CN107486856A - 一种汽车前端模块装配机械手及汽车前端模块装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车前端模块装配机械手及汽车前端模块装配方法。所述汽车前端模块装配机械手包括：第一夹持单元(1)，用于夹持前端框架；第二夹持单元(2)，用于夹持前防撞梁，所述第二夹持单元(2)设置为能够相对于所述第一夹持单元(1)在X向上运动；驱动单元，用于驱动所述第二夹持单元相对于所述第一夹持单元在X向上运动。在本发明的汽车前端模块装配机械手中，用于夹持前端框架和夹持前防撞梁的两个夹持单元是能够在X向上相对运动的，从而，能够在将前端框架定位后调整前防撞梁的X向位置使之与前纵梁面板相配合，而无需切割前纵梁面板。由此，能够降低制造与装配精度要求，或者降低操作的复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别是涉及一种汽车前端模块装配机械手及汽车前端模块装配方法。
背景技术
由于前端模块装配精度决定了前保、大灯、翼子板及发动机罩等的外饰间隙面差匹配，所以前端模块装配精度成为各汽车厂装配控制的关键问题。
现有技术通常采用前端模块装配设备以保证前端模块装配精度。由于翼子板需与车身进行匹配调整，每台位置均不相同，并且在车身车间调整装配，所以前端机械手选择翼子板为X、Y装配定位基准，并且Y向可进行对中调整，保证前端Y向与两侧翼子板的装配位置精度。
在现有技术中，前端模块装配机械手将前端模块中的前端框架和前防撞梁一体地夹持与操作。从而，为保证左右前纵梁面板相对位置精度，车身车间需在焊接前面板之前增加激光切割工位，对左右前纵梁进行切割，以保证左右前纵梁的相对位置精度，进而保证左右前面板的焊接位置精度。此种方法加工复杂、成本高。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车前端模块装配机械手来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。
为实现上述目的，本发明提供一种汽车前端模块装配机械手，所述汽车前端模块装配机械手包括：
第一夹持单元，用于夹持前端框架；
第二夹持单元，用于夹持前防撞梁，所述第二夹持单元设置为能够相对于所述第一夹持单元在X向上运动；以及
驱动单元，用于驱动所述第二夹持单元相对于所述第一夹持单元在X向上运动。
优选地，所述汽车前端模块装配机械手还包括精确定位结构，所述精确定位结构用于实现所述第一夹持单元相对于车身的精确定位，所述精确定位结构包括：
两个主定位销，用于与车身翼子板上相应定位孔的配合，其中，所述两个主定位销的轴线沿Z向延伸；以及
Z向定位夹紧装置，所述Z向定位夹紧装置包括Z向定位块和夹紧气缸，所述Z向定位块用于与车身上边梁上表面配合定位，所述夹紧气缸用于夹紧车身上边梁的下表面。
优选地，所述汽车前端模块装配机械手进一步包括具有过定位结构，所述过定位结构包括辅助定位销以及辅助定位销驱动装置，所述辅助定位销垂直于所述两个主定位销，且设置为能够沿其轴线相对于所述第一夹持单元运动，所述辅助定位销驱动装置用于在所述精确定位结构实现相对于车身的精确定位之后，驱动所述辅助定位销沿其轴线运动至插入车身的相应辅助定位孔。
优选地，在Z向上，所述辅助定位销设置在所述两个主定位销的下方或斜下方。
优选地，所述汽车前端模块装配机械手具有预定位结构来与车身配合，而实现所述第一夹持单元相对于车身的初始相对定位。具体地，所述预定位结构为L形预定位块。
优选地，所述主定位销的末端设置有倒角。
优选地，所述主定位销的直径为9.8mm至10.0mm，与之配合的相应定位孔直径为10.0mm至10.2mm。
优选地，所述主定位销的数量为两个，且在Y向上相互间隔开，所述两个主定位销在Y向上的间距大于等于所述前端框架的Y向尺寸的二分之一。
优选地，所述第一夹持单元上设置有X向引导槽，在所述第二夹持单元上设置有引导凸起，所述引导凸起配合在所述X向引导槽内，以引导所述第二夹持单元相对于所述第一夹持单元在X向上的运动。
本发明还提供一种包括如上所述汽车前端模块装配机械手的汽车总装线。
本发明还提供一种汽车前端模块装配机械方法，所述汽车前端模块装配机械方法包括：
步骤S1、分装前端模块，其中，前端框架与前防撞梁通过穿过X向长孔的预带螺纹连接件相互预带连接；
步骤S2、利用第一夹持单元夹持前端框架，以及利用第二夹持单元夹持前防撞梁，所述第二夹持单元设置为能够相对于所述第一夹持单元在X向上运动；
步骤S3、将第一夹持单元相对于车身精确定位并锁止，且使得第一夹持单元相对于车身Y向对中；
步骤S4、松开前端框架及前防撞梁的预带连接，使得前防撞梁在X向抵靠前纵梁前面板；
步骤S5、将前防撞梁与固定至车身的前纵梁前面板；以及
步骤S6、紧固前端框架与前防撞梁的连接螺栓，
优选地，在步骤S3中，利用精确定位结构实现第一夹持单元相对于车身的精确定位，所述精确定位结构包括：
至少两个主定位销，用于与车身翼子板上相应定位孔的配合，其中，所述主定位销的轴线沿Z向延伸；以及
Z向定位夹紧装置，所述Z向定位夹紧装置包括Z向定位块和夹紧气缸，所述Z向定位块用于与车身上边梁上表面配合定位，所述夹紧气缸用于夹紧车身上边梁的下表面。
优选地，在步骤S3中，在将第一夹持单元相对于车身精确定位后，采用过定位结构实现第一夹持单元相对于车身的辅助定位，所述过定位结构包括辅助定位销以及辅助定位销驱动装置，所述辅助定位销垂直于所述两个主定位销，且设置为能够沿其轴线相对于所述第一夹持单元运动，所述辅助定位销驱动装置用于在所述精确定位结构实现相对于车身的精确定位之后，驱动所述辅助定位销沿其轴线运动至插入车身的相应辅助定位孔。
优选地，在所述第一夹持单元上设置有X向引导槽，在所述第二夹持单元上设置有引导凸起，所述引导凸起配合在所述X向引导槽内，以引导所述第二夹持单相对于所述第一夹持单元在X向上的运动。
在本发明的汽车前端模块装配机械手中，用于夹持前端框架和夹持前防撞梁的两个夹持单元是能够在X向上相对运动的，从而，能够在将前端框架定位后调整前防撞梁的X向位置使之与前纵梁面板相配合，而无需切割前纵梁面板。由此，降低了制造精度要求，或者降低了操作的复杂性。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的汽车前端模块装配机械手的示意图。
附图标记：
| 1 | 第一夹持单元 | 11 | X向引导槽 |
| 2 | 第二夹持单元 | 21 | 引导凸起 |
| 3 | 主定位销 |
具体实施方式
在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
汽车总装车间模块化装配是将部分零部件按其在整车上的功能进行组合，形成一个高度集中、功能完整的单元进行整体装配的一种方法。
模块化装配可缩短厂内主线长度、降低厂内工艺投资、简化工艺布置，能有效提高主线使用效率，便于混线生产各装配生产节拍平衡，能有效降低车间PC区及线旁零件仓储量，充分有效利用现有人力资源，避免忙闲不均。
各大汽车厂主要模块包括车门模块、仪表板模块、前端模块、动力总成及悬架模块。
前端模块主要部件：冷凝器、散热器、前端框架、前防撞梁、发罩锁及各种管路等。前端模块化装配优点：1.集成大灯安装骨架，大灯安装调节简单；2.发动机舱前部敞开，便于发动机舱前部零件装配，避免作业人员在发动机舱内部操作；3.便于动力总成与车身合装，提高动力总成合装效率。
在现有技术中，一体地夹持前端框架和前防撞梁。从而，在根据翼子板的位置调整好前端框架的X向位置后，无法确保前防撞梁与前纵梁面板的良好配合。在本发明的前端模块装配机械手中，采用两个夹持单元来分别地夹持前端框架和前防撞梁，而且两个夹持单元能够在X向上相对运动。因此，能够在将前端模块装配至车身的过程中调整前端框架和前防撞梁的X向相对位置，实现前防撞梁与前纵梁面板的良好配合。
图1是根据本发明一实施例的汽车前端模块装配机械手的示意图。如图所示，汽车前端模块装配机械手具有第一夹持单元1、第二夹持单元2和驱动单元(未图示)。第一夹持单元用于夹持前端框架，具体夹持方式为现有技术，此处不展开描述。第二夹持单元用于夹持前防撞梁，可以采用任何适当的夹持方式。所述第二夹持单元设置为能够相对于所述第一夹持单元在X向上运动。驱动单元用于驱动所述第二夹持单元相对于所述第一夹持单元在X向上运动。驱动单元可以任何适当的驱动装置，例如电机、液压驱动等。有利的是采用与整个机械手驱动系统相同的驱动方式。
在本发明的汽车前端模块装配机械手中，用于夹持前端框架和夹持前防撞梁的两个夹持单元是能够在X向上相对运动的，从而，能够在将前端框架定位以保证发罩及前格栅的对接匹配要求后，调整前防撞梁的X向位置，使之与前纵梁面板相配合，而无需切割前纵梁面板。由此，降低了制造精度要求，或者降低了操作的复杂性。
第一夹持单元1和第二夹持单元2可以采用任何适当的结构来实现X向相对运动。在图示塑实施例中，第一夹持单元1上设置有X向引导槽11，在所述第二夹持单元2上设置有引导凸起21。引导凸起21配合在X向引导槽11内，以引导所述第二夹持单元2相对于所述第一夹持单元1在X向上的运动。
在一个备选实施例中，第一夹持单元的主体固定安装在机械手的主体上，而第二夹持单元的主体以可运动的方式安装在机械手的主体上。第二夹持单元通过相对于机械手的主体做X向运动，而实现相对于第一夹持单元的X向相对运动。在此情况下，驱动单元实质上是驱动所述第二夹持单元相对于机械手的主体在X向上运动。机械手的主体可以采用现有的四连杆气动结构，在此基础上重新确定前端夹具定位系统即可。
优选地，所述汽车前端模块装配机械手具有精确定位结构，以实现所述第一夹持单元相对于车身的精确定位。可以理解的是，可以是实现第一夹持单元直接相对于车身的精确定位，也可以是通过实现机械手的主体相对于车身的精确定位来实现第一夹持单元相对于车身的精确定位。在后一情况下，第一夹持单元的主体固定在机械手的主体上，或者与机械手的主体是同一构件。
在图示实施例中，所述精确定位结构包括两个主定位销3和Z向定位夹紧装置(未图示)。由于投影遮挡的原因，图中仅仅示出了一个主定位销3。主定位销3用于与车身翼子板上相应定位孔的配合，其中，所述两个主定位销的轴线沿Z向延伸。从而，在两个主定位销3与车身翼子板上相应定位孔相互配合后，第一夹持单元的主体或者机械手的主体仅有Z向的自由度。
具体地，所述主定位销的末端设置有倒角，以引导主定位销顺利地插入到相应定位孔中。
此外，主定位销与相应的定位孔采用紧配合(设置较小的间隙)。具体地，所述主定位销3的直径为9.8mm至10.0mm，与之配合的相应定位孔直径为10.0mm至10.2mm。
具体地，两个主定位销在Y向上相互间隔开，且两个主定位销在Y向上的间距大于等于所述前端框架的Y向尺寸的二分之一。从而，更好地实现两个定位销的定位功能。
Z向定位夹紧装置用于实现第一夹持单元相对于车身的Z向定位与夹紧。所述Z向定位夹紧装置包括Z向定位块和夹紧气缸，所述Z向定位块用于与车身上边梁上表面配合定位，所述夹紧气缸用于夹紧车身上边梁的下表面。有利的是，所述Z向定位块采用凸球面与车身上边梁上表面接触，而进行定位。夹紧气缸的具体形式与结构可以根据需要设置，只要能够与车身上边梁的下表面配合进行夹紧即可。有利的是，通过旋转夹紧气缸来夹紧上边梁下表面，夹紧过程可消除Z向定位间隙。
由于整个汽车前端模块的体积较大，所述汽车前端模块装配机械手进一步包括具有过定位结构，以更好地实现对汽车前端模块相对于车身的定位。所述过定位结构包括辅助定位销以及辅助定位销驱动装置，所述辅助定位销垂直于所述两个主定位销，且设置为能够沿其轴线相对于所述第一夹持单元运动，所述辅助定位销驱动装置用于在所述精确定位结构实现相对于车身的精确定位之后，驱动所述辅助定位销沿其轴线运动至插入车身的相应辅助定位孔。
具体地，在Z向上，所述辅助定位销设置在所述两个主定位销的下方或斜下方。这有利于提高定位的可靠性。
在一个可选实施例中，所述汽车前端模块装配机械手具有预定位结构来与车身配合，而实现所述第一夹持单元相对于车身的初始相对定位。优选地，所述预定位结构为L形预定位块，包括相互连接的水平块与从所述水平块向下延伸的竖直块。
本发明还提供一种包括如上所述汽车前端模块装配机械手的汽车总装线。从而，有利于降低零部件制造与装配的精度要求，并提高整个汽车总装线的生产效率。
本发明能够在不增加激光切割前纵梁的工艺装备情况下对汽车前端模块的精确装配，保证了发罩及前格栅的对接匹配要求。
本发明的汽车前端模块装配机械手的工艺方案大体如下：
1.分装时前端框架与前防撞梁仅预带，保证大致相对位置；
2.前端机械手与前端框架精确定位抓取，夹持前防撞梁；
3.前端机械手与车身精确定位锁止，Y向对中；
4.松开前端框架及前防撞梁的预带螺栓，X向合车(机械手自身保证X向合车位置)；
5.拧紧前防撞梁与前纵梁前面板连接螺栓(由于前端框架与前防撞梁此时未紧固为一体，并且连接过孔在X向为长孔，前防撞梁拧紧到前纵梁面板上时随前纵梁面板有位置偏差，不会影响前端框架的装配位置)
6.紧固前端框架与前防撞梁的连接螺栓。
此工艺方案既保证了作为外饰件安装基准的前端框架的装配位置精度，进而保证发罩与前格栅的匹配间隙面差并且对前纵梁前面板位置精度要求不高，不要求左右侧前纵梁面板相对X向位置偏差≤±1mm。
前端机械手的预定位结构保证机械手与车身有相对正确的相对位置，保证主定位销顺利进入翼子板定位孔。
从而，本发明的汽车前端模块装配机械方法包括下述步骤。
步骤S1、分装前端模块，其中，前端框架与前防撞梁通过穿过X向长孔的预带螺纹连接件相互预带连接。
步骤S2、利用第一夹持单元1夹持前端框架，以及利用第二夹持单元2夹持前防撞梁，所述第二夹持单元2设置为能够相对于所述第一夹持单元1在X向上运动。
优选地，在所述第一夹持单元1上设置有X向引导槽11，在所述第二夹持单元2上设置有引导凸起21，所述引导凸起21配合在所述X向引导槽11内，以引导所述第二夹持单元3相对于所述第一夹持单元1在X向上的运动。
步骤S3、将第一夹持单元1相对于车身精确定位并锁止，且使得第一夹持单元1相对于车身Y向对中。
在步骤S3中，利用精确定位结构实现第一夹持单元相对于车身的精确定位。所述精确定位结构包括：
至少两个主定位销3，用于与车身翼子板上相应定位孔的配合，其中，所述主定位销3的轴线沿Z向延伸；以及
Z向定位夹紧装置，所述Z向定位夹紧装置包括Z向定位块和夹紧气缸，所述Z向定位块用于与车身上边梁上表面配合定位，所述夹紧气缸用于夹紧车身上边梁的下表面。
具体地，在步骤S3中，在将第一夹持单元1相对于车身精确定位后，采用过定位结构实现第一夹持单元1相对于车身的辅助定位，所述过定位结构包括辅助定位销以及辅助定位销驱动装置，所述辅助定位销垂直于所述两个主定位销，且设置为能够沿其轴线相对于所述第一夹持单元运动，所述辅助定位销驱动装置用于在所述精确定位结构实现相对于车身的精确定位之后，驱动所述辅助定位销沿其轴线运动至插入车身的相应辅助定位孔。
步骤S4、松开前端框架及前防撞梁的预带连接，使得前防撞梁在X向抵靠前纵梁前面板。
步骤S5、将前防撞梁与固定至车身的前纵梁前面板。
步骤S6、紧固前端框架与前防撞梁的连接螺栓。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种汽车前端模块装配机械手，其特征在于，包括：
第一夹持单元(1)，用于夹持前端框架；
第二夹持单元(2)，用于夹持前防撞梁，所述第二夹持单元(2)设置为能够相对于所述第一夹持单元(1)在X向上运动；以及
驱动单元，用于驱动所述第二夹持单元(2)相对于所述第一夹持单元(1)在X向上运动。
2.如权利要求1所述的汽车前端模块装配机械手，其特征在于，所述汽车前端模块装配机械进一步包括精确定位结构，用于实现所述第一夹持单元(1)相对于车身的精确定位，所述精确定位结构包括：
至少两个主定位销(3)，用于与车身翼子板上相应定位孔的配合，其中，所述主定位销(3)的轴线沿Z向延伸；以及
Z向定位夹紧装置，所述Z向定位夹紧装置包括Z向定位块和夹紧气缸，所述Z向定位块用于与车身上边梁上表面配合定位，所述夹紧气缸用于夹紧车身上边梁的下表面。
3.如权利要求2所述的汽车前端模块装配机械手，其特征在于，所述汽车前端模块装配机械手进一步包括具有过定位结构，所述过定位结构包括辅助定位销以及辅助定位销驱动装置，所述辅助定位销垂直于所述两个主定位销，且设置为能够沿其轴线相对于所述第一夹持单元运动，所述辅助定位销驱动装置用于在所述精确定位结构实现相对于车身的精确定位之后，驱动所述辅助定位销沿其轴线运动至插入车身的相应辅助定位孔。
4.如权利要求3所述的汽车前端模块装配机械手，其特征在于，在Z向上，所述辅助定位销设置在所述两个主定位销的下方或斜下方。
5.如权利要求1所述的汽车前端模块装配机械手，其特征在于，
所述汽车前端模块装配机械手具有预定位结构来与车身配合，而实现所述第一夹持单元相对于车身的初始相对定位，所述预定位结构为L形预定位块。
6.如权利要求1所述的汽车前端模块装配机械手，其特征在于，所述主定位销(3)的数量为两个，且在Y向上相互间隔开，且两个主定位销在Y向上的间距大于等于所述前端框架的Y向尺寸的二分之一。
7.如权利要求1-6中任一项所述的汽车前端模块装配机械手，其特征在于，在所述第一夹持单元(1)上设置有X向引导槽(11)，在所述第二夹持单元(2)上设置有引导凸起(21)，所述引导凸起(21)配合在所述X向引导槽(11)内，以引导所述第二夹持单元(3)相对于所述第一夹持单元(1)在X向上的运动。
8.一种汽车前端模块装配机械方法，其特征在于，包括：
步骤S1、分装前端模块，其中，前端框架与前防撞梁通过穿过X向长孔的预带螺纹连接件相互预带连接；
步骤S2、利用第一夹持单元(1)夹持前端框架，以及利用第二夹持单元(2)夹持前防撞梁，所述第二夹持单元(2)设置为能够相对于所述第一夹持单元(1)在X向上运动；
步骤S3、将第一夹持单元(1)相对于车身精确定位并锁止，且使得第一夹持单元(1)相对于车身Y向对中；
步骤S4、松开前端框架及前防撞梁的预带连接，使得前防撞梁在X向抵靠前纵梁前面板；
步骤S5、将前防撞梁与固定至车身的前纵梁前面板；以及
步骤S6、紧固前端框架与前防撞梁的连接螺栓。
9.如权利要求8所述的汽车前端模块装配方法，其特征在于，在步骤S3中，利用精确定位结构实现第一夹持单元相对于车身的精确定位，所述精确定位结构包括：
至少两个主定位销(3)，用于与车身翼子板上相应定位孔的配合，其中，所述主定位销(3)的轴线沿Z向延伸；以及
Z向定位夹紧装置，所述Z向定位夹紧装置包括Z向定位块和夹紧气缸，所述Z向定位块用于与车身上边梁上表面配合定位，所述夹紧气缸用于夹紧车身上边梁的下表面。
10.如权利要求8或9所述的汽车前端模块装配方法，其特征在于，在步骤S3中，在将第一夹持单元(1)相对于车身精确定位后，采用过定位结构实现第一夹持单元(1)相对于车身的辅助定位，所述过定位结构包括辅助定位销以及辅助定位销驱动装置，所述辅助定位销垂直于所述两个主定位销，且设置为能够沿其轴线相对于所述第一夹持单元运动，所述辅助定位销驱动装置用于在所述精确定位结构实现相对于车身的精确定位之后，驱动所述辅助定位销沿其轴线运动至插入车身的相应辅助定位孔。
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