УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ-СВАРКИ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ

Полезная модель относится к устройствам для сборки-сварки автомобильных кузовов.
Известна автоматизированная линия для сборки и сварки кузовов автомобилей (см. патент РФ №2102210). Основной сборочно-сварочной позицией указанной линии является кондуктор прихватки боковин (главный кондуктор), в котором также формируется проем задних дверей.
Одним из достоинств данного кондуктора является снабжение его устройствами автоматической подачи и установки боковин, выполненными в виде опускных секций монорельсовой дороги, которые расположены по обе стороны от кондуктора. Это дает возможность доставлять боковины с участков их изготовления непосредственно в отбрасывающиеся фермы главного кондуктора, исключая применение промежуточных перегрузочных постов и отдельных загрузочных устройств. Кроме того, боковины закладываются в указанные фермы еще до поступления в кондуктор основания кузова, что существенно уменьшает продолжительность цикла.
К недостаткам работы данного кондуктора следует отнести ручную установку деталей заднего проема кузова, которая производится операторами по шаблонам, что в свою очередь повышает трудоемкость этой операции. Причем указанная установка начинается только после сведения отбрасывающихся ферм в рабочее положение.
Известно устройство для точечной сварки конструкций из штампованных элементов из листового металла (см. патент РФ №2090331).
Одной из особенностей этого устройства является то, что конвейерная линия представляет собой подвесной монорельсовый конвейер с поддерживающими устройствами, одновременно доставляющими на сварочную станцию (в главный кондуктор) все подлежащие сварке элементы (основание, боковины, верхние переднюю и заднюю поперечины). Причем указанные элементы поддерживаются отдельно друг от друга, но в положениях, близких к положению окончательной сборки и сварки. Для этого выше сварочной станции предусмотрены вспомогательные сборочные станции, которые укомплектованы контейнерами для хранения элементов кузова и манипуляционными роботами, которые берут указанные элементы из соответствующих контейнеров и навешивают их на крюки поддерживающих устройств монорельсового конвейера. Наличие данных станций значительно усложняет и удорожает конструкцию всего сборочно-сварочного оборудования, и в частности - самой конвейерной линии. Кроме того, несмотря на то, что все элементы кузова приходят на сварочную станцию одновременно, боковины кузова сначала разводят в нерабочее положение - до зацепления с боковыми затворами - и только потом, с помощью последних, сводят их в рабочее положение, где они соединяются с основанием кузова. Затем роботы, относящиеся к сварочной станции и работающие вначале как манипуляционные, берут со стеллажа поддерживающего устройства поперечины и укладывают их сверху на боковины кузова. После этого, эти же роботы берут из зон хранения сварочной станции поперечные балки и устанавливают их сверху на боковые затворы несколько поодаль от поперечин кузова, причем балки своими концами входят в зацепление с боковыми затворами, образуя тем самым жесткую конструкцию. После этого, сменив захваты на сварочные головки, роботы производят необходимое количество сварочных точек, формируя достаточно жесткий для дальнейшего перемещения каркас кузова.
Тем не менее, в данном устройстве отсутствуют формообразующие кондукторы верхних поперечин кузова, что может вызвать смещение последних во время сварки и нарушить необходимую геометрию кузова. Кроме того, все вышеуказанные манипуляции, произведенные до сварки, а также следующие после нее - расфиксация балок, смена сварочных головок на захваты и транспортировка с помощью последних поперечных балок к местам их хранения, существенно увеличивают технологический цикл сварочной станции, который задает темп работы всей линии.
Известны способ и устройство для точечной сварки автомобильных кузовов или их узлов (см. Е.Р. №0835717 В 1).
Отличие данного устройства от предыдущего заключается в том, что конвейер каждый раз подает на сварочную стацию только основание кузова. Остальные элементы конструкции (боковины и верхние поперечины) тем или иным способом поступают в район сварочной станции заранее и раздельно, где их размещают в соответствующих накопителях. Это позволяет отказаться от дорогостоящих вспомогательных станций, расположенных выше сварочной станции, и одновременно значительно упростить саму конвейерную линию. Однако данная технология по-прежнему предусматривает применение перегрузочных постов (накопителей) для боковин и поперечин кузова и специальных средств для их доставки и укладки в эти накопители.
Также в пределах станции находятся аналогичные предыдущим поперечные балки, но уже снабженные зажимными устройствами, предназначенными для фиксации, по крайней мере, одной из поперечин. Для загрузки боковин кузова в боковые затворы и для установки верхних поперечин используются роботы, расположенные непосредственно на сварочной станции и работающие вначале как манипуляционные, причем загрузка боковин начинается после прихода на сварочную станцию основания кузова. К тому же, как и в предыдущем устройстве, поперечины устанавливаются тоже только после перемещения
затворов с боковинами в рабочее положение. При этом роботы захватывают сначала только поперечные балки, а потом, с помощью зажимных устройств последних, берут сами поперечины и базируют их по верху боковин кузова. Дополнительно, концы балок также входят в зацепление с боковыми затворами, образуя жесткую конструкцию. Далее, в процессе сварки, когда роботы поменяют свои захваты на сварочные головки, зажимные устройства боковых затворов и поперечных балок обеспечивают требуемое положение элементов свариваемого кузова, т.е. поперечные балки по существу становятся формообразующими кондукторами верхних поперечин.
Однако существующая технология, предусматривающая каждый раз, перед сваркой, отсоединение поперечных балок (формообразующих кондукторов) от роботов, а после сварки - очередной их захват, не позволяет еще до прихода затворов с боковинами в рабочее положение заранее размещать и удерживать в положении для сварки, по крайней мере, одну из поперечных балок, несущую верхнюю поперечину кузова, как правило, заднюю. Это сужает технологические возможности данного устройства, поскольку некоторые модели автомобилей, в частности - ГАЗ 31105, могут быть сварены не иначе как с предварительным пространственным базированием верхней панели заднего проема кузова (аналога задней верхней поперечины) посредством соответствующего формообразующего кондуктора, так как указанная панель охватывается (входит в пазы) подошедших боковин.
Кроме того, фиксация и расфиксация поперечных балок в боковых затворах, а также периодическая смена сварочных головок на захваты увеличивает время цикла сварочной станции и снижает темп работы всей линии. К тому же, первоначальный приход на станцию основания кузова, и только после этого последовательная загрузка из специальных накопителей боковин и верхних поперечин в соответствующие устройства, также увеличивает время работы сварочной станции.
Задачей заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно: расширение технологических возможностей устройства, путем создания условий для сборки-сварки кузовов автомобилей со сложным профилем заднего проема, предусматривающим охват боковинами кузова его верхней задней поперечины, в частности - верхней панели заднего проема кузова автомобиля, что обеспечивает более высокую обтекаемость кузова, а также сокращение цикла работы сварочной станции.
Для решения вышеперечисленных задач в известном устройстве для сборки-сварки кузова автомобиля, содержащем сварочную станцию, снабженную соответствующими сварочными средствами, конвейерную линию для подачи основания кузова к сварочной станции и для отвода прихваченного кузова из станции, по меньшей мере, одну пару боковых затворов, расположенных по обе стороны от сварочной станции, которые установлены с возможностью поперечного перемещения из нерабочего положения в рабочее и снабжены зажимными элементами для фиксации боковин кузова, устройство для подачи и загрузки боковин кузова в боковые затворы и манипуляционное устройство для установки в рабочее положение, по крайней мере, одного верхнего элемента кузова посредством соответствующего формообразующего кондуктора, последний выполнен заодно с манипуляционным устройством и в своем рабочем положении установлен с возможностью обеспечения первоначальной пространственной базы для верхнего отсека кузова с последующим сближением и прихваткой боковин к упомянутому верхнему элементу кузова, представляющему собой, в частности - верхнюю панель заднего проема кузова автомобиля. В свою очередь манипуляционное устройство выполнено в виде портального манипулятора с поворотной двухшарнирной рукой, снабженной упомянутым формообразующим кондуктором, который в верхнем положении установлен с возможностью приема и последующей доставки в рабочее положение верхней панели заднего проема кузова
с разгрузочной позиции наклонного замкнутого конвейера, связывающего сварочную станцию с участком сварки указанных панелей. Кроме того, устройство для подачи и загрузки боковин кузова в боковые затворы выполнено в виде расположенных по обе стороны от сварочной станции опускных секций подвесного замкнутого конвейера соответственно левой и правой боковин, причем указанные конвейера также напрямую связывают участки изготовления боковин со сварочной станцией. При этом конвейерная линия, доставляющая на сварочную станцию основание кузова и отводящая из нее прихваченный кузов, выполнена в виде последовательно расположенных роликовых секций с автономным приводом их вращения, несущих палеты с расположенными на них опорными элементами для основания кузова автомобиля, причем роликовая секция, расположенная на сварочной станции, снабжена подъемно-опускным устройством и в нижнем положении последнего установлена с возможностью перебазирования основания кузова с палеты на стационарный кондуктор, размещенный в нижнем уровне сварочной станции.
Выполнение формообразующего кондуктора одного из верхних элементов кузова (в данном случае - верхней панели заднего проема) заодно с манипуляционным устройством и размещение кондуктора в его нижнем рабочем положении еще до сближения боковых затворов, позволяет заранее позиционировать и удерживать в положении для сварки упомянутую верхнюю панель, обеспечивая тем самым пространственную базу для верхнего отсека кузова, что расширяет технологические возможности устройства, поскольку дает возможность сваривать кузова автомобилей со сложным профилем заднего проема, предусматривающим охват боковинами кузова его верхней задней панели. При этом исключается время на сцепление и расцепление формообразующего кондуктора верхней панели с захватом портального манипулятора, а также на фиксацию и расфиксацию упомянутого кондуктора с боковыми затворами в их рабочем положении для образования
жесткой базовой конструкции. К тому же не требуется время на замену захвата манипулятора на его сварочную головку. Кроме того, независимая доставка замкнутыми конвейерами боковин кузова и его верхней панели с участков их изготовления непосредственно к боковым затворам и портальному манипулятору, позволяет обойтись без специальных накопителей для данных комплектующих, а также заранее загружать их в соответствующее оборудование, не дожидаясь прихода на сварочную станцию основания кузова, что также сокращает цикл ее работы. Следует также заметить, что для осуществления процесса сварки, требующего точного и надежного базирования, роликовая секция, размещенная на сварочной станции, выполнена подъемно-опускной, с возможностью «пересаживания» основания кузова (при опускании) на соответствующий стационарный кондуктор, в результате чего появляется возможность в качестве транспорта для перемещения основания кузова, а в дальнейшем - прихваченного кузова, использовать легкие и недорогие палеты.
На фиг.1 показана автоматизированная линия для сборки-сварки кузова легкового автомобиля ГАЗ-31105 с входящей в нее сварочной станцией, предназначенной для сварки основания кузова с боковинами и верхней панелью заднего проема кузова автомобиля.
На фиг.2 - вид в плане на фиг.1.
На фиг.3 - выносной элемент А на фиг.1 - указанная сварочная станция с конвейерами доставки к ней боковин кузова и верхней панели заднего проема кузова автомобиля.
На фиг.4 - выносной элемент Б на фиг.3 - вид сварочной станции в увеличенном масштабе с детально показанным портальным манипулятором для верхней панели, изображенным в нижнем (рабочем) и верхнем (загрузочном) положении.
На фиг.5 - разрез В-В на фиг.4 - поперечный разрез сварочной станции.
Устройство для сборки-сварки кузова автомобиля содержит сварочную станцию 1, которая является основной технологической позицией вышеуказанной автоматизированной линии. Сварочная станция снабжена соответствующими сварочными средствами 2, в качестве которых могут быть использованы программируемые сварочные роботы или ручные сварочные инструменты. Конвейерная линия 3 для подачи основания кузова к сварочной станции и для отвода прихваченного кузова из станции и передачи его на следующие технологические позиции состоит из последовательно расположенных роликовых секций 4 с автономным приводом их вращения 5, несущих палеты 6 с размещенными на них свариваемыми элементами кузова 7. При этом роликовая секция 4, размещенная на сварочной станции 1, также как и остальные роликовые секции, связывающие последующие технологические позиции, снабжены подъемно-опускными устройствами 8, выполненными в виде кривошипно-шатунного механизма с электромеханическим приводом. В нижнем уровне сварочной станции 1 размещен стационарный кондуктор 9, в котором (после опускания) базируется основание кузова. По обе стороны от сварочной станции расположены боковые затворы 10, снабженные зажимными элементами 11 для фиксации боковин кузова. Боковые затворы установлены с возможностью поперечного перемещения из нерабочего (разведенного) положения в рабочее (сведенное), в котором боковины кузова соединяются с его основанием, после чего происходит сварка. Для подачи и загрузки боковин кузова в боковые затворы 10, которые в это время находятся в разведенном положении, используются подвесные замкнутые конвейера 12 соответственно левой и правой боковин, оснащенные опускными секциями 13, доставляющими боковины кузова в боковые затворы 10. При этом конвейера 12 связывают сварочную станцию 1 непосредственно с участками изготовления боковин. Кроме того, сварочная станция оборудована портальным манипулятором 14 с поворотной двухшарнирной рукой 15, заодно с которой смонтирован формообразующий
кондуктор 16 верхней панели заднего проема кузова автомобиля. Для доставки указанной панели к портальному манипулятору 14 используется наклонный замкнутый конвейер 17, также связывающий сварочную станцию непосредственно с участком изготовления этой панели. Конвейер 17 может быть выполнен как подвесным, так и напольным, при этом с его разгрузочной позиции 18 верхняя панель вручную или в автоматическом режиме загружается в формообразующий кондуктор 16, находящийся в этот момент в верхнем положении.
После сварочной станции 1 последовательно расположены технологические позиции 19, 20 и 21, на которых производится установка и прихватка соответственно: панели ветрового стекла, крыши и формирование геометрии всего кузова. Далее расположены позиции окончательной сварки кузова программируемыми роботами. В конце линии размещен портальный манипулятор 22, предназначенный для съема сваренного кузова. Возврат пустых палет осуществляется по верхнему уровню линии с помощью последовательно установленных стационарных роликовых секций 23. Подъем пустых палет в указанный уровень и их опускание (с предварительно установленным основанием кузова) в уровень технологических позиций осуществляется с помощью двух подъемников 24, расположенных по краям линии. При этом установка основания кузова 7 на палету 6 производится опускной секцией 25 подвесного замкнутого конвейера 26, проходящего через участок сборки-сварки основания кузова.
Устройство для сборки-сварки кузова автомобиля работает следующим образом.
Установленное в начале линии на палету 6 основание кузова 7 с помощью роликовых секций 4 конвейерной линии 3 приходит на сварочную станцию 1, причем роликовая секция последней в это время находится в верхнем положении. При этом боковины кузова, доставленные к сварочной станции 1 подвесными замкнутыми конвейерами
12, уже заранее загружены в боковые затворы 10 с помощью опускных секций 13 этих конвейеров. К этому же времени формообразующий кондуктор 16, находящийся в верхнем положении, благодаря повороту и сведенному положению двухшарнирной руки 15, с помощью оператора принимает верхнюю панель заднего проема кузова с разгрузочной позиции 18 конвейера 17. Далее роликовая секция 4 сварочной станции 1 с помощью подъемно-опускного устройства 8 опускается вниз - ниже уровня спорно-фиксирующих элементов стационарного кондуктора 9, в результате чего основание кузова с палеты 6 перебазируется на указанный кондуктор, где надежно фиксируется в рабочем положении. Одновременно с этим рука 15 портального манипулятора 14, поворачиваясь и распрямляясь в вертикальной плоскости, приводит формообразующий кондуктор 16 в нижнее рабочее положение, обеспечивая тем самым первоначальную пространственную базу для верхнего отсека кузова. После этого боковые затворы 10 с зажатыми в них боковинами перемещаются в рабочее положение, где последние соединяются с основанием кузова, а также охватывают верхнюю панель заднего проема кузова автомобиля, уже находящуюся в положении сварки. Зафиксированные относительно друг друга в требуемом положении элементы кузова могут быть сварены соответствующими сварочными средствами 2, например роботами или ручными сварочными инструментами. После окончания сварки и возвращения боковых затворов 10 и руки 15 портального манипулятора 14 в исходное положение, роликовая секция 4 с палетой 6, поднимаясь вверх, захватывает прихваченный кузов 7, который затем конвейерной линией 3 отводится из сварочной станции 1 и перемещается к технологическим позициям 19, 20 и 21. На этих позициях последовательно производится установка и прихватка: панели ветрового стекла, крыши и формирование геометрии всего кузова. На последующих позициях производится окончательная сварка кузова программируемыми роботами. При этом базирование кузова на всех технологических позициях аналогично
базированию на сварочной станции 1. Съем сваренного кузова производится портальным манипулятором 22, после чего пустые палеты 6 с помощью левого подъемника 24 поднимаются в верхний уровень линии и по стационарным роликовым секциям 23 перемещаются в ее начало, где посредством опускной секции 25 подвесного замкнутого конвейера 26 на них загружаются основания кузова. После этого с помощью правого подъемника 22 загруженная палета опускается в уровень технологических позиций, где цикл сборки-сварки кузова повторяется.