汽车仪表板模块机械手、车辆总装线及相应装配方法

摘要

本发明公开了一种汽车仪表板模块机械手、车辆总装线及车身仪表板模块装配方法。所述车身仪表板模块机械手包括：精确定位机构(1)；以及浮动机构(2)，其能够在浮动状态和锁止状态之间切换，在浮动状态，浮动机构(2)平衡车身仪表板模块(3)的重量，并允许车身仪表板模块相对于精确定位机构(1)运动，以调整车身仪表板模块的位置；在锁紧状态，浮动机构(2)阻止车身仪表板模块相对于精确定位机构(1)运动。本发明的汽车仪表板模块机械手通过精确定位机构与浮动机构的有机结合，可实现人工调整汽车仪表板模块的位置，尤其是Z向位置，从而能够适应实际装配过程中车身的实际位置，提高工作效率，满足定位精度的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车装配技术领域，特别是涉及一种汽车仪表板模块机械手、具有其的车辆总装线及相应的装配方法。

背景技术

汽车仪表板模块机械手是用于将汽车仪表板模块从存放位置输送至车身部件上装配位置的重要工装。

在现有技术中，一种汽车仪表板模块机械手仅提供助力，仅用于减轻操作人员的劳动强度，不对汽车仪表板模块的最终操作位置进行定位，因此自动化程度低。另一种汽车仪表板模块机械手采用开环控制，以开环方式直接将汽车仪表板模块输送至预先确定位置。此种技术方案要求总装过程中的车身部件具有极高的一致性。一旦车身部件的累计装配误差超过设定值，即车身部件上的实际装配位置与所述预先确定位置之间的距离超标，将导致装配失败，严重时将损坏汽车仪表板模块及汽车仪表板模块机械手。第三种汽车仪表板模块机械手采用闭环控制，自动检测汽车仪表板模块与在车辆上的最终装配位置之间的距离或偏差，并根据所述距离或偏差调整汽车仪表板模块的位置。此种技术方案的适应性较强，但是结构复杂且成本极高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车仪表板模块机械手来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种车身仪表板模块机械手，所述车身仪表板模块机械手包括：

精确定位机构；以及

浮动机构，其一端连接至所述精确定位机构的输出端，另一端与夹持车身仪表板模块的前端夹具连接，所述浮动机构能够在浮动状态和锁止状态之间切换，在所述浮动状态，所述浮动机构平衡所述车身仪表板模块的重量，并允许所述车身仪表板模块相对于所述精确定位机构运动，以调整所述车身仪表板模块的位置；在锁紧状态，所述浮动机构阻止所述车身仪表板模块相对于所述精确定位机构运动。

优选地，所述浮动机构包括：

主浮动气缸，用于平衡车身仪表板模块的重量，及实现对所述车身仪表板模块相对于精确定位机构的Z向浮动。

优选地，所述浮动机构进一步包括竖直设置的锁位气缸，用于将前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。

优选地，所述锁位气缸包括第一锁位气缸和第二锁位气缸，通过所述第一锁位气缸和第二锁位气缸的对顶将所述前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。

优选地，所述车身仪表板模块机械手进一步包括释放开关，用于释放所述锁位气缸，启动浮动装配功能。

优选地，所述精确定位机构采用丝杠机构进行传动。

优选地，所述精确定位机构包括PLC和伺服电机，所述PLC以设定的程序控制所述伺服电机，以实现精确定位机构的输出端的自动精确停位。

本发明还提供一种车辆总装线，所述车辆总装线包括如上所述的车身仪表板模块机械手。

本发明还提供一种车身仪表板模块装配方法，所述车身仪表板模块装配方法包括：

步骤S1：以设置在浮动机构输出端的前端夹具夹持车身仪表板模块，并将浮动机构设置在锁止状态；

步骤S2：借助于与浮动机构的根端连接的精确定位机构将车身仪表板模块精确定位至理论安装位置；

步骤S3：将浮动机构从锁止状态切换至浮动状态；

步骤S4：由操作者将车身仪表板模块从理论安装位置调整至实际安装位置；

步骤S5：将浮动机构从浮动状态切换至锁止状态；

其中，所述浮动机构能够在浮动状态和锁止状态之间切换，在所述浮动状态，所述浮动机构平衡所述车身仪表板模块的重量，并允许所述车身仪表板模块相对于所述精确定位机构运动，以调整所述车身仪表板模块的位置；在锁紧状态，所述浮动机构阻止所述车身仪表板模块相对于所述精确定位机构运动。

优选地，所述浮动机构包括：主浮动气缸，用于平衡车身仪表板模块的重量，及实现对所述车身仪表板模块相对于精确定位机构的Z向浮动。

优选地，所述浮动机构进一步包括竖直设置的锁位气缸，用于将前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。

优选地，所述锁位气缸包括第一锁位气缸和第二锁位气缸，通过所述第一锁位气缸和第二锁位气缸的对顶将所述前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。

优选地，在所述步骤S1中，将浮动机构输出端设置在浮动行程的中点位置。

本发明的汽车仪表板模块机械手通过精确定位机构与浮动机构的有机结合，可实现人工调整汽车仪表板模块的位置，尤其是Z向位置，从而能够适应实际装配过程中车身的实际位置，提高工作效率，满足定位精度的要求。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的汽车仪表板模块机械手在工装状态的示意图，其中示出了汽车仪表板模块。

图2是图1所示汽车仪表板模块机械手的另一示意图。

图3是图1所示汽车仪表板模块机械手的示意性原理图。

附图标记：

1精确定位机构23第二锁止气缸2浮动机构24连接板21主浮动气缸3汽车仪表板模块22第一锁止气缸4前端夹具

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

由于模块化装配具有提高装配效率，减少主线投资等优势，已逐渐成为汽车装配的趋势，并且模块的集成化程度越来越高。汽车仪表板模块由狭义的仪表模块：仪表横梁+空调+仪表线束+仪表板本体+组合仪表，发展为广义的仪表模块：狭义仪表模块+车身主线束+真空助力器总成+前围中板总成。仪表板模块的尺寸及重量均在不断增加。例如，某种车型的汽车仪表板模块的最大外形尺寸达到1.45m,重量达到70Kg。

不仅仪表板模块的尺寸及重量在增加，而且对于仪表板模块的装配精度要求也在不断提高。例如，对于某车型，要求汽车仪表板模块装配后Y向及Z向精度公差范围均≤1mm。

模块化装配例如是指，将仪表板横梁、空调总成、线束、仪表板本体等装配为仪表板模块后，再将仪表板模块装配到白车身。对于仪表板模块装配工装或设备(例如，仪表板装配机械手或机器人)功能需要不断增加。仪表板模块装配工装或设备在减轻操作人员劳动强度的同时，还可以提高自动化程度，实现自动取料，进给、旋转、自动对中、自动定位等功能。

本发明的车身仪表板模块机械手包括：精确定位机构和浮动机构。本发明的系统通过精确定位机构与浮动机构的有机结合，可实现人工调整Z向位置，从而能够适应实际装配过程中车身的位置，提高工作效率，满足定位精度的要求。

图1是根据本发明一实施例的汽车仪表板模块机械手在工装状态的示意图，其中示出了汽车仪表板模块。图2是图1所示汽车仪表板模块机械手的另一示意图。图3是图1所示汽车仪表板模块机械手的示意性原理图。

图示的车身仪表板模块机械手包括：精确定位机构1和浮动机构2。精确定位机构1通过丝杠机构的传动实现精确定位。可以理解的是，精确定位机构的X、Y、Z精确定位功能均有，但是此专利主要要求保护的是在Z向上同时满足精确定位及浮动功能，所以其他方向不予详细阐述。如果需要的话，也可以在其他方向上设置相应的调节装置来进行调节。所述浮动机构的一端连接至所述精确定位机构，另一端与机械手前端夹具连接，用于允许机械手前端夹具沿Z向相对于所述精确定位机构运动，用于带动车身仪表板模块沿Z向运动。

浮动机构2的一端(通常为上端，也可以在侧端处)连接至精确定位机构1的输出端，即连接至精确定位机构1的输出构件或输出部分。该连接可以是固定连接，也可以采取可调节连接。

浮动机构2的另一端与机械手前端夹具连接，用于允许机械手前端夹具沿Z向相对于所述精确定位机构1运动，用于带动车身仪表板模块沿Z向运动。浮动机构2的另一端(图中为下端，也可以在侧端处)与夹持车身仪表板模块3的前端夹具4连接。浮动机构2能够在浮动状态和锁止状态之间切换。在所述浮动状态，所述浮动机构2平衡车身仪表板模块3的重量，并允许车身仪表板模块相对于所述精确定位机构1运动，以调整所述车身仪表板模块的位置；在锁紧状态，浮动机构2阻止车身仪表板模块相对于精确定位机构1运动。

有利的是，所述车身仪表板模块机械手进一步包括释放开关(未图示)，用于使得浮动机构在浮动状态和锁止状态之间切换。优选地，释放开关能够用于释放浮动机构2锁位气缸，启动浮动装配功能。

参见图2和图3，浮动机构2包括：主浮动气缸21、第一锁位气缸22和第二锁位气缸23以及连接板24。前端夹具4安装至连接板24。

主浮动气缸21用于平衡车身仪表板模块的重量，及实现对所述车身仪表板模块相对于精确定位机构1的Z向浮动。具体地，通过主浮动气缸21施加一个向上的力，以该力平衡车身仪表板模块3的重量。可以理解的是，同时也平衡直接与车身仪表板模块3固定连接的其他构件的重量。例如，需要同时平衡前端夹具4和连接板24的重量。这一浮动平衡功能，是通过调整浮动气缸21内的压力而实现的。在此平衡状态下，以很小的力，即可以使得车身仪表板模块在浮动行程内向上或向下运动。由此，可以由操作者来容易地调整车身仪表板模块3至实际的装配位置。由此，适应装配误差导致的位置偏移，尤其是Z向偏移。

可以理解的是，浮动行程可以根据需要设置。在一个实施例中，浮动行程设置为15厘米。浮动行程是通过设置限位结构来实现的。例如，设置上限位结构与下限位结构来分别限定浮动行程的上端点与下端点。

为了在调整后切换至锁止状态，优选地，浮动机构2进一步包括竖直设置的锁位气缸，用于将前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。从而，在输送过程中，后续的装配过程中，

优选地，所述锁位气缸包括第一锁位气缸22和第二锁位气缸23，通过所述第一锁位气缸22和第二锁位气缸23的对顶将所述前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。参见图2和图3，第一锁位气缸22和第二锁位气缸23的一端(缸体端或活塞杆端)固定连接至精确定位机构1的输出端，或者相对于精确定位机构1的输出端固定设置。另一端固定连接至主浮动气缸21的浮动部或浮动端，参见图3，通过连接板24连接至主浮动气缸21的浮动部或浮动端。

在一个优选实施例中，精确定位机构1采用丝杠机构进行传动。一方面具有较高的传动精度，另一方面具有自锁功能。

优选的是，精确定位机构1包括PLC和伺服电机，所述PLC以设定的程序控制所述伺服电机，以实现精确定位机构1的输出端的自动精确停位。

优选地，所述机械手为L型臂式结构。当然，机械手也可以采用其他形式的结构。L型臂式仪表板机械手属于刚性设备且为开环控制，Z向位置无法随需求适量调整。从而，尤其适用本专利的系统。

本发明还提供一种车辆总装线，所述车辆总装线包括如上所述的车身仪表板模块机械手。

本发明还提供一种车身仪表板模块装配方法，所述车身仪表板模块装配方法包括：

步骤S1：以设置在浮动机构1输出端的前端夹具夹持车身仪表板模块，并将浮动机构1设置在锁止状态；

步骤S2：借助于与浮动机构的根端连接的精确定位机构1将车身仪表板模块精确定位至理论安装位置；

步骤S3：将浮动机构2从锁止状态切换至浮动状态；

步骤S4：由操作者将车身仪表板模块从理论安装位置调整至实际安装位置；

步骤S5：将浮动机构2从浮动状态切换至锁止状态；

其中，所述浮动机构能够在浮动状态和锁止状态之间切换，在所述浮动状态，所述浮动机构2平衡所述车身仪表板模块的重量，并允许所述车身仪表板模块相对于所述精确定位机构1运动，以调整所述车身仪表板模块的位置；在锁紧状态，所述浮动机构2阻止所述车身仪表板模块相对于所述精确定位机构1运动。

优选地，在所述步骤S1中，将浮动机构1的输出端设置在浮动行程的中点位置，具体地，将浮动机构1的输出端或输出构件(例如，在图3中为主浮动气缸的活塞杆)设置在浮动行程的中点位置。

优选地，所述方法中的浮动机构包括主浮动气缸21，用于平衡车身仪表板模块的重量，及实现对所述车身仪表板模块相对于精确定位机构1的Z向浮动。

优选地，浮动机构2进一步包括竖直设置的锁位气缸，用于将前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。

优选地，所述锁位气缸包括第一锁位气缸22和第二锁位气缸23，通过所述第一锁位气缸22和第二锁位气缸23的对顶将所述前端夹具相对于所述精确定位机构锁定在设定的Z向位置。

更有利的是，所述方法以上述实施例的车身仪表板模块机械手来实现。

本发明的汽车仪表板模块机械手通过精确定位机构与浮动机构的有机结合，可实现人工调整汽车仪表板模块的位置，尤其是Z向位置，从而能够适应实际装配过程中车身的实际位置，提高工作效率，满足定位精度的要求。

本发明的系统通过精确定位机构与浮动机构的有机结合，可实现人工调整Z向位置，从而能够适应实际装配过程中车身的位置，提高工作效率，满足定位精度的要求。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。