專利名稱：用于車體框架的定位夾具裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位夾具裝置，其用于將車體框架供應(yīng)到預(yù)定工作位置，并將該車體框架定位和固定。
背景技術(shù)：
迄今為止，用于焊接車體框架的焊接系統(tǒng)例如具有多個帶有焊接機(jī)器人的焊接工位(welding station)。定位在夾具上的車體框架從工件進(jìn)給路徑被供應(yīng)給相應(yīng)的焊接工位，在該相應(yīng)的焊接位置焊接車體框架。
需要為各個車體框架設(shè)置用于在焊接工位定位車體框架的夾具。供應(yīng)給焊接工位的車體框架和焊接機(jī)器人之間的定位關(guān)系由車體框架的類型和對應(yīng)于該車體框架的夾具和焊接機(jī)器人的類型的組合決定。因此，有必要提供與所述組合的數(shù)量一樣多的專用夾具。當(dāng)車體框架類型的數(shù)量以及焊接機(jī)器人類型的數(shù)量增加時，就需要更多類型的夾具，這導(dǎo)致設(shè)備的成本增加。此外，由于每個夾具與每個焊接機(jī)器人之間的位置關(guān)系每兩個月或三個月就要調(diào)整一次，因此用于保持精度的管理過程復(fù)雜而棘手。
例如，根據(jù)在日本專利No.3351753中公開的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每個焊接工位都具有位置可調(diào)的定位器，用于定位車體框架，并且車體框架通過進(jìn)給機(jī)器人從工件進(jìn)給路徑被供應(yīng)給各個定位器。車體框架依靠焊接機(jī)器人被調(diào)整到一位置和姿勢(attitude)，然后通過該焊接機(jī)器人被焊接。布置在各個焊接工位中的定位器通?？稍O(shè)計成與在各個焊接工位中的焊接機(jī)器人一起使用。
然而，對于每個焊接工位，首要的是具有自己的定位器，并且至少需要根據(jù)車體框架的類型而具有不同結(jié)構(gòu)的定位器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種定位夾具裝置，它能夠使用只取決于車體框架的類型所需的最少數(shù)量的定位夾具，以高精度地定位車體框架。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于車體框架的定位夾具裝置，它能夠降低定位夾具所需的成本。
根據(jù)本發(fā)明，通過定位機(jī)器人將固定到定位夾具上的車體框架供應(yīng)到工作位置，該定位夾具根據(jù)該車體框架的形狀而構(gòu)造成。然后，定位夾具保持機(jī)構(gòu)的接合件與該定位夾具的端部接合，從而定位機(jī)器人將所述車體框架定位成所需的工作姿勢。此時，由于定位夾具由定位機(jī)器人和定位夾具保持機(jī)構(gòu)支承，因此可以高精度如期望的那樣穩(wěn)定地加工車體框架。
所述接合件可以被可擺動地支承，并且可被支承為能朝向定位夾具移動，從而該定位夾具可通過定位機(jī)器人設(shè)定為期望的工作姿勢。
所述接合件可通過一彈性件而移動，以吸收在定位夾具和接合件彼此接合時產(chǎn)生的震動。


圖1是焊接系統(tǒng)的平面圖；圖2是側(cè)視圖，表示在一焊接工位中，通過定位機(jī)器人和定位夾具保持機(jī)構(gòu)來定位車體框架的方式；圖3是立體圖，表示在該焊接工位中，通過該定位機(jī)器人和定位夾具保持機(jī)構(gòu)來定位車體框架的方式；圖4是沿圖1中的線IV-IV剖取的剖視圖；以及圖5是沿圖1中的線V-V剖取的部分省略的剖視圖。
具體實施例方式
圖1是焊接系統(tǒng)10的平面圖，其包括有根據(jù)本發(fā)明的用于車體框架的定位夾具裝置。
該焊接系統(tǒng)10是用于焊接以暫時裝配狀態(tài)供應(yīng)的車體框架12的系統(tǒng)。該焊接系統(tǒng)10包括車體框架放置單元16，其具有用于在其上放置多個車體框架12的放置臺14；焊接工位18，用于焊接從所述車體框架放置單元16供應(yīng)的車體框架12；以及定位機(jī)器人22，其具有定位夾具20，該定位夾具20用于將車體框架12從所述車體框架放置單元16供給到所述焊接工位18，并在該焊接工位18中定位該車體框架12。
所述焊接工位18具有定位夾具保持機(jī)構(gòu)24，用于與所述定位機(jī)器人22配合來保持所述定位夾具20；以及兩個焊接機(jī)器人26、28，用于焊接所述車體框架12。
如圖2所示，所述定位機(jī)器人22具有第一臂32，其安裝在底座30上并可沿箭頭A所示的方向轉(zhuǎn)動；第二臂34，其安裝在所述第一臂32的端部并可沿箭頭B所示的方向轉(zhuǎn)動；第三臂36，其安裝在所述第二臂34的端部并可沿箭頭C所示的方向轉(zhuǎn)動；第四臂38，其安裝在所述第三臂36的端部并可沿箭頭D所示的方向轉(zhuǎn)動；以及第五臂40，其安裝在所述第四臂38的端部并可沿箭頭E所示的方向轉(zhuǎn)動。所述定位夾具20與所述第五臂40的端部接合。
如圖3所示，所述定位夾具20包括大致L形的夾具底座42，其具有與所述定位機(jī)器人22的第五臂40接合的端部；大致L形的連接臂48，其通過連接板44、46安裝在所述夾具底座42的另一端上；第一固定單元50、52，其布置在所述夾具底座42上；以及第二固定單元54、56，其布置在所述上連接板44上。
所述車體框架12例如用于四輪車(buggy)中。每個車體框架12都具有兩個上框架58、60；兩個下框架62、64；以及多個輔助框架66，它們與所述框架58、60、62、64互相連接。具有相應(yīng)孔68、70的托架72、74用于支承相應(yīng)的懸架，并布置在下框架62、64的相應(yīng)前部。具有相應(yīng)孔76、78的托架80、82用于可樞轉(zhuǎn)地支承搖動臂的相應(yīng)端部，并布置在下框架62、64的相應(yīng)后部。
所述定位夾具20的第一固定單元50、52具有直立在所述夾具底座42上的相應(yīng)托架86、88；以及分別布置在所述托架86、88上部的相應(yīng)螺紋件94、96，緊固螺栓90、92旋擰通過相應(yīng)的螺紋件94、96。如圖4所示，所述第二固定單元54、56具有分別直立在所述支承板84的相對端上的相應(yīng)托架98、100，該支承板84固定地安裝在連接板44、46上；以及分別布置在所述托架98、100的相應(yīng)上部的螺紋件106、108，緊固螺栓102、104旋擰通過相應(yīng)的螺紋件106、108。加強(qiáng)肋110、112布置在相應(yīng)托架98、100上。
在所述定位夾具20的連接臂48的一端上布置有接合件114。如圖5所示，該接合件114具有開口116和凹槽118，該凹槽118具有擴(kuò)大的內(nèi)部空間。
所述定位夾具保持機(jī)構(gòu)24具有兩個直立在底座120上的支柱122、124；布置在所述支柱122、124的相應(yīng)上端上的軸承126、128；以及由回轉(zhuǎn)軸130、132可旋轉(zhuǎn)地支承的支承件134，回轉(zhuǎn)軸130、132由所述軸承126、128可樞轉(zhuǎn)地支承。
所述支柱122、124的上部通過連接板136互相連接。大致L形的固定臂138具有固定到支柱122、124的端部，并具有限定在其上端部中的孔142。將用于固定所述支承件134的安全銷140插入通過所述孔142。
所述回轉(zhuǎn)軸130、132布置在支承件134的中部的相應(yīng)相對側(cè)上。所述固定臂138的上端在托架144、146之間延伸，該托架144、146布置在所述支承件134的一端上。所述托架144、146具有限定在其中的相應(yīng)孔148、150，所述安全銷140插入穿過該孔。
所述支承件134具有限定在其另一端中的橢圓孔152，并且將中空的柱狀支承套筒154從支承件134的另一端插入到該橢圓孔152內(nèi)。金屬密封件156、158布置在所述支承套筒154的內(nèi)周表面上，并且將柱形桿160插入穿過該金屬密封件156、158，用于相對于該支承套筒154移動和轉(zhuǎn)動。
所述桿160在其一端具有凸緣162，用于與所述支承套筒154接合以防止該桿160脫離該支承套筒154。該桿160具有限定在其所述一端中的孔164，并且在該孔中容納有螺旋彈簧166(彈性件)，其用于在正常情況下偏壓該桿160，以使其沿從支承件134伸出的方向移動。所述支承件134具有通氣孔168，該通氣孔與所述橢圓孔152連通并通向外部空間。空氣可通過該通氣孔168流入和流出橢圓孔152，以允許所述桿160可相對于該橢圓孔152易于移動。
氣缸170布置在所述桿160的另一端上。該氣缸170能夠使得兩組面對的接合件172、174、176、178彼此接近和彼此遠(yuǎn)離地移動。接合件172、174、176、178具有相應(yīng)齒180，用于接合在限定在接合件114中的凹槽118內(nèi)，該接合件114布置在定位夾具20的連接臂48上。
根據(jù)本實施例的焊接系統(tǒng)10基本如上所述構(gòu)造成。下面將描述該焊接系統(tǒng)10的操作。
首先，將對應(yīng)于車體框架12的類型的定位夾具20安裝在所述定位機(jī)器人22的第五臂40上。然后，致動該定位機(jī)器人22以使所述定位夾具20移動到所述車體框架放置單元16。之后，將已通過暫時焊接裝配好的車體框架12固定到所述定位夾具20上。
如圖3所示，為了將所述車體框架12固定到所述定位夾具20上，將所述緊固螺栓90、92分別旋擰到所述第一固定單元50、52的螺紋件94、96中，直至緊固螺栓90、92的末端分別插入到孔68、70中，該孔68、70限定在車體框架12的下框架62、64上的托架72、74中。同樣地，如圖4所示，將所述緊固螺栓102、104分別旋擰到所述第二固定單元54、56的螺紋件106、108中，直至緊固螺栓102、104的末端分別插入到孔76、78中，該孔76、78限定在車體框架12的下框架62、64上的托架80、82中。
所述托架72、74是用于將懸架安裝在車體框架12上的元件，而所述托架80、82是用于將擺動臂安裝在該車體框架12上的元件。使用這些托架，可以將該車體框架12高精度地定位并固定在所述定位夾具20上。
通過使用放置機(jī)器人將所述車體框架12放置在已通過定位機(jī)器人22移動到所述車體框架放置單元16的定位夾具20上，并且通過使用由伺服電機(jī)致動的快速擰螺母機(jī)(nut runner)等來旋擰所述緊固螺栓90、92、102、104，可將該車體框架12自動地固定到該定位夾具20上。
在將所述車體框架12固定到所述定位夾具20上之后，再次致動所述定位機(jī)器人22以將該車體框架12和該定位夾具20一起進(jìn)給到焊接工位18。此時，如圖5所示，所述安全銷140通過在固定臂138中的孔142而插入到所述支承件134的端部中的孔148、150內(nèi)，以使定位夾具保持機(jī)構(gòu)24的支承件134在焊接工位18保持水平。致動該定位夾具保持機(jī)構(gòu)24的氣缸170，以使得所述接合件172、174、176、178彼此接近。
致動所述定位機(jī)器人22，以使布置在定位夾具20的連接臂48端部上的接合件114沿圖5中箭頭F所示的方向移動，直至定位夾具保持機(jī)構(gòu)24的接合件172、174、176、178的齒180插入到該接合件114的凹槽118中。此時，由于支承接合件172、174、176、178的桿160可通過布置在所述支承件134中的橢圓孔152內(nèi)的螺旋彈簧166沿箭頭F所示的方向移動，因此在接合件114與接合件172、174、176、178彼此接合時所產(chǎn)生的震動可被吸收。
然后，致動所述氣缸170，以使得接合件172、174、176、178彼此遠(yuǎn)離，這樣所述齒180與所述接合件114接合，從而使定位夾具20的端部連接到支承件134。因此，車體框架12固定到其上的定位夾具20的一端被定位機(jī)器人22保持，而另一端被定位夾具保持機(jī)構(gòu)24保持。之后，將所述安全銷140從支承件134的托架144、146移除，以允許該支承件134可關(guān)于回轉(zhuǎn)軸130、132沿箭頭G所示的方向擺動。
然后，所述定位機(jī)器人22使第一臂32、第二臂34、第三臂36、第四臂38以及第五臂40移動，以在焊接工位18中將車體框架12設(shè)定為所需的姿勢。此時，由于當(dāng)定位機(jī)器人22運動時，所述定位夾具保持機(jī)構(gòu)24的桿160沿箭頭G所示的方向運動，或繞所述支承套筒154轉(zhuǎn)動，或相對于該支承套筒154移動，因此該定位機(jī)器人22可容易地將該車體框架12設(shè)定為所需的姿勢。
在已將車體框架12定位為所需的姿勢之后，致動布置在該車體框架12的相對側(cè)上的焊接機(jī)器人26、28，以焊接該車體框架12。此時，因為該車體框架12由定位機(jī)器人22和定位夾具保持機(jī)構(gòu)24定位和保持，所以該車體框架12在被焊接時不會擺動，而是在焊接過程中保持高精度地定位。為了提高操作效率，可改變車體框架12的姿勢，并繼續(xù)焊接過程。
根據(jù)本發(fā)明的用于車體框架的定位夾具裝置還適于定位除了四輪車以外的車輛框架，例如兩輪或三輪車輛的車輛框架。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，由于所述定位夾具由定位機(jī)器人保持，并且將車體框架供應(yīng)給一工作位置并在該位置定位，因此不必在各個工作位置設(shè)置專用的夾具，因而大大降低了工作線上夾具所需的成本。
通過更換由所述定位機(jī)器人保持的定位夾具，就可容易地適應(yīng)不同的車體框架。
車體框架在每個工作位置中的定位姿勢可根據(jù)該車體框架的類型，通過所述定位機(jī)器人的定位控制而按需要設(shè)置。
此外，由于所述定位夾具的相對端分別由定位機(jī)器人和定位夾具保持機(jī)構(gòu)保持，因此車體框架被高度可靠地定位，從而可高精度地進(jìn)行工作。
根據(jù)本發(fā)明的用于車體框架的定位夾具裝置適用于各種車體，只要它們具有框架結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于車體框架的定位夾具裝置，包括定位夾具(20)，其用于定位和固定車體框架(12)；定位機(jī)器人(22)，其用于保持所述定位夾具(20)的端部，將所述定位夾具(20)供應(yīng)給用于所述車體框架(12)的工作位置，并將所述車體框架(12)定位成所需的姿勢；以及定位夾具保持機(jī)構(gòu)(24)，其用于可運動地保持所述定位夾具(20)，所述定位夾具保持機(jī)構(gòu)(24)布置在所述工作位置，并具有接合件(172)，該接合件可拆卸地與所述定位夾具(20)的另一端接合，該定位夾具(20)的一端由所述定位機(jī)器人(22)保持。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述定位夾具(20)具有固定單元(50)，該固定單元用于定位和固定所述車體框架(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述定位夾具(20)具有凹槽(118)，該凹槽可與所述定位夾具保持機(jī)構(gòu)(24)的所述接合件(172)接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述定位機(jī)器人(22)包括多軸機(jī)器人(22)，其用于在所述定位夾具(20)的所述另一端與所述定位夾具保持機(jī)構(gòu)(24)的所述接合件(172)接合時，將所述車體框架(12)設(shè)定為所需的姿勢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述定位夾具保持機(jī)構(gòu)(24)具有一支承件(134)，所述接合件(172)由該支承件可擺動地支承，并且該支承件支承所述接合件(172)以使其朝向所述定位夾具(20)的所述另一端移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述支承件(134)支承所述接合件(172)以使其繞一軸線旋轉(zhuǎn)，所述接合件(172)可沿該軸線移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述支承件(134)具有一姿勢固定件(140)，用于相對于所述定位夾具(20)的另一端定位所述姿勢。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述接合件(172)由所述支承件(134)支承，以通過彈性件(166)朝向所述定位夾具(20)的所述另一端移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位夾具裝置，其特征在于，所述接合件(172)可由一致動機(jī)構(gòu)(170)致動，以與所述定位夾具(20)的所述另一端接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位夾具裝置，其特征在于，包括一焊接機(jī)器人(26)，該機(jī)器人布置在所述工作位置，用于焊接通過所述定位夾具(20)定位和固定的所述車體框架(12)。
全文摘要
一種用于車體框架的定位夾具裝置，其中在焊接工位(18)中，定位夾具(20)的一端由定位機(jī)器人(22)保持，該定位夾具(20)的另一端由定位夾具保持機(jī)構(gòu)(24)保持，使所述定位機(jī)器人(22)移動以將固定在定位夾具(20)上的車體框架(12)固定地定位成任何姿勢，從而執(zhí)行所需的焊接操作。
文檔編號B23K37/04GK1761599SQ20048000764
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月25日
發(fā)明者山岡直次, 三輪悌二 申請人:本田技研工業(yè)株式會社