CN113547357A - 一种轿车车门柔性定位系统及其使用方法 - Google Patents

一种轿车车门柔性定位系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轿车车门柔性定位系统及其使用方法，属于夹紧定位装置技术领域。系统包括底座、第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构，其中，底座一侧并排设置有2个第一定位机构，底座另一侧设置有第二定位机构，底座底端设置有2个第三定位机构，通过第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构对轿车车门进行定位和夹紧。本发明通过定位系统的三自由度调整，实现不同结构和不同尺寸轿车车门的定位和夹紧，代替了传统的专用夹具和组合式夹具，降低新产品开发成本、降低设备占用空间、提高了设备利用率。

Description

一种轿车车门柔性定位系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种轿车车门柔性定位系统及其使用方法，属于夹紧定位装置技术领域。
背景技术
轿车车门是汽车车身重要的组成部件，是整车造型多样化非常重要的体现。其制造质量不仅关系到整车造型设计的实现，还因为车门与车身门框配合，车门质量决定了整车外部配合质量以及汽车行驶过程中的风噪声和乘坐舒适性，因此对轿车车门进行制造质量检测是必要的。检测时，车门首先需要进行夹具定位，当前采用的定位夹具一般为专用或者组合式柔性夹具，存在的缺点是：1)使用专用夹具使得在新产品开发时对不同车型均要开发对应的夹具装备，造成开发成本高；2)组合式柔性夹具通常为手工组合，效率低，而且定位精度难以保证。
中国专利文件CN110815142A公开了一种汽车车门装配夹具，包括夹具机体模组、驱动模组、定位夹紧模组和控制器；夹具机体模组包括机架模组和框架模组，机架模组中分度机构能实现框架模组的周转运动，机架模组主体采用倒“T”形结构，框架模组主体采用“中”形结构，提高装配夹具操作过程稳定性。驱动模组采用伺服电机进行控制，可以精确控制汽车车门在水平和竖直方向上的移动量，同时调整驱动模组中第一驱动模组和第二驱动模组之间的安装角度，实现车门的任意二维方向往复移动。该夹具是为保证车门装配时车门与车身侧围间配合要求而开发的针对汽车车门的柔性化调整装备，但该夹具在对车门位置和姿态进行调整时，采用的驱动模组是对定位和夹紧后的车门进行整体位置调整，不能实现车门单一定位机构位置的任意调整，难以适用于不同结构和尺寸的车门检测中的定位和夹紧。
为此，开发工作高效快捷、具有高定位精度、高度自动控制的柔性夹具系统是非常有必要的，可以代替传统的专用夹具和组合式夹具，适用于多种不同车型结构类似的车门检测，从而降低新产品开发成本、降低设备占用空间、提高设备利用率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种轿车车门柔性定位系统，通过定位系统的三自由度调整，实现不同结构和不同尺寸轿车车门的定位和夹紧，代替了传统的专用夹具和组合式夹具，降低新产品开发成本、降低设备占用空间、提高了设备利用率。
本发明还提供上述轿车车门柔性定位系统的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种轿车车门柔性定位系统，包括底座、第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构，其中，
底座一侧并排设置有2个第一定位机构，底座另一侧设置有第二定位机构，底座底端设置有2个第三定位机构，通过第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构对轿车车门进行定位和夹紧。
优选的，底座为L型板，既方便固定于地面，又方便竖向安装第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构。
优选的，第一定位机构包括油缸A、移动底座、电机A、丝杠A和油缸B，移动底座为C型板，移动底座底端设置下导轨槽，底座上设置有导轨，移动底座通过下导轨槽和导轨连接至底座，移动底座一侧连接有油缸A，油缸A设置于底座上，丝杠A两端通过轴承固定于移动底座内，丝杠A一端连接有电机A，丝杠A上设置有丝杠螺母A，丝杠螺母A上设置有油缸B，油缸B连接有真空定位块。
进一步优选的，移动底座上设置有上导轨，丝杠螺母A沿上导轨滑动。
优选的，第二定位机构包括电机B、丝杠B、侧向定位块和油缸C，底座另一侧并列竖向设置有2条导轨，丝杠B两端通过轴承固定于2条导轨之间，丝杠B一端连接有电机B，丝杠B上设置有丝杠螺母B，丝杠螺母B滑动连接于2条导轨，丝杠螺母B上设置有侧向定位块，侧向定位块上设置有油缸C，油缸C连接有真空定位块。
进一步优选的，侧向定位块为L型定位块，通过侧向定位块对车门右侧棱边进行侧向定位。
优选的，第三定位机构包括电机C、丝杠C和底边定位块，底座底端并排横向设置有2条导轨，丝杠C两端通过轴承固定于2条导轨之间，丝杠C一端连接有电机C，丝杠C上设置有丝杠螺母C，丝杠螺母C上设置有底边定位块。
进一步优选的，底边定位块为长方形板，通过2个底边定位块对轿车车门底边进行定位。
优选的，油缸A、油缸B、油缸C、电机A、电机B和电机C均连接于计算机控制系统。
上述轿车车门柔性定位系统的使用方法，操作步骤如下：
(1)确定定位系统初始位置，以侧向定位块定位面和底边定位块定位面相交线中心点为定位系统的坐标系统中心，取各真空定位块调整范围的中间位置为定位系统的初始定位位置，获取各真空定位块在坐标系统中的坐标值；
(2)确定车门定位点位置，根据检测车门的各定位点在其整车设计坐标系统的位置坐标，以车门后下角点为车门局部坐标系统中心点，确定车门各定位点在局部坐标系统中的坐标值；
(3)确定第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构调整量，车门各定位点局部坐标系统坐标值减去对应第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构的坐标系统坐标值，得到第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构各方向调整量；
(4)控制调整，根据步骤(3)确定的调整量，调整第一定位机构中的真空定位块位置、第二定位机构中的真空定位块位置和侧向定位块位置、第三定位机构中的底边定位块位置，然后将待检测车门进行定位，通电真空系统工作，真空定位块处产生真空吸力，实现夹紧。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过定位系统的三自由度调整，实现不同结构和不同尺寸轿车车门的定位和夹紧，代替了传统的专用夹具和组合式夹具，降低新产品开发成本、降低设备占用空间、提高了设备利用率。
2、本发明通过伺服控制系统对轿车车门进行定位调整，控制精度高，提高了定位准确度，保证了夹紧效果，不损伤轿车车门。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的底座结构示意图；
图3为本发明的第一定位机构结构示意图；
图4为本发明的第二定位机构结构示意图；
图5为本发明的第三定位机构结构示意图；
图6为本发明的初始位置结构示意图；
图7为本发明的调整位置结构示意图；
其中，1、底座，2、第一定位机构，3、第二定位机构，4、第三定位机构，
1-1、底板，1-2、导轨A，1-3、导轨B，1-4、导轨C，1-5、导轨D，1-6、导轨E，1-7、导轨F，1-8、导轨G，1-9、导轨H，
2-1、油缸A，2-2、移动底座，2-3、电机A，2-4、丝杠A，2-5、轴承，2-6、丝杠螺母A，2-7、油缸B，2-8、真空定位块，
2-2-1、下导轨槽，2-2-2、上导轨，
3-1、电机B，3-2、丝杠B，3-3、轴承，3-4、丝杠螺母B，3-5、侧向定位块，3-6、油缸C，3-7、真空定位块，
4-1、电机C，4-2、丝杠C，4-3、轴承，4-4、丝杠螺母C，4-5、底边定位块。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1-7所示，本实施例提供一种轿车车门柔性定位系统，包括底座1、第一定位机构2、第二定位机构3和第三定位机构4，其中，
底座1一侧并排设置有2个第一定位机构2，底座1另一侧设置有第二定位机构3，底座1底端设置有2个第三定位机构4，通过第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构对轿车车门进行定位和夹紧，如图1所示，建立三维坐标系。
第一定位机构2包括油缸A2-1、移动底座2-2、电机A2-3、丝杠A2-4和油缸B2-7，移动底座2-2为C型板，移动底座2-2底端设置下导轨槽2-2-1，底座1竖向的底板1-1上一侧从上到下依次并排设置有导轨A1-2、导轨B1-3、导轨C1-4、导轨D1-5，2个移动底座2-2分别通过下导轨槽2-2-1和导轨A1-2、导轨B1-3、导轨C1-4、导轨D1-5连接至底座，移动底座2-2一侧连接于油缸A2-1的活塞，通过活塞伸缩带动移动底座2-2直线移动；油缸A2-1设置于底座1上，丝杠A2-4两端通过轴承2-5固定于移动底座2-2内，丝杠A2-4一端连接有电机A2-3，丝杠A2-4上设置有丝杠螺母A2-6，丝杠螺母A2-6上设置有油缸B2-7，油缸B2-7连接有真空定位块2-8，真空定位块2-8连接真空系统，定位面处通过真空系统的真空泵抽取真空后实现夹紧。
通过油缸A2-1的活塞伸缩带动移动底座2-2直线移动，实现真空定位块2-8的x向调整，通过电机A驱动丝杠A旋线实现真空定位块2-8的z向调整，通过油缸B2-7的伸缩实现真空定位块2-8的y向定位和夹紧，通过真空定位块的三自由度调整保证真空定位块2-8可以准确贴合轿车车门的定位点。
移动底座上设置有上导轨2-2-2，丝杠螺母A2-6底面两侧有导轨槽，与移动底座2-2上表面两条上导轨2-2-2连接，使得丝杠螺母2-6在电机A2-3转动下沿着移动底座2-2上导轨2-2-2移动。
第二定位机构包括电机B3-1、丝杠B3-2、侧向定位块3-5和油缸C3-6，底座1另一侧并列竖向设置有导轨E1-6和导轨F1-7，丝杠B3-2两端通过轴承3-3固定于导轨E1-6和导轨F1-7之间，丝杠B3-2一端连接有电机B3-1，丝杠B3-2上设置有丝杠螺母B3-4，丝杠螺母B3-4底面加工有两条导轨槽，与底座1上的导轨E1-6和导轨F1-7连接，沿导轨E1-6和导轨F1-7直线移动；丝杠螺母B3-4上设置有侧向定位块3-5，侧向定位块3-5上设置有油缸C3-6，油缸C3-6连接有真空定位块3-7，真空定位块3-7连接真空系统，通过真空系统的真空泵抽取真空后实现夹紧。
通过电机B3-1驱动丝杠B3-2旋转实现真空定位块3-7的Z向调整，保证真空定位块3-7可以对准轿车车门侧边的定位点，通过通过油缸C3-6的伸缩实现真空定位块3-7的y向定位和夹紧。
侧向定位块3-5为L型定位块，通过侧向定位块对车门右侧棱边进行侧向定位。
第三定位机构4包括电机C4-1、丝杠C4-2和底边定位块4-5，底座1底端并排横向设置有导轨G1-8和导轨H1-9，丝杠C4-2两端通过轴承4-3固定于导轨G1-8和导轨H1-9之间，丝杠C4-2一端连接有电机C4-1，丝杠C4-1上设置有丝杠螺母C4-4，丝杠螺母C4-4上设置有底边定位块4-5。
通过调整2个底边定位块4-5的距离实现对轿车车门的底边定位。
底边定位块为长方形板，通过2个底边定位块对轿车车门底边进行定位。
油缸A、油缸B、油缸C、电机A、电机B和电机C均连接于计算机控制系统。
上述轿车车门柔性定位系统的使用方法，操作步骤如下：
(1)确定定位系统初始位置，以侧向定位块定位面和底边定位块定位面相交线中心点为定位系统的坐标系统中心，取各真空定位块调整范围的中间位置为定位系统的初始定位位置，获取各真空定位块在坐标系统中的坐标值；
(2)确定车门定位点位置，根据检测车门的各定位点在其整车设计坐标系统的位置坐标，以车门后下角点为车门局部坐标系统中心点，确定车门各定位点在局部坐标系统中的坐标值；定位点设置有6个，2组第一定位机构中的真空定位块和第二定位机构中的真空定位块组合形成3点y向定位点，第二定位机构中侧向定位块为1个x向定位点，2组第三定位机构形成2个z向定位点，共同实现车门6个自由度约束，车门的定位点对应于各定位机构上的真空定位块、侧向定位块和底边定位块位置。
(3)确定第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构调整量，车门各定位点局部坐标系统坐标值减去对应第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构的坐标系统坐标值，得到第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构各方向调整量；
(4)控制调整，根据步骤(3)确定的调整量，调整第一定位机构中的真空定位块位置、第二定位机构中的真空定位块位置和侧向定位块位置、第三定位机构中的底边定位块位置，然后将待检测车门进行定位，通电真空系统工作，真空定位块处产生真空吸力，实现夹紧。
实施例2：
一种轿车车门柔性定位系统，结构如实施例1所述，不同之处在于，底座1为L型板，既方便固定于地面，又方便竖向安装第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构。

Claims (10)

1.一种轿车车门柔性定位系统，其特征在于，包括底座、第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构，其中，
底座一侧并排设置有2个第一定位机构，底座另一侧设置有第二定位机构，底座底端设置有2个第三定位机构，通过第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构对轿车车门进行定位和夹紧。
2.如权利要求1所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，底座为L型板。
3.如权利要求1所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，第一定位机构包括油缸A、移动底座、电机A、丝杠A和油缸B，移动底座为C型板，移动底座底端设置下导轨槽，底座上设置有导轨，移动底座通过下导轨槽和导轨连接至底座，移动底座一侧连接有油缸A，油缸A设置于底座上，丝杠A两端通过轴承固定于移动底座内，丝杠A一端连接有电机A，丝杠A上设置有丝杠螺母A，丝杠螺母A上设置有油缸B，油缸B连接有真空定位块。
4.如权利要求3所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，移动底座上设置有上导轨，丝杠螺母A沿上导轨滑动。
5.如权利要求4所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，第二定位机构包括电机B、丝杠B、侧向定位块和油缸C，底座另一侧并列竖向设置有2条导轨，丝杠B两端通过轴承固定于2条导轨之间，丝杠B一端连接有电机B，丝杠B上设置有丝杠螺母B，丝杠螺母B滑动连接于2条导轨，丝杠螺母B上设置有侧向定位块，侧向定位块上设置有油缸C，油缸C连接有真空定位块。
6.如权利要求5所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，侧向定位块为L型定位块。
7.如权利要求5所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，第三定位机构包括电机C、丝杠C和底边定位块，底座底端并排横向设置有2条导轨，丝杠C两端通过轴承固定于2条导轨之间，丝杠C一端连接有电机C，丝杠C上设置有丝杠螺母C，丝杠螺母C上设置有底边定位块。
8.如权利要求7所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，底边定位块为长方形板。
9.如权利要求7所述的轿车车门柔性定位系统，其特征在于，油缸A、油缸B、油缸C、电机A、电机B和电机C均连接于计算机控制系统。
10.一种如权利要求9所述的轿车车门柔性定位系统的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：
(1)确定定位系统初始位置，以侧向定位块定位面和底边定位块定位面相交线中心点为定位系统的坐标系统中心，取各真空定位块调整范围的中间位置为定位系统的初始定位位置，获取各真空定位块在坐标系统中的坐标值；
(2)确定车门定位点位置，根据检测车门的各定位点在其整车设计坐标系统的位置坐标，以车门后下角点为车门局部坐标系统中心点，确定车门各定位点在局部坐标系统中的坐标值；
(3)确定第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构调整量，车门各定位点局部坐标系统坐标值减去对应第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构的坐标系统坐标值，得到第一定位机构、第二定位机构和第三定位机构各方向调整量；
(4)控制调整，根据步骤(3)确定的调整量，调整第一定位机构中的真空定位块位置、第二定位机构中的真空定位块位置和侧向定位块位置、第三定位机构中的底边定位块位置，然后将待检测车门进行定位，通电真空系统工作，真空定位块处产生真空吸力，实现夹紧。
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