CN113319546A - 组装装置、组装方法及批量组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于将第一部件(10)组装至第二部件(20)的组装装置、尤其是用于将车前灯组装至车灯框架的组装装置，其包括：可运动的预固定机构，其用于将第一部件(10)相对于第二部件(20)预固定在待组装位置处；及形体定位机构(30)，其包括能够相对于第二部件(20)布置在理论定位位置的至少一个形体定位件(31)，形体定位件(31)在理论定位位置能够以外轮廓抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件(10)。还涉及一种组装方法及一种批量组装方法。本发明可通过直观地观察形体定位件(31)与第一部件(10)来判断第一部件(10)的位置准确度，无需将组件转移到另外的测量设备。还可直接在线地调整第一部件(10)的位置。

Description

组装装置、组装方法及批量组装方法

技术领域

本发明涉及制造领域、尤其是组装制造领域，具体地涉及一种用于将第一部件组装至第二部件的组装装置、一种组装方法以及一种批量组装方法。

背景技术

随着经济的发展和生活水平的提高，车辆的使用量逐年增多。在车辆成为日常生活的主要交通工具的同时，人们对其制造工艺的要求变得越来越高，使得其生产工艺越来越先进，各种部件和组件的生产和检测技术也随之越来越先进，精度越来越高。

在目前的组件组装过程中，通常在组装完成后采用三坐标测量仪(CMM)或其它测量设备来检测组装是否合格。如果不合格，则需要修改下级件尺寸及安装位置。

然而，一方面，三坐标测量仪虽然具有高精度和高智能的优点，但在检测零部件时花费时间长，测量效率低，需要经验丰富的专业工程师投入很大精力来操作。因此难以满足大规模生产的快速、多方位检测的需求。另一方面，将组装完成的组件从生产线上移动到三坐标测量仪或者其它测量设备进行测量将大大降低生产效率。由于组件中的各部件之间的定位关系复杂，因此，需要在生产线下，重复进行很多次的安装、测量及调整，并且很难将部件的关键尺寸形体调整到高精度尺寸范围内。对于例如车门、车身等大型部件，将其从生产线上移动到测量设备本身就需要花费大量的时间及人力成本。

因此，现有技术在组件组装过程中的精度和效率等方面仍然存在不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的用于将第一部件组装至第二部件的组装装置以及相应的组装方法和相应的批量组装方法，以至少克服一个上述现有技术的不足。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将第一部件组装至第二部件的组装装置，其中，所述组装装置包括：可运动的预固定机构，其用于将第一部件相对于第二部件预固定在待组装位置处；以及形体定位机构，其包括能够相对于第二部件布置在理论定位位置的至少一个形体定位件，所述形体定位件在所述理论定位位置能够以外轮廓抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件。在本文中，具有理论尺寸的第一部件表示假想的无误差的第一部件。理论的待组装位置表示在设计的组件中，第一部件相对于第二部件所应处于的位置。

如果第一部件被准确地预固定在理论的待组装位置，则形体定位件将在理论定位位置处以外轮廓抵靠第一部件。如果第一部件以较大的位置误差被预固定，则位于理论定位位置的形体定位件将与第一部件间隔开，或者与第一部件发生干涉，即形体定位件和/或第一部件将无法定位到理论定位位置和待组装位置或将发生变形。在这种情况下，通过直观地观察形体定位件与第一部件，即可检测第一部件的位置准确度。无需将组装的第一部件和第二部件转移到另外的测量设备、例如三坐标测量仪来进行检测。另外，还可基于检测结果，分析偏差产生的原因，并且直接在线地通过可运动的预固定机构调整第一部件的位置，从而提高组装精度和效率。

在一个示例性实施例中，第一部件为车辆的前车灯，第二部件包括车灯框架。

在一个示例性实施例中，形体定位件包括：至少两个第一方向定位销，其设置成用于以外轮廓在第一方向上抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件的边缘；以及至少一个第二方向定位销，其设置成用于以外轮廓在与第一方向垂直的第二方向上抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件的边缘。

在一个示例性实施例中，形体定位件包括定位销，定位销可选地构造成圆柱形。

在一个示例性实施例中，形体定位件上设有刻度，设置成用于在第三方向抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件的形体定位件可选地设有沿与第三方向垂直的第四方向的长度刻度。

在一个示例性实施例中，形体定位机构包括支撑臂，形体定位件固定至所述支撑臂。支撑臂可设置成能够将形体定位件布置在理论定位位置和/或支撑臂可设置成能够使形体定位件沿彼此正交的x轴线、y轴线和z轴线中的至少一个运动。

在一个示例性实施例中，预固定机构设置成能够相对于组装装置的机架运动，使得第一部件相对于第二部件运动，尤其是使得第一部件能够相对于位于理论定位位置的形体定位件运动。

在一个示例性实施例中，预固定机构包括可运动的RPS定位工装。

根据本发明的第二方面，提供了一种利用根据本发明的组装装置将第一部件组装至第二部件的组装方法，其中，所述组装方法包括下述步骤：

S1、利用预固定机构将第一部件相对于第二部件预固定在待组装位置处；

S2、将形体定位机构的形体定位件布置在理论定位位置，根据位于理论定位位置处的形体定位件的外轮廓与第一部件的相对位置来判断第一部件的定位准确度；以及

S3、如果准确度满足组装要求则结束组装，如果准确度不满足组装要求则调整预固定机构的用于预固定第一部件的位置，并且重复步骤S1和步骤S2直到满足组装要求。

根据本发明的第三方面，提供了一种批量地将第一部件组装至第二部件的批量组装方法，其中，所述批量组装方法包括下述步骤：

利用根据本发明的组装方法将同一批第一部件中的多个第一部件组装至相应的多个第二部件，其中，对于所述多个第一部件中的每一个，记录预固定机构的用于预固定第一部件的最终位置，并确定最终位置的平均值；以及

将同一批第一部件中的其它第一部件组装至相应的第二部件，其中，将所述平均值作为预固定机构的用于预固定第一部件的位置。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于将第一部件组装至第二部件的组装装置；

图2示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例中的RPS定位工装的参考点；

图3示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的第一部件与相应的形体定位件；

图4示意性地示出了图3中(c)部分的放大视图；

图5示意性的示出了根据本发明的一个示例性实施例的组装方法的流程图；

图6示意性地示出了预固定在待组装位置处的第一部件偏离理论组装位置的情况；

图7示意性地示出了进行批量组装时的每一班次的首件调整流程；以及

图8示意性地示出了在组装过程中发现超差组件的处理流程。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。

图1示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于将第一部件10组装至第二部件20的组装装置。所述组装装置包括：可运动的预固定机构，其用于将第一部件10相对于第二部件20预固定在待组装位置处；以及形体定位机构30，其包括能够相对于第二部件20布置在理论定位位置的至少一个形体定位件31，所述形体定位件31在所述理论定位位置能够以外轮廓抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10。

形体定位件31可在预固定第一部件10之前预先布置在理论定位位置。替代地，形体定位件31也可在预固定第一部件10之后运动至理论定位位置。

应理解，具有理论尺寸的第一部件10表示假想的无误差的第一部件10。理论的待组装位置表示在设计的组件中，第一部件10相对于第二部件20所应处于的位置。换言之，如果第一部件10被准确地预固定在理论的待组装位置，则位于理论定位位置的形体定位件31将以外轮廓抵靠第一部件10。如果第一部件10以较大的位置误差被预固定，则位于理论定位位置的形体定位件31将与第一部件10间隔开，或者与第一部件10发生干涉，即形体定位件31和/或第一部件10将无法定位到理论定位位置和待组装位置或者将发生变形。

由此，通过直观地观察形体定位件31与第一部件10，即可检测第一部件10的位置准确度。无需将组装的第一部件10和第二部件20转移到另外的测量设备、例如三坐标测量仪(CMM)来进行检测。另外，还可基于检测结果，分析偏差产生的原因，并且直接在线调整第一部件10的位置，从而提高组装精度和效率。

在图1所示的实施例中，第一部件10为车辆的前车灯。第二部件20可以是车灯框架。应理解，第一部件10和第二部件20可以是其它相互组装的部件。可选地，第二部件20包括多于一个部件。例如，车灯框架可附接至另外的部件，第二部件20在该情况下可包括车灯框架和所述另外的部件。在多于一个第二部件20的情况下，每两个部件之间(例如，前车灯与车灯框架之间，车灯框架与所述另外的部件之间)的彼此组装都有可能引入误差，即使每次引入的误差都在公差范围内，也有可能累积成过大的误差。根据本发明，可有针对性地设计形体定位机构30以用于检测这种累积的误差。

形体定位件31尤其可设置成能够在理论定位位置抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10的关键尺寸位置。由此，可通过简单的方式直接在线检测第一部件10的关键尺寸是否满足组装要求。

预固定机构包括RPS(Reference Point System)定位工装，所述RPS定位工装在彼此正交的x方向、y方向和z方向中的至少一个方向上的位置是可调的。在图1中，x方向为垂直于图面的方向，y方向为水平方向，z方向为竖直方向。

如图2所示，RPS定位工装设置成依据3-2-1原则确定第一部件10的位置。RPS定位工装的具体形式可设计成如下表所示：

参考点	调整方式
		X1	X定位柱
X2	X定位柱
		X3	X定位柱
Y1	Y定位柱
		Y2	Y定位柱
Z1	支架高度

预固定机构设置成能够相对于组装装置的机架运动，从而使第一部件10相对于第二部件20运动，尤其是使得第一部件10能够相对于位于理论定位位置的形体定位件31运动。由此，可根据形体定位件31与第一部件10之间的偏差，通过预固定机构直接在线调整第一部件10的位置，从而提高组装精度。

图3示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的第一部件10与相应的形体定位件31。图3中从左至右分别以正视视角、俯视视角和左视视角绘制。可根据第一部件10的关键尺寸设计相应的形体定位件31的定位位置，在第一部件10的每个关键尺寸形体表面选择2-3个点，确定关键尺寸位置及定位方式。应理解，图3中所示的第一部件10为假想的位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10。形体定位件31可构造成定位销、例如圆柱形的定位销。

例如，如图3中(a)部分所示，对于y方向和z方向的关键尺寸，可分别将2个形体定位件31布置在位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10的左边缘处和上边缘处。

同理，如图3中(b)部分所示，对于x方向的关键尺寸，形体定位件31可设置成能够布置在位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10的前边缘处。

类似地，图3中(c)部分示出了用于z方向的关键尺寸的形体定位件31。

图4示意性地示出了图3中(c)部分的放大视图。如图4所示，形体定位件31上可设有刻度。特别是，设置成用于在第一方向(在此为z方向)上抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10的形体定位件31设有沿与第一方向垂直的第二方向(在此为x方向)的长度刻度。如图4所示，通过所述长度刻度，可直观地观察到第一部件10的朝向-x方向的后边缘的尺寸是否正确，甚至能够直接确定所述后边缘的尺寸偏差。由此，通过该形体定位件31，能够检测第一部件10的沿第一方向和第二方向的关键尺寸。

下面回到图1，在该实施例中，用于车前灯的形体定位件31包括：至少两个y向定位销，其设置成用于以外轮廓在y方向上抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10的侧边缘，所述至少两个y向定位销在z方向上相对于彼此偏移；以及至少一个z向定位销，其设置成用于以外轮廓在z方向上抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件10的上边缘。由此，可检测车前灯的关键尺寸：左侧边缘位置以及上边缘位置。车前灯通常具有复杂的曲线形外轮廓，常规的检测设备的检测难度较高。而车前灯的安装位置、尤其是车前灯的关键尺寸将直接影响用户对整车外观的观感。本发明通过形体定位元件能够方便地、可视化地测量车前灯的关键尺寸，并且能够进行在线调整。

特别是，形体定位件31可包括恰好两个y向定位销和恰好一个z向定位销。由此，可通过少量的形体定位元件，准确地确定第一部件10的组装位置。

形体定位机构30可包括支撑臂32，形体定位件31固定至所述支撑臂32。支撑臂32设置成能够将形体定位件31布置在理论定位位置。支撑臂32尤其可设置成能够使形体定位件31沿彼此正交的x轴线、y轴线和z轴线中的至少一个运动。例如，支撑臂32以可运动的方式连接至组装装置的机架。

图5示意性的示出了根据本发明的一个示例性实施例的组装方法的流程图。所述组装方法用于利用根据本发明的组装装置将第一部件10组装至第二部件20。所述组装方法包括下述步骤：

S1、利用预固定机构将第一部件10相对于第二部件20预固定在待组装位置处；

S2、将形体定位机构30的形体定位件31布置在理论定位位置，根据位于理论定位位置处的形体定位件31与第一部件10的相对位置来判断第一部件10的位置准确度；以及

S3、如果准确度满足组装要求则结束组装，如果准确度不满足组装要求则调整预固定机构的用于预固定第一部件10的位置，并且重复步骤S1和步骤S2直到满足组装要求。

例如如图1所示，形体定位件31均的外轮廓均恰好抵靠被固定的第一部件10。这表示第一部件10的位置准确度满足组装要求，尤其是第一部件10的关键尺寸满足组装要求。操作人员可进一步将第一部件10在该组装位置完全地固定至第二部件20。

图6示意性地示出了预固定在待组装位置处的第一部件10偏离理论组装位置的情况。如图6所示，位于理论定位位置的z向形体定位销相对于第一部件10具有一定的间隙(如点划线所示)。所述间隙的大小例如可通过塞尺来确定。如果间隙过大，则说明第一部件10的位置准确度不满足组装要求，可根据间隙的大小调整预固定机构的用于预固定第一部件10的位置。例如，如果测得间隙为2mm，可相应地将预固定机构的用于预固定第一部件10的位置向z方向移动2mm(仅作为示例)。应理解，调整预固定机构的过程应综合考虑第一部件10的各关键尺寸。然后，重复步骤S1和步骤S2直到满足组装要求。之后，操作人员可进一步将第一部件10在该组装位置完全地固定至第二部件20。

本发明还涉及一种批量地将第一部件10组装至第二部件20的批量组装方法。所述批量组装方法包括下述步骤：

利用根据本发明的组装方法将同一批第一部件10中的多个、例如30个第一部件10组装至相应的多个第二部件20，其中，对于所述多个第一部件10中的每一个，记录预固定机构的用于预固定第一部件10的最终位置，并确定最终位置的平均值；以及

将同一批第一部件10中的其它第一部件10组装至相应的第二部件20，其中，将所述平均值作为预固定机构的用于预固定第一部件10的位置。

由于同一批的部件通常具有较统一的误差，通过这种方式，可简化组装过程中的调整步骤，提高组装效率。

例如，预固定机构的原始位置与最终位置的平均值如下表所示：

参考点	原始位置	最终位置的平均值
			X1	0.5	0.8
X2	0.2	0.6
			X3	0.8	1.3
Y1	0.4	0.2
			Y2	0.3	0.4
Z1	0.2	-0.2

在同一批第一部件10中的其它第一部件10的组装过程中，可将上述平均值作为预固定机构、例如RPS定位工装的初始位置数据。

图7示意性地示出了进行批量组装时的每一班次的首件调整流程。

首先，将平均值数据设置为RPS定位工装的初始位置数据，并使用RPS定位工装的初始位置数据，将首件第一部件10预固定，并进行组装。

然后，使用CMM测量首件第一部件10的关键尺寸是否在高精度公差范围内。

如果关键尺寸均在高精度公差范围内，则说明组装合格，可锁定RPS定位工装的初始位置数据，进行系列化生产。反之，则说明组装不合格，需调整RPS定位工装的位置数据，重新进行组装直到合格。在此，连续将多个、例如30个第一部件10合格地组装至第二部件20，并分别记录RPS定位工装的移动数据。然后，计算这30个第一部件10的RPS定位工装移动数据平均值，并根据移动数据平均值重新锁定RPS定位工装的初始位置数据。根据重新锁定的RPS定位工装的初始位置数据，进行系列化生产。

图8示意性地示出了在组装过程中发现超差组件的处理流程。

首先，根据锁定的RPS定位工装的初始位置数据进行系列化生产。每组装一个组件，使用形体定位机构30检查关键尺寸。

如果关键尺寸合格，则继续根据锁定的RPS定位工装的定位数据进行系列化生产。反之，则调整RPS定位工装的位置数据，重新进行组装直到合格。在此，连续将多个、例如30个第一部件10合格地组装至第二部件20，并分别记录RPS定位工装的移动数据。然后，计算这30个第一部件10的RPS定位工装移动数据平均值，并根据移动数据平均值重新锁定RPS定位工装的初始位置数据。根据重新锁定的RPS定位工装的初始位置数据，进行系列化生产。

应理解，本文中针对组装装置说明的特征和优势同样适用于相应的组装方法和批量组装方法。

应理解，在本文中，表述“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不应理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本文中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1.一种用于将第一部件(10)组装至第二部件(20)的组装装置，其中，所述组装装置包括：

可运动的预固定机构，其用于将第一部件(10)相对于第二部件(20)预固定在待组装位置处；以及

形体定位机构(30)，其包括能够相对于第二部件(20)布置在理论定位位置的至少一个形体定位件(31)，所述形体定位件(31)在所述理论定位位置能够以外轮廓抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件(10)。

2.根据权利要求1所述的组装装置，其中，第一部件(10)为车辆的前车灯，第二部件(20)包括车灯框架。

3.根据权利要求1或2所述的组装装置，其中，形体定位件(31)包括：

至少两个第一方向定位销，其设置成用于以外轮廓在第一方向上抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件(10)的边缘；

至少一个第二方向定位销，其设置成用于以外轮廓在与第一方向垂直的第二方向上抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件(10)的边缘。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的组装装置，其中，形体定位件(31)包括定位销，定位销可选地构造成圆柱形。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的组装装置，其中，形体定位件(31)上设有刻度，设置成用于在第三方向抵靠位于理论的待组装位置处的具有理论尺寸的第一部件(10)的形体定位件(31)可选地设有沿与第三方向垂直的第四方向的长度刻度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的组装装置，其中，形体定位机构(30)包括支撑臂(32)，形体定位件(31)固定至所述支撑臂(32)，其中，

支撑臂(32)设置成能够将形体定位件(31)布置在理论定位位置；和/或

支撑臂(32)设置成能够使形体定位件(31)沿彼此正交的x轴线、y轴线和z轴线中的至少一个运动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的组装装置，其中，预固定机构设置成能够相对于组装装置的机架运动，使得第一部件(10)相对于第二部件(20)运动，尤其是使得第一部件(10)能够相对于位于理论定位位置的形体定位件(31)运动。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的组装装置，其中，预固定机构包括RPS定位工装。

9.一种利用根据权利要求1-8中任一项所述的组装装置将第一部件(10)组装至第二部件(20)的组装方法，其中，所述组装方法包括下述步骤：

S1、利用预固定机构将第一部件(10)相对于第二部件(20)预固定在待组装位置处；

S2、将形体定位机构(30)的形体定位件(31)布置在理论定位位置，根据位于理论定位位置处的形体定位件(31)与第一部件(10)的相对位置来判断第一部件(10)的定位准确度；以及

S3、如果准确度满足组装要求则结束组装，如果准确度不满足组装要求则调整预固定机构的用于预固定第一部件(10)的位置，并且重复步骤S1和步骤S2直到满足组装要求。

10.一种批量地将第一部件(10)组装至第二部件(20)的批量组装方法，其中，所述批量组装方法包括下述步骤：

利用根据权利要求9所述的组装方法将同一批第一部件(10)中的多个第一部件(10)组装至相应的多个第二部件(20)，其中，对于所述多个第一部件(10)中的每一个，记录预固定机构的用于预固定第一部件(10)的最终位置，并确定最终位置的平均值；以及

将同一批第一部件(10)中的其它第一部件(10)组装至相应的第二部件(20)，其中，将所述平均值作为预固定机构的用于预固定第一部件(10)的位置。

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