CN104589014A - 车辆框架翻转系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于翻转车辆框架的系统包括第一和第二机器人，其每个具有末端执行器，框架限定开口并具有纵向中央轴线。每个末端执行器具有一对相对定位的定位销，其至少一个朝向其他的可选择性地移动。控制器用于通过执行方法指令经由机器人和末端执行器控制框架的定位，以导致机器人将末端执行器的定位销与框架的开口对齐，将对齐的定位销朝向中央轴线从车辆框架外侧插入到开口中。机器人将框架从第一传送器抬起，车辆框架的质量在抬起期间被定位销承载。机器人还将框架绕中央轴线旋转，并将车辆框架降低到第二传送器上。

Description

车辆框架翻转系统和方法
技术领域
本发明涉及车辆框架翻转系统和方法。
背景技术
术语“非承载式车身(body-on-frame)”通常用于汽车制造中，以描述特定的车辆构造，其中，车身安装到单独的底盘框架。尽管现代小客车倾向于具有一体或单体构造，非承载式车身构造的使用在卡车和货车制造中保持通用。在这样的车辆中，形成车辆框架的焊接的钢梁或轨道的使用提供了相对耐用的设计，具有改善的拖带能力和增加的有效载荷尺寸。
为了构造非承载式车身车辆，当下面的底盘部件被组装时，车辆框架通常沿组装线以颠倒的位置传递，所述部件诸如悬架部件、制动线等。部分组装的底盘从颠倒位置翻转到直立位置，以辅助发动机、变速器和其他动力传动系部件的安装。进一步沿组装线，车身最终与被组装底盘配合，诸如通过将被组装车身经由高架起重机降低到完全组装的底盘。
发明内容
在此披露了一种车辆框架翻转系统，以及利用该系统的相关方法。系统和方法可用在上述类型的非承载车身车辆的自动制造中。翻转系统包括一对多轴线组装机器人和中央控制器，其全部相对于一对框架传送器定位，例如在制造工作单元中。一个框架传送器将颠倒的车辆框架经由可动框架支架(即，“前翻转”支架)运输到工作单元，而一旦框架已经被翻转或翻动，则另一框架传送器将车辆框架从工作单元运输出来。第二支架因此在此在替换例中称为“后翻转”支架。当车辆框架存在于工作单元中时，两个机器人经由来自控制器的控制命令选择性地从车辆框架的两个端部/全部四个角部与颠倒的框架对齐,并抓取其，利用顺应产品的(product-compliant)末端执行器从框架之外这样做。机器人则协作以从前翻转支架抬起车辆框架、将框架相对于车辆框架的纵向轴线翻转/翻动180度，从而框架处于竖直位置，然后将竖直框架布置到后翻转支架。
尽管框架翻转过程总体上在用于非承载车身构造的车辆制造车间被普遍使用，但本方法与传统方法以各种方式不同。一个这样的方式是经由以上简要指出的顺应产品末端执行器的使用。如在此所用的，术语“顺应产品的”是指特定的结构构造，该特定的结构构造提供在利用相同或不同框架设计的给定组装线中使用相同工具设置(即使用相同的机器人和控制器)的能力。例如，在敞蓬小型载货卡车组装线中，一些车辆模型可具有相似的前和后端部框架设计，但可具有扩展的驾驶室或卡车箱，由此要求扩展的框架和/或附加的横向支撑轨道。顺应产品的末端执行器允许利用具有不同框架的多个底盘在相同组装线上被构造，而不是必须重新构造末端执行器，且其方式使得在相同设计的框架的构造中在可允许的容差内补偿差异。
顺应产品的末端执行器可具有横向构件和两个纵向构件，纵向构件从横向构件延伸，且相对于其正交地设置。每个末端执行器则具有一对定位销，一个定位销布置在纵向构件的相应一个的自由端处。在操作中，一个末端执行器可被控制以抓取车辆框架的后部，而另一末端执行器抓取框架的前部。控制器将马达控制命令直接传送至两个机器人的各个接头马达，从而机器人一起形成具有两个运动组的一个机器人系统，如本领域的技术人员所理解的，所有命令通过该控制器开始。
响应马达控制命令，机器人相对于它们的控制轴线的至少一个移动，以便将给定定位销与在车辆框架的侧向/外侧中限定的开口对齐。一旦销已经适当地对齐，销被从外侧到里插入到开口中，即，从框架的外侧朝向框架的中央轴线。机器人则通过控制器被指示，以将框架从前翻转支架抬起，将框架相对于其纵向中央轴线转动180度，并将竖直的框架放置到后翻转支架上。
在此披露的控制器对多轴线机器人的协同控制和定位销的使用意图提供高度顺应产品的框架翻转方法，即，可与具有一定水平的产品差异的不同车辆框架使用的方法，该差异诸如不同的框架长度、制造容差和/或一定范围的可行组装部件。在此描述的顺应产品的末端执行器可减小对复杂、特别设计的框架翻转装备的需求。
传统的从内到外夹持(通过沿相对于框架的中央轴线径向向外的方向施加力而抓取框架)或链条-起重方法可由于通常在底盘设计中遇到的广泛的变形形式而限制制造灵活度。即，在此意识到，给定的车辆底盘的内部构造中可存在的广泛的变形形式，“内部构造”是指在框架的外纵向梁之间的区域。本发明的末端执行器替代地利用在此描述的定位销从框架外侧接近框架，由此简化两个机器人之间的协同运动。同时，定位销可构造有多个层级(multi-tiered)的不同尺寸或直径，以便允许相同的末端执行器用于多个框架样式，而不需要更换工具的停工期。
在一示例实施例中，翻转系统可包括第一和第二多轴线机器人，其具有相应的第一和第二末端执行器。每个末端执行器具有一对相对定位的定位销，其至少一个朝向其他的可选择性地移动。上述类型的控制器可用作系统的一部分。控制器，其具有处理器和有形、非瞬态存储器，在该存储器上记录有用于利用第一和第二末端执行器定位车辆框架的指令，控制器与机器人通信。控制器被构造为，即在软件和硬件中完全装备，以选择性地经由处理器执行来自存储器的指令，以导致第一和第二机器人执行本发明的方法。
该方法可包括将第一和第二末端执行器的定位销与由车辆框架限定的各开口自动地对齐，将对齐的定位销朝向框架的中央轴线从车辆框架外侧插入到开口中，然后利用机器人和末端执行器将车辆框架从第一传送器抬起。在抬起期间，车辆框架的质量主要被定位销承载。机器人然后将车辆框架绕纵向轴线旋转，并将车辆框架降低到第二传送器。
根据本发明的一个方面，提供一种用于翻转车辆框架的系统，所述车辆框架具有限定一组开口的支撑轨道，并具有纵向中央轴线，该系统包括：
第一多轴线机器人，具有第一末端执行器；
第二多轴线机器人，具有第二末端执行器，其中，第一和第二末端执行器的每个具有一对相对定位的定位销，定位销的至少一个可选择性地朝向其他定位销运动；和
控制器，具有处理器和有形、非瞬态存储器，在该存储器上记录有用于利用第一和第二末端执行器定位车辆框架的指令，其中，控制器与第一和第二多轴线机器人通信，且构造为经由处理器执行来自存储器的指令，以导致第一和第二多轴线机器人：
将第一和第二末端执行器的定位销与由车辆框架的支撑轨道限定的开口对齐；
将对齐的定位销从车辆框架外侧朝向中央轴线插入到开口中；
利用第一和第二末端执行器将车辆框架从第一传送器抬起，其中，车辆框架的重量在抬起期间由定位销支撑；
将车辆框架绕纵向中央轴线旋转；和
将车辆框架降低到第二传送器上。
优选地，所述系统还包括一对促动器，其中，第一和第二末端执行器的每个包括可动的定位销，该定位销可经由该对促动器的相应一个插入到其中一个开口中。
优选地，其中，该对促动器包括气动或液压缸体。
优选地，其中，第一和第二末端执行器的每个包括平行于中央轴线延伸的一对纵向构件，和相对于中央轴线正交地延伸的带槽轨道和可动承架，其中，可动承架接合带槽轨道的相应一个且沿其移动，以由此插入可动的定位销。
优选地，其中，每个定位销具有锥形端部。
优选地，其中，每个定位销具有多个层级，每个层级具有不同的相对直径，每个层级具有渐缩表面，且其中，具有最小直径的层级形成在锥形端部。
优选地，其中，末端执行器每个具有横向构件和一对纵向构件，该对纵向构件相对于横向构件正交地设置，且其中，定位销从相应的纵向构件朝向彼此正交地延伸。
根据本发明的另一方面，提供一种用于翻转细长车辆框架的方法，该框架限定开口且具有纵向中央轴线，该方法包括：
提供具有第一末端执行器的第一多轴线机器人，和具有第二末端执行器的第二多轴线机器人，其中，第一和第二末端执行器的每个具有一对相对定位的定位销，该定位销的至少一个朝向其他的定位销可选择性地移动；
经由与多轴线机器人通信的控制器，将第一和第二末端执行器的定位销与由车辆框架限定的开口对齐；
将对齐的定位销从车辆框架外侧朝向中央轴线插入到开口中；
利用第一和第二末端执行器将车辆框架从第一传送器抬起，其中，车辆框架的重量在抬起期间由定位销支撑；
响应来自控制器的马达控制命令，经由第一和第二多轴线机器人，将车辆框架绕纵向中央轴线旋转；和
经由第一和第二多轴线机器人将车辆框架降低到第二传送器上。
优选地，其中，该系统包括一对促动器，且每个定位销包括可动的定位销，并且其中，插入可动定位销包括启动促动器。
优选地，其中，促动器包括一对气动或液压缸体，并且其中，启动促动器包括释放来自该对气动或液压缸体的压力。
优选地，其中，插入对齐的定位销包括沿带槽轨道经由可动承架移动一个定位销。
优选地，其中，每个定位销具有第一层级和第二层级，每个层级具有渐缩表面，并且其中，插入对齐的定位销包括将第一层级和第二层级插入到开口中。
优选地，方法还包括：在插入第二末端执行器之前，利用第一末端执行器将车辆框架相对于第一支架对齐。
优选地，方法还包括：
扫描框架识别数据到控制器存储器中；和
利用扫描的框架识别数据对齐定位销。
根据本发明的再一方面，提供一种用于翻转车辆框架的系统，所述框架具有限定一组开口的支撑轨道，并具有纵向中央轴线，该系统包括：
第一六轴线机器人，具有第一末端执行器；
第二六轴线机器人，具有第二末端执行器；其中，第一和第二末端执行器的每个具有一对相对定位的定位销，每个定位销限定多个不同直径的层级，定位销的至少一个朝向其他的定位销可选择性地移动；和
控制器，具有处理器和有形、非瞬态存储器，在该存储器上记录有用于利用第一和第二末端执行器定位车辆框架的指令，其中，控制器与第一和第二六轴线机器人通信，且构造为经由处理器执行来自存储器的指令，以导致第一和第二六轴机器人：
将第一和第二末端执行器的定位销与由车辆框架的纵向支撑轨道限定的开口对齐；
将对齐的定位销的固定的一个朝向中央轴线从车辆框架外侧经由第一和第二六轴线机器人的运动插入到第一组开口中；
在插入第二末端执行器之前，利用第一末端执行器将车辆框架相对于第一支架对齐；
将对齐的定位销的可动的一个朝向中央轴线从车辆框架外侧经由从气动或液动缸体的压力的释放插入到第二组开口中；
利用第一和第二末端执行器将处于颠倒位置的车辆框架从第一传送器抬起，其中，车辆框架的重量在抬起期间被定位销支撑；
将车辆框架绕纵向中央轴线旋转；和
将处于竖直位置的车辆框架降低到第二传送器上。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是示例制造工作单元的示意性顶部透视图，该工作单元利用如在此描述的车辆框架翻转系统和方法。
图2是在图1所示的示例工作单元内可使用的顺应产品的末端执行器和示例车辆框架的一部分的示意性平面图。
图3是示出可用作图2所示的末端执行器一部分的示例多层级定位销的接合的示意性透视侧视图。
图4是图3所示的示例多层级定位销的示意性透视图。
图5是利用图1-4所示的系统翻转车辆框架的示例方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中，相同的附图标记表示相同的元件，翻转系统10在图1中示出。系统10可作为工作单元使用或用在工作单元之内，所述工作单元用于在组装“非承载车身”车辆的底盘期间自动定位和处理车辆框架12，所述车辆例如敞蓬小型载货卡车、运动型多用途车、货车或任何其他车辆，其中，车辆车身(未示出)被安装到单独的底盘框架，诸如车辆框架12。
具体地，车辆框架12可经由称为前翻转支架的第一支架14A、经由第一传送器16A被运输。在底架部件(诸如制动线和悬架系统部件)预先安装之后，车辆框架12可以以颠倒位置到达工作单元。这样的预先安装的部件从图1忽略，以便于阐释简单。车辆框架12则相对于车辆框架12的纵向中央轴线11(见图2)旋转或翻转180度，从而车辆框架12直立，即“道路侧向上(roadside up)”，且定位在第二传送器14B的第二支架14B(后翻转支架)上。
第一和第二传送器16A和16B分别可以是可操作为将车辆框架12移动到翻转工作单元(即，到系统10附近)或从其移动的任何装置或系统，诸如带和滚子、高架单轨、链条和横杆、边门式传送器等。为了辅助制造，第一和第二传送器16A和16B分别可以定位为如图所示的彼此平行，从而翻转操作在第一和第二传送器16A、16B之间发生。
为了重新定位车辆框架12以用于组装动力传动系部件，诸如发动机和变速器(未示出)，系统10利用一对多轴线机器人18。例如，机器人18可实施为传统的六轴线制造机器人，其典型地用在制造环境中。这样的机器人具有六个马达，其控制六个轴线上的运动，且由此提供六个控制自由度(DOF)。6DOF允许每个机器人18使臂20旋转、延伸、缩回和倾斜。该能力允许每个机器人18最终定位顺应产品的末端执行器22，所述末端执行器22附连到臂20。
在图1所示的示例车辆框架12包括一对纵向支撑轨道24，其经由一个或多个侧向支撑轨道26连结到一起。车辆框架12的不同实施例可分别要求不同数量和/或设计的纵向和侧向支撑轨道24和26，例如，更长的车辆框架12要求附加的侧向支撑。
在所有实施例中，车辆框架12在各纵向和侧向支撑轨道24和26的任一或二者中限定各种开口40，如图3最佳地所示。顺应产品末端执行器22每个包括一对定位销30，定位销30如所示从车辆框架12的外侧插入到开口40中，从而由此接合车辆框架12。末端执行器22和定位销30的特定设计关于图2-4在以下更详细描述。以下关于图5描述经由图1的系统10定位框架12的方法100。
仍参考图1，中央控制器(C)50与机器人18通过控制器区域网络(CAN)或可以是有线或无线的其他适当网络通信。控制器50可实施为具有处理器(P)52和存储器(M)54的计算机装置。实施方法100的指令记录在存储器54上，且通过处理器52被选择性地执行，从而控制器50被编程为执行方法100的所有必要步骤。在可行实施例中，响应输入信号(箭头15)，每个机器人18经由马达控制信号(箭头13)被控制，该输入信号传送至控制器50或被其接收。
通过将6DOF机器人18联网在一起，图1的控制器50用作用于12DOF(12个轴线)机器人系统的脑干或主控制器，每个机器人18的6DOF被控制器50独立地控制为两个不同运动组。驱动由控制器50执行的控制步骤的输入信号(箭头15)可在内部通过控制器50产生，例如在执行方法100中，和/或可包括在外部传感的信息，诸如来自传感器25的位置或数据，所述传感器25例如接近传感器、视觉系统、接触器或切换状态等。
存储器54可包括有形、非瞬态、计算机可读介质，诸如只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、光学和/或磁性介质、闪存等。这样的存储器相对持久，且由此可用于保持由处理器52随后访问所需的值。存储器54可还包括足够量的随机访问存储器(RAM)形式的瞬态存储器或任何其他非瞬态介质。存储器54可还包括任何需要的位置控制逻辑，诸如比例-积分(PI)或比例-积分-微分(PID)控制逻辑，或一个或多个高速时钟、计时器、模拟数字(A/D)电路、数字模拟(D/A)电路、数字信号处理器、和任何必须的输入/输出(I/O)设备，和/或其他信号调节和/或缓冲电路。
参考图2，图1的车辆框架12的一部分以部分和完全接合状态被示出。在该特定实施例中，顺应产品末端执行器22包括横向构件23和分别的第一和第二纵向构件27、32。在所示实施例中，第一纵向构件27与横向构件23一体形成或刚性地附连到所述横向构件。纵向构件27从横向构件23的一个端部(E1)正交地朝向车辆框架12延伸。一个定位销30布置在第一纵向构件27的自由端部29处，如所示。由此，第一纵向构件27形成末端执行器22的固定臂，其适于在翻转车辆框架12之前，与车辆框架12的给定角部对齐并定位该给定角部。
末端执行器22的横向构件23的另一端部(E2)可包括轨道34，其限定槽33或被可动承架36接合的其他特征。第二纵向构件32连接至承架36，从而承架36沿轨道34的运动响应由促动器38(诸如压动或液压缸、伺服装置等)施加的力发生。即，促动器38被选择性促动或激活，以便朝向车辆框架12驱动承架36和第二纵向构件32。一旦车辆框架12被适当对齐，即，在一个实施例中为90度±3度，则承架36的运动应大体垂直于纵向中央轴线11。
另一定位销30布置在第二纵向构件32上，如所示，从而承架36响应促动器38的启动或激活的朝向车辆框架12的运动最终迫使该定位销30与车辆框架12直接接合，即，通过驱动定位销30通过由纵向支撑轨道24限定的开口40，其示出为具有端部托座31，且可行地还在横向支撑轨道26中，如图3最佳地显示。由此，第二纵向构件32形成可动的臂，其与第一纵向构件27形成的固定臂直接相对，第二纵向构件32构造为按照需要在车辆框架12在随后步骤中翻转之前定位车辆框架12的另一角部。虽然为了简便阐释而从图2忽略，但车辆框架12的相对端部/角部类似地被另一机器人18(见图1)的顺应产品末端执行器22接合。机器人18的构造由此是相同的，而控制正时和次序中存在一些不同，其关于图5在下文描述。
参考图3，定位销30示出为如图2所示布置在远端端部(E1)处。涉及与车辆框架12接合的图3的其余描述还应用于图2所示的布置在第一纵向构件27上的定位销30。如虚线所示，车辆框架12的纵向支撑轨道24利用如图3和4所示的定位销30的多层级设计限定至少一个开口40，其在所示例子中为圆形的。
纵向支撑轨道24可以是邻接端部托座31的传统框架轨道。任何类型的轨道、梁、管道或用于车辆框架12的其他适当结构元件可限定开口40，包括具有盒/矩形形状的横截面、或C形、D形或圆形横截面形状的框架构件。如在图2中示出的，开口40可至少部分地延伸到横向支撑轨道26中。横向支撑轨道26可对缝焊接到纵向支撑轨道24，且由此这样的纵向和侧向支撑轨道24和26彼此相交的区域可以是形成开口40的优选位置。
参考图4，图1-3的车辆框架12的重量和质量将在车辆框架12的翻转时被四个或更多定位销30支撑，且由此，定位销30应被机加工或由适当高强度材料构造，诸如AISI8620钢。在示例实施例中，定位销30可以是多层级的。即，在该实施例中，定位销30可包括柱形基部42和多个层级，例如第一和第二层级44和46，如所示。总体上说，层级的数量应等于车辆框架12中的开口40的变体的数量。例如，给定的组装线可用于构造两个不同长度的敞蓬小型载货卡车。车辆框架12卡因此长度不同，但是每个车辆框架12可构造为在前部和后部处具有普适定位的开口40。
在一些例子中，开口40的直径可不同，例如，较小开口40用在较短车辆框架12中，较大开口40用在较长车辆框架12中。此外，在给定批次中，车辆框架12可变化，由此潜在地要求针对每个车辆框架12改变的工具。定位销30的分层级设计解决了该问题。尽管实际约束可将定位销30限制到如所示的两层级，但在本发明的范围内可使用附加的层级，或定位销30可具有单层级，例如，当仅一个车辆框架12设计被使用时，或所有车辆框架12使用相同尺寸的开口40时。
特别地，第二层级46构造为进入具有最小直径的开口40，例如，通过将第二层级46形成为锥形端部49。即，定位销30在了解将遇到的最小开口40的尺寸的情况下构造，第二层级46的尺寸设置为进入图1-3的车辆框架12的各种设计中的最小开口40。第二层级46可包括渐缩外表面46S，如所示，例如，具有大约5至10度的略微锥度。这样的小锥度提供了对定位销30的所需顺应，其可辅助与略微偏心但在可接受容差内的开口40的使用。第二层级46完全通入到开口40中，如图3所示，纵向支撑轨道24底部撑靠(bottom out)径向肩部45，即机加工到定位销30的径向表面。
对于较大开口40，定位销30使用第一层级44。如第二层级46，第一层级44可具有表面44S，其带有略微的锥度。第一层级44的直径略微小于较大开口40的直径，从而当定位销30完全插入到开口40中时，纵向支撑轨道24底部撑靠另一肩部43，即，机加工到定位销30上的另一径向表面。由此，如果图3的开口40大于所示的开口，则定位销30将在图3的开口40中延伸得更远，直到纵向支撑轨道24接触肩部43。可使用用于其它设计的附加的层级，或可使用仅一个层级，而不偏离意图的范围。
参考图5，如上用于翻转车辆框架12的方法100的示例性实施例在步骤102开始，其中在图1的中央控制器50初始化。在方法100的该阶段中，图1的机器人18二者布置在默认的“起始(home)”位置，即，在车辆框架12经由第一传送器16A传送时，两个顺应产品末端执行器22打开，且等待车辆框架12的到达。
作为步骤102的一部分，当车辆框架12逼近第一传送器16A上的工作单元时，框架识别数据可从车辆框架12读取到控制器50的存储器54中，例如，经由条形码扫描、RFID标签等。这样的数据可用于向中央控制器50通知进入框架12中的开口40的位置、尺寸、或其他识别特征，以及序列号、批次号等。第一支架14A经由来自控制器50和/或硬停、限位开关等的命令而停止在图1的机器人18之间。作为预防步骤，框架识别数据可再次被读取以确保工作单元中存在的车辆框架12是正确的，例如通过将数据与制造时间表比较。方法100随后行进至步骤104。
在步骤104处，图1所示的控制器50将机器人18前置到关于相应第一和第二传送器16A和18B的特定位置。换句话说，在步骤104中后和前工具位置(POS.R,F)基于已知的框架样式、种类、长度、重心、质量等建立。对于要被翻转的车辆框架12的每个可行设计，开口40的位置预先已知。但是，在步骤104中关于开口40的工具定位可随车辆框架12的设计变化。方法100行进至步骤106。
在步骤104处第一次将末端执行器22相对于开口40定位，在步骤106处，控制器50接下来将定位在车辆框架12前部处的末端执行器22(即，第一工具)循环到第一工具位置(CYC.T1)。这要求图2和3的第一纵向构件27的定位销30对齐到开口40中，该开口定位在框架12的邻近第一纵向构件27的侧部上。步骤106还包括将图2的促动器38激活，诸如通过释放缸体以解除气动或液动压力，以由此驱动布置在图2的第二纵向构件32上的定位销30到定位在车辆框架12该侧部上的开口40中。
步骤106可另外要求利用在车辆框架12前部处的末端执行器22将车辆框架12相对于第一支架14A对齐，这样做是在接合车辆框架12的后部处的末端执行器22之前。将车辆框架12定位到已知的零位置可有助于在经由第一支架14A的处理和运输期间(这将以某种方式使车辆框架12在第一支架14A上移位)调整车辆框架12的任何运动。因为在大多数设计中，车辆框架12的质量将倾向于更多地分配到车辆框架12的后部处，移动车辆框架12的前部以帮助对齐第一支架14A上的车辆框架12可以更容易。这可经由马达控制命令到特定机器人18的传输(用于执行步骤106)发生。方法100随后行进至步骤108。
步骤108与步骤106相同，只是图1的控制器50现在将定位在车辆框架12的后部处的另一末端执行器22循环到第二工具位置(CYC.T2)。如步骤106，这要求末端执行器22的第一纵向构件27的定位销30对齐到开口40中，该开口定位在框架12的邻近第一纵向构件27的侧部上。图2的促动器38被激活，以由此驱动布置在图2的第二纵向构件32(即，可动的臂)上的定位销30进入定位在框架12的该侧上的开口40。方法100随后行进至步骤110。
在步骤110处，图1的机器人18接收图1的马达控制命令13，且作为响应，同时从第一支架14A抬起和升高车辆框架12，如通过图5中向上指引的箭头所示。一旦车辆框架12空出第一支架14A，则方法100行进到步骤112。
在步骤112，机器人18从中央控制器50接收额外的马达控制命令13，且作为响应，机器人18翻转/翻动车辆框架12。车辆框架12的旋转发生，直到车辆框架12已经相对于其纵向中央轴线11旋转整个180度，如通过图5中沿弧线向下的箭头所示。机器人18同时移动车辆框架12到后翻转支架(即，图1的第二支架14B)上方的负载位置。一旦车辆框架12已经相对于第二支架14B适当定位，方法100行进到步骤114。
步骤114要求确定条件是否存在，以便确定何时将车辆框架12降低到第二支架14B。条件可包括验证图1的机器人18或臂20和末端执行器22处于正确位置，以装载后翻转支架/第二支架14B、验证在步骤112中的中央控制器50命令的框架12旋转完成、和验证要被装载的第二支架14B真的空了，例如，经由手动确认、视觉系统、质量传感等。如果所有条件都满足，则方法100行进至步骤116。否则，方法100重复步骤116，直到该步骤的条件被满足。
在步骤116，机器人18将车辆框架12降低到第二支架14B，即，后翻转支架。一旦车辆框架12搁置在第二支架14B上，方法100行进到步骤118。
在步骤118，方法100包括从定位在车辆框架12前部处的开口40释放末端执行器22。释放末端执行器22可经由将可动臂(其是图2的第二纵向构件32)的复位、经由促动器38、或经由用于保持定位销30在位的任何压力命令和伴随的复位弹簧力的释放实现。方法100则行进到步骤120，其中，对于车辆框架12的后部，相同步骤被执行，即释放第二工具(T1)，其是在步骤106初始接合的末端执行器22。机器人18则复位到它们的“起始”位置，如上关于步骤102所述。后翻转/第二支架14B则被释放，且可将车辆框架12运输到下一组装站。
上述顺应产品的末端执行器22相对于现有技术设计具有一个另外的优点，即，在紧急停止(E-stop)方面的顺应。当组装线操作者触发紧急停止装置或紧急停止程序自动执行时，例如，当组装线工人跨过光帘或其他屏障时，紧急停止可发生。在这样的事件中，图1的机器人和所有其他设备被命令尽可能快地停止运动，对于给定车辆框架12和机器人18的质量和惯性，这是困难的。
因此，本发明的设计意图不仅涵盖上述产品本身的变化，还提供对处理由停止机器人18、车辆框架12和其他相关设备的组合质量的组合质量的集中力矩和惯性导致的任何变化的顺应性。在这样的情况下，贯穿命令停止过程的时间段的协同运动可以难以保持。同样，末端执行器20的位置将移位或改变。上述末端执行器20的顺应设计和分层级的从外到内抓取方法由此允许两个机器人臂的关系的任何变化的停止，而没有将过大的力传送至车辆框架12。该优势和其他优势将容易地被本领域技术人员理解。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于翻转车辆框架的系统，所述车辆框架具有限定一组开口的支撑轨道，并具有纵向中央轴线，该系统包括：
第一多轴线机器人，具有第一末端执行器；
第二多轴线机器人，具有第二末端执行器，其中，第一和第二末端执行器的每个具有一对相对定位的定位销，定位销的至少一个可选择性地朝向其他定位销运动；和
控制器，具有处理器和有形、非瞬态存储器，在该存储器上记录有用于利用第一和第二末端执行器定位车辆框架的指令，其中，控制器与第一和第二多轴线机器人通信，且构造为经由处理器执行来自存储器的指令，以导致第一和第二多轴线机器人：
将第一和第二末端执行器的定位销与由车辆框架的支撑轨道限定的开口对齐；
将对齐的定位销从车辆框架外侧朝向中央轴线插入到开口中；
利用第一和第二末端执行器将车辆框架从第一传送器抬起，其中，车辆框架的重量在抬起期间由定位销支撑；
将车辆框架绕纵向中央轴线旋转；和
将车辆框架降低到第二传送器上。
2.如权利要求1所述的系统，还包括一对促动器，其中，第一和第二末端执行器的每个包括可动的定位销，该定位销可经由该对促动器的相应一个插入到其中一个开口中。
3.如权利要求2所述的系统，其中，该对促动器包括气动或液压缸体。
4.如权利要求2所述的系统，其中，第一和第二末端执行器的每个包括平行于中央轴线延伸的一对纵向构件，和相对于中央轴线正交地延伸的带槽轨道和可动承架，其中，可动承架接合带槽轨道的相应一个且沿其移动，以由此插入可动的定位销。
5.如权利要求1所述的系统，其中，每个定位销具有锥形端部。
6.如权利要求5所述的系统，其中，每个定位销具有多个层级，每个层级具有不同的相对直径，每个层级具有渐缩表面，且其中，具有最小直径的层级形成在锥形端部。
7.如权利要求1所述的系统，其中，末端执行器每个具有横向构件和一对纵向构件，该对纵向构件相对于横向构件正交地设置，且其中，定位销从相应的纵向构件朝向彼此正交地延伸。
8.一种用于翻转细长车辆框架的方法，该框架限定开口且具有纵向中央轴线，该方法包括：
提供具有第一末端执行器的第一多轴线机器人，和具有第二末端执行器的第二多轴线机器人，其中，第一和第二末端执行器的每个具有一对相对定位的定位销，该定位销的至少一个朝向其他的定位销可选择性地移动；
经由与多轴线机器人通信的控制器，将第一和第二末端执行器的定位销与由车辆框架限定的开口对齐；
将对齐的定位销从车辆框架外侧朝向中央轴线插入到开口中；
利用第一和第二末端执行器将车辆框架从第一传送器抬起，其中，车辆框架的重量在抬起期间由定位销支撑；
响应来自控制器的马达控制命令，经由第一和第二多轴线机器人，将车辆框架绕纵向中央轴线旋转；和
经由第一和第二多轴线机器人将车辆框架降低到第二传送器上。
9.如权利要求8所述的方法，其中，该系统包括一对促动器，且每个定位销包括可动的定位销，并且其中，插入可动定位销包括启动促动器。
10.如权利要求8所述的方法，其中，每个定位销具有第一层级和第二层级，每个层级具有渐缩表面，并且其中，插入对齐的定位销包括将第一层级和第二层级插入到开口中。
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