を保持するワーク保持機構１８と、車体フレーム１１の列の方向と平行に一列に車体フレーム１１にそれぞれ対向させて溶接トーチ１３を配置した溶接機構１４と、を有することを特徴とする。
【００６８】
車体フレーム１１の姿勢を１つの直線１６１回りのみの回転と上下方向及び水平方向の移動で変更するため、車体フレーム１１の姿勢制御を簡素化することができ、溶接速度が向上して一工程のサイクルタイムを短縮することができる。更に、複数の車体フレーム１１を同時に溶接することが可能になるため、単位時間当たりの生産台数を増やすことができる。従って、生産性を向上させることができる。
即ち、車体フレーム１１の台数が増えるにつれて、単位時間当たりの生産台数を更に増やすことが可能になる。
【００６９】
本発明は第２に、溶接機構１４を、溶接トーチ１３の列の方向と平行なトーチ回転軸としての軸線２２５を中心に溶接トーチ１３を回転させて車体フレーム１１に対する溶接トーチ１３の干渉を防ぐようにしたことを特徴とする。
【００７０】
軸線２２５回りに溶接トーチ１３を回転させて車体フレーム１１と溶接トーチ１３との干渉を防ぐので、車体フレーム１１の溶接をスムーズに行うことができ、溶接のサイクルタイムを短縮することができる。
【００７１】
本発明は第３に、車体フレーム１１を、断面がコ字形状に成形された板材を組み合わせて閉断面のフレームとしたことを特徴とする。
板材を断面がコ字形状に容易に成形することができ、また、断面コ字形状の板材を２つ組み合わせて容易に閉断面の車体フレーム１１を形成することができる。従って、コストを抑えることができ、また、車体フレーム１１を軽量で高剛性とすることができる。更に、車体フレーム１１の上下面に溶接面が出来るため、車体フレーム１１の姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
【００７２】
本発明は第４に、車体フレーム１１を、自動二輪車のフレームとしたことを特徴とする。
車体フレーム１１は閉断面形状であるから、自動二輪車の軽量化と高剛性化を図ることができ、更に、容易に形成できる車体フレーム１１によって自動二輪車のコストを低減することができる。
【００７３】
尚、本実施形態では、図１に示したように、ワークとしての車体フレーム１１を１列としたが、これに限らず、車体フレーム１１を複数列配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の溶接装置は、同一形状の複数のワークを同時に溶接可能であるため、量産設備に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る溶接装置を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るワークの結合前の状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るワークの結合後の状態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る車体フレームの断面図である。
【図５】本発明に係るワーク保持具の斜視図である。
【図６】本発明に係るワーク保持具の後部保持機構を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るワーク保持具の平面図である。
【図８】本発明に係る溶接機構の正面図である。
【図９】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第１作用図である。
【図１０】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第２作用図である。
【図１１】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第３作用図である。
【図１２】本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第４作用図である。
【図１３】本発明に係る車体フレームの溶接順序及び溶接方向を示す作用図である。
【図１４】溶接方向の設定の根拠を示す作用図である。
【図１５】従来の溶接装置を示す斜視図である。
【図１６】従来の溶接装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…溶接装置、１１…ワーク（車体フレーム）、１２…ワーク保持具、１３…溶接トーチ、１４…溶接機構、１８…ワーク保持機構、６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ…溶接面、１６１…ワーク回転軸（直線）、２２５…トーチ回転軸（軸線）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一列に配置した複数の同一形状のワークをワーク保持具で保持し、複数の前記ワークを同時に溶接する際に、各ワークに対応する溶接トーチにそれぞれ前記ワークの溶接箇所が対向するようにワークを前記ワーク保持具を介して上下動及び水平動させ且つ前記ワークの列の方向と平行なワーク回転軸を中心に前記ワーク保持具を回転させて、全てのワークの姿勢を同時に変化させるとともに、前記ワークの列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面を設けるように前記ワークを保持するワーク保持機構と、
前記ワークの列の方向と平行に一列に前記ワークにそれぞれ対向させて溶接トーチを配置した溶接機構と、
を有することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記溶接機構は、前記溶接トーチの列の方向と平行なトーチ回転軸を中心に前記溶接トーチを回転させて前記ワークに対する前記溶接トーチの干渉を防ぐことを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
【請求項３】
前記ワークは、断面がコ字形状に成形された板材を組み合わせて閉断面のフレームとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶接装置。
【請求項４】
前記ワークは、自動二輪車のフレームであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の溶接装置。
【請求項１】
一列に配置した複数の同一形状のワークをワーク保持具で保持し、複数の前記ワークを同時に溶接する際に、各ワークに対応する溶接トーチにそれぞれ前記ワークの溶接箇所が対向するようにワークを前記ワーク保持具を介して上下動及び水平動させ且つ前記ワークの列の方向と平行なワーク回転軸を中心に前記ワーク保持具を回転させて、全てのワークの姿勢を同時に変化させるとともに、前記ワークの列の方向にほぼ平行な平面上に溶接面を設けるように前記ワークを保持するワーク保持機構と、
前記ワークの列の方向と平行に一列に前記ワークにそれぞれ対向させて溶接トーチを配置した溶接機構と、
を有することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記溶接機構は、前記溶接トーチの列の方向と平行なトーチ回転軸を中心に前記溶接トーチを回転させて前記ワークに対する前記溶接トーチの干渉を防ぐことを特徴とする請求項１記載の溶接装置。
【請求項３】
前記ワークは、断面がコ字形状に成形された板材を組み合わせて閉断面のフレームとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の溶接装置。
【請求項４】
前記ワークは、自動二輪車のフレームであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−３３４６２８（Ｐ２００６−３３４６２８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６１９８４（Ｐ２００５−１６１９８４）
【出願日】平成１７年６月１日（２００５．６．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１日（２００５．６．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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