CN103764488B - 用于机械子组件的几何定位的系统和方法 - Google Patents

用于机械子组件的几何定位的系统和方法 Download PDF

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Abstract

用于机动车辆的机械子组件、特别是机动车辆外壳的车身底部部件的几何定位的系统,该子组件的零部件(16至18)包括多个参考点并且该系统包括多个定位引导件(10至15),每个定位引导件旨在于在几何上定位一个对应的参考点,其特征在于,该系统包括至少两个调节装置(20,21,25),分别为第一和第二,并且这些调节装置与两个定位引导件相关联以调节其位置,所述这些调节装置各自被配置成在至多两个不同的移动方向上选择性地移动相关联的定位引导件。

Description

用于机械子组件的几何定位的系统和方法
技术领域
本发明涉及机动车辆的机械子组件、特别是机动车辆外壳的车身底部部件的几何定位领域。该子组件的零部件包括参考点,并且多个定位引导件各自旨在于在几何上定位一个对应的参考点。
本发明的一个更具体的目的是提供一种用于这样的机械子组件的几何定位的系统和方法以及用于组装这样的机械子组件的板件。
背景技术
为了在机动车辆的外壳下安装机械子组件,特别是机动车辆外壳的车身底部部件,已知的是预先将这些子组件组装在一个组装板件上并且然后例如使用托盘来输送它们,直到它们可以被安装在该车辆的外壳上。
无论是否要完成组装该机械子组件的操作或其随后的输送或装配,对该子组件进行精确的几何定位是必须的。具体地在组装该子组件的情况下,必须将该子组件的这些不同零件相对于彼此精确地定位并且在将这些零件彼此组装(例如在车身底部元件的情况下是通过焊接)的过程中保持在一起。
以一种已知的方式,在机动车辆外壳生产线上,这些车身底部元件的零部件包括多个参考点或孔,这些参考点或孔的几何位置必须被清楚地限定而使得这些不同的零件可以非常精确地彼此焊接。
这些元件的几何定位是借助于例如图1所示的系统完成的,该系统包括多个定位引导件10至15,每个定位引导件旨在在几何上定位在一个车身底部元件(在此是中央车身底部)的实例的三个零件(分别是右半边地板16、左半边地板17和通道18)中所产生的对应的参考孔。以一种已知的方式,这些引导件全都是相对于该系统的一个框架19固定的。
因此当需要在同一生产线上组装不同的外壳时几何定位就变得复杂了。在这种情况下,上述参考孔的位置从一个外壳到另一个外壳发生改变,例如在外壳的长度方向X上、在宽度方向Y上并且在高度方向Z上改变了几百毫米量级上的一个量。
因此对于每次外壳改变都必须随着外壳类型并且因此随着车身底部元件的类型而通过适配这些定位引导件随着这些参考孔的预期位置而变的位置来配置这些车身底部元件的几何定位。这个问题的出现与子组件的类型无关并且与需要几何定位的这个操作无关。
为了用图1所示的系统进行这种配置,必须对于每次外壳改变来改变该系统。为了避开这个约束,已知的是该设施采用容纳规划和灵活的制造,这是通过提供对多个几何形状桨叶的修改,每个几何形状桨叶与一个给定的外壳相关联,或者是通过提供设置以能够使这些定位引导件中的每个沿着以上定义的三条轴线X、Y、Z移动从而考虑在不同的车辆外壳之间对于每个参考孔可能存在的变化。
然而,所有这些经容量规划的且灵活的解决方案都具有大的总体尺寸并且是复杂且昂贵的。此外,实施它们是相对耗时的并且这使生产力下降。
发明内容
本发明的目的是提出一种弥补了以上列出的这些缺点的一种几何定位解决方案。
为此,本发明涉及一种用于机动车辆的机械子组件、特别是机动车辆外壳的车身底部部件的几何定位的系统,该子组件的零部件包括多个参考点并且该系统包括多个定位引导件,每个定位引导件旨在于在几何上定位一个对应的参考点,其特征在于,该系统包括至少两个调节装置,分别为第一和第二,这些调节装置与两个定位引导件相关联以调节其位置,这些调节装置各自被配置成在至多两个不同的移动方向上选择性地移动该相关联的定位引导件。
与该第一调节装置相对应的该至多两个移动方向中的至少一个可以不同于与该第二调节装置相对应的该至多两个移动方向中的每一个。
这些调节装置各自可以被配置成在两个相互垂直的移动方向上选择性地移动该相关联的定位引导件,与该第一调节装置相对应的这两个移动方向中的一个移动方向是垂直于与该第二调节装置相对应的这两个移动方向。
与该第一调节装置相对应的这两个移动方向中的一个移动方向可以同与该第二调节装置相对应的这两个移动方向中的一个重合。
该系统包括一个固定的框架,该第一调节装置可以包括被固定至该框架上并且能够在一个第一方向上移动一个第二平移机构的一个第一平移机构,该第二平移机构能够在与该第一方向垂直的一个第二方向上移动相关联的定位引导件。
该第二调节装置可以包括被固定至该框架上并且能够在一个第三方向上移动一个第四平移机构的一个第三平移机构,该第四平移机构能够在一个第四方向上移动相关联的定位引导件。
这些定位引导件各自的位置可以通过一个相关联的调节装置是可调节的。
本发明还涉及一种用于机动车辆的机械子组件、特别是机动车辆外壳的车身底部部件的组装板件,其特征在于,该组装板件包括如上所述的用于在该子组件的零部件的组装过程中对这些零部件进行几何定位的一个用于子组件的几何定位的系统。
本发明还涉及一种对机动车辆的机械子组件、特别是机动车辆外壳的车身底部部件进行几何定位的方法,该方法包括以下步骤:通过定位多个引导件来对设置在该子组件的零部件中的多个参考点进行几何定位,每个引导件旨在于在几何上定位一个对应的参考点,该方法的特征在于,该方法采用了如上所述的一种几何定位系统来执行一个随着有待几何定位的子组件的类型来对至少两个定位引导件的位置进行调节的初步步骤,这是通过在至多两个不同的移动方向上选择性地移动这两个定位引导件中的每一个直到该定位引导件被置于一个随着该子组件的类型而变的预定位置中,该预定位置对应于在随后的几何定位步骤过程中该对应的参考点的预期位置。
附图说明
其他优点和特征在以下通过非限制性举例的方式提供的并且在这些附图中展示的对本发明的具体实施例的说明中将更清楚地显现出,在附图中:
-图1为一个现有技术几何定位系统的透视图,
-图2为示出一个根据本发明的定位系统的原理的透视图,
-图3为详细示出一个根据本发明的定位系统的一个实例的透视图,并且
-图4和图5为从图3中使用的第一调节装置和第二调节装置的前方和后方得到的透视图。
具体实施方式
图2所示的几何定位系统能够进行对机动车辆的机械子组件、例如机动车辆外壳车身底部元件的几何定位。更准确地说,在这个具体实例中但绝非排他性地,这是关于一个中央车身底部元件的问题,该中央车身底部元件由三个零件组成,即右半边地板16、左半边地板17和通道18。这三个零件各自包括两个参考点,例如采取例如孔的形式,但可以设想任何适当的定中心或定位形状,例如指销、肩台等等。因此该系统包括六个定位引导件,其中仅四个在图2中可见并且对于右半边地板16对应于来自图1的引导件10、11并且对于左半边地板17是对应于来自图1的引导件12、13。这些定位引导件采取与这些有待几何定位的零件的参考点的形状互补的形状并且各自旨在于在几何上定位一个对应的参考点。
根据一个必要特征,该系统包括至少一个第一调节装置20和一个第二调节装置21,这些调节装置是分开的并且分别与这六个定位引导件中的两个相关联以便调节其位置,这两个调节装置20、21各自被配置成在至多两个不同的移动方向上选择性地移动该相关联的定位引导件。
在下文中,方向X指向该外壳的长度,方向Y指向宽度并且方向Z是高度。
更准确地说,这些定位引导件10和11旨在与总体上在X方向上偏离的右半边地板16的参考点协作,该第一调节装置20可以与后部定位引导件11相关联并且该第二调节装置21与前部定位引导件10相关联。该第一调节装置20提供了使引导件11仅在X方向和/或在Y方向上、但不在第三方向上移动的可能性。该第二调节装置提供了使引导件10仅在Y方向和/或在Z方向上、但不在第三方向上移动的可能性。为了给予该系统大的灵活性,这两个调节装置20、21各自被有利地设计成在两个方向上移动相关联的引导件。但仍有可能提供的是使该至少两个调节装置之一被设计成在仅一个方向上移动相关联的引导件并且在此情况下另一个调节装置将被设计成在严格地两个方向上移动相关联的引导件。
在图3所示的实例中,这些定位引导件10至13各自的位置是通过如上所定义的一个相关联的第一调节装置20或第二调节装置21可调节的。另外,可以使一个第三类型的调节装置25与前部定位引导件14相关联,该前部定位引导件是被提供用于对通道18的一个前部参考点进行几何定位,以便通过在两个方向X和Z上选择性地移动来调节其位置。可以提供一个相同的调节装置25用于调节后部定位引导件15的位置,该后部定位引导件是提供用于对通道18的一个后部参考点进行几何定位。但根据有待几何定位的机械子组件的设计、值得注意地根据零件的数目和参考点的数目,仍有可能提供的是在该系统中使用仅两个调节装置20、21、25,在此情况下任何其他参考点都有可能不与调节装置相关联。
图3示出了与引导件11和13相关联的第一类型的这两个调节装置20提供了在X方向和Y方向移动引导件的可能性。在该引导件的位置方面的双向调节范围是由在X、Y方向上定向这两个矩形22来标识的。与引导件10和12相关联的第二类型的这两个调节装置21提供了在Y方向和Z方向移动引导件的可能性。在该引导件的位置方面的双向调节范围是由在Y、Z方向上定向这两个矩形23来标识的。与引导件14和15相关联的第三类型的这两个调节装置25提供了在X方向和Z方向移动引导件的可能性。在该引导件的位置方面的双向调节范围是由在X、Z方向上定向这两个矩形24来标识的。
第一调节装置20包括被固定至框架19上并且能够在一个第一方向(例如X方向)上移动一个第二平移机构27的一个第一平移机构26,该第二平移机构能够在与该第一方向垂直的一个第二方向(例如Y方向)上移动相关联的定位引导件11、13。可以提供如此定义的第一平移机构和第二平移机构的一种反转构型。
第二调节装置21包括被固定至框架19上并且能够在与该第一方向和第二方向垂直的一个第三方向(例如Z方向)上移动一个第四平移机构29的一个第三平移机构28,该第四平移机构能够在一个第四方向(例如对应于以上定义的第二方向(即在此为Y方向))上移动相关联的定位引导件10、12。如图3至图5所示,可以提供如此定义的第三机构和第四机构的一种反转构型,其中一个第四平移机构位于Y方向上并且被固定至框架19上,该第四机构于是用于在Z方向上相对于框架19移动一个第三平移机构,该第三平移机构于是将进而移动相关联的引导件。
第三调节装置25包括被固定至框架19上并且能够在X方向上移动一个第六平移机构31的一个第五平移机构30,该第六平移机构能够在Z方向上移动相关联的定位引导件14、15。可以提供如此定义的第五平移机构30和第六平移机构31的一种反转构型。
从以上说明中可以得出,无论调节装置20、21、25的类型和数目如何,与该第一调节装置20相对应的该至多两个移动方向X、Y中的至少一个是不同于与该第二调节装置21相对应的该至多两个移动方向Y、Z中的每一个的。此外这些调节装置20、21各自被配置成在两个相互垂直的移动方向X、Y、Z上选择性地移动相关联的定位引导件10至13,与该第一调节装置20相对应的这两个移动方向X、Y中的一个是垂直于与该第二调节装置21相对应的这两个移动方向Y、Z的。与该第一调节装置20相对应的这两个移动方向X、Y中的一个值得注意地可以同与该第二调节装置21相对应的这两个移动方向Y、Z中的一个移动方向Y重合。
如以上描述的第一调节装置20、第二调节装置21和第三调节装置25的功能可以互换,值得注意地是在由它们中的每个所提供的移动方向和个数根据与有待几何定位的这些零件相关的要求而受关注的情况下。例如,有可能提供的是将在X和/或Z方向上的仅至少一个调节装置25与在X和/或Y方向上的至少一个调节装置20或在Y和/或Z方向上的至少一个调节装置21进行组合。
因此,当使用定位引导件10至15对在该子组件的零部件中设置的多个参考点进行几何定位的步骤为必须时,以上描述的几何定位系统可以用于执行一个随着有待几何定位的子组件的类型来对这些定位引导件中的至少两个的位置进行调节的初步步骤,这是通过在至多两个不同的移动方向上选择性地移动这两个定位引导件中的每一个直到该定位引导件被置于一个随着该子组件的类型而变的预定位置中,该预定位置对应于在随后的几何定位步骤过程中该对应的参考点的预期位置。
以上说明的几何定位系统可以用于构造一个用于组装机动车辆的机械子组件、特别是机动车辆外壳车身底部元件的板件。因此,例如能够实现有待执行的、焊接该子组件的零部件的操作的该组装板件包括一个如上所述的用于在该子组件的零部件的组装过程中对这些零部件进行几何定位的一个用于子组件的几何定位的系统。
但是,无论该机动车辆机械子组件的类型如何并且无论需要几何定位的这个操作如何,都可以使用以上说明的几何定位方案。值得注意地它可以用在需要机械元件(例如,夹持构件、几何定位桨叶、精密部件支撑件等等)的移动的所有应用中。
以上说明的几何定位解决方案具有的优点是将用于其实施所必须的机械体积最小化,从而能够更容易地触及(例如,通向焊接夹具、功效学装载等等)。这使得有可能对不同类型的车辆并且因此对不同类型的外壳进行连续的或“薄膜(film)”生产。这能实现将新车辆更快速整合到组装线中。在组装板件的情况下,这些可以移动而不需要大量的土木工程劳动(渠沟等等)。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,该机动车辆的机械子组件的零部件(16至18)包括多个参考点并且该用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统包括多个定位引导件(10至15),每个定位引导件旨在于在几何上定位一个对应的参考点,其特征在于,该用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统包括两个调节装置(20,21,25),分别为第一调节装置和第二调节装置,这些调节装置与两个定位引导件相关联以调节其位置,这些调节装置各自被配置成在至多两个不同的移动方向上选择性地移动相关联的定位引导件,与该第一调节装置(20)相对应的该至多两个移动方向(X,Y)中的一个(X)是不同于与该第二调节装置(21)相对应的该至多两个移动方向(Y,Z)中的每一个的。
2.如权利要求1所述的用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,其特征在于,这些调节装置各自被配置成在两个相互垂直的移动方向上选择性地移动该相关联的定位引导件,与该第一调节装置(20)相对应的这两个移动方向(X,Y)中的其中一个移动方向(X)是垂直于与该第二调节装置(21)相对应的这两个移动方向(Y,Z)的。
3.如权利要求2所述的用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,其特征在于,与该第一调节装置(20)相对应的这两个移动方向(X,Y)中的另一个移动方向(Y)同与该第二调节装置(21)相对应的这两个移动方向(Y,Z)中的一个重合。
4.如权利要求1至3中任一项所述的用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,其特征在于,该用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统包括一个固定的框架(19),该第一调节装置(20)包括被固定至该框架上并且能够在一个第一方向(X)上移动一个第二平移机构(27)的一个第一平移机构(26),该第二平移机构能够在与该第一方向(X)垂直的一个第二方向(Y)上移动该相关联的定位引导件(11,13)。
5.如权利要求4所述的用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,其特征在于,该第二调节装置(21)包括被固定至该框架上并且能够在一个第三方向(Z)上移动一个第四平移机构(29)的一个第三平移机构(28),该第四平移机构能够在一个第四方向(Y)上移动该相关联的定位引导件(10,12)。
6.如权利要求1至3和5中任一项所述的用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,其特征在于,这些定位引导件(10至15)各自的位置是通过一个相关联的调节装置可调节的。
7.根据权利要求1所述的用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,其特征在于,所述机动车辆的机械子组件是机动车辆外壳的车身底部部件。
8.一种用于机动车辆的机械子组件的组装板件,其特征在于,该组装板件包括一个如权利要求1至7之一所述的用于在该机动车辆的机械子组件的几何定位的系统,以在该机动车辆的机械子组件的这些零部件(16至18)的组装过程中对这些零部件进行几何定位。
9.根据权利要求8所述的组装板件,其特征在于,所述机动车辆的机械子组件是机动车辆外壳的车身底部部件。
10.一种对机动车辆的机械子组件进行几何定位的方法,该方法包括以下步骤:通过定位多个定位引导件(10至15)来对设置在该机动车辆的机械子组件的零部件(16至18)中的多个参考点进行几何定位,每个定位引导件旨在于在几何上定位一个对应的参考点,该方法的特征在于,该方法采用如权利要求1至7之一所述的用于机动车辆的机械子组件的几何定位的系统根据待几何定位的机动车辆的机械子组件的类型来执行对至少两个定位引导件的位置进行预先调节的步骤,这是通过在至多两个不同的移动方向上选择性地移动这两个定位引导件中的每一个直到该定位引导件被置于一个随着该机动车辆的机械子组件的类型而变的预定位置中,该预定位置对应于在随后的几何定位步骤过程中该对应的参考点的预期位置。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述机动车辆的机械子组件是机动车辆外壳的车身底部部件。
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