CN101326096A - 汽车底盘的自动化螺钉连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拧紧工位(20)，用于带有用于汽车车身(21)的车身挂架(13)的悬挂输送机以及用于有待安装在汽车车身(21)中的底盘构件的装配设备(10、11)。该拧紧工位有一个带浮板(3)的行走机构(1)，浮板(3)有至少一个螺钉连接装置(22)。螺钉连接装置(22)分成一个z方向线性装置(6)、一个x方向线性装置(7)和一个y方向线性装置(8)以及一个或多个丝杆(9)。为了在车身挂架(13)与浮板(3)之间或在装配设备(10、11)与浮板(3)之间的暂时连接和相对定位，设有一个定心－适配－移动装置(4、5)。

Description

汽车底盘的自动化螺钉连接装置
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的拧紧工位，用于带有用于汽车车身的车身挂架的悬挂输送机以及用于有待安装在汽车车身中的底盘构件的装配设备。
US4086522公开了一种焊接机器人，它在用于连接底盘和车身的所谓的“结合或婚礼(Hochzeit)”时使用。
US4928386公开了一种将底盘构件安装在汽车车身中的生产过程，其中底盘机组放在安装板上。在装配时安装板带着底盘一起运动，将底盘机组举升到最终位置并在那里用螺钉固定。
US4734979说明了这种方法，其中，分别为前桥区和为后桥区设单独的安装板，安装板配备在用于运输车身的悬挂输送机上。在此方案中，螺钉连接装置不能灵活地变化，以满足汽车短期和经济地改变产品的要求。
US4589184公开了一些固定汽车门的螺钉连接装置，车门在线性装置上装配。螺钉连接装置在生产流水线中运动的车身旁在一个驱动滑架内运动。当车门被同样随同运动的操作机保持在装配位置时，由螺钉连接装置拧紧车门的紧固螺钉。
在JP20011206263中说明在汽车装配时如何能实现质量监控。
本发明的目的是简单和灵活地设计底盘构件的装配，从而用同一个拧紧工位也可以先后生产不同类型的汽车。
此目的通过独立权利要求所述的技术方案达到。由各项从属权利要求提供其有利的进一步发展。
本发明设置一种拧紧工位，用于带有用于汽车车身的车身挂架的悬挂输送机以及用于有待安装在汽车车身中的底盘构件的装配设备。
该拧紧工位有一个带浮板的行走机构，其中浮板有至少一个螺钉连接装置。螺钉连接装置分成一个z方向线性装置、一个x方向线性装置和一个y方向线性装置以及一个或多个丝杆。
为了在车身挂架与浮板之间或在装配设备与浮板之间的暂时连接和相对定位(Referenzierung)，设有一个定心-适配-移动装置。
在这里，按本发明的用于具有汽车车身挂架的悬挂输送机的拧紧工位有一个带浮板的有时随车身挂架一同运动的行走机构。浮板可以有门型结构以及有一个或多个螺钉连接装置。
为了浮板与由车身挂架和安装板组成的结构的相对定位，在浮板与车身挂架之间或在浮板与装配设备之间建立暂时的连接。按一项有利的设计，为了在浮板与车身挂架之间的暂时连接使用一个辅助结构，例如一种门型结构。
浮板按选择有辅助结构，例如一种门型结构，用于浮板相对于车身挂架或相对于车身挂架底座或相对于安装板或工具架相对定位。
螺钉连接装置也可以根据需要有丝杆悬挂装置，它允许补偿沿x/y方向的误差。
为了在浮板与车身挂架或与安装板/装配台之间暂时连接，也可以使用形式上为适配装置或门型结构的辅助结构。
与用手旋紧螺钉完全一样，在这里保证有高度的灵活性。与如在US4589184中使用的操作机相比，不需要准备附加的安装面积。这就允许重新装备现有的生产流水线。
按本发明的设备可以按流水作业法或按走走停停(stop-and-go)方式工作。自动螺钉连接装置的丝杆优选地安装在y-数控(NC)线性装置上或亚装置上。螺钉连接位置的螺钉坐标被编程输入，螺钉连接点可以短期加入或注销。
可以用相同的丝杆先后接近多个螺钉连接点。此外在模式改变或模式更换时提供螺钉连接装置的高度适应性。这就可以在模式改变、附加地模式改型或模式更换时实现经济的方案。
用于自动螺钉连接装置的线性(驱动)装置也可以与质量监控组合。
本发明提供一种包括将质量监控组合在内的全自动螺钉连接装置和全自动装配方法，用于在流水线过程或走停式(stop-and-go)过程中将底盘机组与汽车的车身固定在一起。在这里，所述全自动螺钉连接装置设有至少一个线性装置，以及该线性装置配备有至少一个丝杆。在全自动螺钉连接装置中螺钉连接位置的螺钉连接点坐标可自由编程。螺钉连接位置的螺钉坐标可以短期加入、改变、选择或注销。
可以按预定的节拍时间用相同的线性装置先后接近和旋紧多个螺钉连接点。
根据计算，可以在自动旋紧螺钉后紧接着相应的生产过程进行补充加工。这可以包括下列步骤：
-为了控制并记录此螺钉连接，检测螺钉连接的实际值作为质量保证措施，
-进一步输送车身和连接的底盘机组，以及
-通过与预定的螺钉连接额定数据进行额定-实际值比较，评估检测到的螺钉连接的实际值作为另一项质量保证措施。
此外，本发明还涉及一种全自动拧紧工位，用于在流水线过程或走停式过程中将底盘机组通过旋紧螺钉固定在汽车的车身上。以前在“结合(亦即车身与底盘装配)”时实施下列步骤：
-将底盘机组同时供给在流水生产线过程中连续运动的汽车车身或按走停式运动的汽车车身，
-将底盘机组对准连续运动的车身或按走停式运动的车身。
按照本发明还实施下列步骤：
-将底盘机组与运动或不运动的车身用螺钉连接在一起，
-为了控制并记录此螺钉连接，检测螺钉连接的实际值作为质量保证措施，
-进一步输送车身和与之连接的底盘机组，以及
-通过与预定的螺钉连接额定数据进行额定-实际值比较，评估检测到的螺钉连接的实际值作为另一项质量保证措施。
这种装配方法和螺钉连接装置，可以在所有的那些在流水线过程中或在走停式过程中，尤其在汽车制造时成批或大量生产的场合，用于生产模块式结构的产品。
为此，将基本零件和要安装在基本零件上的构件或机组运输到组合地点，在那里基本零件和构件借助适用的连接装置或连接元件组合。
在通过输送装置供给车身和车身零件时，底盘机组与车身的连接可以由经过相应训练的操作者人工地完成，他们将底盘机组与车身借助要操作的定位装置互相对准定位，然后手工连接(“结合”)。
为了机械连接车身与车身零件或底盘机组，可使用螺钉连接装置，此时为了能连接底盘机组与车身，底盘零件和车身不再有必要脱离流水线过程。在底盘机组与车身成功地固定后，车身不需要重新进入流水线过程。质量保证无需在接近流水线过程的终点时才进行，本发明允许紧接在螺钉连接步骤的质量保证后实施可能必要的补充加工。
本发明涉及一种按流水作业法或按走走停停方式工作的设备。自动螺钉连接装置的丝杆，如由US4589184已知的那样，安装在线性装置上。螺钉连接位置的螺钉坐标被编程输入。螺钉连接点可以短期加入或注消。可以用相同的丝杆先后接近多个螺钉连接点。使用线性装置可以实现一种经济的技术解决方案。
采用本发明的基本思想可以达到具有最大灵活性地自动旋紧螺钉。可以用给定的外围-装配线(Bockband)和车身挂架保持流水作业法。
本发明创造了一种自动螺钉连接装置，它的特点在于在丝杆接近汽车各个螺钉连接点时有最大的灵活性。这种灵活性在模式改变、模式更换、附加地模式改型时是期望的，此时螺钉连接位置的螺钉坐标可以在螺钉连接装置中自由地被编程输入。本发明按流水作业法或按走停式作业法工作，其中，在流水线过程中当固定底盘机组与车身时车身无需脱离和停止。质量保证在流水线过程中实时进行。所述装配方法自动实施。在流水线过程中或在走停式过程中，根据评估紧接着相应的加工过程进行补充加工。
与手工旋紧螺钉不同，按本发明的螺钉连接差错很少以及始终能在具有要求的可靠性的情况下再现。当出现误旋紧时，在其尚未导致危险状况期间便可以觉察到。自动螺钉连接过程在螺钉连接过程中监控，确切地说监控旋转角和扭矩精确度。在发生偏差时通过报警中断螺钉连接过程。由此保证这种汽车不离开生产线。
在底盘机组相对于车身对准定位后，本发明的一项有利的设计规定，丝杆与可编程的线性装置接近螺钉连接点包括下列步骤：
-识别车身或车身挂架的状态和位置，或
-识别安装板-装配台的状态和位置，
-起动并同步移动螺钉连接装置与车身挂架、安装板-装配台，并识别当前的旋入状况。
可自由编程的NC-线性装置可以实现螺钉连接装置的最大灵活性。螺钉连接位置的螺钉坐标也可以短期加入、改变或注消。可以用相同的丝杆先后接近并旋紧多个螺钉连接点。
车身借助设计为悬挂输送机的连续式输送机或走停式(stop-and-go)输送机输送给装配工位。
设在地面侧的另一个连续式输送机或走停式输送机输送安装板-装配台，底盘机组安置在安装板-装配台上，它事先在“结合”区域内已与车身连接。
所述安装板-装配台通过接合装置与车身连接，所以车身与底盘机组同样运动。
在这里，车身借助车身挂架运输，车身挂架又被设计为悬挂输送机的第一连续式输送机或走停式输送机驱动。
安装板-装配台有一个装配台，用于承接底盘机组的安装板处于装配台上。此底盘机组例如是后桥、减震器、后弹簧、后轮驱动装置中的万向节轴、前桥、减震支柱、转向系统、换挡系统或发动机。
要旋紧螺钉的底盘机组定心地安装在装配板或安装配上。装配板可浮动地支承并可以相对于车身定向。
安装板-装配台与车身之间的相对运动通过浮板结构补偿。
安装板通过可伸出的定心缸在底盘上定心在中心孔内。
在这里，底盘在安装板可伸出的定心缸-后桥后方自动锁定在挂架底座的后面。
底盘机组的螺钉在整备段中预装配。
为此将螺钉套筒
Figure A20068004625100071
内的螺钉装在螺钉插座(Schraubnüssen)内，以及在预装配时穿过要旋紧螺钉的底盘机组。
螺钉插座套在丝杆螺钉套筒上。
垂直螺钉连接的螺钉套筒安装在前桥和后桥装配板上。
线性装置安装在自动螺钉连接装置的左和右移动装置上，在线性装置上安装丝杆-螺钉连接装置。要接近的螺钉连接点坐标X、Y、Z针对各自的线性装置被编程输入。
自动螺钉连接装置的线性装置接近需要的螺钉连接点坐标，丝杆-螺钉连接装置按规定的螺钉连接点坐标对接在丝杆-螺钉套筒的下部上。
螺钉套筒的丝杆浮动地支承并可以补偿误差。
全自动螺钉连接装置在地面导引，以及在流水作业时按规定自动、同步和平行于要旋紧螺钉的车身以及装配台和车身挂架行驶。
自动螺钉连接装置随同行驶的速度传给车身输送机。借助光栅识别或确定自动螺钉连接装置的起点。
本发明涉及一种质量监控组合在内的全自动螺钉连接装置和一种全自动装配方法，用于在流水线过程或走停式过程中固定底盘机组与汽车车身，其中全自动螺钉连接装置设有至少一个线性装置，以及此线性装置配备至少一个丝杆，在这里，在全自动螺钉连接装置内螺钉连接位置的螺钉连接点坐标可自由编程，以及螺钉连接位置的螺钉坐标可以短时加入、改变、选择或注消。
可以在规定的周期时间内用相同的线性装置先后接近和旋紧多个螺钉连接点。
根据计算，可以在自动旋紧螺钉后紧接着相应的生产过程进行包括下列步骤的补充加工：
-为了控制并记录此螺钉连接，检测螺钉连接的实际值作为质量保证措施，以及
-进一步输送车身和与之连接的底盘机组。
以及通过与预定的螺钉连接额定数据进行额定-实际值比较，评估检测到的螺钉连接的实际值作为另一项质量保证措施。
实际值的检测和/或评估可以在完成装配后的任何时刻实施。
在与底盘机组拧紧后，当实际值与额定值有偏差时，车身通过连接在下游的有质量监控的补充加工工位。
将底盘机组同时供给在流水生产线过程中连续运动或不运动的汽车车身可包括下列步骤：
-借助至少一个安装板-装配台供给底盘机组，
-借助车身挂架供给车身，以及
-通过一共同的用于底盘机组与车身组装或“结合(Hochzeit)”的加工点。
按本发明的生产流程包括下列步骤：
-识别车身或车身挂架的状态和位置，
-识别安装板-装配台的状态和位置，
-开始全自动螺钉连接装置与车身挂架或安装板/装配台的同步移动或相应地移动车身，以及
-识别当前的旋入状况。
底盘机组与车身的连接可包括下列步骤：
-调整相应的螺钉拧紧变量(Schraubfallnummer)，
-将螺钉连接装置对接在安装板/装配台或车身挂架/其底座上，
-自动机械地旋紧底盘机组与运动或不运动车身的连接螺钉。
车身与连接的底盘机组的进一步运输可包括下列步骤：
-断开螺钉连接装置的对接，
-移开安装板/装配台，
-进一步运输车身，以及
-显示所检测的螺钉连接实际值。
通过与预定的螺钉连接额定数据进行额定-实际值比较，评估检测到的螺钉连接的实际值可包括下列步骤：
-安装状况的额定-实际值比较，
-储存评估结果和检测值，
-提供有关螺钉连接数据评估的报告，以及
-进一步传递数据。
按本发明的质量监控组合在内的全自动螺钉连接装置，为了生产汽车在车身与底盘结合后按流水作业法或按走停式作业有一些用于实施这些工艺步骤的装置。
所述的装置包括至少一个线性装置和一个安装在线性装置上的丝杆，其中螺钉连接位置的螺钉连接点坐标在全自动螺钉连接装置内可以自由编程，以及螺钉连接位置的螺钉连接点坐标可以短期加入、改变、选择或注销。
此外所述的装置还包括至少一个安装-装配台和至少一个连续式输送机，以便将底盘机组同时供给在流水线过程中或走停式过程中运动的车身。
所述装置还包括至少一个接合装置，用于底盘机组对准运动或不运动的车身。
此外，设至少一个传感器和一个计算装置，以便检测螺钉连接的实际值，它们用于监控和记录并由此保证螺钉连接的质量。
采用一个设计为车身挂架的连续式输送机或走停式输送机，以便输送车身。一个调节回路将所检测到的螺钉连接实际值与预定的螺钉连接额定值进行额定-实际值比较。
一个除此之外设置的补充加工工位与拧紧工位接合。
可以用一个螺钉连接装置或丝杆，旋紧不同板手宽度和扭矩的螺钉连接，因为不同的螺钉连接在装配板上配备有单独的螺钉套筒或中间丝杆。这些螺钉套筒或中间丝杆在下侧，亦即在与丝杆的接口，有统一的接头，例如6-角型、Torx花型等。
当螺钉连接的板手宽度不同时，各螺钉旋紧装置可设单独的丝杆。为此，各螺钉连接在装配板上设中间丝杆。因此提供一个含多种必要时还有不同螺钉宽度的中间丝杆的料库。每种中间丝杆有统一的板手宽度。当实施简单的垂直旋紧螺钉时，不需要设附加的夹紧装置或托架。
对于转向横拉杆或横向导臂可以设夹紧装置或托架。
现有的系统，流水生产线、装配线、装配台和装配板，可以方便地采用本发明重新装备，包括设在它们之间的中间丝杆。
本发明表示每个汽车侧有四个螺钉连接装置，其中每个螺钉连接装置可以有一个或多个EC丝杆。也可以按照需要使用更多或较少的螺钉连接装置。这些EC丝杆例如由Bosch-Rexroth公司供应。在一个60秒的周期时间内，每个丝杆应从事3至4个螺钉连接。由此保持现有的具有外围接口的生产流程不变。
转向节-螺钉连接，如摆动支座和横向导臂，可以转移到其他装配区内，因为它们可能需要附加的夹紧装置和托架。这可以提高本发明的灵活性。
业已证明本发明特别适用于垂直的螺钉连接。对于水平或倾斜的连接可以除了直线导引装置外设可角向偏转的调整机构，例如小型操作机。这已证明特别适用于减震器的螺钉连接。为了补偿误差丝杆可以浮动地支承。
一个线性装置分成导引组件和驱动组件。
按本发明还设置用于补偿误差的装置。对于浮板，规定沿x方向相对于沿x方向的带速补偿定心的误差，以便不仅补偿用于车身挂架和用于装配台/安装板输送机的输送速度，而且补偿这两个输送机的加速度和减速度。
除此之外，丝杆还可以配备附加的误差补偿结构。
在附图中借助实施例说明本发明。
图1表示按本发明的螺钉连接装置示意前视图；
图2表示按图1的螺钉连接装置示意侧视图；
图3表示按图1的螺钉连接装置示意俯视图；
图4表示按图1至3的螺钉连接装置浮板误差补偿详图；以及
图5表示按图1至3的螺钉连接装置浮板借助门式吊车支架或辅助装置相对于挂架底座定位的详图。
图1至3示意表示在防护网12后面的一个按本发明的拧紧工位20。拧紧工位20设在悬挂输送机的一个区域内，在此视图中只能看到悬挂输送机数量众多的车身挂架13中的两个。汽车车身21置放在车身挂架13上，它在悬挂输送机内朝加工点运动。
拧紧工位20有一个行走机构1，在这里它通过图中没有详细表示的沿x方向的螺钉连接路程的连续式输送机构成。在一个加工站内部，拧紧工位20随车身一起移动。在此加工站端头，行走机构1与拧紧工位20一起重新返回起始点，以便随下一个车身同行。
按一种没有表示的变型方案，也可以使用走停式输送机。
在行走机构1上设浮板3，它支承着一个门型结构2、四个螺钉连接装置22、一个用于未表示的后桥底盘构件的装配台11以及另一个在这里没有表示的用于前桥底盘构件的装配台。装配台11作用在后部工件架10上，在工件架10上放置这里未表示的后桥底盘构件。另一个装配台作用在前部工件架23上，在此工件架23上放置这里未表示的前桥底盘构件。浮板3可沿x方向和y方向运动。
按一种这里没有表示的实施例，前装配台和装配台1设计为共同运动的组件。
每个螺钉连接装置22分成一个用于沿z轴方向移动的z方向线性装置6、一个用于沿x轴方向移动的x方向线性装置7以及一个用于沿y轴方向移动的y方向线性装置8。在y方向线性装置8上装设一个或多个EC丝杆9，使它向上指向汽车车身21。
为了在车身挂架13与门型结构2之间适配或相对定位，设一个适配-移动组件4，它作用在车身挂架13的挂架底座24上。为了在车身挂架13与门型结构2或浮板3之间定心，一个定心-移动组件5作用在挂架底座24上。所述适配和定心以已知的方式进行。
按一种这里没有表示的实施例，设有一个相对定位杆结构，它按选择在浮板3与工件架10之间建立固定连接或接触或者相对定位。
按另一种这里没有表示的实施例，浮板3也可以支承在行走机构1上的一个安装架上。
底盘构件在“结合”时进入汽车车身21内。这些底盘构件按顺序放置在工件架10或装配台11上。装配台11在这里通过一个地板下的输送机连续地沿一个循环的“椭圆”轨道驱动。
与此同时汽车车身21在结合区域内在车身挂架中同步向装配台11输送。因此，在结合区域内通过装配台提升工件架使底盘构件进入汽车车身内。车身挂架13识别这一状况以及螺钉连接装置22同步移向车身挂架13。此时螺钉连接装置22平行于结构处于等待位置。
在同步接近拧紧工位20后，浮板3相对于车身挂架/底座或安装板/装配台相对定位。在图中，相对定位借助辅助结构，亦即借助门型结构2相对于挂架底座进行。然后，线性装置6、7、8向里朝车身移动。
为了浮板3相对于挂架底座13误差补偿，设有沿x/y方向的导引装置，它们用于相对于挂架底座误差补偿，在图4中可以最清楚地看出。浮板3根据需要可沿汽车车身21的全长延伸。挂架底座24的内棱柱形造型，在挂架底座相对定位时用于浮板3的预定位并用作止挡，如图5所示。在这里，在两侧利用两个挂架底座23。因此，浮板3的准确定位在所有四个挂架底座24的安装孔内进行，确切地说借助定心圆柱体，如图5所示。
浮板也可以相对于安装板进行在这里没有表示的相对定位。
沿所有三个空间方向相对于未表示的中间丝杆的另一项误差补偿可以由丝杆悬挂装置承担。
紧固螺钉事先在整备区内手工放入为此设置的中间丝杆内。然后螺钉连接装置22自动实施螺钉连接。
在螺钉连接后重新取消浮板3相对于车身挂架/底座5或相对于安装板10的相对定位。拧紧工位20准备用于下一个汽车车身。
在图5中没有表示在那里实施的浮板3相对于安装板10的定位。
附图标记表
1  行走机构
2  门型结构
3  浮板
4  适配移动组件
5  定心移动组件
6  z-方向线性装置
7  x-方向线性装置
8  y-方向线性装置
9  EC丝杆
10 后工件架
11 装配台
12 防护网
13 车身挂架
20 拧紧工位
21 汽车车身
22 螺钉连接装置
23、24 挂架底座

Claims (11)

1.一种拧紧工位(20)，用于带有用于汽车车身(21)的车身挂架(13)的悬挂输送机以及用于有待安装在汽车车身(21)中的底盘构件的装配设备(10、11)，其中，该拧紧工位有下列构件：
-一个带浮板(3)的行走机构(1)，
-浮板(3)有至少一个螺钉连接装置(22)，
-该螺钉连接装置(22)分成一个z方向线性装置(6)、一个x方向线性装置(7)和一个y方向线性装置(8)以及一个或多个丝杆(9)，
其中，为了在车身挂架(13)与浮板(3)之间或在装配设备(10、11)与浮板(3)之间的暂时连接和相对定位，设有一个定心-适配-移动装置(4、5)。
2.按照权利要求1所述的拧紧工位，其特征为，所述装配设备设计为安装板(10)或装配台(11)。
3.按照权利要求1或2所述的拧紧工位，其特征为，所述悬挂输送机设计为连续式输送机。
4.按照前列诸权利要求之一所述的拧紧工位，其特征为，所述悬挂输送机设计为走停式输送机。
5.按照前列诸权利要求之一所述的拧紧工位，其特征为，所述行走机构(1)设计为与悬挂输送机同步运行的地面运输系统的组成部分。
6.按照前列诸权利要求之一所述的拧紧工位，其特征为，所述浮板(3)设计为可相对于输送方向纵向和横向运动。
7.按照前列诸权利要求之一所述的拧紧工位，其特征为，所述定心-适配-移动装置(4、5)作用在所述车身挂架(13)的挂架底座(24)上。
8.按照前列诸权利要求之一所述的拧紧工位，其特征为，所述定心-适配-移动装置(4、5)作用在一安装板(10)上。
9.按照前列诸权利要求之一所述的拧紧工位，其特征为，将丝杆(9)设计为，可以补偿丝杆(9)与螺钉轴线之间的误差。
10.按照前列诸权利要求之一所述的拧紧工位，其特征为，设螺钉套筒用于借助在安装板(10)上的中间丝杆人工供给螺钉。
11.按照权利要求1至9之一所述的拧紧工位，其特征为，设置用于向丝杆(9)自动供给螺母或螺钉的装置。
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