CN114852220B - 柔性机器人门铰链安装系统 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种汽车柔性机器人门铰链安装系统，其包括铰链伺服线性定位装置。所述铰链伺服线性定位装置包括至少一个伺服电机和可释放地保持并定位车门铰链的至少一个铰链执行器。本文还提供了一种紧固件伺服线性安装装置。

Description

柔性机器人门铰链安装系统

技术领域

本公开涉及安装和对准汽车车门铰链的系统和方法。

背景技术

目前，在车辆组装期间使用专用夹具执行汽车车门安装，该夹具单独适用于单个车型，当车辆沿装配线移动时，该夹具保持车门铰链以安装在车架上。夹具移动到与车架对准的位置，以定位带有车架螺纹孔的上铰链和下铰链的铰链螺栓孔。然后将上铰链和下铰链紧固到车架，并且将紧固件扭转至预定的扭矩值。然后将门安装在门铰链上。通过测量车门与车体框架之间的间隙和齐平配合来调整车体框架的铰链位置以提高车门安装质量。如果车门对准在预定测量范围之外，则将汽车移至维修站并调整车门铰链位置以提高车门安装质量。如果整体门安装质量存在趋势问题，可以安装机械垫片以调整门铰链在铰链设置夹具中的位置。在铰链设置夹具中调整与车架对齐的铰链的位置的工作只有在生产停止时才可能进行，并且需要大量的劳力和时间。

因此，虽然当前的汽车车门对准夹具和垫片工艺在车辆组装期间对准车门以实现其预期目的，但是需要一种用于安装汽车车门铰链和紧固件的新的和改进的系统和方法。

发明内容

根据几个方面，汽车柔性机器人门铰链安装系统包括铰链伺服线性定位装置。所述铰链伺服线性定位装置包括至少一个伺服电机和可释放地保持并定位车门铰链的至少一个铰链执行器。本公开还提供了一种紧固件伺服线性安装装置。

在本公开的另一方面，所述至少一个铰链执行器包括可释放地保持第一铰链的第一铰链执行器和可释放地保持第二铰链的第二铰链执行器。

在本公开的另一方面，所述至少一个伺服电机限定第一伺服电机和第二伺服电机。

在本公开的另一方面，所述第一伺服电机在相对的垂直偏移尺寸的第一范围内引导所述第一铰链执行器的运动，并且所述第二伺服电机在相对的垂直偏移尺寸的第二范围内引导所述第二铰链执行器的运动。

在本公开的另一方面，所述第一铰链执行器和所述第二铰链执行器独立地移位以实现所述第一铰链和所述第二铰链之间的预定铰链间距尺寸。

在本公开的另一方面，所述第一铰链和所述第二铰链使用保存在操作系统存储器中的虚拟门线定位，其中，所述第一铰链的第一紧固件孔和第二紧固件孔以及所述第二铰链的第三紧固件孔和第四紧固件孔的预定位置与铰链间隔尺寸位置一起将所述第一铰链和所述第二铰链定位在车辆门框的标称铰链定位位置内。

在本公开的另一方面，所述第一铰链执行器和所述第二铰链执行器分别包括第一铰链夹和第二铰链夹，在安装期间以及在安装紧固件以固定所述第一铰链或速搜第二铰链之前，该第一铰链夹和该第二铰链夹被驱动以保持所述第一铰链或所述第二铰链中的一个。

在本公开的另一方面，机器人安装板将所述铰链伺服线性定位装置可旋转地连接到第一机器人，并且通过所述机器人安装板在旋转范围内的旋转来选择所述铰链伺服线性定位装置的角取向。

在本公开的另一方面，所述紧固件伺服线性安装装置包括第三伺服电机和第四伺服电机，所述第三伺服电机在相对垂直方向上引导第一紧固件执行器的运动，所述第四伺服电机在相对垂直方向上引导第二紧固件执行器的运动。

在本公开的另一方面，紧固件滑道连接到所述第一紧固件执行器和所述第二紧固件执行器以安装紧固件，轴向旋转紧固件并向紧固件施加预定扭矩。

根据几个方面，汽车柔性机器人门铰链安装系统包括铰链伺服线性定位装置，该铰链伺服线性定位装置包括：第一和第二伺服电机；第一铰链执行器，其可释放地保持并定位连接到所述第一伺服电机的第一车门铰链；以及第二铰链执行器，其可释放地保持并定位连接到所述第二伺服电机的第二车门铰链。紧固件伺服线性安装装置包括第三伺服电机和第四伺服电机。第一紧固件执行器具有引导所述第一紧固件执行器在相对垂直方向上运动的所述第三伺服电机。第二紧固件执行器具有引导所述第二紧固件执行器在相对垂直方向上运动的所述第四伺服电机。

在本公开的另一方面，升降辅助装置系统为所述铰链伺服线性定位装置和所述紧固件伺服线性安装装置提供升降辅助。

在本公开的另一方面，所述升降辅助装置系统包括连接到高架起重机构件的升降单元。升降延伸件自所述升降单元向上和向下延伸，并连接到所述铰链伺服线性定位装置和所述紧固件伺服线性安装装置其中之一的结构构件。

在本公开的另一方面，第一机器人支撑并定位所述铰链伺服线性定位装置。第二机器人支撑并定位所述紧固件伺服线性安装装置。

在本公开的另一方面，单个机器人支撑和定位所述铰链伺服线性定位装置和所述紧固件伺服线性安装装置。

在本公开的另一方面，视觉系统提供对所述第一车门铰链和所述第二车门铰链的安装位置的车门框架上的参考点的视觉确认。

在本公开的另一方面，铰链进给系统将所述第一铰链和所述第二铰链提供给所述铰链伺服线性定位装置。螺栓进给系统向所述紧固件伺服线性安装装置提供紧固件。

根据几个方面，一种操作汽车铰链设置和安装系统的方法包括：读取枢纽目标设定值；引入本体参考点以定位铰链组件；识别是否需要手动强制铰链设定位置，指示所述铰链组件可在预定偏移值内自动安装；实时输入相对垂直偏移尺寸的第一范围，相对垂直偏移尺寸的第二范围和旋转范围的修改值的偏移值；将所述修改值的偏移值与触发阈值进行比较；如果所述修改值的偏移值大于所述触发阈值，则所述铰链组件和控制所述铰链组件位置的机器人以所述偏移值位移；以及将所述铰链组件对准车身。

在本公开的另一方面，所述方法包括：安装铰链螺栓并向所述铰链螺栓施加预定扭矩；测量施加到所述铰链螺栓的扭矩并将所述施加的扭矩与目标扭矩值进行比较；以及如果测量的施加扭矩大于目标扭矩值，则结束程序。

在本公开的另一方面，所述方法包括：安装铰链螺栓并向所述铰链螺栓施加预定扭矩；测量施加到所述铰链螺栓的扭矩并将所述施加的扭矩与目标扭矩值进行比较；如果测得的铰链螺栓扭矩不大于目标扭矩值，则重新施加预定扭矩；重新测量施加到铰链螺栓的扭矩，并将施加的扭矩与目标扭矩值进行比较；以及如果测量的施加扭矩大于目标扭矩值，则结束程序。

根据本文提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。需要说明的是说明书和具体示例仅用于说明目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于说明目的并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性方面的柔性机器人门铰链安装系统的铰链伺服线性定位装置的前视图；

图2是具有处于安装位置的上门铰链和下门铰链的车辆门框的侧视图；

图3是图1所示柔性机器人门铰链安装系统的紧固件伺服线性安装装置的前透视图；

图4是类似于图2的侧视图，进一步示出了门部分；

图5是在安装上铰链和下铰链期间铰链安装工具中心点的侧视图；

图6是用于操作图1所示柔性机器人门铰链安装系统的方法步骤的流程图；

图7是图1所示柔性机器人门铰链安装系统的双机器人形式的前侧透视图；

图8是图1所示柔性机器人门铰链安装系统的单机器人形式的前侧透视图；

图9是图8所示单机器人版本的后侧透视图；以及

图10是由垂直升降辅助装置支撑的图9所示柔性机器人门铰链安装系统的单机器人形式的前侧透视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。

参见图1，汽车柔性机器人门铰链安装系统10包括铰链伺服线性定位装置12，其通过机器人安装板14可旋转地连接到图7中描述的第一机器人。根据几个方面，铰链伺服线性定位装置12包括第一伺服电机16和第二伺服电机18。第一伺服电机16使用第一线性定位器21在相对的垂直偏移尺寸22的第一范围内引导第一或上铰链执行器20的运动。第二伺服电机18使用第二线性定位器25在相对的垂直偏移尺寸26的第二范围内引导第二或下铰链执行器24的运动。上铰链执行器20和下铰链执行器24独立地移动，以在上或第一铰链30和下或第二铰链32之间获得预定的铰链间隔尺寸28。铰链伺服线性定位装置12的角度取向可通过机器人安装板14在限定角度θ的旋转范围34内的旋转来选择。

第一铰链30和第二铰链32使用保存在图6所示的操作系统的存储器中的虚拟门线36定位。第一铰链30的第一紧固件孔38和第二紧固件孔40以及第二铰链32的第三紧固件孔42和第四紧固件孔44的预定位置与铰链间隔尺寸28一起用于将第一铰链30和第二铰链32定位在如图2所示的车辆门框的标称定位位置内。上铰链执行器20和下铰链执行器24分别包括第一铰链夹46和第二铰链夹48，第一铰链夹46和第二铰链夹48被驱动以在安装期间保持第一铰链30或第二铰链32中的一个，并且直到紧固件被安装以固定第一铰链30或第二铰链32。

参见图2并再次参见图1，第一铰链30和第二铰链32示出为处于车辆门框50上的示例性安装位置。上铰链执行器20定位第一铰链30，其中第一紧固件孔38与车辆门框50的第一螺纹孔52同轴对准，并且第二紧固件孔40与车辆门框50的第二螺纹孔54同轴对准。类似地，下铰链执行器24定位第二铰链32，使第三紧固件孔42与车辆门框50的第三螺纹孔56同轴对准，并且使第四紧固件孔44与车辆门框50的第四螺纹孔58同轴对准。上铰链执行器20还在视觉上将第一铰链30对准并定位在车辆门框50的预定第一偏移范围60内，并且下铰链执行器24在视觉上将第二铰链32对准并定位在车辆门框50的预定第二偏移范围62内。

参见图3并再次参见图1和2，柔性机器人门铰链安装系统10还包括紧固件伺服线性安装装置64，其通过机器人安装板66连接到如图7所示的第二机器人。根据几个方面，紧固件伺服线性安装装置64分别包括第三伺服电机68和第四伺服电机70。第三伺服电机68引导上部或第一紧固件执行器2沿相对垂直方向74运动。第四伺服电机70引导下部或第二紧固件执行器76沿相对垂直方向78运动。

连接到上紧固件执行器72的第一紧固件滑道80安装，轴向旋转并向第一紧固件82施加预定扭矩，例如用于安装到第一紧固件孔38和第一螺纹孔52中。连接到上紧固件执行器72的第二紧固件滑道84安装，轴向旋转并向第二紧固件86施加预定扭矩，例如用于安装到第二紧固件孔40和第二螺纹孔54中。紧固件间隔88既是固定的也是预定的，以适合所安装的铰链。上紧固件执行器72可通过第三伺服电机68的操作相对于第一线性定位器90在相对垂直方向74上移动。

连接到下紧固件执行器76的第三紧固件滑道92安装，轴向旋转并向第三紧固件94施加预定扭矩，例如用于安装到第三紧固件孔42和第三螺纹孔56中。连接到下紧固件执行器76的第四紧固件滑道96安装，轴向旋转并向第四紧固件98施加预定扭矩，例如用于安装到第四紧固件孔44和第四螺纹孔58中。上述固定紧固件间距88也适用于第三紧固件滑道92和第四紧固件滑道96。下紧固件执行器76可通过第四伺服电机70的操作相对于第二线性定位器100沿相对垂直方向78移动。

参见图4并再次参见图1至3，示出了安装到第一铰链30和第二铰链32上之后的门104的一部分。可以在安装门104时进行门104的附加位置调节。

参见图5并再次参见图1到4，工具中心点106被保存在参见图6描述的操作系统的数据库中。参见图4示出和描述的门104使用参见图1描述的虚拟门线36定位，并保存在图6描述的操作系统的存储器中，该存储器延伸通过工具中心点106。第一门紧固件108和第二门紧固件110延伸穿过第一铰链30的凸缘112，紧固到门104并扭转。第三门紧固件114和第四门紧固件116延伸穿过第二铰链32的凸缘118，紧固到门104并扭转。

参见图6并再次参见图1至5，在开始步骤122启动铰链设置和安装系统120以及用于操作铰链设置和安装系统120的方法。在步骤124读取铰接目标设置值。然后在步骤126中引入定位铰链组件的主体参考点。程序在确定步骤128中识别是否需要手动强制铰链设定位置。如果对确定步骤128的响应是“否”，表示铰链组件可以在预定偏移值内自动安装，则程序进行到接收步骤130，其中实时输入相对垂直偏移尺寸22的第一范围，相对垂直偏移尺寸26的第二范围和旋转范围34的修改的偏移值或增量值。在随后的比较步骤132中，将修改的偏移值或增量值与触发阈值进行比较。如果在比较步骤132期间，发现修改值或增量值的偏移值大于触发阈值，则程序转到移置步骤134，其中铰链组件和控制铰链组件位置的机器人移置偏移值。在移位步骤134之后，在对准步骤136中，铰链组件与车身对准，例如与车辆门框50对准。

如果对确定步骤128的响应是“是”，表示铰链组件不能在预定偏移值内自动安装，则旁路步骤138中的程序直接移动到对准步骤136。如果在比较步骤132期间发现修改的偏移值或增量值比触发阈值低，则第二旁路步骤140中的程序直接移动到对准步骤136。在紧固件安装步骤142中的对准步骤136之后，安装铰链螺栓并施加预定的扭矩。在随后的扭矩测量步骤144中，测量施加到铰链螺栓的扭矩并将其与目标扭矩值进行比较。如果测得的铰链螺栓扭矩不大于目标扭矩值，则程序返回到紧固件安装步骤142。如果测量的铰链螺栓扭矩大于目标扭矩值，则程序在结束步骤148结束。

参见图7并再次参见图1至图6，柔性机器人门铰链安装系统10可包括控制器和存储器150，其提供具有诸如铰链目标设定值，车身基准点，预定偏移值，触发阈值和预定扭矩值的值的操作控制信号。第一机器人152与控制器和存储器150通信，并且连接到铰链伺服线性定位装置12并控制铰链伺服线性定位装置12的运动。第二机器人154与控制器和存储器150通信，并且连接到紧固件伺服线性安装装置64并控制紧固件伺服线性安装装置64的运动。铰链伺服线性定位装置12从与控制器和存储器150通信的铰链进给系统156接收用于安装的铰链组件。紧固件伺服线性安装装置64从与控制器和存储器150通信的螺栓进给系统158接收用于安装的紧固件。

第一视觉系统160提供例如在车辆门框50上的参考点的确认，用于当汽车辆在装配线方向162上移动时安装铰链组件，例如第一铰链30，第二铰链32以及第一紧固件82，第二紧固件86和第三紧固件94以及第四紧固件98。第二视觉系统164类似地提供例如在车辆门框50上用于安装第三铰链组件166和第四铰链组件168以及紧固螺栓的参考点的确认。

参见图8并再次参见图7，根据几个方面，柔性机器人门铰链安装系统170从柔性机器人门铰链安装系统10修改而来，其中相同的构件具有相同的构件编号。柔性机器人门铰链安装系统170可作为单个机器人系统操作，该单个机器人系统具有铰链安装部分和由连接到机器人安装板14的单个机器人移动的紧固部分。第五伺服电机172操作线性运动滑动件174，用于沿相对水平方向176定位第一铰链30。第六伺服电机178操作线性运动滑块180，用于在相对水平方向182上定位第二铰链32。第七伺服电机184引导第一或上紧固件执行器186沿相对垂直方向188运动。第八伺服电机190引导第二或下紧固件执行器192沿相对垂直方向194运动。机器人安装板14连接到单个机器人(未示出)并允许柔性机器人门铰链安装系统170围绕旋转弧196旋转运动。

参见图9并再次参见图8，柔性机器人门铰链安装系统170还包括用于旋转第一铰链30的旋转摆动夹具198。还提供了用于诸如第二铰链32的铰链水平位移导向筒200。

参见图10并再次参见图1至图9，升降辅助装置系统202可用于为本申请的任何柔性门铰链安装系统提供升降辅助。作为示例，升降辅助装置系统202被呈现为连接到柔性机器人门铰链安装系统170。升降辅助装置系统202通过包括连接到高架起重机构件206的升降单元204来提供升降支撑。升降延长器208从升降单元204向上和向下延伸，并连接到柔性机器人门铰链安装系统170的结构。

适当的铰链设置位置由一个或多个线性伺服定位器和安装机器人控制。可以调节实时铰链设置位置。铰链和螺栓设置位置可根据由外部测量系统(例如视觉系统)馈送到铰链和螺栓安装机器人中的车辆类型和偏移值来调整。最后检查螺栓松动扭矩，以完成安装过程。

本公开的柔性机器人门铰链安装系统提供了以下几项优点。包括机器人末端执行器，该机器人末端执行器可以操纵和安装多个车门铰链和铰链设计，同时适当地实时调整铰链设置位置。本公开的机器人末端执行器消除了目前使用的许多现有的单式专用铰链设定固定装置，并且通过提供实时的门铰链设定和安装过程增强了门铰链设定质量的完整性。

本公开的描述本质上仅是示例性的，并且不脱离本公开的要旨的变型都在本公开的范围内。这样的变型不应被视为背离本公开的精神和范围。

Claims (8)

1.一种机动车辆柔性机器人门铰链安装系统，包括：

铰链伺服线性定位装置，其包括：

至少一个伺服电机；以及

至少一个可释放地保持并定位至少一个门铰链的铰链执行器；以及

紧固件伺服线性安装装置；

其中，所述至少一个门铰链包括第一铰链和第二铰链，并且其中，所述至少一个铰链执行器包括可释放地保持所述第一铰链的第一铰链执行器和可释放地保持所述第二铰链的第二铰链执行器；

其中，所述第一铰链和第二铰链使用保存在操作系统存储器中的虚拟门线定位，并且其中，所述第一铰链的第一紧固件孔和第二紧固件孔以及所述第二铰链的第三紧固件孔和第四紧固件孔的预定位置与铰链间隔尺寸位置一起将所述第一铰链和第二铰链定位在车辆门框的标称铰链定位位置内。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个伺服电机限定第一伺服电机和第二伺服电机。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一伺服电机在相对垂直偏移尺寸的第一范围内引导所述第一铰链执行器的运动，并且所述第二伺服电机在相对垂直偏移尺寸的第二范围内引导所述第二铰链执行器的运动。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一铰链执行器和第二铰链执行器独立地移位以达到所述第一铰链和第二铰链之间的预定铰链间距尺寸。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一铰链执行器和第二铰链执行器分别包括第一铰链夹和第二铰链夹，在安装期间以及在安装紧固件以固定所述第一铰链或第二铰链之前，所述第一铰链夹和第二铰链夹被驱动以保持所述第一铰链或第二铰链中的一个。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括机器人安装板，所述机器人安装板将所述铰链伺服线性定位装置可旋转地连接到第一机器人，并且通过所述机器人安装板在旋转范围内的旋转来选择所述铰链伺服线性定位装置的角取向。

7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述紧固件伺服线性安装装置包括引导第一紧固件执行器沿相对竖直方向运动的第三伺服电机和引导第二紧固件执行器沿相对竖直方向运动的第四伺服电机。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括紧固件滑道，所述紧固件滑道与所述第一紧固件执行器和第二紧固件执行器相连以安装紧固件，轴向旋转紧固件并向紧固件施加预定扭矩。