CN102398237A - 可适配的装配夹具设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可适配的装配夹具设备。具体地，提供了一种用于传送第一工件组件的设备，该设备包括：托盘、通用夹具和可适配夹具。该托盘具有矩形基部和固定到该基部的相对边沿的支撑部件。该通用夹具具有：框架、第一和第二支撑臂、以及三个工件安装件。所述支撑臂固定到框架的相对侧且可旋转地支撑在托盘的支撑部件中。该可适配夹具具有：框架、三个夹具安装件和三个工件安装件。所述夹具安装件设置在框架的底表面上，并且与通用夹具的工件安装件对齐。可适配夹具的工件安装件设置在框架的顶表面上，并且与工件组件的第一、第二和第三定位器对齐。

Description

可适配的装配夹具设备

技术领域

本发明总体上涉及用于装配线中的装配夹具系统，更为具体地，涉及在相同的装配线上对相同变速器系列内的多种变速器型号进行装配中使用的装配夹具系统。

背景技术

该部分的阐述只是提供了与本公开相关的背景信息，并且可能构成或者可能不构成现有技术。

典型的制造或者装配系统包括传输系统，用于在许多工作站之间传送诸如发动机或者变速器之类的组件，所述工作站对所述组件进行各种操作。所述传输系统包括将组件从一个工作站运送到下一个工作站的组件托盘。以前装配实践形成单一的发动机或者变速器设计，所述单一的发动机或者变速器设计在专用的装配线上进行装配。随着车辆工程和制造系统变得更加复杂，工程师形成了包括相似的基本构架但仅具有稍微不同（例如封装要求）的发动机和变速器设计系列。但是，由于装配线的有限的灵活性，所以该系列之内的不同型号都需要具有由装配系统使用的共用特征，以便处理所述组件。在设计发动机或者变速器时，这迫使用于该组件系统的设计来对装配过程加以补偿，这转而又可能导致发动机或者变速器的有效性和效率中的折衷。

一个解决方案是为设计系列中的每一种型号产生单独的装配托盘。尽管这允许对组件的设计集中在除装配过程之外的因素上，但是所述单独的装配托盘产生了很大的额外成本，这可能增加产品的整体成本。

尽管这些在装配效率中的改进已经证明了是有意义的，但是一直存在减小装配系统的成本和复杂性的期望。相应地，在本领域中存在对具有通用装配托盘和可适配装配夹具的改进的装配夹具适配器系统的需求。

发明内容

本发明提供了一种用于在装配线上传送第一工件组件的设备。所述设备包括托盘、通用夹具和可适配夹具。所述托盘具有矩形基部、第一支撑部件和第二支撑部件。所述基部具有第一边沿以及与所述第一边沿相对的第二边沿。所述第一支撑部件具有固定至所述基部的第一边沿的第一端，且所述第二支撑部件具有固定至所述基部的第二边沿的第一端。所述通用夹具具有框架、第一支撑臂和第二支撑臂，以及第一、第二和第三工件安装件。所述框架具有第一部件以及与所述第一部件相对的第二部件。所述第一支撑臂的第一端固定至所述框架的第一部件，所述第二支撑臂的第一端固定至所述框架的第二部件。所述第一、第二和第三工件安装件被固定至所述框架的至少第一和第二部件。通用夹具通过第一和第二支撑臂由夹具托盘的第一和第二支撑部件可旋转地支撑。所述可适配夹具具有框架、第一、第二和第三夹具安装件、以及第一、第二和第三工件安装件。所述框架具有顶表面和底表面。所述夹具安装件设置在所述框架的底表面上，并且与所述通用夹具的工件安装件对齐。可适配夹具的第一、第二和第三工件安装件设置在所述框架的顶表面上，并且与所述工件组件的第一、第二和第三定位器对齐。

在本发明的一个示例中，托盘的支撑部件各自包括具有半圆柱形部件的第二端。第一支撑部件的半圆柱形部件与第二支撑部件的半圆柱形部件轴向对齐。

在本发明的另一示例中，通用夹具的第一支撑臂和第二支撑臂各自具有圆柱形部分。第一支撑臂的圆柱形部分的轴线与第二支撑臂的圆柱形部分的轴线对齐。

在本发明的再一实施例中，第一支撑臂的圆柱形部分由夹具托盘的第一支撑部件的第二端可旋转地支撑，第二支撑臂的圆柱形部分由第二支撑部件的第二端可旋转地支撑。

在本发明的再一示例中，通用夹具相对于托盘绕支撑臂的圆柱形部分的轴线具有360度旋转运动范围。

在本发明的再一示例中，托盘的半圆柱形部件中的至少一个和通用夹具的圆柱形部分包括旋转锁定机构。

在本发明的再一示例中，通用夹具的工件安装件和可适配夹具包括夹持机构。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种用于传送第一工件组件的设备，所述设备包括：

托盘，所述托盘具有矩形基部、第一支撑部件和第二支撑部件，所述基部具有第一边沿以及与所述第一边沿相对的第二边沿，所述第一支撑部件具有固定至所述基部的第一边沿的第一端，且所述第二支撑部件具有固定至所述基部的第二边沿的第一端；

通用夹具，所述通用夹具具有：框架，第一支撑臂和第二支撑臂，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有第一部件以及与所述第一部件相对的第二部件，所述第一支撑臂的第一端固定至所述框架的第一部件，所述第二支撑臂的第一端固定至所述框架的第二部件，所述第一、第二和第三工件安装件被固定至所述框架的至少第一部件和第二部件，所述通用夹具通过所述第一支撑臂和第二支撑臂由所述夹具托盘的第一支撑部件和第二支撑部件可旋转地支撑；以及

可适配夹具，所述可适配夹具具有：框架，第一、第二和第三夹具安装件，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有顶表面和底表面，所述夹具安装件设置在所述框架的底表面上并且与所述通用夹具的工件安装件对齐，所述可适配夹具的第一、第二和第三工件安装件设置在所述框架的顶表面上并且与所述工件组件的第一、第二和第三定位器对齐。

方案2. 根据方案1所述的设备，其中，所述托盘的支撑部件每个都包括具有半圆柱形部件的第二端，所述第一支撑部件的半圆柱形部件与所述第二支撑部件的半圆柱形部件轴向对齐。

方案3. 根据方案2所述的设备，其中，所述通用夹具的第一支撑臂和第二支撑臂每个都具有圆柱形部分，所述第一支撑臂的圆柱形部分的轴线与所述第二支撑臂的圆柱形部分的轴线对齐。

方案4. 根据方案3所述的设备，其中，所述第一支撑臂的圆柱形部分由所述夹具托盘的第一支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑，并且所述第二支撑臂的圆柱形部分由所述第二支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑。

方案5. 根据方案4所述的设备，其中，所述通用夹具相对于所述托盘关于所述支撑臂的圆柱形部分的轴线具有360度旋转运动范围。

方案6. 根据方案5所述的设备，其中，所述托盘的半圆柱形部件和所述通用夹具的圆柱形部分中的至少一个包括旋转锁定机构。

方案7. 根据方案6所述的设备，其中，所述通用夹具和所述可适配夹具的工件安装件包括夹持机构。

方案8. 根据方案1所述的设备，其中，所述托盘被固定到自动引导的车辆。

方案9. 根据方案1所述的设备，其中，所述托盘由传输系统传送。

方案10. 一种用于传输第一工件组件的设备，所述设备包括：

托盘，所述托盘具有矩形基部、第一支撑部件和第二支撑部件，所述基部具有第一边沿以及与所述第一边沿相对的第二边沿，所述第一支撑部件具有固定至所述基部的第一边沿的第一端以及有着半圆柱形部件的第二端，所述第二支撑部件具有固定至所述基部的第二边沿的第一端以及有着半圆柱形部件的第二端；

通用夹具，所述通用夹具具有：框架，第一支撑臂和第二支撑臂，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有第一部件以及与所述第一部件相对的第二部件，所述第一支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第一部件的第一端，所述第二支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第二部件的第一端，所述第一、第二和第三工件安装件被固定至所述框架的至少第一部件和第二部件，所述通用夹具通过所述第一支撑臂和第二支撑臂由所述夹具托盘的第一支撑部件和第二支撑部件可旋转地支撑；以及

可适配夹具，所述可适配夹具具有：框架，第一、第二和第三夹具安装件，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有顶表面和底表面，所述夹具安装件设置在所述框架的底表面上并且与所述通用夹具的工件安装件对齐，所述可适配夹具的第一、第二和第三工件安装件设置在所述框架的顶表面上并且与所述工件组件的第一、第二和第三定位器对齐。

方案11. 根据方案10所述的设备，其中，所述第一支撑臂的圆柱形部分由所述夹具托盘的第一支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑，所述第二支撑臂的圆柱形部分由所述第二支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑。

方案12. 根据方案11所述的设备，其中，所述通用夹具相对于所述托盘关于所述支撑臂的圆柱形部分的轴线具有360度旋转运动范围。

方案13. 根据方案12所述的设备，其中，所述托盘的半圆柱形部件和所述通用夹具的圆柱形部分中的至少一个包括旋转锁定机构。

方案14. 根据方案13所述的设备，其中，所述通用夹具和所述可适配夹具的工件安装件包括夹持机构。

方案15. 根据方案10所述的设备，其中，所述托盘被固定到自动引导的车辆。

方案16. 根据方案10所述的设备，其中，所述托盘由传输系统传送。

方案17. 一种用于传送第一工件组件的设备，所述设备包括：

托盘，所述托盘具有矩形基部、第一支撑部件和第二支撑部件，所述基部具有第一边沿以及与所述第一边沿相对的第二边沿，所述第一支撑部件具有固定至所述基部的第一边沿的第一端和有着半圆柱形部件的第二端，所述第二支撑部件具有固定至所述基部的第二边沿的第一端和有着半圆柱形部件的第二端；

通用夹具，所述通用夹具：具有框架，第一支撑臂和第二支撑臂，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有第一部件以及与所述第一部件相对的第二部件，所述第一支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第一部件的第一端，所述第二支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第二部件的第一端，所述第一、第二和第三工件安装件被固定至所述框架的至少第一部件和第二部件，所述通用夹具通过所述第一支撑臂和第二支撑臂由所述夹具托盘的第一支撑部件和第二支撑部件可旋转地支撑；以及

可适配夹具，所述可适配夹具具有：框架，第一、第二和第三夹具安装件，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有顶表面和底表面，所述夹具安装件设置在所述框架的底表面上并且与所述通用夹具的工件安装件对齐，所述可适配夹具的第一、第二和第三工件安装件设置在所述框架的顶表面上并且与所述工件组件的第一、第二和第三定位器对齐；以及

其中所述托盘的半圆柱形部件和所述通用夹具的圆柱形部分中的至少一个包括旋转锁定机构。

方案18. 根据方案17所述的设备，其中，所述第一支撑臂的圆柱形部分由所述夹具托盘的第一支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑，所述第二支撑臂的圆柱形部分由所述第二支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑。

方案19. 根据方案18所述的设备，其中，所述通用夹具相对于所述托盘关于所述支撑臂的圆柱形部分的轴线具有360度旋转运动范围。

方案20. 根据方案19所述的设备，其中，所述通用夹具和所述可适配夹具的工件安装件包括夹持机构。

本发明的更多的特征和优点将通过参照下述说明书和所附附图而变得显而易见，其中相同附图标记指示相同的部件、元件或者特征。

附图说明

此处所描述的附图只是出于说明的目的，而不是意于以任何方式来限制本发明的保护范围：

图1是根据本发明示例的可适配装配夹具设备的侧视图；

图2是根据本发明示例的通用夹具的平面图；

图3是根据本发明示例的运载有第一变速器的可适配装配夹具设备的平面图；

图4A是根据本发明示例的可适配夹具的俯视图；

图4B是根据本发明示例的可适配夹具的仰视图；以及

图5是根据本发明示例的通用夹具的平面图。

具体实施方式

下述描述本质上只是示例性的，且不意图限制本公开、其应用或者使用。

参照附图，其中相同的附图标记指示相同的部件，在图1中，示出并且将描述根据本发明原理的、运载有第一工件12（或者在此示例中为第一变速器）的可适配装配夹具设备10的侧视图。总体上，可适配装配夹具设备10用于在通过多个工作站（未示出）或者装配线的传输机系统上运载第一工件12。但是，可适配装配夹具设备10能够通过任何其他方式（包括自动引导的车辆等）来传输通过装配或其他处理，而不会背离本公开的范围。传输机将可适配装配夹具设备10从一个工作站传送到下一个工作站，并且当装配人员或者装配机器在工件12上执行操作时在工作站内保持住所述工件12。可适配装配夹具设备10包括托盘14、通用夹具16和适配器夹具18。托盘14包括基部20、以及第一支撑部件22和第二支撑部件24。基部20可以主要是矩形且扁平的，并且能够在传输机系统（未示出）上传送。第一和第二支撑部件22、24每个都具有第一端22A、24A和第二端22B、24B。第一支撑部件22的第一端22A成直角地固定至基部20的第一边沿20A，同时第二支撑部件24的第一端24A成直角地固定至基部20的第二边沿20B，第二边沿20B与第一边沿20A相对。支撑部件22、24的第二端22B、24B每个都包括半圆柱形部件22C、24C。半圆柱形部件22C、24C类似于沿纵长方向减半的圆柱形且轴向地彼此对齐。一对凸缘22E、24E对支撑部件22、24提供了额外的强度。

现在继续参照图1的同时参照图2和图3，其显示了通用夹具16的平面图，并且现在将对其进行描述。通用夹具16包括框架26、第一支撑臂28和第二支撑臂30，以及第一、第二和第三工件安装件32、34、36。框架26利用第一部件37、第二部件39和第三部件41在至少三个侧面上围绕第一工件12，其中第一、第二和第三部件37、39、41在每个部件37、39、41的端部37A、37B、39A、39B、41A、41B处主要成直角地彼此固定连接。这些部件中的两个（例如第一和第二部件37、39）彼此相对设置。通用夹具16的开口侧26A来允许第一工件12的人机工程学的装载和卸载。第一和第二支撑臂28、30具有圆柱形部分28A、30A，第一支撑臂28的第一端28B固定至通用夹具16的第一部件37，第二支撑臂30的第一端30B固定至通用夹具16的第二部件39。支撑臂28、30从框架26向外延伸。第一和第二支撑臂28、30沿着轴线i共轴线对齐，并且由托盘14的支撑部件22、24的半圆柱形部件22C、24C来可旋转地支撑。第一和第二支撑臂28、30以及由此通用夹具16可以绕轴线i旋转。锁定机构22D设置在托盘14的半圆柱形部件22C、24C和通用夹具16的支撑臂28、30中的至少一个上。锁定机构22D被选择性地启用，用于根据在第一工件12上执行的操作相对于托盘14在多个旋转位置中锁定通用夹具16。

工件安装件32、34、36每个都设置在框架26上，对应于第一工件12上的三个定位器或者安装特征12A-C并且与第一工件12上的三个定位器或者安装特征12A-C对齐，如图3中所示。应当理解的是，工件安装件32、34、36的特定位置以及工件安装件的数目可以在不背离本发明范围的情况下变化。至少一个（但是通常是所有的）工件安装件32、34、36包括夹持机构32A、34A、36A，以保持住第一工件12的定位器特征12A-C。工件安装件32、34、36的夹持机构32A、34A、36A可以是包括锁定夹或螺纹紧固件的多种夹持方法中的任何一个。此外，工件安装件32、34、36也能够定位和夹持可适配夹具18，如下面更详细描述地。

继续参照图1且现在参照图4A、图4B和图5，其显示了可适配夹具18，并且现在将对其进行详细描述。如图1和图5中所示，可适配夹具18被安装到通用夹具16以提供用于第二工件13的支撑结构，所述第二工件13可以是第二变速器，所述第二变速器具有与第一工件12不同的外部特征。例如，由于变速器尺寸和形状中的改变的缘故，第二工件13的定位或者安装特征可以与第一工件12的那些定位或者安装特征不同地定位。图4显示了可适配夹具18，所述可适配夹具18包括：框架38；第一、第二和第三夹具安装件40、42、44；以及第一、第二和第三工件安装件46、48、50。框架38遵循和通用夹具16的框架26相同的基本形状。框架38围绕工件的外周边，并且具有顶表面38A和底表面38B、以及在安装到通用夹具16时与通用夹具16的开口侧26A对齐的开口侧38C，如图5中所示。夹具安装件40、42、44设置在框架38的底表面38B上，并且设置在用于接纳通用夹具16的工件安装件32、34、36的位置中。如前所陈述，工件安装件32、34、36能够将第一工件12牢固地固定至通用夹具16。然而，工件安装件32、34、36也能够夹持住可适配夹具18的夹具安装件40、42、44。可适配夹具18的工件安装件46、48、50能够以与通用夹具16定位和夹持第一工件12的定位器12A-C的方式相同的方式，在三个工件定位器或者机器凸出部（machine lugs）13A-C处定位和夹持第二工件13。

可适配装配夹具设备10能够以多种方式利用。例如，适配器系统10可以设计成使得：通用夹具16能够夹持到变速器和具有相同夹具安装件40、42、44的多个可适配夹具18。通用夹具16可以设计成接纳可适配夹具18的不同变型，使得每种变速器使用专门的可适配夹具18安装到通用夹具16。在任一示例中，通过减小对每个额外的变速器所需的专门的装配托盘14的数目，从而实现了显著的成本和空间节省。

对本发明的描述在本质上只是示例性的，并且不背离本发明精髓的变型也被认为处于本发明的保护范围内。这样的变型不被认为是对本发明的精神和范围的背离。

Claims (10)

1.一种用于传送第一工件组件的设备，所述设备包括：

托盘，所述托盘具有矩形基部、第一支撑部件和第二支撑部件，所述基部具有第一边沿以及与所述第一边沿相对的第二边沿，所述第一支撑部件具有固定至所述基部的第一边沿的第一端，且所述第二支撑部件具有固定至所述基部的第二边沿的第一端；

通用夹具，所述通用夹具具有：框架，第一支撑臂和第二支撑臂，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有第一部件以及与所述第一部件相对的第二部件，所述第一支撑臂的第一端固定至所述框架的第一部件，所述第二支撑臂的第一端固定至所述框架的第二部件，所述第一、第二和第三工件安装件被固定至所述框架的至少第一部件和第二部件，所述通用夹具通过所述第一支撑臂和第二支撑臂由所述夹具托盘的第一支撑部件和第二支撑部件可旋转地支撑；以及

可适配夹具，所述可适配夹具具有：框架，第一、第二和第三夹具安装件，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有顶表面和底表面，所述夹具安装件设置在所述框架的底表面上并且与所述通用夹具的工件安装件对齐，所述可适配夹具的第一、第二和第三工件安装件设置在所述框架的顶表面上并且与所述工件组件的第一、第二和第三定位器对齐。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述托盘的支撑部件每个都包括具有半圆柱形部件的第二端，所述第一支撑部件的半圆柱形部件与所述第二支撑部件的半圆柱形部件轴向对齐。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述通用夹具的第一支撑臂和第二支撑臂每个都具有圆柱形部分，所述第一支撑臂的圆柱形部分的轴线与所述第二支撑臂的圆柱形部分的轴线对齐。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第一支撑臂的圆柱形部分由所述夹具托盘的第一支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑，并且所述第二支撑臂的圆柱形部分由所述第二支撑部件的半圆柱形部件可旋转地支撑。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述通用夹具相对于所述托盘关于所述支撑臂的圆柱形部分的轴线具有360度旋转运动范围。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述托盘的半圆柱形部件和所述通用夹具的圆柱形部分中的至少一个包括旋转锁定机构。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述通用夹具和所述可适配夹具的工件安装件包括夹持机构。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述托盘被固定到自动引导的车辆。

9.一种用于传输第一工件组件的设备，所述设备包括：

托盘，所述托盘具有矩形基部、第一支撑部件和第二支撑部件，所述基部具有第一边沿以及与所述第一边沿相对的第二边沿，所述第一支撑部件具有固定至所述基部的第一边沿的第一端以及有着半圆柱形部件的第二端，所述第二支撑部件具有固定至所述基部的第二边沿的第一端以及有着半圆柱形部件的第二端；

通用夹具，所述通用夹具具有：框架，第一支撑臂和第二支撑臂，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有第一部件以及与所述第一部件相对的第二部件，所述第一支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第一部件的第一端，所述第二支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第二部件的第一端，所述第一、第二和第三工件安装件被固定至所述框架的至少第一部件和第二部件，所述通用夹具通过所述第一支撑臂和第二支撑臂由所述夹具托盘的第一支撑部件和第二支撑部件可旋转地支撑；以及

可适配夹具，所述可适配夹具具有：框架，第一、第二和第三夹具安装件，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有顶表面和底表面，所述夹具安装件设置在所述框架的底表面上并且与所述通用夹具的工件安装件对齐，所述可适配夹具的第一、第二和第三工件安装件设置在所述框架的顶表面上并且与所述工件组件的第一、第二和第三定位器对齐。

10.一种用于传送第一工件组件的设备，所述设备包括：

托盘，所述托盘具有矩形基部、第一支撑部件和第二支撑部件，所述基部具有第一边沿以及与所述第一边沿相对的第二边沿，所述第一支撑部件具有固定至所述基部的第一边沿的第一端和有着半圆柱形部件的第二端，所述第二支撑部件具有固定至所述基部的第二边沿的第一端和有着半圆柱形部件的第二端；

通用夹具，所述通用夹具：具有框架，第一支撑臂和第二支撑臂，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有第一部件以及与所述第一部件相对的第二部件，所述第一支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第一部件的第一端，所述第二支撑臂具有圆柱形部分和固定至所述框架的第二部件的第一端，所述第一、第二和第三工件安装件被固定至所述框架的至少第一部件和第二部件，所述通用夹具通过所述第一支撑臂和第二支撑臂由所述夹具托盘的第一支撑部件和第二支撑部件可旋转地支撑；以及

可适配夹具，所述可适配夹具具有：框架，第一、第二和第三夹具安装件，以及第一、第二和第三工件安装件；所述框架具有顶表面和底表面，所述夹具安装件设置在所述框架的底表面上并且与所述通用夹具的工件安装件对齐，所述可适配夹具的第一、第二和第三工件安装件设置在所述框架的顶表面上并且与所述工件组件的第一、第二和第三定位器对齐；以及

其中所述托盘的半圆柱形部件和所述通用夹具的圆柱形部分中的至少一个包括旋转锁定机构。

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