CN108609071B - 用于车身组装系统的预装配单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种预装配单元，其包括侧挂架，其被安装在运输路径的两侧处的作业机器人上并且限制侧组件的下部。引导柱在车身高度方向上被固定地安装在输送路径的两侧处的预装配框架中。引导柱与侧挂架联接以在横向方向上限制侧组件并且被配置成将侧挂架规律地定位在车底组件的两侧处。焊接机器人被安装在运输路径的两侧处并且被配置成焊接侧组件的下部和车底组件。

Description

用于车身组装系统的预装配单元

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月13日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0169842的韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种车身组装系统。

背景技术

通常，车身通过组装在车身子工序中制造的各种产品面板以具有白车身(B.I.W)形状的工序。

车身由包括以下的部件构成：车底板，其支撑在框架的下部的诸如引擎和轴的驱动单元以及座椅；两侧板，其形成框架的左侧和右侧；车顶板，其形成框架的顶部；其它多个前围板；车顶纵梁；行李箱；以及背板。车身部件在被称为主装配(buck)的工序(在本领域中也被称为车身组装工序)中组装。

在主装配工序中，背板被附接到车底板，并且此后，两侧板、前围板、车顶纵梁、行李箱和车顶板通过车身组装系统被焊接和组装。

例如，车身系统通过侧挂架和侧门限制侧板并且将侧板设置在车底板中，将前围板、车顶纵梁和行李箱设置在侧板中，并且此后，通过焊接机器人焊接部件的附接部分。

现有技术中的车身组装系统包括旋转分度头(index)(在本领域中通常也被称为“4-平面旋转器”)，其中用于每种车辆类型的侧门分别被安装在4个平面上。4-平面旋转分度头可以旋转，同时通过每个侧门限制用于每种车辆类型的侧板，并且在常规位置处将相应车辆类型的侧板设置在车底板的两侧处。

在现有技术中，由于车身的整个框架通过4-平面旋转分度头的用于每种车辆类型的侧门被一次地限制，因此整个车身组装系统的重量和尺寸不得不增加。

进一步地，在现有技术中，由于用于每种车辆类型的侧门被安装在4-平面旋转分度头的每个平面上，因此需要额外地安装大重量的巨大设备，以组装五种或更多种车辆类型的车身。

注册号为1326816的韩国专利(2013年11月1日注册)公开一种与本文公开的主题相关的主题。

由于在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，因此其可以包含不形成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的实施例涉及一种车身组装系统，并且具体实施例涉及一种用于车身组装系统的预装配单元，其能够应对车身组装线的主装配工序中的各种类型的车身组装。

本发明已经致力于提供一种用于车身组装系统的预装配单元，不同于通过单个工序形成车身的框架，该预装配单元将车身组装工序分成两个工序，以组装至少5种或更多种车辆类型的车身并且实现整个设备的轻量化。

本发明的示例性实施例提供一种用于车身组装系统的预装配单元，该车身组装系统具有沿着车底组件的运输路径设置的预装配部分和主装配部分，该预装配单元被配置在预装配部分中。预装配单元包括：i)侧挂架，其被安装在运输路径的两侧处的作业机器人上并且限制侧组件的下部；ii)引导柱，其在车身高度方向上被固定地安装在运输路径的两侧处的预装配框架中，与在横向方向上限制侧组件的侧挂架联接，并且将侧挂架规律地定位在车底组件的两侧处；以及iii)至少一个焊接机器人，其被安装在运输路径的两侧处并且焊接侧组件的下部和车底组件。

预装配单元可以进一步包括机器人挂架，其限制通过运输挂架运输到预装配部分的侧组件并且将侧组件装载到侧挂架。

侧挂架可以通过作业机器人与引导柱联接。

侧挂架和引导柱的联接方向可以是作为与车底组件和侧组件的联接方向相同的车辆宽度方向的横向方向。

侧挂架可以包括：挂架框架，其被安装在作业机器人的臂的前端；至少一个参考销，其被安装在挂架框架中并且装配在侧组件的参考孔中；以及多个第一夹具，其被安装在挂架框架中，夹紧侧组件的下部并且限制侧组件的车身运输方向和高度方向。

第一夹具可以以三角形结构设置在挂架框架中。

侧挂架可以包括：滚动构件，其可滚动地安装在挂架框架的两端下方；以及引导销，其被安装在滚动构件的顶部上以在挂架框架的两端处在横向方向上突出。

滚动构件可以包括引导辊，其在横向方向上可旋转地安装在挂架框架的两端下方。

引导辊可以可旋转地被设置在横向方向上，同时线接触引导柱的顶部。

引导辊可以可旋转地被设置在横向方向上，同时点接触引导柱的顶部。

引导辊可以具有滚动平面，该滚动平面具有山形并且点接触引导柱的顶部。

滚动构件可以包括引导球，其被安装在挂架框架的两端下方以可全向地旋转。

引导销可以在其突出部分处具有锥形平面。

引导柱可以包括一对柱框架，其被安装在预装配框架上以彼此间隔开并且具有引导滚动构件并且在横向方向上形成在柱框架的顶部上的导轨。

与引导销联接的引导槽被形成在柱框架中的导轨的端部处。

导轨可以具有在两侧处朝向轨底部倾斜的轨平面。

引导槽可以具有与轨平面连接的销联接平面。

在侧挂架联接到引导柱的同时，用于夹紧侧组件的最下端的多个第二夹具与侧挂架分离地被安装在预装配框架中。

第二夹具可以被安装成通过驱动单元在车身运输方向、车身高度方向和横向方向的3-轴方向上往复运动。

本发明的另一示例性实施例提供一种用于车身组装系统的预装配单元，该车身组装系统具有沿着车底组件的运输路径设置的预装配部分和主装配部分，该预装配单元被配置在预装配部分中。预装配单元包括：i)侧挂架，其被安装在运输路径的两侧处的作业机器人的臂的前端上并且限制侧组件的下部；ii)浮动单元，其被安装在作业机器人的臂的前端并且被设置成在车身运输方向和高度方向上移动；iii)引导柱，其在车身高度方向上被固定地安装在运输路径的两侧处的预装配框架中，与在横向方向上限制侧组件的侧挂架联接，并且将侧挂架规律地定位在车底组件的两侧处；以及iv)至少一个焊接机器人，其被安装在运输路径的两侧处并且焊接侧组件的下部和车底组件。

浮动单元可以包括：第一安装板，其被安装在作业机器人的臂的前端；第一浮动板，其联接到第一安装板；第二安装板，其与侧挂架联接；第二浮动板，其联接到第二安装板；以及第三浮动板，其被设置在第一浮动板和第二浮动板之间并且联接到第一浮动板和第二浮动板。

第一浮动板和第三浮动板可以被设置成通过第二浮动板在车身运输方向上移动。

第二浮动板和第三浮动板可以被设置成通过第一浮动板在车身高度方向上移动。

浮动单元可以包括第一止动件，其被安装在第一浮动板和第三浮动板中并且限制第二浮动板和第三浮动板的车身高度方向的移动范围。

浮动单元可以包括第二止动件，其被安装在第二浮动板和第三浮动板中并且限制第一浮动板和第三浮动板的车身运输方向的移动范围。

浮动单元可以包括安装在第一浮动板中的锁定缸，其具有在第一浮动板和第三浮动板之间通过空气压力在横向方向上移动的锁定销并且选择性地将锁定销联接到第三浮动板的中心处的销孔。

附图说明

图1和图2是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的车身组装系统的框图。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的侧组件的图。

图4是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的透视图。

图5是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的侧挂架的透视图。

图6是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的侧挂架的滚动构件和引导销的图。

图7是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的侧挂架中的滚动构件的其它示例的图。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的浮动单元的透视图。

图9是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的浮动单元的锁定缸的图。

具体实施方式

在下文中，将参照其中示出本发明的示例性实施例的附图更全面地描述本发明。

图1和图2是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的车身组装系统的框图。

参照图1和图2，根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100可以被应用于车身组装线，其限制和焊接在车身组装线上运输的车身组装部件并且将车身组装部件组装成一个完整的车身。

车身组装线包括：主工序，其组装成为车身基部的车底组件；侧工序，其组装作为车身的壁部件的侧组件；以及主装配工序，其将侧组件组装到车底组件并且将前围、车顶纵梁和行李箱组装到侧组件。

在本文中，主装配工序是通过大型设备固定焊接夹具并且在摆动、旋转和移动焊接夹具的同时整体地组装侧车身组件和车身底部的工序。

根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100可以被应用于主装配工序，其通过车身装配线中的机器人利用点焊设备来组装车底组件、左侧组件和右侧组件、前围、车顶纵梁和行李箱。

在下文中，将描述其中在主装配工序中侧组件基于车底组件被附接到车底组件的两侧并且前围、车顶纵梁和行李箱被附接到侧组件的示例。

即，根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100可以基于沿着通过车线1设置的运输路径运输的车底组件2将侧组件3组装到车底组件2的两侧并且将前围7、车顶纵梁8和行李箱9组装到侧组件3。

在本发明的示例性实施例中，车底组件2的运输方向被定义为车身运输方向，并且在本领域中，车身运输方向被称为T方向，车辆宽度方向被称为L方向，车身的高度方向被称为H方向。然而，在本发明的示例性实施例中，L方向、T方向和H方向被定义为车身的运输方向、车辆宽度方向和高度方向。另外，在本发明的示例性实施例中，车辆宽度方向是侧组件3联接到车底组件2的两侧的方向，并且在下文中，车辆宽度方向被称为横向方向。

不同于由单个工序形成车身的框架，根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100将车身组装工序分成两个工序，以组装至少5种或更多种车辆类型的车身并且实现整个设备的轻量化。

为此，根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100设置根据车线1的运输路径划分的预装配部分20和主装配部分50。

另外，根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100主要包括配置在预装配部分20中的预装配单元200和配置在主装配部分50中的主装配单元500。

预装配单元200和主装配单元500可以在预装配部分20和主装配部分50中被安装在一个框架中并且被安装在各个划分的框架中。

用于支撑部件的框架包括含有各种支架、支撑块、板、壳体、盖、彩色装饰等的附属部件。然而，由于附属部件用于将各个部件安装在框架中，因此除了在本发明的示例性实施例中的例外情况之外，附属部件被整体地称为框架。

同时，在本发明的示例性实施例中，如图3所示，侧组件3可以基于点划参考线4被划分为下部4a和上部4b。另外，侧组件3具有前柱5a、中柱5b、后柱5c和后组合灯单元5d。此外，用于限制侧组件3的常规位置的至少一个参考孔6被形成在侧组件3中。

在本发明的示例性实施例中，预装配单元200用于相对于车底组件2的两侧限制对于每种车辆类型不同的侧组件3的下部4a并且将下部4a预组装到车底组件2。预装配单元200被配置在预装配部分20中的车线1的运输路径的两侧中的每一侧处。

另外，在本发明的示例性实施例中，主装配单元500用于将车身部件后组装到通过车线1运输到主装配部分50的车身的侧组件3，而侧组件3的下部4a通过预装配部分20中的预装配单元200被预组装到车底组件2。

即，主装配单元500用于将侧组件3的上部4b限制在主装配部分50中并且将车身部件组装到侧组件3的上部4b。在本文中，车身部件可以包括前围7、车顶纵梁8和行李箱9。

主装配单元500被配置在预装配部分50中的车线1的运输路径的两侧中的每一侧处。主装配单元500包括侧夹具510、旋转分度头610、CRP装载单元710和焊接机器人810(在下文中被称为“第二焊接机器人”)，以用于限制侧组件3的车辆宽度方向(横向方向)并且将车身部件后组装到侧组件3的上部4b。

在下文中，将仅描述与本发明的示例性实施例相关的预装配单元200的配置并且将省略对主装配单元500的配置的详细描述。

图4是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的透视图。

参照图1和图4，根据本发明的示例性实施例的预装配单元200包括侧挂架210、引导柱310和多个第一焊接机器人410，以用于限制侧组件3的车身的运输方向和高度方向并且将侧组件3的下部4a(在下文中参见图3)预组装到车底组件2。

在本文中，预组装意味着不设置将侧完整型侧组件3定位到车身的车底组件2的组件，而是将侧组件3的下部焊接组装到车底组件2。

在本发明的示例性实施例中，侧挂架210用于夹紧或夹持对于每种车辆类型不同的侧组件3的下部4a并且限制侧组件3的车身的运输方向和高度方向。

多个侧挂架210被设置成分别对应于对于每种车辆类型不同的侧组件3。另外，侧挂架210可以被设置成被安装在预装配部分20中的第一作业机器人HR1上并且可更换地从第一作业机器人HR1的臂的前端分离/附接到第一作业机器人HR1的臂的前端。

由于多个侧挂架210被设置成对应于对于每种车辆类型不同的侧组件3，因此预装配部分20包括用于储存侧挂架210的储存单元(未示出)。储存单元被配置在预装配部分20中的车线1的运输路径的两侧处。

如上所述，储存在储存单元中的侧挂架210可以根据对于每种车辆类型不同的侧组件3可更换地从第一作业机器人HR1的臂的前端分离/附接到第一作业机器人HR1的臂的前端。

同时，侧挂架210可以限制在预装配部分20中的预定位置处对准的侧组件3的下部4a。为此，根据本发明的示例性实施例的预装配单元200包括如图1所示的机器人挂架190。

机器人挂架190可以限制通过运输挂架110运输到预装配部分20的侧组件3，并且通过机器人到机器人方案将侧组件3装载到侧挂架210。

机器人挂架190包括安装在挂架机器人191的臂的前端上的普通夹具193。普通夹具193通常用于将对于每种车辆类型不同的侧组件3对准并限制到预定位置。机器人挂架190可以设置侧组件3的参考位置，支撑侧组件3的边缘，并且夹紧边缘。由于普通夹具193通过在本领域中众所周知的现有技术的夹具装置配置，因此在本说明书中将省略对普通夹具的更详细的说明。

图5是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的侧挂架的透视图。

参照图4和图5，根据本发明的示例性实施例的侧挂架210主要包括挂架框架211、参考销231和第一夹具241。

挂架框架211被安装在定位于预装配部分20(在下文中参见图1)中的第一作业机器人HR1(在下文中参见图1)的臂的前端上。挂架框架211可以通过设置在第一作业机器人HR1的臂的前端处的换刀装置(未示出)被安装在第一作业机器人HR1的臂的前端上或从臂的前端分离。

设置侧组件3的参考位置的参考销231以至少一个的数量被安装在挂架框架211中。参考销231装配在如图3所示的侧组件3的参考孔6中。

参考销231可以通过参考销231的驱动装置在挂架框架211的前表面上在前后方向上移动并且装配在侧组件3的参考孔6中。此外，参考销231可以被配置成通过驱动装置在车身运输方向、车身高度方向和横向方向的3-轴方向上是位置可变的，以对应于对于每种车辆类型不同的侧组件3的参考孔6。

第一夹具241仅夹紧侧组件3的下部4a并且限制侧组件3的车身的运输方向和高度方向并且多个第一夹具241被安装在挂架框架211中。

第一夹具241被安装在挂架框架211的两端中的每一个处并且多个第一夹具241被安装在两端之间。设置在挂架框架211的两端处的第一夹具241可以夹紧侧组件3的前侧和后侧(后组合灯单元)。挂架框架211的两端处的第一夹具241被固定地设置在两端处。

另外，设置在挂架框架211的两端之间的多个第一夹具241可以夹紧如图3所示的侧组件3的前柱5a、中柱5b和后柱5c。

在本文中，与侧组件3的前柱5a、中柱5b和后柱5c相对应的第一夹具241可以被安装成通过驱动单元243在车身运输方向上往复运动而位置可变化。

驱动单元243用于根据侧组件3的柱部分的位置在车身运输方向上移动第一夹具241。例如，驱动单元243可以通过现有技术中的引导结构247使第一夹具241在车身运输方向上往复运动，该引导结构247引导操作缸245的线性运动。

侧挂架210的第一夹具241可以以三角结构安装在挂架框架211中，以便基于侧组件3的中心稳定地夹持侧组件3的下部。

同时，在本发明的示例性实施例中，侧挂架210可以进一步包括如图6所示的安装在挂架框架211中的滚动构件221和引导销227。

滚动构件221和引导销227用于将通过第一夹具241限制侧组件3的下部4a的挂架框架211联接到引导柱310，稍后将进一步描述。

详细地，滚动构件221和引导销227用于在横向方向上通过第一作业机器人HR1使通过第一夹具241限制侧组件3的挂架框架211沿着引导柱310移动到车底组件2的两侧并且将移动的挂架框架211联接到引导柱310。

在本文中，由挂架框架211通过第一夹具241限制的侧组件3与挂架框架211和引导柱310联接并且匹配联接到车底组件2的两侧(在下文中参见图1)。另外，挂架框架211和引导柱310的联接方向意味着横向方向作为与车底组件2和侧组件3的联接方向相同的车辆宽度方向。

当挂架框架211通过第一作业机器人HR1沿着引导柱310在横向方向上移动到车底组件2的两侧时，滚动构件221在支撑引导柱310的同时旋转。

滚动构件221被可滚动地安装在挂架框架211的两端中的每一端的下方。滚动构件221可以包括在与引导柱310接触的同时在横向方向上旋转的引导辊223。作为一个示例，引导辊223被设置成在与引导柱310线接触的同时在横向方向上旋转。

作为另一示例，如图7A所示，引导辊223可以被设置成在与引导柱310点接触的同时在横向方向上旋转。在本文中，引导辊223具有与引导柱310点接触的具有山形的滚动平面223a。

可选地，滚动构件221不特别地包括引导辊223，而是如图7B所示，滚动构件221可以包括安装在挂架框架211的两端中的每一端的下方以可全向地旋转的引导球225。

如图6所示，引导销227被安装成在挂架框架211的两端中的每一端处沿着横向方向在滚动构件221的顶部突出。引导销227用于将沿着引导柱移动预定距离的挂架框架211联接到引导柱310。锥形平面229被形成在引导销227的突出部分处。

在本文中，预定距离是从滚动构件221与引导柱310的接触开始部分直到引导销227与引导柱310的联接部分的距离。即，预定距离意味着滚动构件221与引导柱310的接触开始部分与由挂架框架211限制的侧组件3和待匹配联接侧组件3的车底组件2两者之间的距离。

以下将更详细地描述滚动构件221和引导销227与引导柱310的联接结构。

参照公开的附图和图4及图6，根据本发明的示例性实施例的引导柱310与预装配部分20中在横向方向上限制侧组件3的侧挂架210联接并且用于将侧组件3设置在车底组件2的两侧中的每一侧的常规位置处。

此外，根据本发明的示例性实施例的引导柱310用于移除侧组件3的位置分布，这可能在第一作业机器人HR1操纵限制侧组件3的侧挂架210的同时发生，并且用于最小化侧组件3至车底组件2的两侧中的每一侧的组件分布。

引导柱310被设置在预装配部分20中的车线1的运输路径的两侧中的每一个侧(在下文中参见图1)并且在横向方向上通过第一作业机器人HR1与侧挂架210的挂架框架211联接。

引导柱310在预装配部分20的运输路径的两侧处在车身高度方向上被固定地安装在预装配框架311中。引导柱310包括一对柱框架331。

柱框架331通过第一作业机器人HR1与侧挂架210的挂架框架211大致联接，被设置在预装配框架311中以在车身运输方向上彼此间隔开，并且在车身高度方向上被固定到预装配框架311的顶部上。用于引导挂架框架211的导轨351和引导槽371被形成在柱框架331的顶部上。

在横向方向上引导侧挂架210的滚动构件221的导轨351在横向方向上以凹槽状形成在柱框架331的顶部上。导轨351具有在其两侧处朝向轨底部倾斜的轨平面353。

另外，引导槽371被形成在柱框架331的顶部上的导轨351的端部处并且与侧挂架210的引导销227联接。引导槽371与导轨351的轨平面353连接，并且具有与引导销227的锥形平面229联接的销联接平面373。

同时，如图4所示，在本发明的示例性实施例中，在限制侧组件3的侧挂架210联接到柱框架331的同时，预装配框架311进一步包括用于夹紧侧组件3的最下端的多个第二夹具381。

第二夹具381被设置成与侧挂架210分离地在车身运输方向上以预定间隔彼此间隔开。第二夹具381可以夹紧侧组件3的下侧密封件。

在本文中，第二夹具381在图4中示意性地示出，然而第二夹具381可以被安装成通过驱动单元(未示出)在车身运输方向、车身高度方向和横向方向的3-轴方向上往复运动以对应于对于每种车辆类型不同的侧组件3。

参照上述的图1，第一焊接机器人410用于焊接通过侧挂架210和引导柱310规律地定位在车底组件2的两侧处的侧组件3的下部4a与车底组件2。

多个第一焊接机器人410被安装在预装配部分20中的车身运输方向上并且具有其中点焊设备被安装在机器人的臂的前端上的结构。

由于第一焊接机器人410通过在本领域中众所周知的现有技术的点焊机器人配置，因此在本说明书中将省略对该部件的更详细的说明。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的应用于车身组装系统的预装配单元的浮动单元的透视图。

参照图1和图8，根据本发明的示例性实施例的预装配单元200包括浮动单元250，其被安装在第一作业机器人HR1的臂的前端处并且被设置成在车身运输方向和车身高度方向上移动。

浮动单元250用于当由机器人挂架190限制的侧组件3通过机器人到机器人方案被装载到侧挂架210时以及当侧挂架210联接到引导柱310时，通过侧挂架210的位置分布减小在XY轴方向(车身运输方向和车身高度方向)上施加到第一作业机器人HR1的负载。

浮动单元250包括第一安装板251、第一浮动板253、第二安装板255、第二浮动板257和第三浮动板259。

第一安装板251可以被安装在第一作业机器人HR1的臂的前端上。第一浮动板253联接到第一安装板251。第二安装板255可以与侧挂架210的挂架框架211联接。第二浮动板257联接到第二安装板255。在本文中，用于连接挂架框架211的换刀装置(未示出)可以被安装在第二安装板255上。

第三浮动板259被设置在第一浮动板253和第二浮动板257之间并且联接到第一浮动板253和第二浮动板257以在车身运输方向和车身高度方向上移动。

当描述第一浮动板至第三浮动板253、257和259的联接结构时，第一轨道构件261在车身高度方向上被安装在第一浮动板253的一个平面(图8中的顶部)的两侧处，并且与第一轨道构件261可滑动地联接的第一滑块263被安装在第三浮动板259的一个平面(图8中的底部)的两侧处。

另外，第二轨道构件265被安装在第三浮动板259的另一个平面(图8中的顶部)的两侧处，并且与第二轨道构件265可滑动地联接的第二滑块267被安装在第二浮动板257的一个平面(图8中的底部)的两侧处。

在本文中，第一安装板251联接到第一浮动板253的另一个平面(图8中的底部)，并且第二安装板255联接到第二浮动板257的另一个平面(图8中的顶部)。

另外，当第一安装板251和第二安装板255处于自由状态时，第一浮动板253和第三浮动板259被设置成通过第二轨道构件265和第二滑块267在车身运输方向上移动，并且第二浮动板257和第三浮动板259被设置成通过第一轨道构件261和第一滑块263在车身高度方向上移动。

在该情况下，第一浮动板253与第一安装板251联接并且第一安装板251被安装在第一作业机器人HR1的臂的前端上，从而第一浮动板253可以被认为是本发明的示例性实施例中的固定构件。另外，第二浮动板257与第二安装板255联接并且第二安装板255与侧挂架210的挂架框架211联接，从而第二浮动板257和第三浮动板259可以被认为是本发明的示例性实施例中的可移动构件。

因此，当第一浮动板253被认为是固定构件并且第二浮动板257和第三浮动板259被认为是可移动构件时，第二浮动板257和第三浮动板259在车身高度方向上移动并且第二浮动板257在车身运输方向上移动。因此，通过第二安装板255联接到第二浮动板257的侧挂架210的挂架框架211可以在车身运输方向和车身高度方向上移动。

同时，根据本发明的示例性实施例的浮动单元250包括安装在第一浮动板253和第三浮动板259中的第一止动件271以及安装在第二浮动板257和第三浮动板259中的第二止动件281。

第一止动件271用于当第一安装板251和第二安装板255处于自由状态时，限制第二浮动板257和第三浮动板259的车身高度方向的移动范围。第一止动件271包括：具有“凸”形的第一突出构件273，其被安装在第一浮动板253的一侧处；以及具有“凹”形的第一槽构件275，其被安装在第三浮动板259的一侧处并且以预定间隙与第一突出构件273不均匀地联接。

另外，第二止动件281用于当第一安装板251和第二安装板255处于自由状态时，限制第一浮动板253和第三浮动板259的车身运输方向的移动范围。第二止动件281包括：具有“凸”形的第二突出构件283，其被安装在第三浮动板259的一侧处；以及具有“凹”形的第二槽构件285，其被安装在第二浮动板257的一侧处并且以预定间隙与第二突出构件283不均匀地联接。

此外，当第一浮动板253被认为是固定构件时，如图9所示，根据本发明的示例性实施例的浮动单元250包括用于选择性地锁定和解锁第二浮动板257和第三浮动板259的移动的锁定缸290。

在本文中，锁定意味着基于第一浮动板253将第二浮动板257和第三浮动板259规律地设置到原始位置并且阻止第二浮动板257和第三浮动板259移动的状态。另外，解锁意味着第二浮动板257和第三浮动板259基于第一浮动板253在车身运输方向和车身高度方向上可移动的状态。

锁定缸290被设置成气压缸并且在第一浮动板253和第三浮动板259之间被安装在第一浮动板253的一个平面上。锁定缸290包括通过空气压力在横向方向上移动的锁定销293。锁定销293可以通过空气压力选择性地联接到在第三浮动板259的中心处的销孔295。

即，当锁定销293从第三浮动板259的销孔295释放时，解锁状态可以被保持，并且当锁定销293联接到销孔295时，锁定状态可以被保持。

在下文中，将参照以上公开的附图详细地描述根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100的如上配置的预装配单元200的操作以及车身的组装工序。

首先，在本发明的示例性实施例中，在副组装线中组装的车底组件2通过车线1沿着预定的运输路径被运输到预装配部分20。

在预装配部分20中，预装配单元200的侧挂架210被安装在第一作业机器人HR1的臂的前端上。

在本文中，第一作业机器人HR1的臂的前端与浮动单元250的第一安装板251联接，并且侧挂架210通过换刀装置(未示出)与浮动单元250的第二安装板255联接。

在该状态下，侧组件3通过运输挂架110被运输到预装配部分20，并且在本发明的示例性实施例中，侧组件3通过机器人挂架190从运输挂架110卸载。

机器人挂架190在对准侧组件3的同时夹紧侧组件3。在该状态下，在本发明的示例性实施例中，侧组件3利用机器人到机器人方案并通过机器人挂架190被装载到侧挂架210。

当详细地描述这种工序时，首先，浮动单元250的锁定缸290通过空气压力将锁定销293与第三浮动板259的销孔295分离。

然后，浮动单元250保持其中第二浮动板257和第三浮动板259基于第一浮动板253在车身运输方向和车身高度方向上可移动的状态(解锁状态)。

然后，在本发明的示例性实施例中，侧挂架210的参考销231通过第一作业机器人HR1装配在由机器人挂架190限制的侧组件3的参考孔6中。

在这种工序中，当发生侧挂架210的位置分布时，侧挂架210可以通过浮动单元250的第一浮动板至第三浮动板253、257和259在车身运输方向和车身高度方向上移动，并且在本发明的示例性实施例中，在车身运输方向和车身高度方向上施加到第一作业机器人HR1的负载可以减小。

即，在本发明的示例性实施例中，当负载通过侧挂架210的位置分布被施加到装配在侧组件3的参考孔6中的侧挂架210的参考销231时，侧挂架210可以通过浮动单元250在车身运输方向和车身高度方向上移动。

在本文中，第二浮动板257和第三浮动板259通过第一轨道构件261和第一滑块263在车身高度方向上移动，并且第二浮动板257通过第二轨道构件265和第二滑块267在车身运输方向上移动。

因此，通过第二安装板255联接到第二浮动板257的侧挂架210在车身运输方向和车身高度方向上移动。在该情况下，第二浮动板257和第三浮动板259的车身高度方向的移动被第一止动件271限制，并且第二浮动板257的车身运输方向的移动被第二止动件281限制。

然后，机器人挂架190释放侧组件3的限制并且返回到原始位置。此后，浮动单元250的锁定缸290通过空气压力将锁定销293联接到第三浮动板259的销孔295。

然后，在本发明的示例性实施例中，第二浮动板257和第三浮动板259基于第一浮动板253被规律地设置到原始位置并且第二浮动板257和第三浮动板259的移动被阻止。即，侧挂架210在通过浮动单元250移动之前返回到原始位置。

在本发明的示例性实施例中，在侧组件3的参考位置被设置在侧挂架210中的同时，侧组件3的下部4a通过侧挂架210的第一夹具241夹紧。

在该情况下，设置在侧挂架210的挂架框架211的两端处的第一夹具241夹紧侧组件3的前侧和后侧(后组合灯单元)。

另外，设置在挂架框架211的两端之间的多个第一夹具241分别夹紧侧组件3的前柱5a、中柱5b和后柱5c。

在该情况下，设置在挂架框架211的两端之间的多个第一夹具241分别夹紧侧组件3的前柱5a、中柱5b和后柱5c，同时根据侧组件3的柱部分的位置通过驱动单元243在车身运输方向上移动。

在该情况下，在本发明的示例性实施例中，限制侧组件3的侧挂架210通过第一作业机器人HR1被运输到引导柱310。

然后，在本发明的示例性实施例中，侧挂架210通过第一作业机器人HR1沿着引导柱310移动到车底组件2的两侧中的每一侧并且联接到引导柱310。

当更详细地描述这种工序时，首先，在本发明的示例性实施例中，在侧挂架210通过第一作业机器人HR1被定位在引导柱310的顶部上的同时，侧挂架210移动到引导柱310的顶部。

在本文中，浮动单元250的锁定缸290通过空气压力将锁定销293与第三浮动板259的销孔295分离。然后，浮动单元250保持其中第二浮动板257和第三浮动板259基于第一浮动板253在车身运输方向和车身高度方向上可移动的状态(解锁状态)。

在本发明的示例性实施例中，侧挂架210通过第一作业机器人HR1移动到引导柱310的顶部，并且侧挂架210的滚动构件221被定位在引导柱310的导轨351的开始部分处。

在这种工序中，当发生侧挂架210的位置分布时，侧挂架210可以通过浮动单元250的第一浮动板至第三浮动板253、257和259在车身运输方向和车身高度方向上移动，并且在本发明的示例性实施例中，在车身运输方向和车身高度方向上施加到第一作业机器人HR1的负载可以减小。

即，在本发明的示例性实施例中，当滚动构件221接触导轨351的轨平面353并且负载通过侧挂架210的位置分布被施加到滚动构件221时，侧挂架210可以通过浮动单元250在车身运输方向和车身高度方向上移动。由于浮动单元250的操作与上述类似，因此将省略其更详细的描述。

在本发明的示例性实施例中，在执行这种工序之后，侧挂架210通过第一作业机器人HR1沿着引导柱310在横向方向上移动。

在该情况下，在本发明的示例性实施例中，侧挂架210的重量通过在接触导轨351的轨底部的同时旋转的滚动构件221被支撑并且侧挂架210沿着导轨351在横向方向上移动。

当侧挂架210通过第一作业机器人HR1沿着导轨351在横向方向上移动预定距离时，侧挂架210的引导销227联接到引导柱310的引导槽371。

即使在这种情况下，也可能发生侧挂架210的位置分布。即使在这种情况下，侧挂架210可以通过浮动单元250的第一浮动板至第三浮动板253、257和259在车身运输方向和车身高度方向上移动，并且在本发明的示例性实施例中，在车身运输方向和车身高度方向上施加到第一作业机器人HR1的负载可以减小。

即，在本发明的示例性实施例中，当负载通过侧挂架210的位置分布被施加到与引导槽371的销联接平面373接触的引导销227的锥形平面229时，侧挂架210可以通过浮动单元250在车身运输方向和车身高度方向上移动。

在本发明的示例性实施例中，侧挂架210的引导销227可以联接到引导柱310的引导槽371，并且由侧挂架210限制的侧组件3可以在横向方向上精确地匹配车底组件2的两侧中的每一侧。

此外，在本发明的示例性实施例中，在第一作业机器人HR1操纵限制侧组件3的侧挂架210的同时可能发生的侧组件3的位置分布被限制成最小化侧组件3到车底组件2的两侧中的每一侧的组件分布。

同时，如上所述，当侧组件3匹配联接到车底组件2的两侧中的每一侧时，侧组件3的下侧密封件通过第二夹具381夹紧。

在本文中，第二夹具381可以通过驱动单元在车身运输方向、车辆宽度方向和高度方向的3-轴方向上移动以对应于对于每种车辆类型不同的侧组件3并且夹紧侧组件3的下侧密封件。

因此，在本发明的示例性实施例中，侧组件在车身运输方向和高度方向上的移动可以通过侧挂架210和第二夹具381来限制，并且侧组件3的下部4a可以被规律地定位在车底组件2的两侧中的每一个侧。

在该状态下，在本发明的示例性实施例中，侧组件3的下部4a和车底组件2通过第一焊接机器人410被焊接到彼此，并且侧组件3的下部4a被预组装到车底组件2的两侧中的每一侧。

另一方面，在本发明的示例性实施例中，当侧组件3的下部4a通过第一焊接机器人410预组装到车底组件2的两侧中的每一侧时，侧挂架210通过第一焊接机器人410与引导柱310分离。

在该情况下，浮动单元250的锁定缸290通过空气压力将锁定销293联接到第三浮动板259的销孔295。然后，在本发明的示例性实施例中，第二浮动板257和第三浮动板259基于第一浮动板253被规律地设置到原始位置并且第二浮动板257和第三浮动板259的移动被阻止。即，侧挂架210在通过浮动单元250移动之前返回到原始位置。

执行到目前为止描述的一系列工序，并且在本发明的示例性实施例中，当侧组件3的下部4a通过预装配部分20中的预装配单元200预组装到车底组件2的两侧中的每一侧时，预组装的车身沿着车线1的运输路径被运输到主装配部分50。

然后，侧组件3的车辆宽度方向(横向方向)通过主装配部分50中的第二作业机器人HR2以及主装配单元500的侧夹具510、旋转分度头610、CRP装载单元710和第二焊接机器人810来限制，并且侧组件3的上部4b与诸如前围7、车顶纵梁8和行李箱9的车身部件被后组装。

通过根据本发明的示例性实施例的车身组装系统100，侧组件3的下部4a可以通过预装配部分20中的预装配单元200预组装到车底组件2，并且侧组件3的上部4b可以与车身部件通过主装配部分50中的主装配单元500被后组装。

因而，在本发明的示例性实施例中，不同于通过单个工序来形成车身的框架，车身组装工序被分成两个工序，以组装至少5种或更多种车辆类型的车身。

因此，在本发明的示例性实施例中，可以灵活地生产多种类型车辆，可以缩短设备准备时间，可以实现整体设备的轻量化和简化，并且可以减少初始投资成本和增加车辆类型时的投资成本。

此外，在本发明的示例性实施例中，由于浮动单元250被配置在预装配部分20中的第一作业机器人HR1中，因此侧挂架210的位置分布可以通过浮动单元250来吸收并且在车身运输方向和高度方向上施加到第一作业机器人HR1的负载可以减小。

虽然已经结合目前被认为是实用性的示例性实施例描述本发明，但将理解的是，本发明不限于公开的实施例，而是相反地，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同布置。

Claims (19)

1.一种用于车身组装系统的预装配单元，所述车身组装系统具有沿着车底组件的运输路径设置的预装配部分和主装配部分，所述预装配单元被配置成在所述预装配部分中使用，所述预装配单元包括：

侧挂架，其被安装在所述运输路径的两侧处的作业机器人上并且被配置成限制侧组件的下部；

引导柱，其在车身高度方向上被固定地安装在所述运输路径的两侧处的预装配框架中，所述引导柱与所述侧挂架联接以在横向方向上限制所述侧组件，并且被配置成将所述侧挂架规律地定位在所述车底组件的两侧处；以及

焊接机器人，其被安装在所述运输路径的两侧处并且被配置成焊接所述侧组件的下部和所述车底组件，

其中每个侧挂架包括挂架框架，所述挂架框架被安装在所述作业机器人的臂的前端上，

其中所述侧挂架包括：滚动构件，其可滚动地安装在所述挂架框架的两端下方；以及引导销，其被安装在所述滚动构件的顶部上以在所述挂架框架的两端处在所述横向方向上突出。

2.根据权利要求1所述的预装配单元，其中：

第一侧挂架通过所述作业机器人与所述引导柱联接；并且

所述侧挂架和所述引导柱的联接方向是作为与所述车底组件和所述侧组件的联接方向相同的车辆宽度方向的横向方向。

3.根据权利要求2所述的预装配单元，其进一步包括机器人挂架，所述机器人挂架限制通过运输挂架运输到所述预装配部分的所述侧组件并且将所述侧组件装载到所述第一侧挂架。

4.根据权利要求1所述的预装配单元，其中每个侧挂架进一步包括：

参考销，其被安装在所述挂架框架中并且被装配在所述侧组件的参考孔中；以及

多个第一夹具，其被安装在所述挂架框架中并且被配置成夹紧所述侧组件的下部并且限制所述侧组件的车身运输方向和高度方向。

5.根据权利要求4所述的预装配单元，其中所述第一夹具以三角形结构被设置在所述挂架框架中。

6.根据权利要求1所述的预装配单元，其中每个滚动构件包括在所述横向方向上可旋转地安装在所述挂架框架的两端下方的引导辊。

7.根据权利要求6所述的预装配单元，其中每个引导辊可旋转地被设置在所述横向方向上，同时线接触所述引导柱的顶部。

8.根据权利要求6所述的预装配单元，其中每个引导辊可旋转地被设置在所述横向方向上，同时点接触所述引导柱的顶部。

9.根据权利要求8所述的预装配单元，其中每个引导辊具有滚动平面，所述滚动平面具有山形并且点接触所述引导柱的顶部。

10.根据权利要求1所述的预装配单元，其中所述滚动构件包括被安装在所述挂架框架的两端下方以可全向地旋转的引导球。

11.根据权利要求1所述的预装配单元，其中每个引导销在其突出部分处具有锥形平面。

12.根据权利要求4所述的预装配单元，其中：

每个侧挂架包括可滚动地安装在所述挂架框架的两端下方的滚动构件；并且

所述引导柱包括一对柱框架，其被安装在所述预装配框架上以彼此间隔开并且具有引导所述滚动构件并且在所述横向方向上形成在所述柱框架的顶部上的导轨。

13.根据权利要求12所述的预装配单元，其中所述侧挂架包括被安装在所述滚动构件的顶部上以在所述挂架框架的两端处沿着所述横向方向突出的引导销，并且与所述引导销联接的引导槽被形成在所述柱框架中的所述导轨的端部处。

14.根据权利要求13所述的预装配单元，其中：

所述引导销在其突出部分处具有锥形平面；

所述导轨具有在两侧处朝向轨底部倾斜的轨平面；并且

所述引导槽具有与所述轨平面连接的销联接平面。

15.根据权利要求1所述的预装配单元，其中，在所述侧挂架联接到所述引导柱的同时，用于夹紧所述侧组件的最下端的多个第二夹具与所述侧挂架分离地被安装在所述预装配框架中。

16.一种用于车身组装系统的预装配单元，所述车身组装系统具有沿着车底组件的运输路径设置的预装配部分和主装配部分，所述预装配单元被配置在所述预装配部分中并且包括：

侧挂架，其被安装在所述运输路径的两侧处的作业机器人的臂的前端上并且限制侧组件的下部；

浮动单元，其被安装在所述作业机器人的臂的前端并且被设置成在车身运输方向和高度方向上移动；

引导柱，其在车身高度方向上被固定地安装在所述运输路径的两侧处的预装配框架中，所述引导柱与在横向方向上限制所述侧组件的所述侧挂架联接，并且被配置成将所述侧挂架规律地定位在所述车底组件的两侧处；以及

焊接机器人，其被安装在所述运输路径的两侧处并且焊接所述侧组件的下部和所述车底组件，

其中每个侧挂架包括挂架框架，所述挂架框架被安装在所述作业机器人的臂的前端上，

其中所述侧挂架包括：滚动构件，其可滚动地安装在所述挂架框架的两端下方；以及引导销，其被安装在所述滚动构件的顶部上以在所述挂架框架的两端处在所述横向方向上突出。

17.根据权利要求16所述的预装配单元，其中所述浮动单元包括：

第一安装板，其被安装在所述作业机器人的臂的前端；

第一浮动板，其联接到所述第一安装板；

第二安装板，其与所述侧挂架联接；

第二浮动板，其联接到所述第二安装板；以及

第三浮动板，其被设置在所述第一浮动板和所述第二浮动板之间并且联接到所述第一浮动板和所述第二浮动板，其中所述第一浮动板和所述第三浮动板被设置成通过所述第二浮动板在所述车身运输方向上移动并且所述第二浮动板和所述第三浮动板被设置成通过所述第一浮动板在所述车身高度方向上移动。

18.根据权利要求17所述的预装配单元，其中所述浮动单元包括：

第一止动件，其被安装在所述第一浮动板和所述第三浮动板中并且被配置成限制所述第二浮动板和所述第三浮动板的车身高度方向的移动范围；以及

第二止动件，其被安装在所述第二浮动板和所述第三浮动板中并且被配置成限制所述第一浮动板和所述第三浮动板的车身运输方向的移动范围。

19.根据权利要求17所述的预装配单元，其中所述浮动单元包括安装在所述第一浮动板中的锁定缸，所述锁定缸具有在所述第一浮动板和所述第三浮动板之间通过空气压力在所述横向方向上移动的锁定销并且选择性地将所述锁定销联接到所述第三浮动板的中心处的销孔。

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