專利名稱：一種用于裝配和焊接汽車門板的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于裝配和焊接汽車門板的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)中，出于美觀、結(jié)構(gòu)和安全的原因，門板安裝在門框上。 門板也用作門拉手、扶手和物品袋的支撐件。它們對汽車車身內(nèi)部設(shè)計(jì) 的影響是很重大的。門板設(shè)計(jì)成越來越復(fù)雜的形狀，包括多個(gè)由塑料或 植物纖維材料制成的部件，在裝配過程中利用超聲波或振動產(chǎn)生裝置將 這些部件焊接在一起。
由于門板的形狀和確保結(jié)構(gòu)完整性的必要，焊接是裝配過程的關(guān)鍵 部分。目前是用手將門板的主要部件裝入專用焊接工作臺，這些工作臺 裝有多個(gè)獨(dú)立固定軸線超聲波焊極，這些焊極帶有執(zhí)行特定焊接的專用 焊嘴，成組地安裝，每個(gè)工作臺專用于單個(gè)特定門板設(shè)計(jì)(例如，左、 右、前、后、五門、三門，等等)。焊嘴的僅有移動是執(zhí)行特定焊接所 必需的，按照固定順序分配每個(gè)焊嘴。從質(zhì)量和產(chǎn)量的角度來看，超聲 波焊極的分組使得難以，如果并非不可能的話，優(yōu)化單個(gè)焊接。在焊接 過程中，將門板部件保持在適當(dāng)位置上不動通常需要復(fù)雜的機(jī)械裝置。 另 一方面，部件的意外移動通常會引起焊接不良和廢料。
對于車型的總壽命以及隨后備件的生產(chǎn)(總時(shí)期約大于15年)，焊 接工作臺專用于特定門板結(jié)構(gòu)。在這個(gè)時(shí)期中，工作臺不適用于任何新 的車型或?qū)Ξ?dāng)前型號的重大結(jié)構(gòu)變化，如果在該轉(zhuǎn)變過程中沒有與原始 裝置成本的很大部分以及生產(chǎn)故障和生產(chǎn)廢料相當(dāng)?shù)脑偻顿Y的話。裝配 工在獨(dú)立的裝配工作臺上進(jìn)行門板的最后加工，由于對門板的額外操 作，帶來更大的損壞風(fēng)險(xiǎn)。
因此，慣用方法涉及的成本相當(dāng)高，特別是在改變車型和提高產(chǎn)量 時(shí)，然而焊頭位置的限制性移動和分組定位對門板的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了約束， 在結(jié)構(gòu)上和美觀上，產(chǎn)生了對汽車設(shè)計(jì)和銷售力有反作用的因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是降低裝配汽車門板過程中上述成本和設(shè)計(jì)約束的影響。
根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求1所限定特征的裝配和焊接汽車門 板的方法，并且利用具有權(quán)利要求3所限定特征的裝配和焊接汽車門板 的裝置，來實(shí)現(xiàn)該目的。
總之，在本發(fā)明的方法和裝置中，在靈活的模塊化制造過程中完整 地裝配和焊接門板部件，該過程允許在復(fù)雜位置上進(jìn)行復(fù)雜形狀焊接并 且能以相對簡單、經(jīng)濟(jì)的方式適應(yīng)設(shè)計(jì)和/或產(chǎn)量變化。
從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


參照附圖，通過下文僅用示例而非限制的方式實(shí)施的詳細(xì)描述可以
明顯看出本發(fā)明的更多特征和優(yōu)點(diǎn)，其中
-圖1是裝配狀態(tài)下的門板部件的俯視圖，在焊接之前布置在托 架或平臺上；
-圖2是圖1的箭頭II所指部件的分解-圖3是本發(fā)明的用于裝配和焊接門板的裝置的側(cè)視示意-圖4是圖3所示裝置的焊機(jī)的透視示意-圖5是圖4所示焊機(jī)的焊頭的透視示意-圖6是圖4所示焊機(jī)的一個(gè)部分的透視示意圖，配有用以允許 在焊接門板過程中自動更換焊頭的裝配件；
-圖7是焊頭的透視示意圖，配有可調(diào)高度和位置的活塞以將門 板部件在焊接過程中固定到合適位置；和
-圖8是焊頭的透視示意圖，配有恒定張力彈簧以確保焊接工具 在門板部件上的足夠壓力。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，在圖l中，1表示利用本發(fā)明的方法和裝置來裝配的門 板。這些門板對每種車型而言通常是獨(dú)有設(shè)計(jì)，并且進(jìn)一步分為前、后 門的門板和左、右門的門板。每個(gè)門板1包括多個(gè)部件10、 10'(為簡 單起見，圖1和2中只示出了其中的兩個(gè))，總體上包括外殼或具有常 規(guī)或非常規(guī)形狀的組件，由塑料和/或纖維材料制成。為了能夠裝配這些
零件， 一個(gè)或多個(gè)部件IO設(shè)有與各個(gè)部件IO—體成形的桿11形狀的 焊接位置。其它部件，用10'表示并且一定與第一部件10裝配在一起， 具有對應(yīng)孔12。通過這種方式，在形成門板1的多個(gè)部件中，部件10 和部件10，在特定連接處分別形成凸件和凹件。
在焊接之前，部件10、 IO，裝配到由塑料材料精加工而成的用以避 免刮壞部件10、 10'的托架或支架14上。低成本托架14只是本發(fā)明的 一部分，該托架尤其專用于特定門板設(shè)計(jì)。每個(gè)門板設(shè)計(jì)有一個(gè)托架， 裝配線所需(如圖2所示)的托架14的數(shù)量是裝配線所需產(chǎn)量的函數(shù)。 托架14通過螺栓或其它類型的可松開接頭連在載板15上，該載板對所 有托架14而言是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，獨(dú)立于被其支撐的托架14的結(jié)構(gòu)。板15 和架14一起形成裝置中的用來輸送裝配好的門板的托架或平臺，如圖2 所示。
如圖3所示，本發(fā)明的裝配和焊接裝置或線包括多個(gè)依次布置的工 作臺或模塊20、 20'、 20",托架14通過這些工作臺或模塊沿著傳輸線 21從一個(gè)裝配或焊接作業(yè)移向另一個(gè)。
對于要生產(chǎn)的每種汽車車型，架14按照任何次序或順序布置(例 如，首先是三門車的左門板，然后是五門車的右門板，等等)。在臺20 處，部件10裝入架14中并且如前參照圖1和2所述進(jìn)行裝配。該裝配 可以是手動或自動的。然后，架14沿著傳輸線21朝箭頭A所示的流動 線路方向移動，通過更多的模塊化裝配臺(未示出)，為了手動或自動 的特定裝配作業(yè)，可以在裝配線上增加這些更多的裝配臺。
沿著傳輸線21至少布置一個(gè)焊接臺20，，在該焊接臺上，通過將部 件10的桿11鉚接在部件IO，上，在預(yù)定焊接位置上對門板1進(jìn)行超聲 波焊接。該臺20'將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
在線21的末端，在臺20"處移開完整且焊接好的門板之后，架14 回到裝配線的起點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)利用(按照箭頭B的方向)。為了使架14能 夠返回，設(shè)置多層傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)配有返回線25并且設(shè)在裝配線21 的下方或上方，還有升降系統(tǒng)26,該提升系統(tǒng)使架14能夠從傳輸線21 移向返回線25 (按照箭頭C的方向)。為了重復(fù)裝配線21的工藝，通過 第二升降系統(tǒng)27將托架14再次帶到裝配線21上，該升降系統(tǒng)將這些 架移向部件裝載臺20 (按照箭頭D的方向)?？刂品祷鼐€25和升降系 統(tǒng)26、 27從而將架14以預(yù)定順序安置在臺20上，這樣，就形成預(yù)定的門板生產(chǎn)順序(例如，首先是右前門板，然后是左前門板，然后是右 后門板，最后是左后門板)?？梢噪S機(jī)方式可選地形成安置托架14的這 種順序。
參照圖3和4,焊接臺20'包括至少一個(gè)機(jī)械手式、模塊化焊機(jī)30。 該焊機(jī)包括一個(gè)或多個(gè)裝有焊頭35的三軸線機(jī)械手34 (用箭頭x， y， z表示)。如圖5a所示，至少一個(gè)焊頭35可圍繞至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線并且 優(yōu)選為多個(gè)軸線轉(zhuǎn)動，也就是可圍繞多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，例如，在箭頭 cp、 V、 e的角度方向上。如圖5b所示，至少一個(gè)焊頭35可帶有多個(gè)用 于超聲波焊接的超聲波焊極37。如圖5c所示，超聲波焊極37的焊嘴 3 7 a可個(gè)別化以用于特定焊接位置。
如圖6所示，為了確保各個(gè)焊接臺20'的位置和焊接類型的靈活性， 可配置容器或架子38，該容器或架子以預(yù)定方式定位并且?guī)в泄ぞ呖焖?更換裝配件39的焊機(jī)30可以從該容器或架子在門板的不同焊接間隙中 迅速更換焊頭35?？蛇x地或附加地，可為自動更換單個(gè)焊極(未示出) 配置容器或架子。
為了在焊接過程中保持門板1的部件10、 10'的穩(wěn)定性，優(yōu)選在焊 頭35上安裝氣動或液壓可調(diào)活塞，圖7中用35a表示，從而在焊接過 程中向部件IO、 IO，施加垂直壓力。為了確保焊接工具37在不均勻或可 變表面上的足夠壓力，優(yōu)選在焊頭35上安裝恒壓彈簧，圖8中用35b 表示。可選地，提供另一種裝置來確保焊極在部件上的常壓而無論它們 的壁厚如何。
裝配線控制和門板順序管理是通過計(jì)算機(jī)控制器40進(jìn)行的。超聲 波焊接發(fā)生器和聲波控制也包含在控制器40中，該控制器也管理焊機(jī) 34的移動。由于機(jī)械手式焊機(jī)的空間靈活性，在進(jìn)行設(shè)計(jì)改造時(shí)，控制 器40允許為每個(gè)個(gè)別門板進(jìn)行焊點(diǎn)位置的簡單、迅速的重新編程。特 別是，每個(gè)焊頭可以為特定焊接單獨(dú)編程。因此可以獲得高水平的焊接 最優(yōu)化。
可以理解，本發(fā)明的方法和裝置提供了汽車門板及其部件的任何裝 配順序的高效、靈活和優(yōu)化裝配和焊接。
很明顯，在不損害本發(fā)明的原理的情況下，可以相對于所描述和所 示出的內(nèi)容進(jìn)行廣泛改造實(shí)現(xiàn)描述和實(shí)施例，只要不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于裝配和焊接車輛門板的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟在初始裝配臺(20)上，裝配所述門板的部件(10、10’)并且將它們安置在多個(gè)板或托架(14、15)上以輸送所述門板，這些板或托架以適應(yīng)門板的形狀的方式成形，所述板或托架與門板的部件一起自動輸送到臺(20’)處以焊接部件，在所述焊接臺上，可以多個(gè)自由度運(yùn)動的至少一個(gè)焊頭(35)可自動定位和定向，并且如果需要，可根據(jù)由門板的設(shè)計(jì)規(guī)范確定的焊接順序來自動改變所述焊頭的配置，所述板或托架與裝配好和焊接好的門板一起自動輸送到卸載臺(20”)，在所述卸載臺(20”)上，卸下裝配好和焊接好的門板，并且卸載的板或托架自動從所述卸載臺回到所述初始臺，那些自動執(zhí)行的所述步驟根據(jù)由所述門板的設(shè)計(jì)規(guī)范確定的加工順序以適應(yīng)性和可編程形式進(jìn)行協(xié)調(diào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述自動返回卸載板或托架的步驟通過按隨機(jī)形成的順序布置所述板或托架來執(zhí)行。
3. —種用于裝配和焊接車輛門板的裝置，其特征在于，該裝置包括多個(gè)工作臺(20、 20，、 20"),包括用于裝配所述門板的部件的初 始臺(20)，用于焊接所述部件的至少一個(gè)臺(20，)，以及至少一個(gè)用 于卸下裝配和焊接好的門板的臺(20")，該用于焊接所述部件的至少 一個(gè)臺(20，)包括至少一個(gè)可以多個(gè)自由度運(yùn)動的焊頭(35)和至少一 個(gè)可重構(gòu)焊頭(35)、設(shè)為自動改變所述可重構(gòu)焊頭的配置的改變裝置 (34、 38),輸送裝置(21、 25),用于從一個(gè)工作臺向另一個(gè)輸送所述門板， 所述輸送裝置設(shè)有多個(gè)板或托架(14、 15)用于輸送所述門板，并且包 括返回裝置(25、 26、 27)用于將卸載板或托架從所述卸載臺返回到所 述初始臺，該板或托架以適應(yīng)所述門板的形狀的方式成形，及控制裝置(40),被編程為根據(jù)由所述門板的結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的加工順序適應(yīng)性協(xié)調(diào)所述輸送裝置、焊頭和改變裝置。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述工作臺是模塊化和可交 換的。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其中，所述輸送裝置包括傳輸 線(21),并且所述板或托架包括基部(15)和可交換部(14)，該基部 可在所述傳輸線上移動，該可交換部可松開地固定在所述基部上并且外 形制造成支撐預(yù)定類型的門板。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述返回裝置包括多個(gè)返回 線(25)和第一及第二升降系統(tǒng)(26、 27),這些返回線相對于傳輸線(21)布置在豎直方向上，這些升降系統(tǒng)分別布置在傳輸線(21)的相 對端部處。
7. 如權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述控制裝置 被編程為用按隨機(jī)形成的順序安置所述板或托架的方式操作所述返回 裝置并且編程為用對應(yīng)的方式操作所述傳輸線、焊頭和改變裝置。
8. 如權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述至少一個(gè) 焊頭設(shè)置有裝置(35a)以在焊接過程中保持門板(1 )的部件(10、 10，) 的穩(wěn)定性。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述穩(wěn)定性保持裝置包括氣 動或液壓可調(diào)活塞。
10. 如權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述至少一個(gè) 焊頭設(shè)置有裝置(35b)以將焊頭按壓在所述門板上。
11. 如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述按壓裝置包括恒壓彈 性裝置。
全文摘要
公開了一種用于裝配和焊接汽車門板的方法。在初始裝配臺(20)上，裝配門板的部件(10、10’)并且將它們安置在托架(14、15)上以輸送門板，這些托架以適應(yīng)門板的形狀的方式成形。托架與門板的部件一起自動輸送到焊接臺(20’)。在這個(gè)臺上，可以多個(gè)自由度運(yùn)動的焊頭(35)可自動定位和定向，并且如果需要，可自動改變焊頭的配置。托架與裝配好和焊接好的門板一起自動輸送到卸載臺(20”)。在這個(gè)臺上，卸下裝配好和焊接好的門板，并且卸載的板或托架自動從卸載臺回到初始臺。那些自動執(zhí)行的操作根據(jù)由門板的設(shè)計(jì)規(guī)范確定的加工順序以適應(yīng)性和可編程的方式進(jìn)行協(xié)調(diào)。
文檔編號B23P21/00GK101180153SQ200680012549
公開日2008年5月14日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者A·R·特韋迪, C·因塞羅, C·帕加諾, D·拉帕杜拉, P·帕盧姆博 申請人:約翰遜汽車控制裝置公司