專利名稱：車體組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種車體組裝方法，且特別是有關(guān)于一種(1)使用于左側(cè)件與右側(cè)件焊接于一底殼(underbody)的組裝方法；(2)焊接左側(cè)件與右側(cè)件于一底殼的組裝方法，及放置一頂件(cross-member)例如是一車頂(roof)位于兩側(cè)件的頂端且焊接于完全分離的地方；及(3)使用于跳焊(tack-welding)一頂件例如是一車頂，前車箱(header)或后車架(frame-back)位于左側(cè)件與右側(cè)件的頂端且配置在一底殼上的方法。
背景技術(shù)：
車體的主要構(gòu)件包括一底殼、左側(cè)件及右側(cè)件與一車頂。這些主要構(gòu)件的相對(duì)位置必須使用不同的定位夾具(positioning jig)來操作，且以焊接機(jī)械手臂(welding robot)點(diǎn)焊(spot-welding)所在的位置，之后再進(jìn)行最后焊接的制作工藝。
然而，在公知車體組裝方法中，粗略定位夾具(coarse positioning jig)一般用以定位主要構(gòu)件。在其它方面，大型的可折疊式夾具(folding screen-typejip)用以定位側(cè)件與車頂。在車體組裝方法上，使用大型夾具用于車體生產(chǎn)線上的左右兩側(cè)，如此側(cè)件夾具可前后移動(dòng)，而用于車體生產(chǎn)線上方的車頂夾具可上下移動(dòng)。
左側(cè)件與右側(cè)件可由輸送帶傳送到相對(duì)應(yīng)的夾具的前方，并以夾具夾持。接著夾具往前移動(dòng)左側(cè)件與右側(cè)件，使其組裝到底殼的預(yù)定位置上，再焊接到底殼上。側(cè)件仍由定位夾具所支撐，而車頂仍由另一獨(dú)立分開的夾具所支撐，其橫跨于側(cè)件的頂部，且車頂左右焊接邊緣(weld edge)則分別焊接于左側(cè)件與右側(cè)件的上方焊接邊緣。
由于可折疊的夾具非常大且太重，使得機(jī)器設(shè)備的費(fèi)用增加。當(dāng)生產(chǎn)模具改變與更換工具(retooling)時(shí)，目前所用的夾具必須先由夾具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(jigdrive mechanism)上移除，再組裝新的。這是非常耗時(shí)的工作，也會(huì)使整個(gè)生產(chǎn)線停擺。
一些傳統(tǒng)的車體組裝方法使用旋轉(zhuǎn)夾具(revolving jig)來加快更換工具的工作。然而，當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)夾具時(shí)，由于必須以三角柱(triangular column)來支撐三個(gè)車體模型與一正方柱(square column)來支撐四個(gè)車體模型，其所使用的設(shè)備更大且更重于折疊式夾具所使用的設(shè)備，且機(jī)器設(shè)備的成本也會(huì)更高。
此外，左側(cè)件夾具與右側(cè)件夾具以及車頂夾具是獨(dú)立分開的，以精確定位/焊接車頂于側(cè)件上，這三個(gè)夾具必須相對(duì)于參考地面(ground)一固定系統(tǒng)(stationary system)以精確地定位車體的位置。側(cè)件夾具組裝在驅(qū)動(dòng)裝置上以使側(cè)件夾具能前后移動(dòng)，而車頂夾具則組裝在一驅(qū)動(dòng)裝置上以使車頂夾具能上下移動(dòng)；這些驅(qū)動(dòng)裝置本身的定位精確度也會(huì)影響車頂與側(cè)件焊接時(shí)的精確度。由于這些驅(qū)動(dòng)裝置必須要移動(dòng)龐大且笨重的夾具以高速前后或上下移動(dòng)，因此要維持其定位精確度的技術(shù)非常高且要定期保養(yǎng)。
定位精確度隨著時(shí)間而逐漸下降(gradual degradation)，尤其當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)件開始損耗時(shí)。
左側(cè)件夾具與右側(cè)件夾具以及車頂夾具是獨(dú)立分開的，但由于三個(gè)夾具的焊接邊緣同時(shí)接觸車輛的左側(cè)件、右側(cè)件與車頂，因此容易引起外力干擾(interfering force)于三個(gè)夾具之間。當(dāng)車輛左右兩側(cè)所受到的外力一樣時(shí)，則不會(huì)有問題，但夾具定位準(zhǔn)確性改變、不當(dāng)?shù)膴A持(clamping anomalies)等會(huì)造成作用在左側(cè)板與右側(cè)板的外力偏斜。當(dāng)外力偏斜發(fā)生時(shí)，側(cè)件將會(huì)向左或向右傾斜，而前窗口(front window)與后窗口(rear window)開口會(huì)變形(distort)，使得擋風(fēng)玻璃(windshield glass)與后窗口玻璃(rear windowglass)無法適當(dāng)?shù)亟M裝在開口上。
由于車頂與側(cè)件之間的定位不精確而明顯地(prominently)造成前后窗口開口的變形，如此小誤差的定位將會(huì)造成擋風(fēng)玻璃與后窗口玻璃在安裝上的大問題。傳統(tǒng)利用夾具來定位車頂?shù)姆椒ǎ遣豢赡芡瑫r(shí)均勻壓住車頂與左側(cè)件與右側(cè)件的焊接邊緣的，其原因?yàn)檐図數(shù)暮附舆吘墐H能與側(cè)件焊接邊緣之一形成第一次接觸。當(dāng)不均勻的接觸產(chǎn)生于車頂與左、右側(cè)件之間時(shí)，車頂與左、右側(cè)件之間的定位精準(zhǔn)度會(huì)小幅下降。
上述問題可在原型式樣(prototyping)期間來檢測(cè)，校正與調(diào)整，但必須花大量時(shí)間與努力來分析問題的來源。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一目的就是在減少側(cè)件夾具的尺寸與重量，而側(cè)件可跳焊到車輛底殼的左右兩側(cè)，以減少機(jī)器設(shè)備的成本投資并提供更快與更簡(jiǎn)易的更換工具。
本發(fā)明的第二目的是提供一種車體組裝方法，能使用更小且更輕的夾具來夾持側(cè)件與車頂，也能減少機(jī)器設(shè)備的成本投資并提供更快與更簡(jiǎn)易的更換工具，且利于分析組裝側(cè)件與車頂?shù)南嚓P(guān)問題。
本發(fā)明的第三目的是提供一種車輛組裝方法，能減少車頂夾具的尺寸與重量，以減少機(jī)器設(shè)備的成本投資并提供更快與更簡(jiǎn)易的更換工具，且利于精確對(duì)位與跳焊頂件(車頂、前車箱、后車架等)到側(cè)件上，而不需使用大型的驅(qū)動(dòng)裝置來升降夾具。
為達(dá)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提出一種車體組裝的方法，其特征在于底殼定位在一車體生產(chǎn)線的一預(yù)定位置上，而左側(cè)件與右側(cè)件放置在一垂直直立狀態(tài)下，以使其下方焊接邊緣能對(duì)齊于底殼的左右兩側(cè)的焊接邊緣。至少四個(gè)相對(duì)于垂直直立的左側(cè)件與右側(cè)件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與底殼接合在一起，并由至少四個(gè)夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態(tài)下能焊接側(cè)件至底殼的一預(yù)定位置。
側(cè)件的輸送與垂直放置可由一般用途機(jī)械手臂來達(dá)成，而側(cè)件被帶到機(jī)械手臂所在位置的附近時(shí)能被機(jī)械手臂舉起，并移動(dòng)到垂直底殼且直立放置的一預(yù)定位置上。在垂直直立的狀態(tài)下，四個(gè)預(yù)先定位夾持夾具(pre-positionedclamping jig)可接合并夾持左側(cè)件與右側(cè)件的下方焊接邊緣到底殼的至少四個(gè)前端位置與后端位置上，之后再以焊接機(jī)械手臂進(jìn)行焊接。
公知夾具是用來夾持整個(gè)側(cè)件所設(shè)計(jì)的，也就是說夾具的尺寸必須是側(cè)件的兩倍大。然而，在本發(fā)明中，不需要夾持整個(gè)側(cè)件，只需以一般用途的輸送機(jī)械手臂，限制側(cè)件的傾斜，而僅能在下方焊接邊緣的前端部分與后端部分以四個(gè)夾持夾具限制其左右、前后與上下的方向。即夾持夾具的尺寸可縮小且重量輕，以減少機(jī)器設(shè)備的成本。也由于夾持夾具可更小更輕，因此容易以一般用途的機(jī)械手臂來帶動(dòng)，也能夠更輕易更快更換工具，以減少更換工具的設(shè)備成本。也由于夾持夾具較小，可節(jié)省貯存區(qū)域的空間，而不會(huì)占用生產(chǎn)線。
本發(fā)明的第二種車體組裝的方法，其方法在于底殼定位在一車體生產(chǎn)線的一預(yù)定位置上，而左側(cè)件與右側(cè)件放置在一垂直直立狀態(tài)下，以使其下方焊接邊緣能對(duì)齊于底殼的左右兩側(cè)的焊接邊緣。至少四個(gè)位在相對(duì)于垂直直立的左側(cè)件與右側(cè)件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與底殼接合在一起，并由至少四個(gè)夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態(tài)下能焊接側(cè)件至底殼的一預(yù)定位置。其中，提供二個(gè)前端與二個(gè)后端的滑動(dòng)板(slide plate)定位在車體生產(chǎn)線的左右兩側(cè)的預(yù)定位置上，并固定底殼，其面對(duì)生產(chǎn)線的方向前后移動(dòng)以供配置/釋放負(fù)載的夾持夾具之用；以及一可上升/下降的升降平臺(tái)(elevator platform)在每一滑動(dòng)板的縮回位置(retracted position)上，以供配置/釋放負(fù)載的夾持夾具之用；該方法能使升降平臺(tái)上升并將夾持夾具傳送(以下包括整個(gè)手動(dòng)傳送、使用輔助設(shè)備如起吊機(jī)(hoist)的半自動(dòng)傳送以及使用傳送設(shè)備例如機(jī)械手臂的自動(dòng)化傳送等皆是)到此上升的升降平臺(tái)，并由機(jī)械手臂所承載，以傳送夾持夾具到一滑動(dòng)板的縮回位置進(jìn)而降低升降平臺(tái)?；瑒?dòng)件再向前移動(dòng)，而側(cè)件通過夾持夾具與底殼相互結(jié)合與夾持。當(dāng)升降平臺(tái)配置另一個(gè)夾持夾具時(shí)再度升起，并再以一機(jī)械手臂所傳送，以供更換工具之用。更換工具時(shí)，夾持夾具在滑動(dòng)板的前端位置上被一機(jī)械手臂舉起，而空的(empty)滑動(dòng)件在升降平臺(tái)下降之后則縮回，以供傳送下一個(gè)于滑動(dòng)板上的夾持夾具。
側(cè)件的輸送與垂直放置可由一般用途機(jī)械手臂來達(dá)成，而側(cè)件被帶到機(jī)械手臂所在位置的附近時(shí)能被機(jī)械手臂舉起，并移動(dòng)到垂直底殼且直立放置的一預(yù)定位置上。在垂直直立的狀態(tài)下，四個(gè)預(yù)先定位夾持夾具可接合并夾持左側(cè)件與右側(cè)件的下方焊接邊緣到底殼的至少四個(gè)前端位置與后端位置上，之后再以焊接機(jī)械手臂進(jìn)行焊接。
公知夾具是用來夾持整個(gè)側(cè)件所設(shè)計(jì)的，也就是說夾具的尺寸必須是側(cè)件的兩倍大。然而，在本發(fā)明中，不需要夾持整個(gè)側(cè)件，只需以一般用途的輸送機(jī)械手臂，限制側(cè)件的傾斜，而僅能在下方焊接邊緣的前端部分與后端部分以四個(gè)夾持夾具限制其左右、前后與上下的方向。即夾持夾具的尺寸可縮小且重量輕，以減少機(jī)器設(shè)備的成本。也由于夾持夾具可更小更輕，因此容易以一般用途的機(jī)械手臂來帶動(dòng)，也能夠更輕易更快更換工具，以減少更換工具的設(shè)備成本。也由于夾持夾具較小，可節(jié)省貯存區(qū)域的空間，而不會(huì)占用生產(chǎn)線。
本發(fā)明的第三種車體組裝的方法，其特征包括步驟一使用第一夾具定位一左側(cè)件與一右側(cè)件于車體生產(chǎn)線上相對(duì)于一底殼之一預(yù)定位置，對(duì)齊側(cè)件之下方焊接邊緣于底殼之左右焊接邊緣并焊接之；以及步驟二釋放第一夾具，并放置一頂件如車頂、前車箱或車后架于左側(cè)件與右側(cè)件的上方焊接邊緣，且使用一第二夾具定位與對(duì)齊頂件的左右焊接邊緣于左側(cè)件與右側(cè)件的上方焊接邊緣，并焊接定位狀態(tài)下的上方焊接邊緣至左右焊接邊緣。
在上述步驟一中，左側(cè)件與右側(cè)件相對(duì)定位于底殼上。在步驟二中，當(dāng)步驟一的第一夾具釋放之后，才以第二夾具定位頂件例如是車頂、前車箱或車后架，并加以焊接。因此，第一與第二夾具之間可避免外力干擾的可能性，也大幅減少分析側(cè)件組裝至頂件的問題的時(shí)間。也因?yàn)闊o外力干擾產(chǎn)生于夾具之間，夾具能更加輕小，以減少機(jī)械設(shè)備的成本并使更換工具更加快速、簡(jiǎn)易。
本發(fā)明的第四種車體組裝的方法，其特征包括對(duì)齊側(cè)件的下方焊接邊緣于一底殼的左右焊接邊緣，而底殼定位在車體生產(chǎn)線的一預(yù)定位置上，并焊接之；接著粗略放置一頂件例如是一車頂、前車箱或一車后架于右側(cè)件與左側(cè)件的上方焊接邊緣之間，使得頂件的左右焊接邊緣對(duì)齊于側(cè)件的上方焊接邊緣；橫向放置且粗略放置頂件在懸吊夾具的左右兩端，一前一后，而該懸吊夾具可配置地/可釋放地由地面向上延伸的一懸吊架所支撐；以及使用供給一夾持夾具的左右兩端之一能源(common source)至懸吊夾具，以接合并夾持側(cè)件的上方焊接邊緣的前端部分與后端部分到頂件的左右焊接邊緣的前端部分與后端部分，且在接合與夾持狀態(tài)下跳焊?jìng)?cè)件與頂件的焊接邊緣。
當(dāng)頂件例如為一車頂、前車箱或車后架粗略放置在兩側(cè)件的上方之間時(shí)，懸吊夾具夾持頂件到側(cè)件上，而頂件與側(cè)件的焊接邊緣的部分被定位于固定系統(tǒng)之內(nèi)，并通過懸吊架。因此，側(cè)件的上方與下方焊接邊緣相對(duì)于固定系統(tǒng)皆已定位。四個(gè)位在焊接邊緣的位置，由頂件的角落到兩端，其相對(duì)于地面的位置皆已定位。由于在定位狀態(tài)下，頂件與側(cè)件用跳焊接合，因而不會(huì)造成前后窗口開口的扭曲變形，即前后窗口的開口能保持原狀。
因懸吊夾具比傳統(tǒng)車頂夾具來得更小更輕，故機(jī)械設(shè)備的成本能大幅減少，也使更換工具貯存區(qū)域與夾具傳送機(jī)械手臂可配置在車頂裝配站之外，因此減少夾具輸送帶之使用，且能達(dá)到快速更換工具。
左右夾持夾具配置在每一懸吊夾具上，以相同的電源驅(qū)動(dòng)。頂件的左右焊接邊緣的前端部分與后端部分能與左側(cè)件與右側(cè)件的上方焊接邊緣的前端部分與后端部分同時(shí)接合-夾持(joining-clamping)，以減少接合-夾持時(shí)前后窗口開口扭曲變形的可能性。
本發(fā)明第四種車體組裝的方法的影響略述如下在上述的本發(fā)明第一種方法中，至少四個(gè)位在左側(cè)件與右側(cè)件的上方焊接邊緣的前端位置與后端位置，已接合并配置于底殼上，并由至少四個(gè)夾持夾具夾持于預(yù)定位置上，使得在接合與夾持的狀態(tài)下焊接側(cè)件至底殼上。因此，相較于傳統(tǒng)車體組裝方法，其利用大型夾持夾具來夾持整個(gè)側(cè)件，而本發(fā)明的方法則是大幅減少夾具尺寸、機(jī)械設(shè)備之成本與快速更換工具的步驟。此外，在公知方法中，需三個(gè)步驟(1)設(shè)定側(cè)件相對(duì)于夾持夾具的位置(2)操作夾具以夾持側(cè)件(3)通過夾具移動(dòng)以設(shè)定側(cè)件于底殼上。然而，在本發(fā)明中，此工作僅需二個(gè)步驟即可(1)設(shè)定側(cè)件于底殼上以及(2)操作夾具以夾持側(cè)件。因減少一次側(cè)件操作，因此能大幅減少時(shí)間并減少側(cè)件在操作過程中損傷的可能性。
在上述的本發(fā)明第二種方法中，至少四個(gè)位在左側(cè)件與右側(cè)件的上方焊接邊緣的前端位置與后端位置，已接合并配置于底殼上，并由至少四個(gè)夾持夾具夾持于預(yù)定位置上，使得在接合與夾持的狀態(tài)下焊接側(cè)件至底殼上。因此，相較于傳統(tǒng)車體組裝方法，其利用大型夾持夾具來夾持整個(gè)側(cè)件，而本發(fā)明的方法則是大幅減少夾具尺寸、機(jī)械設(shè)備的成本與快速更換工具的步驟。特別是，因夾持夾具的尺寸與重量的減少，夾持夾具可由機(jī)械手臂操作而切換到不同車體型態(tài)的生產(chǎn)線。也可以結(jié)合使用滑動(dòng)板與升降平臺(tái)來移動(dòng)夾持夾具，準(zhǔn)備更換工具，故使用于下一個(gè)車型的夾具能輕易地放置在升降平臺(tái)上。當(dāng)目前所使用的夾具出現(xiàn)在滑道(slide guide)的前端時(shí)，夾具被機(jī)械手臂舉起，而滑動(dòng)板縮回后，升降平臺(tái)再下降?，F(xiàn)在，滑動(dòng)板僅需要向前移動(dòng)到可供下一車型夾持即可，故可大幅縮短作業(yè)時(shí)間。
在上述的本發(fā)明第三種方法中，步驟一中，左側(cè)件與右側(cè)件使用第一夾具焊接至底殼上，而步驟二中，第一夾具釋放，而車頂使用第二夾具焊接至左側(cè)件與右側(cè)件。因此，可避免外力干擾于第一夾具與第二夾具之間。由于無外力干擾于其中，夾具可做得更小更輕，也減少機(jī)械設(shè)備成本，且更輕易更快速更換工具。在本方法中，第一夾具可定位側(cè)件于前后與上下方向的位置，而第二夾具可定位側(cè)件于橫向傾斜(lateral tilt direction)方向的位置。因此，當(dāng)前后窗口開口的形狀變形發(fā)生時(shí)，只要分析第一與第二夾具之間因果關(guān)系(cause-and-effect)與變形量即可解決問題。
在上述本發(fā)明第四種方法中，車頂粗略放置在兩側(cè)件的上方之間，且懸吊夾具之夾持夾具接合-夾持于側(cè)件，因而定位接合部分相對(duì)于地面的固定系統(tǒng)。如此，側(cè)件的上方與下方焊接邊緣相對(duì)于固定系統(tǒng)皆已定位，而四個(gè)位在頂件的角落的焊接邊緣的位置皆已定位。由于在定位狀態(tài)下，頂件與側(cè)件用跳焊接合，因而不會(huì)造成前后窗口開口的扭曲變形，即前后窗口的開口能保持原狀。也由于懸吊夾具相對(duì)于傳統(tǒng)方法所使用的車頂夾具做得更小更輕，因此能減少機(jī)械設(shè)備成本、更快速更輕易更換工具。也由于一般用途的機(jī)械手臂適于以懸吊夾具來更換工具，因此傳統(tǒng)方法中升降夾具用的大型驅(qū)動(dòng)裝置不再需要，進(jìn)而大幅減少機(jī)械設(shè)備的成本。此外，本發(fā)明中，可同步驅(qū)動(dòng)懸吊夾具中左右夾持夾具的開關(guān)的電源，以同時(shí)激活或關(guān)閉左右夾持夾具。換句話說，當(dāng)車頂接合并夾持于側(cè)件時(shí)，其左右兩側(cè)能精確地同時(shí)夾持，以避免因左右兩側(cè)夾持的時(shí)間差而造成定位誤差發(fā)生于車頂與側(cè)件之間。也因此前后窗口開口的形狀變形量能降低至最小。


圖1繪示一種側(cè)件裝配站的簡(jiǎn)易圖。
圖2繪示車底殼與側(cè)件的簡(jiǎn)易圖。
圖3繪示一側(cè)件在側(cè)件裝配站的側(cè)視圖。
圖4繪示一種側(cè)件裝配站的平面圖。
圖5繪示一種車體生產(chǎn)線的簡(jiǎn)易平面圖。
圖6繪示滑動(dòng)板上放置一夾具以及一升降平臺(tái)的示意圖。
圖7繪示以夾具交換一側(cè)件夾具的操作過程的側(cè)視圖。
圖8繪示一車頂粗略放置站的示意圖。
圖9繪示一車頂裝配站的示意圖。
圖10繪示一車頂裝配站的側(cè)視圖。
圖11(A)繪示一車頂裝配站的前視圖。
圖11(B)繪示一夾持夾具驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)易圖。
圖12繪示一車頂裝配站的平面圖。
圖式標(biāo)示說明1側(cè)件裝配站2車體生產(chǎn)線3底殼 4側(cè)件5車頂粗略放置站6車頂裝配站7貨車 10-1～10-6機(jī)械手臂
11-1～11-4夾持夾具 12外遮件13滑動(dòng)板 14滑道15升降平臺(tái) 20上升點(diǎn)垂直柱21桿體 22、26定位梢23夾具座 24、25、27通孔31車頂 32第三傳送機(jī)械手臂33-1、33-2焊接機(jī)械手臂 34懸吊架34a左右二懸吊側(cè)架 34b橫梁35、36懸吊夾具 37-1、37-2第四傳送機(jī)械手臂38-1、38-2焊接機(jī)械手臂 39夾持夾具40前窗口開口 41后窗口開口42-1、42-2架子 51氣壓缸52夾頭 53空氣貯存槽54串行電磁閥 55夾持-打開空氣路徑56夾持-關(guān)閉空氣路徑具體實(shí)施方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下圖1繪示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種側(cè)件裝配站的簡(jiǎn)易圖。如圖5所示，側(cè)件裝配站1配置在車體生產(chǎn)線的一指定位置。側(cè)件裝配站1位在車體生產(chǎn)線2上游，即圖2所示的底殼3生產(chǎn)線。車體的后端朝向前面，并傳送至側(cè)件裝配站。如圖5所示的生產(chǎn)線的順序，側(cè)件裝配站1的下游是一車頂粗略放置站(roof coarse placement station)5以及車頂裝配站6，用以完成側(cè)件4的下方焊接邊緣的最后焊接。車頂裝配站6的下游系為一車頂最后焊接站。
如圖1所示，在側(cè)件裝配站1中提供多個(gè)機(jī)械手臂10-1～10-6以及多個(gè)夾持夾具11-1～11-4。側(cè)件4已經(jīng)定位在車體生產(chǎn)線2上以跳焊至底殼3左右兩側(cè)上，而外遮件(cowl outer member)12則焊接至前端。
側(cè)件裝配站1包括滑道(slide guide)14，其位于車體生產(chǎn)線2相對(duì)于左右兩側(cè)的位置上，以引導(dǎo)滑動(dòng)板13前后移動(dòng)；升降平臺(tái)15，其配置于這些滑道14的后端；夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2用以放置四個(gè)將使用的夾持夾具11-1～11-4于升降平臺(tái)15上，并將已使用的夾持夾具11-1～11-4移除于滑動(dòng)板13；一第一傳送機(jī)械手臂10-3，其配置于夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2之間，以傳送側(cè)件4；一焊接機(jī)械手臂10-4，其配置于滑道14之間，略低于平臺(tái)表面；一獨(dú)立分開的焊接機(jī)械手臂10-5，其配置于滑道14的前端；以及一第二傳送機(jī)械手臂10-6，其配置在滑道14之后端，以設(shè)定外遮件12于車體之前后端。
如圖4所示，滑道14配置在垂直于車體生產(chǎn)線2的方向上，且位于夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2之間。滑動(dòng)板13配置于滑道14上，且可隨滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置(slide drive mean)前后移動(dòng)。夾持夾具11-1～11-4可移除地/更換地放置于滑動(dòng)板13上，而這些夾持夾具11-1～11-4夾持于底殼3左右兩側(cè)的焊接邊緣的前端部分與后端部分至側(cè)件4下方焊接邊緣之前端部分與后端部分，并同時(shí)定位至相對(duì)于地面的一固定系統(tǒng)(有關(guān)夾持夾具的夾持部分不再詳細(xì)描述)。連接器(未繪示)放置于滑動(dòng)板13的上表面，以連接至一氣壓系統(tǒng)(air system)以及至一電氣控制系統(tǒng)，作為驅(qū)動(dòng)夾持夾具11-1～11-4的夾持部分的來源。也可利用快速連接/拆除的連接器于執(zhí)行夾持功能的夾持夾具11-1～11-4上。
如圖6所示，每一升降平臺(tái)15位于滑道14的后端，且配置于上升點(diǎn)垂直柱(upward-pointing vertical cylinder)20的桿體21的上方，以使升降平臺(tái)15能通過伸縮桿體21以上升或下降。多個(gè)定位梢(positioning pin)22配置于升降平臺(tái)15的上方。當(dāng)夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2承載下一組將使用的夾持夾具11-1～11-4于升降平臺(tái)15上，而每一個(gè)定位梢22與夾具座(jig seat)23所提供的通孔(through hole)24套合，而通孔25形成于每一滑道14的中心點(diǎn)，其大于升降平臺(tái)15的面積。多個(gè)定位梢26配置于通孔25的周圍表面上，以作為鎖固之用。當(dāng)滑動(dòng)板13縮回至滑道14的后端且升降平臺(tái)15下降時(shí)，夾具11-1～11-4傳送至滑動(dòng)板13上，且定位梢26插入于夾具座23的周圍表面的通孔27中。當(dāng)升降平臺(tái)15下降時(shí)，其通過滑動(dòng)板13的通孔25而到達(dá)一停止位置，其略低于滑動(dòng)板13的水平移動(dòng)路徑。
為支持更換工具的要求，多個(gè)不同類型的夾持夾具11-1～11-4配置在夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2的附近，而這些機(jī)械手臂承載在升降平臺(tái)15之上，如圖7之(1)所示。當(dāng)升降平臺(tái)15下降之時(shí)，夾具11-1～11-4承載于升降平臺(tái)15上，并傳送于滑道14末端的滑動(dòng)板13上，如圖7之(2)所示。同時(shí)連接氣壓與電氣系統(tǒng)。配置有夾具11-1～11-4的滑動(dòng)板13通過滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置向前移動(dòng)，如圖7之(5)所示，而底殼3的焊接邊緣傳送至側(cè)件裝配站1，且側(cè)件4由第一傳送機(jī)械手臂10-3傳送并夾持四個(gè)位置二前端位置與二后端位置。在夾持狀態(tài)下，底殼3與側(cè)件4以焊接機(jī)械手臂10-4、10-5跳焊，之后夾持夾具11-1～11-4釋放并稍微縮回，與滑動(dòng)板13一起由圖7的虛線所指的位置向?qū)嵕€所指的位置移動(dòng)，以等待下一個(gè)即將跳焊的底殼3與側(cè)件4。當(dāng)要執(zhí)行更換工具時(shí)，夾持夾具留在其等待位置上，而夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2移除夾具11-1～11-4，如圖7之(2)所示，并回到這些機(jī)械手臂附近的夾具貯存區(qū)域的位置。當(dāng)夾持夾具11-1～11-4憑借夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2承載于升降平臺(tái)15上之后，再由相同的機(jī)械手臂移除而成為‘完全使用’的狀態(tài)，如圖7之(2)所示。因此，在更換工具之下，一個(gè)夾具交換機(jī)械手臂10-1(10-2)負(fù)責(zé)執(zhí)行一個(gè)夾持夾具，但下一個(gè)要更換的夾具11-1～11-4已經(jīng)承載于升降平臺(tái)15上，之后再移除‘完全使用’的夾具11-1～11-4，如圖7之(2)所示。當(dāng)滑動(dòng)板13縮回而升降平臺(tái)15下降時(shí)，滑動(dòng)板13僅需要向前移動(dòng)到裝配站，以準(zhǔn)備開始在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行新車型的夾持步驟。
由于夾具11-1～11-4相對(duì)于傳統(tǒng)方法所使用的更小，而供更換工具用的夾具11-1～11-4貯存也維持在夾具交換機(jī)械手臂10-1、10-2之附近，也就是指更換工具期間，可立即將需要的夾具由交換機(jī)械手臂送出。關(guān)于這點(diǎn)，傳統(tǒng)方法以大型夾具要維持適當(dāng)?shù)馁A存空間鄰近于車體生產(chǎn)線2是有困難的。正常下，夾具放置在與車體生產(chǎn)線2分開一段距離的位置上，并藉由輸送帶傳送到側(cè)件裝配站上。本發(fā)明使用密集的夾持夾具11-1～11-4代替輸送帶，因此就不需利用到傳統(tǒng)方法的輸送帶。
圖1繪示第一傳送機(jī)械手臂10-3接收由輸送帶(未繪示)所傳送的側(cè)件4，并且如圖2配置側(cè)件于底殼3的一預(yù)定位置上，而底殼3已經(jīng)傳送到側(cè)件裝配站1。側(cè)件4以其下方焊接邊緣與底殼3的左右兩側(cè)焊接邊緣相互接觸來設(shè)定。在此階段，側(cè)件4的定位是由第一傳送機(jī)械手臂10-3精確定位，但由于機(jī)械手臂的定位精確度有其限制，因此側(cè)件4使用更精確的夾持夾具11-1～11-4來定位，如上所述。
在傳統(tǒng)方法中，需三個(gè)步驟(1)設(shè)定側(cè)件4相對(duì)于夾持夾具的位置(2)操作夾具以夾持側(cè)件4(3)通過夾具移動(dòng)以設(shè)定側(cè)件4于底殼3上。然而，在本發(fā)明中，此工作僅需二個(gè)步驟即可(1)設(shè)定側(cè)件4于底殼3上以及(2)操作夾具以夾持側(cè)件4。因減少一次側(cè)件4操作，因此能大幅減少時(shí)間并減少側(cè)件4在操作過程中損傷的可能性。
接著，圖8繪示與車頂粗略放置站5相關(guān)的圖標(biāo)。此站的目的是懸吊車頂31以粗略放置車頂31于兩側(cè)件4的上方并跳焊兩側(cè)件4至底殼3的左右兩側(cè)。車頂粗略放置站5有一第三傳送機(jī)械手臂32以供傳送車頂31并放置車頂31于側(cè)件4上，以及二焊接機(jī)械手臂33-1、33-2位在每一側(cè)，共四個(gè)焊接機(jī)械手臂，以供最后焊接側(cè)件4下方焊接邊緣之用。注意的是，公知的車頂31與側(cè)件4以公母配合結(jié)構(gòu)(male-female mating structure)來避免前后方向上之內(nèi)定位誤差(inter-positioning error)。
然而，在本發(fā)明中，車頂粗略放置站5也可支撐除了車頂31以外的頂件(前車箱、后車架等)于左側(cè)件4與右側(cè)件4之間。前車箱與后車架例如可裝在車頂31中預(yù)留的底面，或在車頂31放在側(cè)件4上之前，先裝在側(cè)件4之間的前端或后端。本發(fā)明的裝配站5亦可利用其它模式來進(jìn)行。
此外，圖9～12所示的車頂裝配站6，在裝配站6中，車頂31懸吊于車頂粗略放置站5的側(cè)件4之間，且適當(dāng)?shù)囟ㄎ挥趥?cè)件4上的跳焊位置。本站包括一懸吊架34橫跨于車體生產(chǎn)線2上；一前方與后方的懸吊夾具35、36可移除地/可配置地位在懸吊架34上；第四傳送機(jī)械手臂37-1、37-2用以傳送懸吊夾具35、36；以及焊接機(jī)械手臂38-1、38-2用以點(diǎn)焊車頂31至側(cè)件4上。
懸吊架34由一組左右二懸吊側(cè)架(left-right pair of suspension frame sidesection)34a與一橫梁(cross-connection beam)34b橫跨于車體生產(chǎn)線2上且連接于左右二懸吊側(cè)架34a的中點(diǎn)，所組成的定位系統(tǒng)。懸吊夾具35、36的端部可移除地/可配置地位在懸吊側(cè)架34a上方的預(yù)定位置上，而橫梁34b主要是改善懸吊架34的橫向硬度。若不使用橫梁34b且能獲得不錯(cuò)的橫向硬度時(shí)，則只需要側(cè)架的部分即可。也就是說，雖然我們稱之為懸吊架，若不需要橫梁34b時(shí)，則建議為框架(framework)。只要有適當(dāng)?shù)臋M向硬度確保只需要側(cè)架34a即可時(shí)，就不需要特別解釋(strict interpretation)懸吊架。任何功能相同之結(jié)構(gòu)均可使用，只要合乎工作所需。如圖11(A)所示，左右二夾持夾具39位于每一懸吊夾具35、36的底面的兩端。這些夾持夾具39的用途是夾持車頂31的焊接邊緣的前后、左右兩側(cè)到側(cè)件4的上方焊接邊緣的前后位置，而夾頭(clamp jaw)52的開關(guān)通過氣壓缸51來驅(qū)動(dòng)，如圖11(B)所示。為使左右二夾持夾具39的打開/關(guān)閉的時(shí)間同步化，夾具39可連接到同一氣壓供給系統(tǒng)(air supply system)作為同一驅(qū)動(dòng)來源，并連接至一電性控制系統(tǒng)。連接至氣壓或電性控制系統(tǒng)的方式可透過定位器上的連接器(coupler)，其位在每一懸吊夾具35、36的底面的兩端，如此當(dāng)懸吊夾具35、36放置在懸吊架34上時(shí)，能快速連接/拆除連接至懸吊架34上的氣壓系統(tǒng)或電性系統(tǒng)，如圖11(B)所示的空氣貯存槽(reserve air tank)53、串行電磁閥(tandem electromagnetic valve)54、一夾持-打開空氣路徑(clamp-opening airflow route)55以及一夾持-關(guān)閉空氣路徑(clamp-closing air flow route)56。
在先前步驟中，底殼3與側(cè)件4焊接在一起成為單一件，而底殼3固定在一貨車(cart)7上并位在一固定系統(tǒng)(包括地面在內(nèi))之一固定位置上。在此狀態(tài)下，當(dāng)側(cè)件4與車頂31已經(jīng)粗略放置在側(cè)件4的上方，且以懸吊夾具35、36接合在一起時(shí)，四個(gè)位在車頂31與側(cè)件4的焊接邊緣的位置，其相對(duì)于固定系統(tǒng)的位置通過懸吊架34來加以定位。據(jù)此，八個(gè)位在側(cè)件4上方與下方焊接邊緣的前端與后端的位置，其相對(duì)于固定系統(tǒng)的位置也全部定位，且四個(gè)位在車頂31角落的焊接邊緣位置，其相對(duì)于固定系統(tǒng)的位置也全部定位，故側(cè)件4與車頂31在此定位狀態(tài)下進(jìn)行跳焊時(shí)，前窗口開口40或后窗口開口41不易扭曲變形，因而前后窗口開口40、41的形狀也就能保持一定。
在傳統(tǒng)車頂31裝配方法上，左側(cè)件與右側(cè)件配置在車頂上時(shí)，側(cè)件必須以大型夾具夾持，而左側(cè)件4與右側(cè)件4的上方焊接邊緣與車頂31必須同時(shí)接合。因此之故，當(dāng)左側(cè)件4與右側(cè)件4夾持于車頂31的時(shí)間稍有偏差時(shí)，容易造成前后窗口開口40、41的扭曲變形。據(jù)此，本發(fā)明的改善之道，因左右夾持夾具39位在懸吊夾具35或36上且以相同的氣壓系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)，因此前窗口開口40與后窗口開口41附近的上方左右角落的位置可同時(shí)被夾持，以減少前后窗口開口40、41的變形量至最小值。
此外，傳統(tǒng)上的側(cè)件4/車頂31的組裝方法中，當(dāng)側(cè)件4到達(dá)底殼3之前，側(cè)件4被傳送于處理單元(handling unit)之間兩次。側(cè)件4容易產(chǎn)生輕微的變形(slight warping)，且會(huì)造成側(cè)件4夾持于車頂31上時(shí)的輕微的夾持定位誤差。另外，車頂31放下于側(cè)件4的上方時(shí)，且被大型夾具的底部夾持而支撐時(shí)，要使如此大型且笨重的夾具保持準(zhǔn)確的尺寸控制則需要復(fù)雜的機(jī)構(gòu)與高度技術(shù)的保養(yǎng)。最后，在原型期間，將玻璃固定在前窗口開口40與后窗口開口41的能力是要檢測(cè)的，但要檢測(cè)并調(diào)整修正已經(jīng)出現(xiàn)的玻璃固定缺陷時(shí)，甚至當(dāng)更精確地使用測(cè)試與分析設(shè)備時(shí)，是無法再減少底殼3、側(cè)件4或車頂31產(chǎn)生缺陷定位的可能因素。
然而，本發(fā)明的改善之道中，側(cè)件4僅傳送一次，因而大幅降低變形的可能性。也由于使用固定系統(tǒng)作為夾持車頂31的角落到側(cè)件4的上方焊接邊緣的前端部位與后端部位的參考位置，因此提高前后窗口開口40、41的形狀與尺寸的可靠性。特別是，車頂31的外型為向上的凸圓且具有可撓性，能膨脹與收縮，因此一旦側(cè)件4的上方焊接邊緣的前端部位與后端部位已經(jīng)正確定位于固定系統(tǒng)的地面時(shí)(以懸吊夾具35、36與懸吊架34定位)，甚至車頂31有殘留一些后擠壓(post-press)的扭曲或變形于一些區(qū)域上，除了窗口開口40、41的周圍以外，由于不會(huì)影響窗口開口40、41的形狀，甚至假使，有玻璃固定的問題發(fā)生時(shí)，要分析隔離問題的來源，且要正確地處理來說，就比傳統(tǒng)方法來得容易多了。
夾持夾具39使用于懸吊夾具35、36上是車型-特定的(model-specific)，也就是說更換一組新的車型需要一組夾持夾具39。在本發(fā)明中，多個(gè)懸吊夾具35、36與夾持夾具39的設(shè)立可使其車型-特定，且貯存供不同車型用的懸吊夾具35、36使其靠近于第四傳送機(jī)械手臂37-1、37-2。懸吊架34配置懸吊夾具35、36的高度高于地面。因此，懸吊夾具35、36的貯存區(qū)域以及第四傳送機(jī)械手臂37-1、37-2的固定位置，最好能在與懸吊架34同樣高度的架子(rack)42-1、42-2上，且鄰近于車體生產(chǎn)線2。如圖11(A)所示，設(shè)立機(jī)械手臂與懸吊夾具35、36于這些架子上。懸吊夾具35/36貯存區(qū)域與傳送機(jī)械手臂37-1/37-2可位在一架子上(架子42-1或架子42-2)，但為了能支撐多個(gè)更換工具以減少更換工具的時(shí)間，架子42-2位在生產(chǎn)線2的另一側(cè)上(架子42-1之對(duì)側(cè))，且貯存區(qū)域與機(jī)械手臂37-1、37-2可位置在架子42-2上，如圖12所示?；旧?，單一個(gè)傳送機(jī)械手臂37-1(37-2)能處理在更換工具中懸吊夾具35(36)的移除與放置的動(dòng)作，但若使用多個(gè)獨(dú)立分開的傳送機(jī)械手臂，在效率上則能改善更換工具的時(shí)間(例如在生產(chǎn)線的另一側(cè)的架子42-2上)，以進(jìn)行懸吊夾具35、36的移除與放置的動(dòng)作。
此外，由于懸吊夾具35、36放置于車頂31的前端部分與后端部分，當(dāng)直接朝向一側(cè)件4時(shí)，要有相當(dāng)大的通行空間(accessible space)于左側(cè)件4與右側(cè)件4的上方焊接邊緣，且其位于懸吊夾具35、36的前方與后方之間。因此之故，當(dāng)焊接機(jī)械手臂38-1、38-2放置在傳送機(jī)械手臂之間時(shí)，車頂31能以極短距離跳焊至側(cè)件4上。因而減少焊接機(jī)械手臂的尺寸，且簡(jiǎn)化焊接夾具的結(jié)構(gòu)。也由于車頂31與側(cè)件4之間有良好的通行性(accessibility)，最后焊接機(jī)械手臂能與跳焊機(jī)械手臂放置于此，因而可增加一裝配站的工作量，且減少整個(gè)車體生產(chǎn)線2的裝配站的數(shù)量，并縮短車體生產(chǎn)線2。
若比較懸吊夾具35、36與公知的車頂夾具，可發(fā)現(xiàn)側(cè)件4夾具、習(xí)知的車頂夾具的尺寸大于車頂31的尺寸，因而增加機(jī)械設(shè)備的成本與更換工具的時(shí)間。然而，本發(fā)明中，車頂夾具的形狀為矩形(oblong)，且體積較小。若有適當(dāng)?shù)募茏釉趥魉蜋C(jī)械手臂37-1、37-2的附近，多個(gè)懸吊夾具35、36可配置在極小的區(qū)域上，因此可減少公知方法中更換工具的時(shí)間，與減少傳送夾具的設(shè)備。
雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動(dòng)與潤(rùn)飾。例如，側(cè)件4以一第一傳送機(jī)械手臂10-3設(shè)立于底殼上，而任何與傳送機(jī)械手臂10-3功能相同者均可使用之。當(dāng)然，夾具11-1～11-4的數(shù)量不一定是四個(gè)，必要時(shí)也可使用不同數(shù)量的夾具，以支撐不同的車型。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種車體組裝方法，其特征在于，一底殼定位在一車體生產(chǎn)線的一預(yù)定位置上，而一左側(cè)件與一右側(cè)件放置在一垂直直立狀態(tài)下，以使其下方焊接邊緣能對(duì)齊于該底殼的左右兩側(cè)的焊接邊緣；以及至少四個(gè)位在相對(duì)于垂直直立的該左側(cè)件與該右側(cè)件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與該底殼接合在一起，并由至少四個(gè)夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態(tài)下能焊接該些側(cè)件至該底殼的一預(yù)定位置。
2.一種車體組裝的方法，其特征在于，一底殼定位在一車體生產(chǎn)線的一預(yù)定位置上，而一左側(cè)件與一右側(cè)件放置在一垂直直立狀態(tài)下，以使其下方焊接邊緣能對(duì)齊于該底殼的左右兩側(cè)的焊接邊緣；以及至少四個(gè)位在相對(duì)于垂直直立的該左側(cè)件與該右側(cè)件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與該底殼接合在一起，并由至少四個(gè)夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態(tài)下能焊接該些側(cè)件至該底殼的一預(yù)定位置；其中，提供二個(gè)前端與二個(gè)后端的滑動(dòng)板，其定位在車體生產(chǎn)線的左右兩側(cè)的預(yù)定位置上，并固定該底殼，該些滑動(dòng)板面對(duì)生產(chǎn)線的方向前后移動(dòng)以供配置/釋放負(fù)載的夾持夾具之用；以及一可上升/下降的升降平臺(tái)位在每一該些滑動(dòng)板的縮回位置上，以供配置/釋放負(fù)載的夾持夾具之用；該方法能使該升降平臺(tái)上升并將一夾持夾具傳送到該上升的升降平臺(tái)，并由一機(jī)械手臂所承載，以傳送該夾持夾具到一滑動(dòng)板的縮回位置進(jìn)而降低升降平臺(tái)；該滑動(dòng)件再向前移動(dòng)，而該些側(cè)件通過該夾持夾具與該底殼相互結(jié)合與夾持；當(dāng)該升降平臺(tái)配置另一個(gè)夾持夾具時(shí)再度升起，并再以一機(jī)械手臂所傳送，以供更換工具之用；以及更換工具時(shí)，該夾持夾具在該滑動(dòng)板的前端位置上被一機(jī)械手臂舉起，而空的滑動(dòng)件在該升降平臺(tái)下降之后則縮回，以供傳送下一個(gè)于該滑動(dòng)板上的夾持夾具。
3.一種車體組裝的方法，其特征包括步驟一使用一第一夾具定位一左側(cè)件與一右側(cè)件于一車體生產(chǎn)線上相對(duì)于一底殼的一預(yù)定位置，對(duì)齊該些側(cè)件的下方焊接邊緣于該底殼的左右焊接邊緣并焊接之；以及步驟二釋放該第一夾具，并放置一頂件如車頂、前車箱或車后架于該左側(cè)件與該右側(cè)件的上方焊接邊緣，且使用一第二夾具定位與對(duì)齊該頂件的左右焊接邊緣于該左側(cè)件與該右側(cè)件的上方焊接邊緣，并焊接定位狀態(tài)下的該上方焊接邊緣至該左右焊接邊緣。
4.一種車體組裝的方法，其特征包括對(duì)齊一左側(cè)件與一右側(cè)件的下方焊接邊緣于一底殼的左右焊接邊緣，而該底殼定位在一車體生產(chǎn)線的一預(yù)定位置上，并焊接之；接著，粗略放置一頂件例如是一車頂、前車箱或一車后架于該右側(cè)件與該左側(cè)件的上方焊接邊緣之間，使得該頂件的左右焊接邊緣對(duì)齊于該些側(cè)件的上方焊接邊緣；橫向放置且粗略放置該頂件在懸吊夾具的左右兩端，一前一后，而該懸吊夾具可配置地/可釋放地由地面向上延伸的一懸吊架所支撐；以及使用供給一夾持夾具的左右兩端之一能源至該懸吊夾具，以接合并夾持該些側(cè)件的上方焊接邊緣的前端部分與后端部分到該頂件的左右焊接邊緣的前端部分與后端部分，且在接合與夾持狀態(tài)下跳焊該側(cè)件與該頂件的焊接邊緣。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種車體組裝方法，目的在于減少側(cè)件與車頂夾具的尺寸與重量，并簡(jiǎn)化與車體側(cè)件與頂件簡(jiǎn)易組裝有關(guān)之分析問題。在步驟一中，使用夾具，而左側(cè)件與右側(cè)件相對(duì)定位于一底殼的一位置上(即定位在一車體生產(chǎn)線之預(yù)定位置上)，并焊接之。接著在步驟二中，釋放夾持夾具之后，車頂放置于左側(cè)件與右側(cè)件的上方焊接邊緣，并使用懸吊夾具定位之后，焊接之。
文檔編號(hào)B62D65/02GK1582239SQ02822200
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2002年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月8日
發(fā)明者元見純二, 喜多功, 那須信夫, 泉谷卓司, 赤木機(jī), 池田和人, 荒山寬充 申請(qǐng)人:大發(fā)工業(yè)株式會(huì)社