車輛框架翻轉系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及車輛框架翻轉系統和方法。
【背景技術】
[0002]術語“非承載式車身(body-on-frame) ”通常用于汽車制造中，以描述特定的車輛構造，其中，車身安裝到單獨的底盤框架。盡管現代小客車傾向于具有一體或單體構造，非承載式車身構造的使用在卡車和貨車制造中保持通用。在這樣的車輛中，形成車輛框架的焊接的鋼梁或軌道的使用提供了相對耐用的設計，具有改善的拖帶能力和增加的有效載荷尺寸。
[0003]為了構造非承載式車身車輛，當下面的底盤部件被組裝時，車輛框架通常沿組裝線以顛倒的位置傳遞，所述部件諸如懸架部件、制動線等。部分組裝的底盤從顛倒位置翻轉到直立位置，以輔助發動機、變速器和其他動力傳動系部件的安裝。進一步沿組裝線，車身最終與被組裝底盤配合，諸如通過將被組裝車身經由高架起重機降低到完全組裝的底盤。

【發明內容】

[0004]在此披露了一種車輛框架翻轉系統，以及利用該系統的相關方法。系統和方法可用在上述類型的非承載車身車輛的自動制造中。翻轉系統包括一對多軸線組裝機器人和中央控制器，其全部相對于一對框架傳送器定位，例如在制造工作單元中。一個框架傳送器將顛倒的車輛框架經由可動框架支架(即，“前翻轉”支架)運輸到工作單元，而一旦框架已經被翻轉或翻動，則另一框架傳送器將車輛框架從工作單元運輸出來。第二支架因此在此在替換例中稱為“后翻轉”支架。當車輛框架存在于工作單元中時，兩個機器人經由來自控制器的控制命令選擇性地從車輛框架的兩個端部/全部四個角部與顛倒的框架對齊，并抓取其，利用順應產品的(product-compliant)末端執行器從框架之外這樣做。機器人則協作以從前翻轉支架抬起車輛框架、將框架相對于車輛框架的縱向軸線翻轉/翻動180度，從而框架處于豎直位置，然后將豎直框架布置到后翻轉支架。
[0005]盡管框架翻轉過程總體上在用于非承載車身構造的車輛制造車間被普遍使用，但本方法與傳統方法以各種方式不同。一個這樣的方式是經由以上簡要指出的順應產品末端執行器的使用。如在此所用的，術語“順應產品的”是指特定的結構構造，該特定的結構構造提供在利用相同或不同框架設計的給定組裝線中使用相同工具設置(即使用相同的機器人和控制器)的能力。例如，在敞蓬小型載貨卡車組裝線中，一些車輛模型可具有相似的前和后端部框架設計，但可具有擴展的駕駛室或卡車箱，由此要求擴展的框架和/或附加的橫向支撐軌道。順應產品的末端執行器允許利用具有不同框架的多個底盤在相同組裝線上被構造，而不是必須重新構造末端執行器，且其方式使得在相同設計的框架的構造中在可允許的容差內補償差異。
[0006]順應產品的末端執行器可具有橫向構件和兩個縱向構件，縱向構件從橫向構件延伸，且相對于其正交地設置。每個末端執行器則具有一對定位銷，一個定位銷布置在縱向構件的相應一個的自由端處。在操作中，一個末端執行器可被控制以抓取車輛框架的后部，而另一末端執行器抓取框架的前部。控制器將馬達控制命令直接傳送至兩個機器人的各個接頭馬達，從而機器人一起形成具有兩個運動組的一個機器人系統，如本領域的技術人員所理解的，所有命令通過該控制器開始。
[0007]響應馬達控制命令，機器人相對于它們的控制軸線的至少一個移動，以便將給定定位銷與在車輛框架的側向/外側中限定的開口對齊。一旦銷已經適當地對齊，銷被從外側到里插入到開口中，即，從框架的外側朝向框架的中央軸線。機器人則通過控制器被指示，以將框架從前翻轉支架抬起，將框架相對于其縱向中央軸線轉動180度，并將豎直的框架放置到后翻轉支架上。
[0008]在此披露的控制器對多軸線機器人的協同控制和定位銷的使用意圖提供高度順應產品的框架翻轉方法，即，可與具有一定水平的產品差異的不同車輛框架使用的方法，該差異諸如不同的框架長度、制造容差和/或一定范圍的可行組裝部件。在此描述的順應產品的末端執行器可減小對復雜、特別設計的框架翻轉裝備的需求。
[0009]傳統的從內到外夾持(通過沿相對于框架的中央軸線徑向向外的方向施加力而抓取框架)或鏈條-起重方法可由于通常在底盤設計中遇到的廣泛的變形形式而限制制造靈活度。即，在此意識到，給定的車輛底盤的內部構造中可存在的廣泛的變形形式，“內部構造”是指在框架的外縱向梁之間的區域。本發明的末端執行器替代地利用在此描述的定位銷從框架外側接近框架，由此簡化兩個機器人之間的協同運動。同時，定位銷可構造有多個層級(mult1-tiered)的不同尺寸或直徑，以便允許相同的末端執行器用于多個框架樣式，而不需要更換工具的停工期。
[0010]在一示例實施例中，翻轉系統可包括第一和第二多軸線機器人，其具有相應的第一和第二末端執行器。每個末端執行器具有一對相對定位的定位銷，其至少一個朝向其他的可選擇性地移動。上述類型的控制器可用作系統的一部分。控制器，其具有處理器和有形、非瞬態存儲器，在該存儲器上記錄有用于利用第一和第二末端執行器定位車輛框架的指令，控制器與機器人通信。控制器被構造為，即在軟件和硬件中完全裝備，以選擇性地經由處理器執行來自存儲器的指令，以導致第一和第二機器人執行本發明的方法。
[0011]該方法可包括將第一和第二末端執行器的定位銷與由車輛框架限定的各開口自動地對齊，將對齊的定位銷朝向框架的中央軸線從車輛框架外側插入到開口中，然后利用機器人和末端執行器將車輛框架從第一傳送器抬起。在抬起期間，車輛框架的質量主要被定位銷承載。機器人然后將車輛框架繞縱向軸線旋轉，并將車輛框架降低到第二傳送器。
[0012]根據本發明的一個方面，提供一種用于翻轉車輛框架的系統，所述車輛框架具有限定一組開口的支撐軌道，并具有縱向中央軸線，該系統包括:
[0013]第一多軸線機器人，具有第一末端執行器；
[0014]第二多軸線機器人，具有第二末端執行器，其中，第一和第二末端執行器的每個具有一對相對定位的定位銷，定位銷的至少一個可選擇性地朝向其他定位銷運動；和
[0015]控制器，具有處理器和有形、非瞬態存儲器，在該存儲器上記錄有用于利用第一和第二末端執行器定位車輛框架的指令，其中，控制器與第一和第二多軸線機器人通信，且構造為經由處理器執行來自存儲器的指令，以導致第一和第二多軸線機器人:
[0016]將第一和第二末端執行器的定位銷與由車輛框架的支撐軌道限定的開口對齊；
[0017]將對齊的定位銷從車輛框架外側朝向中央軸線插入到開口中；
[0018]利用第一和第二末端執行器將車輛框架從第一傳送器抬起，其中，車輛框架的重量在抬起期間由定位銷支撐；
[0019]將車輛框架繞縱向中央軸線旋轉；和
[0020]將車輛框架降低到第二傳送器上。
[0021]優選地，所述系統還包括一對促動器，其中，第一和第二末端執行器的每個包括可動的定位銷，該定位銷可經由該對促動器的相應一個插入到其中一個開口中。
[0022]優選地，其中，該對促動器包括氣動或液壓缸體。
[0023]優選地，其中，第一和第二末端執行器的每個包括平行于中央軸線延伸的一對縱向構件，和相對于中央軸線正交地延伸的帶槽軌道和可動承架，其中，可動承架接合帶槽軌道的相應一個且沿其移動，以由此插入可動的定位銷。
[0024]優選地，其中，每個定位銷具有錐形端部。
[0025]優選地，其中，每個定位銷具有多個層級，每個層級具有不同的相對直徑，每個層級具有漸縮表面，且其中，具有最小直徑的層級形成在錐形端部。
[0026]優選地，其中，末端執行器每個具有橫向構件和一對縱向構件，該對縱向構件相對于橫向構件正交地設置，且其中，定位銷從相應的縱向構件朝向彼此正交地延伸。
[0027]根據本發明的另一方面，提供一種用于翻轉細長車輛框架的方法，該框架限定開口且具有縱向中央軸線，該方法包括:
[0028]提供具有第一末端執行器的第一多軸線機器人，和具有第二末端執行器的第二多軸線機器人，其中，第一和第二末端執行器的每個具有一對相對定位的定位銷，該定位銷的至少一個朝向其他的定位銷可選擇性地移動；
[0029]經由與多軸