高密度焊接组装机器的制作方法与工艺

高密度焊接组装机器本发明是申请日为2009年5月12日、申请号为200910140595.X、发明名称为“高密度焊接组装机器”的发明专利申请的分案申请。对于相关申请的交互参考本申请要求在2008年5月13日提交的美国临时专利申请no.61/052,764的权益。技术领域本发明涉及机动车制造，并且更具体地说，涉及一种便于机动车车身的组装元件的制造的高密度焊接机器。

背景技术：
在装配线基础上机动车的批量生产中，必须使各种组装元件以高效和有序方式来到一起以进行最后组装过程。当前组装过程，尽管总体是满意的，但往往是人力密集的，往往要求大量工厂占地面积，有时存在维护复杂性，要求过大资金花费，并会存在安全性和/或环境影响。

技术实现要素：
本发明旨在提供一种用于机动车用途的改进高密度焊接组装机器。具体而言，本发明旨在一种高密度焊接组装机器，该高密度焊接组装机器要求最小工厂占地面积、要求最小操作人力，要求较低初始资金投资，提供容易的维护，并使安全性和/或环境影响最小。本发明提供一种在焊接站处焊接机动车元件的方法。方法包括：设置托台，该托台具有用于接纳元件组件的多个连续的子站；在加载/卸载站与焊接站之间往复地前后移动托台；在托台位于加载/卸载站处的同时，将在每个子站处的元件组件移动到下一个相邻的子站，并且将另一元件添加到每个被移动的元件组件上；以及在托台位于焊接站处的同时，焊接在托台的每个子站处的每个元件组件。根据本发明方法过程的另一特征，焊接站子站包括与多个子站相对应的多个子站；当托台到达焊接站时，托台子站分别与焊接站子站对准；并且在每一焊接站子站处进行焊接操作，所述焊接操作专用于在该焊接站子站处的所述托台上定位的所述元件组件。根据本发明方法过程的另一特征，所述步骤——在焊接站与加载/卸载站之间前后移动托台；在托台位于焊接站处的同时，焊接在托台的每个子站处的每个元件组件；以及在托台在加载/卸载站处的同时，将每个焊接元件组件移动到托台的相邻的下一个焊接站，并且将另一元件添加到被移动的组件上——被重复，直到最终的焊接组件呈现在最终子站处，使托台定位在加载/卸载站处，此后最终的焊接组件从托台移除，以便用在进一步的机动车组装过程中。根据本发明方法过程的另一特征，托台具有至少第一子站、第二子站及第三子站，并且其中，当托台定位在加载/卸载站处时，将由元件A/B/C/D构成的组件从第三子站移除；将由元件A/B/C构成的组件从第二子站移动到第三子站；将新元件D添加到位于第三子站处的组件A/B/C上；将由元件A/B构成的组件从第一子站移动到第二子站；将新元件C添加到位于第二子站处的组件A/B上；并且将新元件A和B加载到第一子站上。根据本发明方法过程的另一特征，托台包括第一托台，并且方法还包括：设置第二托台，该第二托台能够在加载/卸载站与焊接站之间往复移动，并且具有用于接纳元件组件的多个连续的子站；在将每个托台从其加载/卸载站移动到焊接站的同时，交替地将另一托台从焊接站移动到其加载/卸载站；以及在每个托台位于加载/卸载站处的同时，将在每个子站处的元件组件移动到下一个相邻的子站，并且将另一元件添加到被移动的组件上。根据本发明方法过程的另一特征，每个托台具有其自己的加载/卸载站，并且各加载/卸载站和焊接站排列成直线，焊接站位于各加载/卸载站之间。本发明还提供一种用来在焊接站处焊接机动车元件的设备。本发明的设备包括：焊接站；加载/卸载站；托台，安装成用于在加载/卸载站与焊接站之间往复移动，并且在其上具有用于接纳元件组件的多个连续的托台子站；以及移动系统，与加载/卸载站相邻，能够操作在加载/卸载站处定位的托台，以将在每个子站处的元件组件移动到下一个相邻的子站，并且将另一元件添加到每个被移动的组件上，从而在特定托台子站处的元件组件与在前面紧邻的子站处的元件组件相比多包括一个元件、并且与在后面紧邻的子站处的元件组件相比少包括一个元件。根据本发明设备的另一特征，移动系统包括在加载/卸载站处定位的机器人装置。根据本发明设备的另一特征，设备还包括存储结构，该存储结构定位成接近加载/卸载站，并且存储在形成元件组件时使用的元件存货。根据本发明设备的另一特征，设备还包括输送机，该输送机定位在存储结构与加载/卸载站之间，并且包括与存储结构相邻地定位的用来从存货接收元件的运送器、和与加载/卸载站相邻地定位的运送器，该与加载/卸载站相邻地定位的运送器用来将元件运送到加载/卸载站，以便由移动系统加载到托台子站上。根据本发明设备的另一特征，托台包括初始子站、最终子站以及中间子站；移动系统能操作以将元件组件从初始子站连续地移动到最终子站；并且移动系统能进一步操作以将最终焊接元件组件从最终子站移除，以便用在进一步的机动车组装过程中。根据本发明设备的另一特征，加载/卸载站包括第一加载/卸载站，托台包括第一托台，并且移动系统包括第一移动系统；并且设备还包括第二加载/卸载站、第二托台、及第二移动系统，该第二托台安装成用于在第二加载/卸载站与焊接站之间往复移动，并且具有多个连续的子站，该第二移动系统能操作在第二加载/卸载站处定位的第二托台，以将在每个子站处的元件组件移动到下一个相邻的子站，并且将另一元件添加到每个被移动的组件上。根据本发明设备的另一特征，设备还包括在每个托台子站处的工具，该工具构造成接纳并准确地放置在该子站处的特定元件组件的元件。根据本发明设备的另一特征，在一个托台在其加载/卸载站处在连续的子站之间进行移动的同时，另一托台在焊接站处用来在子站处焊接元件组件。附图说明这里参照附图进行描述，图中类似的附图标记贯穿几个视图指代类似的部分，并且其中：图1是本发明的组装机器的立体图；图2、3及4是略为示意性的图，表示在本发明方法过程中的步骤；图5是形成本发明焊接机器的一部分的焊接站的立体图；图6是本发明焊接机器的另一个立体图；图7是焊接站的正视图；图8、9及10是表示组件启动器详细视图；并且图11、12、13及14是表明本发明方法过程的图示。具体实施方式本发明的高密度焊接组件10，广义地考虑，包括焊接站12、左加载/卸载站14、右加载/卸载站16、左移动系统17、及右移动系统18。焊接站12包括：一对沿纵向延伸的、横向间隔开的脚手架结构19，在它们之间限定焊接区域WA；和多个机器人20，支撑在脚手架结构上。例如，每个脚手架结构可以支撑定位在脚手架结构的基座21上并且以纵向间隔关系从基座向上延伸的第二焊接机器人20c、和以纵向间隔关系从脚手架结构的顶部壁22向下延伸的三个倒置的第一焊接机器人20b。每个脚手架结构19还包括腿支撑结构23，这些腿支撑结构从顶部壁22向下延伸，从而在顶部壁的下方限定敞开的工作空间WS，由顶部壁22承载的倒置的第一焊接机器人20b向下延伸进入工作空间WS。倒置的第一焊接机器人20b的下部的可操作工作端20a延伸进入在横向间隔开的各脚手架结构19之间的焊接区域WA中，以便在位于焊接区域中的元件上进行焊接或者定位操作。焊接站包括多个连续的子站，并且可以例如包括五个子站，这五个子站包括焊接站子站10(WSS10)、WSS20、WSS30、WSS40及WSS50，每个包括一个或多个焊接机器人和一个或多个定位机器人。每个脚手架结构还包括适当控制面板24a，该控制面板24a定位在接近脚手架结构的舷外正面的顶部壁22上。在每个子站处机器人的间隔和功能当然将依据具体用途而变化。左加载/卸载站14包括托台24，该托台24安装在基座托台结构26上，用于被驱动而在加载/卸载站14与焊接站12之间的导轨或辊上进行往复运动，并且包括多个连续的托台子站，这些连续的托台子站与焊接站子站相对应，并且包括左托台子站10(LPSS10)、LPSS20、LPSS30、LPSS40及LPSS50。独特元件工具LAB、LABC、LABCD、LABCDE、及LABCDEF分别定位在五个左托台子站处。左移动系统17包括：机器人基座支撑结构28/30，在托台基座结构的相对两侧上；相间隔的加载机器人32/34，可滑动地定位在机器人基座结构28上；卸载机器人36，可滑动地定位在机器人基座结构30上；及卸载机器人38，安装在机器人滑动基座结构40上，用来选择性地朝向和远离托台结构而滑动运动。右加载/卸载站16类似于站14，并且包括托台50，该托台50安装在托台基座结构52上，用于被驱动而在加载/卸载站16与焊接站12之间的导轨或辊上进行往复运动，并且包括多个连续的托台子站，这些连续的托台子站与焊接站子站以及左托台子站相对应，并且包括右托台子站10(RPSS10)、RPSS20、RPSS30、RPSS40及RPSS50。独特元件工具RAB、RABC、RABCD、RABCDE、及RABCDEF(分别与工具LAB、LABC、LABCD、LABCDE、及LABCDEF相对应)分别定位在五个右托台子站处。右移动系统18包括：机器人基座结构54/56，在托台基座结构的相对两侧上；一对纵向相间隔的加载机器人58、60，可滑动地安装在机器人基座结构54上；及卸载机器人64，安装在滑动器66上，用来朝向和远离托台基座结构滑动运动。组装机器10还包括：环形输送机70，定位成接近左移动系统17的机器人基座28；另一个环形输送机72，定位成接近右移动系统18的机器人基座54；元件存货存储结构，其形式为一排衬板容器或支架74，这些衬板容器或支架位于输送机70、72的外侧；及多个衬板支架76，定位在每个滑动器40/66的相对两侧上。环形输送机70包括定位成接近存货容器74并与其相平行的运送器70a、和定位成接近机器人基座28并与其相平行的运送器70b。环形输送机72包括定位成接近存货容器74并与其相平行的运送器72a、和定位成接近机器人基座54并与其相平行的运送器72b。操作总体而言，在来自站14的托台24上的元件被定位在适于焊接操作的焊接站中的同时(图3)，在加载/卸载站16中的托台50上的元件组件正在被卸载和加载，此后，在对于在托台24上定位的元件组件的焊接操作完成以后，该托台梭动回到适于卸载和加载的加载/卸载站14(图2)，而在托台50上的元件组件梭动到适于焊接操作的焊接站，并且这种工序继续进行，直到所进行的工作完成。为了便于托台的梭动运动，站12、14、16的纵向中心线被对准，从而托台的梭动是线性直线和直接的。具体而言，在某一特定工作的开始时，托台24/50是空的。首先，具体地参照图11、12、13及14，两个车身薄片金属元件A/B利用从输送机72取回零件的加载机器人58/60被加载到托台50的子站RPSS10上，此后托台梭动到焊接站，在焊接站子站WSS10处进行元件A/B的焊接。在这种焊接操作正在发生的同时，元件A/B利用从输送机运送器70b取回零件的加载机器人32/34被加载到托台24的LPSS10上。当焊接操作完成时，托台50梭动回到站16，并且托台24移动到焊接站，在WSS10处进行元件A/B的焊接。当这种焊接正在发生时，焊接元件A/B被移动到RPSS20，第三元件C在RPSS20处被添加到元件A/B上，并且新元件A/B被加载到RPSS10上，此后在焊接完成以后，托台24梭动回到站14，并且托台50梭动到焊接站，在WSS20处进行元件A/B/C的焊接，并在WSS10处进行元件A/B的焊接。在这种焊接正在发生的同时，在托台24的LPSS10处的焊接元件A/B被移动到LPSS20，第三元件C在LPSS20处被添加到元件A/B上，并且新元件A/B被加载到LPSS10上，此后，在焊接完成以后，托台50梭动回到站16，并且托台24梭动到在WSS20处用于元件A/B/C焊接和在WSS10处用于元件A/B焊接的焊接站。当这种焊接正在发生时，在托台50的RPSS20处的焊接元件A/B/C被移动到RPSS30，第四元件D在RPSS30处被添加到焊接元件A/B/C上，在RPSS10处的焊接元件A/B被移动到RPSS20，第三元件C在RPSS20处被添加到焊接元件A/B上，并且新元件A/B被加载到RPSS10上。这种梭动和加载工序继续进行，直到焊接元件A/B被定位在每个托台的子站10处，焊接元件A/B/C被定位在每个托台的每个子站20处，焊接元件A/B/C/D被定位在每个托台的子站30处，焊接元件A/B/C/D/E被定位在每个托台的子站40处，并且焊接元件A/B/C/D/E/F被定位在每个托台的子站50处。一旦每一个托台的每一个子站都已充分加载，工序就如在图11中看到的那样，其中，就托台50而论，并且在充分加载的托台24定位在用于焊接相应元件A/B、A/B/C、A/B/C/D、A/B/C/D/E、及A/B/C/D/E/F的焊接站中的情况下，来自RPSS50的焊接元件组件A/B/C/D/E/F由机器人64移除以便放置在衬板74中，在RPSS40处的焊接元件组件A/B/C/D/E被移动到RPSS50以便添加元件F，在RPSS30处的焊接元件组件A/B/C/D被移动到RPSS40以便添加元件E，在RPSS20处的焊接元件组件A/B/C被移动到RPSS30以便添加元件D，在RPSS10处的焊接元件组件A/B被移动到RPSS20以便添加元件C，新元件A/B被放置在RPSS10处，并且在带有已充分焊接的元件的托台24梭动回到加载/卸载站14时，托台50梭动回到焊接站以便对各种元件组合进行焊接操作。可以理解的是，在每种情况下，适当元件A、B、C、D、E、F的存货被提供在排74中的适当支架或料箱中，并且由加载机器人加载到输送机运送器70a/70b上，以便从输送机运送器70b/72b取回，并且利用在站16处的加载机器人58/60和在站14处的加载机器人32/34进行在子站之间的元件运动和在子站处的元件添加。从LPSS50卸载焊接元件组件ABCDEF在站14处利用卸载机器人36/38进行，使机器人36从LPSS50取回焊接元件组件ABCDEF，可滑动地沿导轨30至导轨40运动，并将组件移动到机器人38以便运送到衬板76。焊接元件组件ABCDEF从RPSS50的卸载在站16处利用卸载机器人64进行，以便输送到衬板76。可以理解的是，在各托台的各个子站处的各个元件的定位使用专用工具进行，使工具LAB/RAB被设计成适配在每个托台子站10处定位的元件A和B；工具LABC/RABC被设计成适配在每个托台子站20处定位的元件A、B及C；工具LABCD/RABCD被设计成适配在每个托台子站30处定位的元件A、B、C及D；工具LABCDE/RABCDE被设计成适配在每个托台子站40处定位的元件A、B、C、D及E；并且工具LABCDEF/RABCDEF被设计成适配在每个托台子站50处定位的元件A、B、C、D、E及F。还可以理解的是，与每个焊接站子站相关联的机器人20可以包括携带诸如在图9中看到的工具60之类的定位工具的定位机器人、以及携带在图8和10中看到的焊接枪62的焊接机器人，并且也可以采用既携带定位工具又携带焊接枪的机器人。本发明机器的典型用途包括车身侧内部右侧和左侧、前底板组件、中央底板组件、控制板组件、车头罩顶部和车头罩侧部组件、后轮组件、后底盘组件、后门左侧和右侧组件、前门左侧和右侧组件、天窗和行李舱盖板组件、机罩组件、及关于门、机罩、舱板及行李舱的闭合卷边的形成。本发明的高密度焊接机器具有许多优点，其中的主要优点是能够显著地减小对于特定工作功能的实现所需的占地面积。而且，本发明的机器要求最少的人力和最少的启动资金，并且便于工具的维护和更换，这是因为，不在焊接站处的托台工具是容易接近的，以便维护和更换。按照专利法的条款，采用被认为代表本发明的优选实施例对本发明做了描述。然而，应该注意，本发明可以采用在此明确说明和图示的内容之外而不脱离本发明的精神或范围的方式来实施。