CN101180153B - 一种用于装配和焊接汽车门板的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于装配和焊接汽车门板的方法。在初始装配台(20)上，装配门板的部件(10、10’)并且将它们安置在托架(14、15)上以输送门板，这些托架以适应门板的形状的方式成形。托架与门板的部件一起自动输送到焊接台(20’)。在这个台上，可以多个自由度运动的焊头(35)可自动定位和定向，并且如果需要，可自动改变焊头的配置。托架与装配好和焊接好的门板一起自动输送到卸载台(20”)。在这个台上，卸下装配好和焊接好的门板，并且卸载的板或托架自动从卸载台回到初始台。那些自动执行的操作根据由门板的设计规范确定的加工顺序以适应性和可编程的方式进行协调。

Description

一种用于装配和焊接汽车门板的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于装配和焊接汽车门板的系统。

背景技术

在汽车工业中，出于美观、结构和安全的原因，门板安装在门框上。门板也用作门拉手、扶手和物品袋的支撑件。它们对汽车车身内部设计的影响是很重大的。门板设计成越来越复杂的形状，包括多个由塑料或植物纤维材料制成的部件，在装配过程中利用超声波或振动产生装置将这些部件焊接在一起。

由于门板的形状和确保结构完整性的必要，焊接是装配过程的关键部分。目前是用手将门板的主要部件装入专用焊接工作台，这些工作台装有多个独立固定轴线超声波焊极，这些焊极带有执行特定焊接的专用焊嘴，成组地安装，每个工作台专用于单个特定门板设计(例如，左、右、前、后、五门、三门，等等)。焊嘴的仅有移动是执行特定焊接所必需的，按照固定顺序分配每个焊嘴。从质量和产量的角度来看，超声波焊极的分组使得难以，如果并非不可能的话，优化单个焊接。在焊接过程中，将门板部件保持在适当位置上不动通常需要复杂的机械装置。另一方面，部件的意外移动通常会引起焊接不良和废料。

对于车型的总寿命以及随后备件的生产(总时期约大于15年)，焊接工作台专用于特定门板结构。在这个时期中，工作台不适用于任何新的车型或对当前型号的重大结构变化，如果在该转变过程中没有与原始装置成本的很大部分以及生产故障和生产废料相当的再投资的话。装配工在独立的装配工作台上进行门板的最后加工，由于对门板的额外操作，带来更大的损坏风险。

因此，惯用方法涉及的成本相当高，特别是在改变车型和提高产量时，然而焊头位置的限制性移动和分组定位对门板的设计产生了约束，在结构上和美观上，产生了对汽车设计和销售力有反作用的因素。

发明内容

本发明的目的是降低装配汽车门板过程中上述成本和设计约束的影响。

根据本发明，通过一种装配和焊接汽车门板的方法，并且利用装配和焊接汽车门板的装置来实现该目的。

一种用于装配和焊接车辆门板的方法，包括以下步骤：

在初始装配台上，装配所述门板的部件并且将它们安置在多个板或托架上以输送所述门板，这些板或托架以适应门板的形状的方式成形，

所述板或托架与门板的部件一起自动输送到焊接台处以焊接部件，

在所述焊接台上，可以多个自由度运动的至少一个焊头可自动定位和定向，并且如果需要，可根据由门板的设计规范确定的焊接顺序来自动改变所述焊头的配置，

所述板或托架与装配好和焊接好的门板一起自动输送到卸载台，

在所述卸载台上，卸下装配好和焊接好的门板，并且

卸载后的板或托架自动从所述卸载台回到所述初始装配台，

那些自动执行的所述步骤根据由所述门板的设计规范确定的加工顺序以适应性和可编程形式进行协调。

一种用于装配和焊接车辆门板的装置，包括：

多个工作台，包括用于装配所述门板的部件的初始装配台，用于焊接所述部件的至少一个焊接台，以及至少一个用于卸下装配和焊接好的门板的卸载台，该用于焊接所述部件的至少一个焊接台包括至少一个可以多个自由度运动的焊头和至少一个可重构焊头、设为自动改变所述可重构焊头的配置的改变装置，

输送装置，用于从一个工作台向另一个输送所述门板，所述输送装置设有多个板或托架用于输送所述门板，并且包括返回装置用于将卸载后的板或托架从所述卸载台返回到所述初始装配台，所述板或托架以适应所述门板的形状的方式成形，及

控制装置，被编程为根据由所述门板的结构参数确定的加工顺序适应性协调所述输送装置、焊头和改变装置。

在优选实施例中，所述控制装置被编程为用按随机形成的顺序安置所述板或托架的方式操作所述返回装置并且编程为用对应的方式操作所述传输线、焊头和改变装置。

总之，在本发明的方法和装置中，在灵活的模块化制造过程中完整地装配和焊接门板部件，该过程允许在复杂位置上进行复杂形状焊接并且能以相对简单、经济的方式适应设计和/或产量变化。

附图说明

参照附图，通过下文仅用示例而非限制的方式实施的详细描述可以明显看出本发明的更多特征和优点，其中：

-图1是装配状态下的门板部件的俯视图，在焊接之前布置在托架或平台上；

-图2是图1的箭头II所指部件的分解图；

-图3是本发明的用于装配和焊接门板的装置的侧视示意图；

-图4是图3所示装置的焊机的透视示意图；

-图5是图4所示焊机的焊头的透视示意图；

-图6是图4所示焊机的一个部分的透视示意图，配有用以允许在焊接门板过程中自动更换焊头的装配件；

-图7是焊头的透视示意图，配有可调高度和位置的活塞以将门板部件在焊接过程中固定到合适位置；和

-图8是焊头的透视示意图，配有恒定张力弹簧以确保焊接工具在门板部件上的足够压力。

具体实施方式

参照附图，在图1中，1表示利用本发明的方法和装置来装配的门板。这些门板对每种车型而言通常是独有设计，并且进一步分为前、后门的门板和左、右门的门板。每个门板1包括多个部件10、10’(为简单起见，图1和2中只示出了其中的两个)，总体上包括外壳或具有常规或非常规形状的组件，由塑料和/或纤维材料制成。为了能够装配这些零件，一个或多个部件10设有与各个部件10一体成形的杆11形状的焊接位置。其它部件，用10’表示并且一定与第一部件10装配在一起，具有对应孔12。通过这种方式，在形成门板1的多个部件中，部件10和部件10’在特定连接处分别形成凸件和凹件。

在焊接之前，部件10、10’装配到由塑料材料精加工而成的用以避免刮坏部件10、10’的托架或支架14上。低成本托架14只是本发明的一部分，该托架尤其专用于特定门板设计。每个门板设计有一个托架，装配线所需(如图2所示)的托架14的数量是装配线所需产量的函数。托架14通过螺栓或其它类型的可松开接头连在载板15上，该载板对所有托架14而言是标准设计，独立于被其支撑的托架14的结构。板15和架14一起形成装置中的用来输送装配好的门板的托架或平台，如图2所示。

如图3所示，本发明的装配和焊接装置或线包括多个依次布置的工作台或模块20、20’、20”，托架14通过这些工作台或模块沿着传输线21从一个装配或焊接作业移向另一个。

对于要生产的每种汽车车型，架14按照任何次序或顺序布置(例如，首先是三门车的左门板，然后是五门车的右门板，等等)。在台20处，部件10装入架14中并且如前参照图1和2所述进行装配。该装配可以是手动或自动的。然后，架14沿着传输线21朝箭头A所示的流动线路方向移动，通过更多的模块化装配台(未示出)，为了手动或自动的特定装配作业，可以在装配线上增加这些更多的装配台。

沿着传输线21至少布置一个焊接台20’，在该焊接台上，通过将部件10的杆11铆接在部件10’上，在预定焊接位置上对门板1进行超声波焊接。该台20’将在下文进行更详细的描述。

在线21的末端，在台20”处移开完整且焊接好的门板之后，架14回到装配线的起点进行重复利用(按照箭头B的方向)。为了使架14能够返回，设置多层传输系统，该系统配有返回线25并且设在装配线21的下方或上方，还有升降系统26，该提升系统使架14能够从传输线21移向返回线25(按照箭头C的方向)。为了重复装配线21的工艺，通过第二升降系统27将托架14再次带到装配线21上，该升降系统将这些架移向部件装载台20(按照箭头D的方向)。控制返回线25和升降系统26、27从而将架14以预定顺序安置在台20上，这样，就形成预定的门板生产顺序(例如，首先是右前门板，然后是左前门板，然后是右后门板，最后是左后门板)。可以随机方式可选地形成安置托架14的这种顺序。

参照图3和4，焊接台20’包括至少一个机械手式、模块化焊机30。该焊机包括一个或多个装有焊头35的三轴线机械手34(用箭头x，y，z表示)。如图5a所示，至少一个焊头35可围绕至少一个旋转轴线并且优选为多个轴线转动，也就是可围绕多个旋转轴线转动，例如，在箭头

、ψ、θ的角度方向上。如图5b所示，至少一个焊头35可带有多个用于超声波焊接的超声波焊极37。如图5c所示，超声波焊极37的焊嘴37a可个别化以用于特定焊接位置。

如图6所示，为了确保各个焊接台20’的位置和焊接类型的灵活性，可配置容器或架子38，该容器或架子以预定方式定位并且带有工具快速更换装配件39的焊机30可以从该容器或架子在门板的不同焊接间隙中迅速更换焊头35。可选地或附加地，可为自动更换单个焊极(未示出)配置容器或架子。

为了在焊接过程中保持门板1的部件10、10’的稳定性，优选在焊头35上安装气动或液压可调活塞，图7中用35a表示，从而在焊接过程中向部件10、10’施加垂直压力。为了确保焊接工具37在不均匀或可变表面上的足够压力，优选在焊头35上安装恒压弹簧，图8中用35b表示。可选地，提供另一种装置来确保焊极在部件上的常压而无论它们的壁厚如何。

装配线控制和门板顺序管理是通过计算机控制器40进行的。超声波焊接发生器和声波控制也包含在控制器40中，该控制器也管理焊机34的移动。由于机械手式焊机的空间灵活性，在进行设计改造时，控制器40允许为每个个别门板进行焊点位置的简单、迅速的重新编程。特别是，每个焊头可以为特定焊接单独编程。因此可以获得高水平的焊接最优化。

可以理解，本发明的方法和装置提供了汽车门板及其部件的任何装配顺序的高效、灵活和优化装配和焊接。

很明显，在不损害本发明的原理的情况下，可以相对于所描述和所示出的内容进行广泛改造实现描述和实施例，只要不偏离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于装配和焊接车辆门板的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在初始装配台(20)上，装配所述门板的部件(10、10’)并且将它们安置在多个板或托架(14、15)上以输送所述门板，这些板或托架以适应门板的形状的方式成形，

所述板或托架与门板的部件一起自动输送到焊接台(20’)处以焊接部件，

在所述焊接台上，可以多个自由度运动的至少一个焊头(35)可自动定位和定向，并且如果需要，可根据由门板的设计规范确定的焊接顺序来自动改变所述焊头的配置，

所述板或托架与装配好和焊接好的门板一起自动输送到卸载台(20”)，

在所述卸载台(20”)上，卸下装配好和焊接好的门板，并且

卸载后的板或托架自动从所述卸载台回到所述初始装配台，

那些自动执行的所述步骤根据由所述门板的设计规范确定的加工顺序以适应性和可编程形式进行协调。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述自动返回卸载后的板或托架的步骤通过按随机形成的顺序布置所述板或托架来执行。

3.一种用于装配和焊接车辆门板的装置，其特征在于，该装置包括：

多个工作台(20、20’、20”)，包括用于装配所述门板的部件的初始装配台(20)，用于焊接所述部件的至少一个焊接台(20’)，以及至少一个用于卸下装配和焊接好的门板的卸载台(20”)，该用于焊接所述部件的至少一个焊接台(20’)包括至少一个可以多个自由度运动的焊头(35)和至少一个可重构焊头(35)、设为自动改变所述可重构焊头的配置的改变装置(34、38)，

输送装置(21、25)，用于从一个工作台向另一个输送所述门板，所述输送装置设有多个板或托架(14、15)用于输送所述门板，并且包括返回装置(25、26、27)用于将卸载后的板或托架从所述卸载台返回到所述初始装配台，所述板或托架以适应所述门板的形状的方式成形，及

控制装置(40)，被编程为根据由所述门板的结构参数确定的加工顺序适应性协调所述输送装置、焊头和改变装置。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述输送装置包括传输线(21)，并且所述板或托架包括基部(15)和可交换部(14)，该基部可沿着所述传输线移动，该可交换部可松开地固定在所述基部上并且外形制造成支撑预定类型的门板。

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述返回装置包括多个返回线(25)和第一及第二升降系统(26、27)，这些返回线布置在传输线(21)的上方或下方，这些升降系统分别布置在传输线(21)的相对端部处。

6.如权利要求3所述的装置，其中，所述控制装置被编程为用按随机形成的顺序安置所述板或托架的方式操作所述返回装置并且编程为用对应的方式操作所述传输线、焊头和改变装置。

7.如权利要求3所述的装置，其中，所述至少一个焊头设置有稳定性保持装置(35a)以在焊接过程中保持门板(1)的部件(10、10’)的稳定性。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述稳定性保持装置包括气动或液压可调活塞。

9.如权利要求3所述的装置，其中，所述至少一个焊头设置有按压装置(35b)以将焊头按压在所述门板上。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述按压装置包括恒压弹性装置。

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