CN103930341A - 车身装配锁定装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于装配位于车辆制造工位(14)的可移动车辆支架上的车身的车身定位和锁定装置。所述锁定装置包括用于选择性地将车身固定和锁定到支架托盘(10)上的远程车辆锁定装置。该支架托盘的准确和精确定位于工位是通过对准及将落位块(86)插入并啮合到安装在工位基础上的至少一个四向和至少一个双向的接收机构中。柔顺车身夹爪设计包括在内为所述车身夹爪的一系列动作提供在托盘和车身之间所需夹紧力以适应车辆制造偏差。

Description

车身装配锁定装置和方法

技术领域

本发明的装置和方法涉及一般的制造和装配领域。

发明背景

重点强调客车制造和装配工艺的准确度与精密度。同时，需求更多较大容量车辆及此类车辆的有效制造和装配，也进一步强化了最终产品的准确度、精密度和质量目标。

装配客车时，结构块通常采用由型钢部件和分组件构成的骨架本体。现代装配厂需要数百个沿流水装配线设置的连续工位。车身制成时，当然，最重要的是车身应准确且精确地位于各个工位上，使机器人或操作员能在各个工位上将部件和分组件准确且精确地定位和安装。

车身的运输和定位的方式很多。优选方式是移动有立柱或角支架的托盘；通常一个托盘设有四个或六个立柱或角支架，车身骨架定位于托盘顶部，并在托盘上沿一个个的工位移动。为了能将车身骨架放置在可预先准确定位的某一个连续工位上，车身骨架必须首先在托盘上灵活的定位，然后将托盘和固定的车身放置在指定工位上的预定三维位置，以便在该工位进行装配作业。某种程度上，必须沿装配线各点将车身从托盘拆下，例如，转移到另一托盘以便沿另一装配线作进一步处理；有利的做法是将车身与托盘解锁和脱开并从托盘上拆下。

已经提出各种系统和操作方式将车身固定到托盘上并将托盘放置在连续工位上，美国专利12／257，922阐明的单一几何形状托盘化框架系统是一个实例；该专利转让给本发明的受让人Comau，Inc.，其全部内容均以引用的方式并入本文。

先前系统的缺点包括移动托盘上固定在移动托盘上复杂的液压、气动及其它机构，这些机构能按要求沿装配路径将车身固定到托盘上和从托盘松开车身。这些系统需要在托盘上增加额外部件并在整个装配过程中沿托盘移动。

有利的做法是改良之前的系统，将车身固定到托盘或某种结构上；所述托盘或某种结构沿装配线移动，从而将托盘和固定的车身精确放置在工位上。也可以设置远程系统，选择性地将车身固定或锁定到托盘上，而不需要使用气动或液压机构驱动托盘上的构件来固定车身。此外，还能设计替代方法将托盘放置和固定到车辆工位，以更好地适应特种车辆制造和不同的车身式样。

发明内容

本发明包括将车身选择性地固定到可移动结构(例如，按装配线依次装配车辆时支撑车身的托盘或平台)的装置和方法。在某一实例中，在所选择的工位将一个或多个伺服马达固定到位。伺服马达包括一个曲柄轴，它可选择性地围绕轴线或旋转而转动。可移动车身支架或托盘包括车身锁定机构，该机构包括设置在支撑车身的中空立柱或角支架内的锁臂和连杆。当托盘被移动到某一特定工艺或工位时，托盘便对准马达曲柄臂，以在马达旋转时使曲柄臂接触和旋转锁臂；锁臂移动连杆铰接车身上的夹爪或爪钩，使车身啮合同时将车身暂时锁定到托盘上。在车身夹爪紧爪钩的一个实例中，连接爪钩到曲柄臂的连杆包括柔顺构件；该柔顺构件能适应待夹爪紧的金属板车身的制造偏差与厚度，进而保持可重复正夹爪紧压力。

在某一实例中，锁臂位于固定在托盘上的横梁顶部。锁臂连接至曲柄机构，其具有一个与锁定组件的弯管啮合的偏置。将锁臂旋转，例如180°会带动曲柄销旋转，从而使中空立柱中的杆升出，铰接爪钩移动第一个行程，同时使爪钩处于升起或开启位置，由此将爪钩置于车身支撑立柱顶部的中空定位销内。在开启位置车身可随意安装或将其从托盘的定位销上拆下。

为了将车身啮合和锁定到托盘上，伺服马达反向旋转，例如180°时，锁臂处于相反方向。反向旋转使爪钩移动第二个行程，向下拉抓爪钩使其一部分暴露在定位销外，朝向待啮合车身相邻部分(例如车身部件内暴露在外的外凸缘或孔)。一旦锁臂旋转回到原先位置，爪钩即与部分车身啮合，使其向下朝向定位销和托盘；因此可将车身固定或锁定到托盘上，实质上防止了车身相对于托盘的移动。为了解除锁定机构与托盘的锁定同时将车身从托盘拆下，应再次将锁臂旋至打开位置，解开车身与夹爪抓或抓爪钩的连接。

将车身锁定到托盘上的某一个实施方法中，可将进入工位的托盘垂直下移，对准带曲柄轴的伺服马达。在另一实例中，伺服马达及其相关结构附件可以沿装配线重新定位，而当托盘进入工位时即对准托盘和锁臂。

本发明还包括准确且精确地将托盘或支撑车身的其它结构置于特定工位以进行其它制造和装配作业的方法。在某一实例中，采用设有四向或两向接收机构的若干个固定立柱。当某一托盘在工位上大体就位时，相应的接收装置将垂直定位于该托盘下方的给定位置。在另一实例中，将托盘下移使装在托盘上的落位块由接收机构的滚轮导向并在托盘的三个方向上精确定位。这能使托盘有效而精确地定位并锁定托盘上的车身结构。

将托盘置于工位和选择性地将车身锁定在托盘上的一个实例中，托盘通常放置在工位内。如果车身尚未在托盘上定位，则将车身安放在托盘上。重新定位托盘，如下例所示，将落位块引入一个或多个接收机构内，当其进入和停留在支撑托盘的接收机构内并由此使托盘Z向定位时，托盘的X和Y方向位置可自动调准。

在某一替代实例中，工位和托盘在构造上定向为接收托盘，同时通过替代托盘定位系统按X、Y和Z尺寸放置托盘，如美国专利12／257，922中阐述和说明的单一几何形状托盘化框架系统中公开的系统，该专利转让给本发明的受让人Comau，Inc.，其全部内容以引用的方式并入本文。

当托盘置于预定方向，通过对准锁定马达曲柄轴与托盘上的锁臂将车身固定并锁定在托盘上。马达驱动使曲柄轴通过横梁和中空立柱上的连杆旋转锁臂、铰合爪钩连接件，以与车身啮合从而使车身牢固安装在托盘上。工位工序完成后，可反转锁定组件或仍保持啮合，使车身能经过连续工位保持固定，直至需要将作为整个车身从托盘拆下或转移到另一装配线作进一步处理。

当对照附图阅读本发明最佳实施模式思考的描述时，则本发明的其它用途对于本领域的技术人员来说是显而易见的事。

附图说明

本说明参考了附图，附图中相同的参考号表示若干视图中相同的元件，其中：

图1是本发明的车身装配托盘装置实例的透视图(未显示车身)；

图2是位于框架站图1所示托盘的透视图，且进一步说明了滚轮输送结构以及与托盘共同使用的框架基础的实例；

图3是图1所示托盘从装配线上游所看的端视图；

图4是图3所示托盘一部分的放大正视图；

图5是用于接收图1所示托盘一部分的托盘接收机构的透视图。

图6是图5所示托盘接收机构的俯视示意图，其中托盘与接收机构啮合。

图7是图1所示托盘一部分的局部透视图，显示了替代盘板接收机构和锁定组件实例。

图8是图6所示托盘、托盘接收机构和锁定组件替代实例的局部示意透视图；

图9是图8所示托盘的局部俯视图；

图10是图6所示托盘从其下面所看的替代局部俯视图；

图11是图1所示立柱实例的局部透视图；

图12是锁定组件替代实例的局部示意透视图；

图13是图12所示锁定组件的替代局部示意透视图；

图14是图12所示锁定组件实例的侧视图；

图15是图12所示锁定组件一部分的分解图；

图16是与图12所示锁定组件一同使用的爪钩连接件实例的俯视示意图；

图17是与图12所示锁定组件一同使用的替代爪钩连接件；

图18是本发明方法步骤实例的示意流程图；

图19是远程锁定车身到托盘或其它车身支架上的方法步骤实例的示意流程图；

图20是图17所示替代实例的示意图，显示了连接至爪钩的柔顺装置的实例；

图21是图20一部分的放大端视图，显示了柔顺装置；

图22是沿图20中线22-22截取的剖视图。

具体实施方式

本发明的车身装配托盘系统和车身锁定机构10以及方法示例如图1-22所示。参考图1、2和3，托盘10沿集成线12布置，经过车身框架工位14，将松散的装配车身金属零部件焊接成如图3所示的车身11。

如图2和3中清晰可见，在某一实例中，承载车身外壳的车身托盘10最初通常位于滚轮输送机构18的顶部，而滚轮输送结构18沿生产线12下游通过工位14。到达工位14后，滚轮输送结构18固定在车身框架基础结构20上方，车身框架基础结构20通过架子24安装在工厂地面或其它地面支架上。

一旦就位，基础20包括向下或者沿着Z向轴降低托盘10的下降机构26，直至托盘10啮合或停在立柱16上(详情见下文所述)，从而构成基础20的一部分。在工位14内对车身进行装配和其它焊接作业。在工位14内完成装配和焊接作业之后，升高下降机构26，托盘沿着滚轮输送机构18向下移动到工位14外面的生产线12进行进一步装配作业。尽管显示了具体的滚轮输送结构18和框架基础20，但仍然可以采用所属领域的技术人员熟知的其它运输和框架基础装置。

参考图1和图3，在某一实例中，托盘10包括一对纵向导轨30，其基本上相互平行且沿生产线12方向伸展。在所示实例中，导轨30为双壁工字梁截面，具有一个表面34以及一个相对的底面38，从图1中清晰可见表面和底面由一中心壁40分开。可见表面34垂直于中心壁40外沿生产线12横向向外延伸，从而形成上凸缘42。优选地可采用硬钢制造导轨30，但也可采用其它材料制造和采取其它形式以及大于或少于所示纵向导轨对的数量，以适合所属领域技术人员熟知的具体应用场合。

在所述实例中，托盘10包括多根横向支撑梁50(图1显示有五根支撑梁)，这些支撑梁跨过导轨30且刚性连接至导轨。

如图1和3中清晰可见，在所述实例中，托盘10包括若干横梁60(显示有3个)。在优选实例中，一般可见，横梁60跨过导轨30基本上与生产线12垂直。各横梁60包括第一端64和相对的第二端68，确定了图3中清晰可见的长度70。如图1、7和8所示，第一端64和第二端68中至少一个包括向外延伸的延伸部分72，构成了一个与形成通孔85的中空部分78连通的应力释放孔76(如图10清晰所示)。

如图1、7和10所示，横梁60还包括表面60和相对的底面84。在优选实例中，横梁60的横截面通常为矩形且包括大通孔，这减轻了重量且为装配作业提供了所需的间隙。优选地采用镇静钢板制造横梁60，但亦可采用替代材料、其它形式以及相对于导轨30的其它空间方位，从而适合所属领域的技术人员熟知的具体应用场合。

如图3、7和10中清晰所示，托盘10护还包括了固定连接至与第一端64和第二端68相邻的各横梁60底面84的落位块86。在优选实例中，落位块86为圆柱形，具有一个圆周90和在Z向向下延伸的高度92。在优选实例中，采用镇静钢制造落位块86，也可采用其它材料制造和采用其它形式从而适合所属领域的技术人员熟知的具体应用场合。在替代实例中，落位块86在托盘10上位置可以不在横梁60上，以适合特殊的应用和性能规范。

如图1、2和3所示，托盘10还包括了多根立柱96(显示有6根)，用于在设计车身壁板预定的位置直接啮合和支撑车身11。在优选实例中，立柱96位于各横梁60的表面80上，且由固定件(未显示)或所属领域的技术人员熟知的其它方式刚性固定。

如图7、10和11中清晰可见，每个立柱96包括具有中空中心部分102的外壳98，中空中心部分102末端连接一个在定位销组件100。车身夹爪或爪钩106从立柱中空部分102向外延伸，用于夹紧和暂时将车身11固定在托盘和框架基础20上，而托盘10仍然位于框架工位14内(详情见下文所述)。为适合所属领域的技术人员熟知的具体应用，立柱96可采用两向、四向定向或固定定位销。

图1、3、4至7和10显示了在托盘系统10中采用托盘接收机构110的若干实例。参考图3和5，托盘接收机构位于立柱16上，且垂直排列在各横梁60的第一端64和第二端68下方，更具体地是垂直排列在如图4中清晰可见的各落位块86下方。如前所述，托盘接收机构110的用途是借助下降机构26在托盘下降到框架基础20时，实现啮合、支撑和定向放置托盘10。

参考图5和6，说明了四向的托盘托块114的优选实例。托盘托快114包括一块接收板116，其上固定一块插插座板118。插插座板118上有用于接收和啮合垂直支撑124的圆形座120。在优选实例中，垂直支撑呈实心球形以便在接触时可全方位的移动以保证托盘10与立柱16和基本框架20间的相对距离。垂直支撑124在对其施加作用向下的力时，还提供了在垂直方向或者Z向上的固定支撑点并且允许平行或垂直生产线方向的，在X-Y面上的自由运动。垂直支架124为增强耐磨性而采用表面硬化的镇静钢球，亦可采用所属领域的技术人员熟知的其它材料、几何形状和(支撑)方向。

典型的托块114还包括滚轮罩130，其是插座板118的延伸形成了图示得凹槽132。在在所示的四向托块中，轮罩上有4个垂直方向的滚轮。在实例中，四个滚轮包括两个硬质滚轮136和两个压缩滚轮150。4个滚轮均能绕其对应的轴140转动。

硬质滚轮采用硬化淬火钢，内部含有轴承而且在径向上无法被压缩(即沿着轴164和轴170方向)。轮罩130阻止了硬质轮136的在其他尺寸方向上的运动，只允许其绕轴140进行运动。压缩轮150采用耐用聚氨酯并且在接触点158和转轴140间表现出弹性特性。根据具体情况也可以采用聚合物，橡胶和其他弹性材料。四向托块114和两向托块180可视情况而改变数量和位置。

如图6所示，托盘10向着基本框架20下降时，横梁60、落位块86被限制的落在相对应的接收系统110上，114是演示的4向托块。落位块86落在凹槽132里直到86的底面接触124使得托盘10无法继续向下运动。由于阻碍的存在，落位块圆周长度(代号90)要比接触点156和接触点158大一些，两套压缩轮150，在与落位块86接触的位置压缩并提供一个沿着轴164和轴170方向上的反力。使得落位块86与托盘10在两个轴的方向上向刚性轮136靠拢。从装配和尺寸公差的角度来看，这种对托盘10的推力使得其与刚性轮有着0间隙或者很小公差间隙的接触，这也是该机构相对于之前机构的优势所在。这种集成和尺寸的精准性提高了立柱96到车身11的定位精度，亦方便以后其它零件对车身的焊装精度。

如图6中清晰可见，朝向框架基础20垂直下降托盘10之后，将横梁60落位块86强行放置在显示为四向托块114的各自的定位接收机构110中，向下移动至腔132中，直至落位块86的底面接触垂直定位器124，从而防止托盘10进一步向下垂直移动。由于预定的过盈配合，即落位块圆周90比滚轮接触点156、158大，两个压缩辊轮150在有落位块86的接触区域(如虚线所示)内稍微压缩或屈服，并在相反方向沿各自第一轴164或第二轴170(如图示)向各相反固定辊136提供反作用力，从而使落位块86和托盘10在轴向朝硬质滚轮136移动。从装配和尺寸公差来看，托盘10的这种强制移动在X和Y方向与定位固定轴136相反，使得该点有大体为零或实际为零的装配或制造公差或公差叠加，这明显优于现有系统。这种装配和尺寸准确度和精密度转移到立柱96和车身11，从而增加了车身部件装配和焊接准确度和精密度，该准确度和精密度增加也出现在随后连接到金属板车身11的所有其它部件。

尽管未详细描述，示例性四向定位接收机构114可采用双向定位器180形式，其包括单个硬质滚轮136和相反的压缩滚轮150，相反的压缩滚轮可根据应用穿过腔132定位在替代外壳中并沿第一辊轴164或第二辊轴170排列。在此实施例中，同样可将落位块86放置在造成压缩滚轮压缩和响应反作用力的辊之间，响应反作用力使落位块86位于朝向相反的固定辊136的方向(如前所述)。

尽管也未详细描述，定位接收机构110可采用单个垂直或Z向接收机构186的形式，接收机构在平行或垂直于生产线12的方向不产生空间定位性能。参考图5，该Z向或垂直方向接收机构可采用接收机构底座116、插座底118和垂直支撑球或球体124的形式。使用中，将托盘10和落位块86下降到这种形式的接收机构上时，仅在垂直方向或Z向加支撑(或移动阻力)。

图1展示了一个如何将四向托块114，双向托块180以及无导向托块186联合起来共同使用的例子。图1中，托盘10下降与四向托块114和双向托块180接触并且不再承受滚轮18的支撑。这种四向托块和双向托块安放在梁160和落位块186下面。在图示样例中，一个四向托块114，3个双向托块180和2个Z向托块186共同作用用来支撑三个横梁60。.图1也展示了4个额外的在托盘110四个角作为支撑的Z或垂直向的托块186。这种方式提高了本发明的落位的精确度。在特定情况下，托块114，180和186的分布与数量可能会被调整。

如图4和7所示，在示例中，一个四向托块114使用了4个硬质滚轮136结构其构造和操作方法与图5所示的样例和上面的叙述相同。在示例中，使用垂直支撑190来代替之前的图5中的支撑球。垂直支撑190是一个长方形块刚性固定在外罩130上。目的与支撑球的方式相同，同样在垂直方向上提供了一个挡块来支撑落位块86和托盘10。固定接触点156形成圆周要比落位块86形成的圆周(代号90)要大，这是因为没有像图5中所示的压缩滚轮，取消了紧配合。而例如硬质滚轮136这种组合形式仍然能提供较早期的结构更高的精度以及准确性。

另外一种未展示的托盘托块为一个销加衬套组合。一个定位销附在横梁60或者立柱16上，另外一边座落在托块或衬套内来对托盘与框架基座20定位。

图7-10所示为一套集成在车身托盘上的远程车身锁定组件200，图7-9所示，一个马达206安装在基座20上，马达206上连接着一个可转动的，可变向的外置曲轴210，该曲轴与生产线方向12垂直。曲轴210伸出的长度超过了平面72但是并没有与横梁60产生干涉。曲轴210的另一端是一个铰链212，如图9所示，其伸出长度超过了横梁60的底面84。该铰链212可以绕轴210转动。当铰链212绕轴210转动时，并不与横梁60上的凹槽76产生干涉。

轴210的另一端是一个铰链212，如图9清晰所示，其伸出长度超过了横梁60的底面84。该铰链212可以绕轴210转动。如图8清晰表示，当铰链212绕轴210转动时，并不与横梁60圈定的凹槽76产生干涉。曲柄216连接在铰链212的末端并且与生产线12方向垂直，位于横梁60的底面84的下方。如图所示，当托盘10沿生产线方向12运动经过工位14时，轴210，铰链212和臂216并不与托盘10和横梁60干涉。在优选实例中，马达206为伺服马达，轴210，铰链212和臂216由金属制造，其它材料，连接方式和方位也可根据实际情况来使用。如图7和8所示，托盘系统包括了一个连接着轴230的驱动杆226，轴端从横梁60的凹槽76伸出但并没有超过平面72，可见图9清晰表示。在优选实例中，驱动臂226的位置大体上与马达200的轴线对准。驱动臂的长度与臂216向匹配，使马达206转动时，216绕轴210转动并且与驱动杆226接触带动驱动杆226转动。因为马达206可使轴210以任一方向转动，故驱动杆226的转动方向会根据马达的转动方向改变。

轴230通过横梁60的中空部分78直到图10清晰所示的孔85。230的另一端连接着腕关节232，腕关节232连接连杆236完成夹爪106的夹持动作。应用时马达206驱动轴210，带动连杆212，曲柄臂216转动从而带动锁臂226转动。通过轴230的转动控制夹爪106夹紧车身11，从而起到使车身11，立柱96，托盘10与工位14固定的作用。尽管图例中采用马达驱动，本专业人员熟知的其它的能够提供转动方式的方法，比如用气动，液压驱动也可以根据具体情况来采用。

如图12-17，是另外一套可供选择的远程车身锁定组件300。前述实例中的相似部件仍保留了相同的编号而仅在澄清解释或说明时启用新的编号。根据图12-14所示，某一实例中的一个由带电源308的伺服马达306构成的执行机构，其固定在框架基础工位(未显示)的某一部分，例如沿装配线走向放置的结构导轨309。在所示实例中，电机306置于托盘10走向之外的导轨309的外侧。

在样例中，马达306包括了一个能转动，方向可变的输出曲轴310，其与生产线垂直。图12所示，轴310延伸至跨过框架基础20与托盘10横梁60沿生产线12通过处之间的距离，如图14清晰所示。但当托盘10沿着生产线通过工位时并不与横梁60产生干涉。在一种未展示的可选择的样式中，当托盘放置在工位并对准马达和下述相关部件时，马达306和曲柄轴310可相对于托盘10移动，以避免托盘进出工位时发生可能的碰撞。

如图14中清晰可见，连接至曲柄轴310的连杆312连接至曲柄轴310端。如图14中清晰可见，曲柄臂316连接至连杆312，并进一步垂直于生产线12延伸且位于连接至横梁60的紧接结构下方。在图示位置，当托盘10沿生产线12穿过框架站14移动时，轴310、连杆312及臂316不与托盘10和横梁60交叉或不妨碍其通过。应了解，轴310、连杆312和臂316可按照上述实例所述放置并定向于横梁60的凹槽76中。所用部件及材料可与现有锁定组件实例相同或不同，以适合特定应用或性能规范。例如，尽管图示驱动器306、曲柄臂316和锁臂326为可旋转构件，可设想使用线性驱动器306来线性移动锁臂326，移动和连接其上的连杆，从而按照所述方式啮合爪钩380。亦可采用所属领域的技术人员熟知的、以所述方式使锁定组件移动的其它机构。

如示例图13-15中清晰可见，锁定组件300包括连接至位于横梁60上表面的轴杆330的锁臂或驱动臂326。如图13中清晰可见，实例中锁臂326从凹槽76上方的横梁60向外延伸，但向外延伸不超过延伸部分72。在图14所示的替代实例中，锁臂326可向外延伸到横梁60端以外。优选例中，一般情况下锁臂326与马达306的轴310大致轴向对准。驱动臂326长度与臂316长度一致，使得启动马达306时，曲柄臂316可充分旋转接触驱动臂或锁臂326，从而带动驱动臂326旋转。由于马达306可在任一方向转动轴310，臂326的旋转方向取决于臂310的旋转方向。

如图13中清晰所示，在所示实例中，锁定组件300包括跨过及部分围绕锁臂326旋转或径向路径的定盖或外壳322。在图15所示的优选实例中，一个轴承328与外壳连接用于与支撑转轴使其自由转动。如图15中清晰可见，轴330横向贯穿中空部分或保护衬套331，使得轴330在套管内旋转。

如图12、13和15清晰可见，锁定组件300还包括安装在与横梁60连接的圆柱形轮毂340内的衬套346上。轮毂340可以和立柱96或横梁60的组成一个整体或者是连接其上的一个散件。

在所示实例中，锁定组件300还包括具有前端354和后端356的曲柄机构350。在外侧或前端354，曲柄机构350通过销352连接至轴杆330，并部分放置于操作位置的衬套346内。如图14和15中清晰所示，在内侧或后端356，曲柄350有一个曲柄销360，该销的转轴位于轴330和350的转动轴下方，曲柄销360被一个球轴承支撑(图中未表示)固定在转动肘332内部，如图14所示。

如图11和14清晰所实的实例中，转动肘232连接夹爪连接杆336，该连接干包括了一根向上延伸通过中空立柱96的，大致上垂直的杆364，如图11和14所示。杆364在两端带有左旋和右旋的螺母来保证其杆的有效长度可以根据实际情况进行调整。

如图15-17中清晰可见，锁定组件300包括连接至杆364上端的U形夹爪370。U形夹爪370的形状和定向适于通过销374连接至车身夹爪106或爪钩380。如图11中清晰可见，将U形夹爪370和爪钩106／370包装在一般所示的空心定位销体100内。

如图15-17中清晰可见，在优选实例中，车身夹爪或爪钩380分别与图15和16所示的一个或两个偏心销390和394连接。偏心销390和／或394分别位于爪钩386和定位销100的配合面的相应凹槽398中(未显示)。偏心销的数量及凹槽398的形状和定向可根据爪钩106／380啮合车身11所需的连接情况而变化。

如图16和17中清晰可见，在优选实例中，爪钩380包括有两个，第一和第二表示限定其行径的位置。在第一或打开位置(以虚线示出)，爪钩380沿行径的第一部分移动至空心定位销100内上部位置。在此第一或打开位置，爪钩380完全或大体上位于定位销100内，且其任何部分不会延伸到或超过定位销100的外周。图中也显示了第二或关闭位置(实线)。在此位置，爪钩380沿第二行程移动，并从第一或打开位置向下牵引及推动爪钩，爪钩从其第一个位置向下移动，其部分露出定位销100外周，以啮合相邻车身的一部分(未显示)，促使车身11锁定在定位销100和托盘10上。

参考图20-22，显示了锁定组件300的替代实例。前述实例中的相似部件仍保留了相同的编号而仅在澄清解释或说明时启用新的编号。在上述实例中，爪钩380设计成急停或留有间隙382，以便为放置在爪钩下方的车身金属板的厚度及施加一定的夹紧压力提供预定的空间或间隙。在上述实例中，间隙382可通过连杆336调整，以在其第二个移动位置上啮合车身时改变爪钩380的位置。一旦设置间隙382，就会保持该预定间隙设置。发生制造偏差时，例如夹紧的该区域车身金属板厚度变薄，可能导致爪钩380的夹紧力下降。同样地，若金属板变厚，可能会施加不需要的高夹紧压力，或爪钩380不能达到影响设计的偏中心锁定能力的设计中的第二位置。

在图20-22所示实例中，采用柔顺装置500的实例，其允许爪钩380施加预定的夹紧力(或在可接受的夹紧力范围内)于车身11的金属板，而无视制造或材料的偏差。在实例中，柔顺装置500包括底座526支撑的偏置构件520，底座按一般所示位于与杆364同轴心的U形夹爪540内。在图21和22所示实例中，偏置构件520是与杆364同轴心设置的螺旋压紧模具弹簧，并具有预定的弹性模量。偏置构件520位于底座526和置于底座526和相对布置的端盖522之间。

如图22中最佳所示，底座526支撑在U型夹爪540内，其与相邻的锁环536向连接并牢固地装在U型夹爪540上。螺母530和锁紧螺母531拧在杆364的螺纹端部，来限定并初步设定偏置构件520在U型夹爪540内的压缩和允许行程。U型夹爪540通过销396连接爪钩380。

在实施示例中，车身定位在定位销100上，期望爪钩与车身11啮合，旋转锁臂226带动杆364向下运动，如图22所示。爪钩380沿行径从定位销100内隐藏的第一位置(图17虚线所示)向如图17所示第二位置(实线所示)运动。爪钩380碰到爪钩380下方的车身11金属板的表面时，金属板反力将阻止爪钩380以及销396和U型夹爪540的垂直运动。杆364的持续向下运动开始将偏置构件520下压至底座526，从而向金属板施加爪钩380的压缩力，无论金属板有无制造偏差或厚度偏差。压缩力随杆364的持续向下运动增加，直至锁臂226到达其预定旋转点，从而将爪钩锁定到位(例如偏心位置或以机械硬性停止)，此时爪钩380达到预定的夹紧力。由于偏置构件520的允许压缩，不管间隙382内的材料的厚度偏差或制造偏差，爪钩380在金属板车身上施加预期夹紧力。某一实例中，柔顺装置500的有效性范围为3mm。换言之，柔顺装置500实际上允许爪钩380大致可施加的夹紧力超过间隙382内3mm的范围。

须知柔顺装置500的形式可不同于所示实例。尽管偏置构件520为一种可压缩的螺旋弹簧，但也可采用所属领域的技术人员熟知的其它偏置或压缩构件。同样应知晓，在不偏离本发明的情况下可使用不同构型的装置500。此外，尽管公开了优选柔顺范围为3mm，也可采用所属领域的技术人员熟知的其它范围。

实施中，例如将爪钩380放置于打开位置时，启动马达306转动轴310，再由轴带动连杆312和曲柄臂316旋转，曲柄臂316接触锁臂326使锁臂326旋转。某一实例中，锁臂326旋转180度。偏心曲轴销360通过旋转轴杆330向上推动杆364。U型夹爪370和相关偏心轮销390／394在插槽398内运动，使爪钩380向上文所述及图16和图17虚线所示第一位置或打开位置接合。爪钩在此位置时完全置于定位销100内。

当需啮合车身11并锁定在托盘10上时，反向转动马达306，从而带动锁臂326反向旋转，使爪钩沿行径向第二或关闭位置运动，从而按前例所述与车身啮合。

某一实例中，马达306可以在下述情况下停止，即爪钩380移动到预定位置且与车身达到／或接近于相邻位置和车身啮合而锁定爪钩，从而将车身11锁定在立柱96和托盘10上，直到希望解除车身11与托盘的锁定或固定为止。进一步考虑可使用锁臂326的某个制动、偏心或锁定位置(未示出)，以至于无需靠马达306和曲柄臂316的持续力或压力锁定爪钩380与车身的啮合。

参考图1-19，图18和19概述了操作车身托盘和车身锁定装置的方法实例和采用相同开始步骤250将车身放置在托盘10立柱96上的车身装配方法。

参考图18，步骤260包括沿生产线12平移托盘10和车身11至工位14。

托盘10放置在框架站14后，步骤270包括降低或重新放置托盘10，从而将托盘支架从滚轮移至框架基础上。步骤280包括使托盘落位扳86与托块啮合。在未显示的可选步骤中，托盘10可通过一个或多个立柱96与连接工位基础或移门的定位块定位，并被移动到使定位块接近装配线和托盘10的位置。通过四向和双向定位块组合在相应立柱的选定部分啮合，(若需要)通过啮合托盘与立柱96而不采用落位扳86或托盘槽110／114将托盘重新放置在X和Y方向。美国专利12／257，922(转让给本发明受让人Comau，Inc.)的简单几何形状托盘化框架系统说明并阐述了这一替代步骤，该专利的全部内容以引用方式并入本文。

在可选的附加步骤290中，将一个或多个落位块86强制压在至少一个固定滚柱上大致上使托盘10与基础结构20间的间隙为2零。

最终步骤295中，远程啮合车身11和车身夹爪106，从而将车身11固定在托盘10和框架基础20上，以便在工位14加工车身11。

参考图19，图示显示了将车身11锁定在托盘10的方法实例(或所述领域的技术人员熟知的其它车辆支撑装置)的方法。

优选实例中，在车身11安装在托盘立柱上之前，步骤400包括使远程曲柄臂216／316对准托盘10上放置的驱动臂或锁臂226／236。某一实例中，将托盘10传送至选定工位，该工位上托盘10通常放置在马达306的相邻方位。可选步骤410中，支撑马达306的支座相对托盘和锁臂226／326移动，以对准马达曲柄臂216／316，这样在马达306驱动时，曲柄臂216／316靠近锁臂226／236并与之接触，以带动连杆346并连接车身夹爪106／380，从而啮合车身。或者，可移动锁臂326或将其重新放置在托盘上，从而对准固定马达306和曲柄臂316。

步骤420中，当曲柄臂216／316对准锁臂226／326后，有选择地启动马达(或其它驱动器)，从而触发并铰接车身夹爪106／380行进一段行程。所示实例中，驱动器306为马达，步骤430中，马达206／306带动曲柄臂216／316旋转，从而啮合锁臂226／326并强制其旋转。锁臂226／326再带动轴杆230／330旋转。由于曲柄销360有偏心性，转动肘232／332将升高(或降低取决于轴杆旋转方向)，从而驱动或升高车身夹爪／爪钩106／380。若采用旋转马达以外的其它驱动器，例如线性驱动器，则采用替代步骤430。

优选实例所示的步骤440中，先移动爪钩380完成第一部分行程至打开位置。如上所述，驱动器330带动锁臂326，从而升高爪钩380，使其定位于定位销100内。

可选步骤450中，车身可以安装在销100上，销100与立柱96连接到托盘10上。

步骤460中，锁定组件移动爪钩380向车身11移动并与之啮合。本步骤中，反向旋转驱动器306而带动锁臂326反向移动，从而将爪钩380从第一位置或打开位置移到第二位置或关闭位置，使车身11啮合托盘10并将其锁定在托盘10上。由于预定使用在预配置槽300内的一个或多个凸轮销290／294，车身夹爪／爪钩380通过行径第二部分从定位销100向下和向外部移动和铰接，由此控制与车身11的啮合，将车身11锁定在定位销100、立柱96和托盘10上。例如，示例性车身夹爪106可为爪钩380，伸入车身11金属板的孔中，再向下缩回，使爪钩端部与限定孔的金属板边缘啮合。也可采用不同于爪钩的其它车身夹爪类型，以符合特定车身的应用。

步骤465中，爪钩380啮合车身11并定位以施加夹紧力。

可选步骤470中，柔顺装置500通过压缩偏置构件520驱动，在跨过间隙382的范围内对车身施加预定压缩力，以适应车身11制造和金属板的厚度偏差。

步骤475中，锁定车身夹爪，以维持对车身11的预定夹紧力。

可选步骤480中，在框架或工位上完成特定的制造或装配作业后，启动马达206／306，使曲柄臂216／316脱离并移动使其脱离与锁臂226／326的对准，从而拆卸马达和曲柄臂，以此提供从工位向下移动托盘10的间隙，进行下一个工序。

须知可按顺序改变以及增加所述方法步骤，增加的替代步骤为适应所属领域的技术人员熟知的特定应用。

从现有设计可见，在托盘系统10及图1-11和18所述的方法中，其优势是将所有关键定位点设置在的横梁60上，而不是如先前涉及那样在其它相关部件(例如导轨30和／或横向支架50)上。所发明设计的横梁60包括所有定位孔及附带的两个落位块86、两个立柱96以及与车身啮合的立柱顶部的固定定位销的连接点，均在一个单一部件横梁60上。将所有定位孔和附带连接点设置在单个横梁60上使所述孔、连接点和相关关键部件以及整个托盘系统10的定位有较大的准确度和精度，明显地改进了先前设计，即将这类组件和重要部件置于横跨整个车身支撑平台的不同点上，以至引起诸多的尺寸偏差，这类偏差在现有发明的设计中已不复存在。此外，通过在横梁60上单独定位立柱96，而不考虑立柱96之间通常依赖车身11的宽度或必要定位点的宽度或间距，可使托盘导轨30的定位和／或间距和托盘10的其它结构特征标准化，因此，不同的车型可使用相同的基本托盘，只需改变横梁60或在现有横杆上重新定位立柱96，以适应不同的车辆。在所述替代托盘定位系统中，另一个优点是在立柱外的X和Y方向定位托盘10，以实现托盘的大致零尺寸公差的定位。

在本发明的车身锁定结构和方法中，显著优点是使用远程驱动器(例如伺服马达206／306)驱动被动的机械连杆346来将车身11锁定到托盘10上，而不需要安装在车身并与车身一起移动的辅助动力系统。

尽管本发明以目前认为最可行的内容和优选实施例作了描述，应理解本发明不限于公开的实施例，而相反旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置，所附权利要求的范围应具有最广义的解释，以包含法律允许的所有修改和等效结构。

Claims (13)

1.一种用于将汽车车身固定到车身支架上的远程锁定装置，所述车身支架包括至少两根立柱，并且可安置在流水装配线沿线的工位上，所述锁定装置包括：

一个连接至车身支架表面的锁臂，所述锁臂易于接近，且可通过工位上的驱动器啮合；

一根长轴的两端，一端连接锁臂；

转动肘连接长轴的另一端；

一个长杆两端，一端连接转动肘；

长杆的另一端连接一个车身夹爪，当锁臂移动时，车身夹头被铰接完成一段行程并啮合车身的一部分，使车身与车身支座固定。

2.根据权利要求1所述的锁定装置，还包括连接至所述长轴的第二端且具有转轴的曲柄机构，所述曲柄机构还包括从所述转轴径向设置且连接至所述转动肘的曲柄销，其中所述曲柄机构绕所述转轴旋转时，所述曲柄销朝相对于所述车身支架的大体垂直方向线性移动所述转动肘和长杆。

3.根据权利要求2所述的锁定装置，其中所述长杆、转动肘和至少一部分曲柄机构位于由所述车身支架立柱限定的空腔内。

4.根据权利要求1所述的锁定装置，其中所述车身夹爪还包括至少带一个槽的车身部分的可铰接爪钩，所述装置还具有位于所述槽内且适于连接至所述立柱的至少一个凸轮销，其中所述驱动臂运动时，所述爪钩通过由所述凸轮销和经由槽确定的行径啮合所述车身。

5.根据权利要求4所述的锁定装置，其中所述爪钩大体位于由连接至所述立柱的定位销限定的腔内，其中所述爪钩行径包括第一位置(其中所述爪钩抬起并位于所述定位销内)和第二位置(其中所述爪钩位于较低位置)，且一部分爪钩由所述定位销向外延伸。

6.根据权利要求1所述的锁定装置，还包括连接至所述长杆和所述车身夹爪的柔顺装置，所述柔顺装置限定所述车身夹爪的柔顺范围，其中通过车身夹爪向整个柔顺范围内的所述车身施加预定的夹紧力。

7.根据权利要求6所述的锁定装置，其中所述柔顺装置包括位于所述长杆和所述车身夹爪之间的压缩弹簧。

8.根据权利要求6所述的锁定装置，其中所述柔顺装置还包括连接至所述长杆用以支撑所述压缩弹簧的底座，所述长杆具有带螺纹的第二端及螺纹啮合在其上的螺母，用以将所述弹簧设置在所述底座和所述螺母之间。

9.一种将车身远程锁定在位于车辆工位的可移动车身支座上的方法，所述方法包括以下步骤：

使远程设置于所述工位的马达驱动器与连接至所述车身支架的锁臂对准；

使所述远程驱动器与所述锁臂啮合；

将连接的锁臂移动到靠近所述车身的车身夹爪；

通过行径铰接车身夹爪；

啮合所述车身夹爪与所述车身的一部分将所述车身锁定到所述车身支架上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中通过行径铰接所述车身夹爪的步骤还包括在与车身夹爪啮合中以车身夹爪为转轴至少转过一个凸轮销的步骤，并连接至安装在所述车身支架上的立柱上。

11.根据权利要求9所述的方法，其中啮合所述车身夹爪与所述车身的一部分的步骤还包括以下步骤：

啮合连接至所述车身夹爪的偏置构件，以通过所述车身夹爪沿所述车身夹爪行径向柔顺范围内的所述车身施加预定夹紧压力。

12.根据权利要求11所述的方法，其中啮合偏置构件的步骤还包括压缩位于所述锁臂、与所述车身夹爪之间的螺旋弹簧的步骤。

13.一种用于将车身远程锁定到可移动车身支架上的装置，所述装置包括：

使远程设置于所述工位的马达驱动器与连接至所述车身支架的锁臂对准的装置；

使所述远程驱动器与所述锁臂啮合的装置；

将连接的锁臂移动到靠近所述车身的车身夹爪的装置；

通过行径铰接所述车身夹爪的装置；及啮合所述车身夹爪与所述车身的一部分将所述车身锁定到所述车身支架上的装置。