СИСТЕМА И СПОСОБ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КОМПОНОВКИ МЕХАНИЧЕСКОГО УЗЛА
SYSTEM AND METHOD FOR GEOMETRICAL ARRANGEMENT OF MECHANICAL ASSEMBLY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области геометрической компоновки механического узла автотранспортного средства, в частности, элемента основания кузова автотранспортного средства. Входящие в состав узла детали содержат контрольные точки, и каждый из позиционных маяков предназначен для геометрического позиционирования соответствующей контрольной точки.
В частности, объектами изобретения являются система и способ геометрической компоновки такого механического узла, а также площадка для сборки такого механического узла.
Уровень техники
Для монтажа механических узлов под кузовом автотранспортного средства, в частности, элемента основания кузова автотранспортного средства, как известно, эти узлы предварительно собирают на сборочной площадке, затем их транспортируют, например, на поддоне, до места их монтажа на кузове транспортного средства.
Как для осуществления операции сборки механического узла, так и для его последующей транспортировки или монтажа необходимо произвести точную геометрическую компоновку узла. В частности, во время сборки узла различные детали узлов необходимо точно позиционировать относительно друг друга и сохранять эту компоновку во время соединения этих деталей друг с другом, например, посредством сварки в случае элемента основания.
Как известно, на конвейере для изготовления автомобильных кузовов детали элементов основания содержат несколько контрольных точек или отверстий, геометрическое положение которых должно быть определено таким образом, чтобы различные детали можно было соединить друг с другом посредством сварки с высокой точностью.
Геометрическую компоновку этих элементов осуществляют, например, при помощи системы, показанной на фиг.1, содержащей позиционные маяки 10-15, каждый из которых предназначен для геометрического позиционирования соответствующей контрольной точки, выполненной в трех деталях (соответственно правая половина пола 16, левая половина пола 17 и туннель 18) элемента основания (в данном случае центрального элемента основания). Как известно, все маяки являются неподвижными относительно станины 19 системы.
Геометрическая компоновка становится сложной, если на одном производственном конвейере необходимо собирать разные кузова. Действительно, в этом случае положение вышеупомянутых контрольных точек меняется от одного кузова к другому, например, примерно на несколько сот миллиметров в направлении Х длины кузова, в направлении Y ширины и в направлении Z высоты.
Поэтому при каждой смене кузова необходимо производить конфигурирование геометрической компоновки элементов основания, адаптируя положение позиционных маяков к ожидаемому положению контрольных точек в зависимости от типа кузова и, следовательно, от типа элемента основания. Эта проблема возникает для любого типа узла и при любой операции, для которой требуется производить геометрическую компоновку.
Для обеспечения такого конфигурирования при применении системы, показанной на фиг.1, необходимо менять систему при каждой смене кузова. Чтобы избежать такой необходимости, как известно, установку делают более универсальной и гибкой за счет изменения сборочных площадок, каждая из которых соответствует данному кузову, или предусматривают перемещение каждого из позиционных маяков вдоль трех определенных выше осей X, Y, Z, чтобы учитывать изменения положения, которые могут возникать для каждого контрольного отверстия между разными автомобильными кузовами.
Однако все эти универсальные и гибкие решения требуют наличия большого габаритного объема и являются сложными и дорогими. С другой стороны, их применение занимает относительно много времени, что отрицательно влияет на производительность.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в разработке решения геометрической компоновки, позволяющего устранить вышеуказанные недостатки, присущие известным техническим решениям.
Поставленная задача решена в системе геометрической компоновки механического узла для автотранспортного средства, в частности, элемента основания кузова автотранспортного средства, при этом детали узла содержат контрольные точки, а система содержит позиционные маяки, каждый из которых предназначен для геометрического позиционирования соответствующей контрольной точки, согласно изобретению, система содержит, по меньшей мере, два регулировочных устройства, соответственно первое и второе, связанных с двумя позиционными маяками для регулирования их положения, при этом каждое из регулировочных устройств выполнено с возможностью селективного перемещения соответствующего позиционного маяка максимум в двух разных направлениях перемещения.
По меньшей мере, одно из указанных максимум двух направлений перемещения, соответствующих первому регулировочному устройству, может отличаться от каждого из указанных максимум двух направлений перемещения, соответствующих второму регулировочному устройству.
Каждое из регулировочных устройств выполнено с возможностью селективного перемещения соответствующего позиционного маяка в двух перпендикулярных между собой направлениях перемещения, при этом одно из двух направлений перемещения, соответствующих первому регулировочному устройству, перпендикулярно к двум направлениям перемещения, соответствующим второму регулировочному устройству.
Одно из двух направлений перемещения, соответствующих первому регулировочному устройству, может совпадать с одним из двух направлений перемещения, соответствующих второму регулировочному устройству.
Поскольку система содержит неподвижную станину, первое регулировочное устройство может содержать первый механизм поступательного перемещения, закрепленный на станине и выполненный с возможностью перемещения в первом направлении второго механизма поступательного перемещения, выполненного с возможностью перемещения соответствующего позиционного маяка во втором направлении, перпендикулярном к первому направлению.
Второе регулировочное устройство может содержать третий механизм поступательного перемещения, закрепленный на станине и выполненный с возможностью перемещения в третьем направлении четвертого механизма поступательного перемещения, выполненного с возможностью перемещения соответствующего позиционного маяка в четвертом направлении.
Положение каждого из позиционных маяков можно регулировать при помощи соответствующего регулировочного устройства.
Поставленная задача решена также в площадке сборки механического узла автотранспортного средства, в частности, элемента основания кузова автотранспортного средства, которая, согласно изобретению, содержит вышеуказанную систему геометрической компоновки узла, предназначенную для геометрической компоновки деталей узла во время их соединения.
Поставленная задача решена также в способе геометрической компоновки механического узла для автотранспортного средства, в частности, элемента основания кузова автотранспортного средства, при этом способ содержит этап геометрического позиционирования контрольных точек, выполненных в деталях узла, при помощи позиционных маяков, каждый из которых предназначен для геометрического позиционирования соответствующей контрольной точки, при этом в способе, согласно изобретению, используют описанную выше систему геометрической компоновки так, чтобы осуществить предварительный этап регулирования положения, по меньшей мере, двух позиционных маяков в зависимости от типа геометрически компонуемого узла посредством селективного перемещения каждого из двух позиционных маяков максимум в двух разных направлениях перемещения до его установки в заданное положение, зависящее от типа узла, соответствующее ожидаемому положению соответствующей контрольной точки на последующем этапе геометрического позиционирования.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания частных вариантов осуществления изобретения, представленных в качестве неограничивающих примеров со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показана известная система геометрической компоновки, вид в перспективе;
на фиг.2 показана заявленная система позиционирования, вид в перспективе;
на фиг.3 детально показан пример осуществления заявленной системы позиционирования, вид в перспективе;
на фиг.4 и 5 показаны первое и второе регулировочные устройства, используемые в системе, изображенной на фиг.3, вид в перспективе спереди и сзади.
Описание предпочтительных вариантов изобретения
Система геометрической компоновки, показанная на фиг.2, позволяет производить геометрическую компоновку механического узла для автотранспортного средства, например, элемента основания кузова автотранспортного средства. В частности, в этом частном, но ни в коем случае не ограничивающем примере речь идет о центральном элементе основания, состоящем из трех деталей, соответственно правой половины пола 16, левой половины пола 17 и туннеля 18. Каждая из этих трех деталей содержит, например, две контрольные точки, выполненные, например, в виде отверстия, хотя можно предусмотреть любую форму для центровки или позиционирования, такую как выступ, заплечик и т.д. Таким образом, система содержит шесть позиционных маяков, из которых на фиг.2 показаны четыре маяка, которые соответствуют маякам 10, 11, показанным на фиг.1, для правой половины пола 16, и маякам 12, 13, показанным на фиг.1, для левой половины пола 17. Позиционные маяки имеют форму, соответствующую форме геометрически компонуемых контрольных точек, и предназначены, каждый, для геометрического позиционирования соответствующей контрольной точки.
Согласно существенному отличительному признаку, система содержит, по меньшей мере, первое регулировочное устройство 20 и второе регулировочное устройство 21, выполненные отдельно и соответственно связанные с двумя из шести позиционных маяков для регулирования их положения, при этом каждое из этих двух регулировочных устройств 20, 21 выполнено с возможностью селективного перемещения связанного с ним позиционного маяка максимум в двух разных направлениях перемещения.
В дальнейшем тексте описания направление Х ориентировано по длине кузова, направление Y ориентировано по его ширине, и направление Z ориентировано по его высоте.
В частности, позиционные маяки 10 и 11 предназначены для взаимодействия с контрольными точками правой половины пола 16, в основном смещенными в направлении X, первое регулировочное устройство 20 может быть связано с задним позиционным маяком 11, и второе регулировочное устройство 21 - с передним позиционным маяком 10. Первое регулировочное устройство 20 обеспечивает возможность перемещения маяка 11 только в направлении Х и/или в направлении Y, но не в третьем направлении. Второе регулировочное устройство обеспечивает возможность перемещения маяка 10 только в направлении Y и/или в направлении Z, но не в третьем направлении. Для большей гибкости системы каждое из двух регулировочных устройств 20, 21 предпочтительно выполнено с возможностью перемещения соответствующего маяка в двух направлениях. Вместе с тем, можно предусмотреть, чтобы, по меньшей мере, одно из двух регулировочных устройств было выполнено с возможностью перемещения соответствующего маяка только в одном направлении, и в этом случае другое регулировочное устройство будет предусмотрено для перемещения соответствующего маяка строго в двух направлениях.
В примере, представленном на фиг.3, положение каждого из позиционных маяков 10-13 можно регулировать при помощи вышеуказанных первого или второго соответствующего регулировочного устройства 20, 21. Дополнительно с передним позиционным маяком 14, предусмотренным для геометрического позиционирования передней контрольной точки туннеля 18, можно связать регулировочное устройство 25 третьего типа с целью регулирования его положения посредством селективного перемещения в двух направлениях Х и Z. Идентичное регулировочное устройство 25 можно предусмотреть для регулирования положения заднего позиционного маяка 15, предусмотренного для геометрического позиционирования задней контрольной точки туннеля 18. Вместе с тем, остается возможность предусмотреть, - в зависимости от конструкции геометрически компонуемого механического узла и от числа контрольных точек, - чтобы в системе использовать только два регулировочных устройства 20, 21, 25, при этом другие возможные контрольные точки могут не быть связаны с регулировочным устройством.
На фиг.3 показано, что два регулировочных устройства первого типа 20, связанные с маяками 11 и 13, обеспечивают возможность перемещения маяка в направлении Х и в направлении Y. Этот двунаправленный диапазон регулирования положения маяка символично показан двумя прямоугольниками 22, ориентированными в направлениях X, Y. Два регулировочных устройства второго типа 21, связанные с маяками 10 и 12, обеспечивают возможность перемещения маяка в направлении Y и в направлении Z. Этот двунаправленный диапазон регулирования положения маяка символично показан двумя прямоугольниками 23, ориентированными в направлениях Y, Z. Два регулировочных устройства третьего типа 25, связанные с маяками 14 и 15, обеспечивают возможность перемещения маяка в направлении Х и в направлении Z. Этот двунаправленный диапазон регулирования положения маяка символично показан двумя прямоугольниками 24, ориентированными в направлениях X, Z.
Первое регулировочное устройство 20 содержит первый механизм 26 поступательного перемещения, закрепленный на станине 19 и выполненный с возможностью перемещения в первом направлении, например, в направлении X, второго механизма 27 поступательного перемещения, выполненного с возможностью перемещения во втором направлении, например, в направлении Y, перпендикулярном к первому направлению, соответствующих позиционных маяков 11, 13. Для вышеуказанных первого и второго механизмов поступательного перемещения можно предусмотреть обратную конфигурацию.
Второе регулировочное устройство 21 содержит третий механизм 28 поступательного перемещения, закрепленный на станине 19 и выполненный с возможностью перемещения в третьем направлении, например, в направлении Z, перпендикулярном к первому и второму направлениям, четвертого механизма 29 поступательного перемещения в четвертом направлении, например, соответствующем вышеуказанному второму направлению (то есть в данном случае направлению Y), соответствующего позиционного маяка 10, 12. Как показано на фиг.3-5, для вышеуказанных третьего и четвертого механизмов можно предусмотреть обратную конфигурацию с четвертым механизмом поступательного перемещения в направлении Y, закрепленным на станине 19, при этом четвертый механизм служит в этом случае для перемещения относительно станины 19 третьего механизма поступательного перемещения в направлении Z, который, в свою очередь, в этом случае будет обеспечивать перемещение соответствующего маяка.
Третье регулировочное устройство 25 содержит пятый механизм 30 поступательного перемещения, закрепленный на станине 19 и выполненный с возможностью перемещения в направлении Х шестого механизма 31 поступательного перемещения, выполненного с возможностью перемещения в направлении Z соответствующего позиционного маяка 14, 15. Для вышеуказанных пятого и шестого механизмов 30, 31 поступательного перемещения можно предусмотреть обратную конфигурацию.
Из всего вышеизложенного следует, что при любом типе и количестве регулировочных устройств 20, 21, 25, по меньшей мере, одно из максимум двух направлений перемещения X, Y, соответствующих первому регулировочному устройству 20, отличается от каждого из указанных максимум двух направлений перемещения Y, Z, соответствующих второму регулировочному устройству 21. Кроме того, каждое из регулировочных устройств 20, 21 конфигурировано таким образом, чтобы селективно перемещать соответствующий позиционный маяк 10-13 в двух перпендикулярных между собой направлениях перемещения X, Y, Z, при этом одно из двух направлений перемещения X, Y, соответствующих первому регулировочному устройству 20, перпендикулярно к двум направлениям перемещения Y, Z, соответствующим второму регулировочному устройству 21. В частности, одно из двух направлений перемещения X, Y, соответствующих первому регулировочному устройству 20, может совпадать с одним Y из двух направлений перемещения Y, Z, соответствующих второму регулировочному устройству 21.
В описанном выше примере роли, выполняемые первыми, вторыми и третьими регулировочными устройствами 20, 21, 25 можно поменять относительно друг друга, в частности, что касается направлений и числа перемещений, обеспечиваемых каждым из них, в зависимости от потребностей, связанных с геометрически компонуемыми деталями. Например, можно предусмотреть комбинацию только, по меньшей мере, одного регулировочного устройства 25 вдоль Х и/или Z либо, по меньшей мере, с регулировочным устройством 20 вдоль Х и/или Y, либо, по меньшей мере, с регулировочным устройством 21 вдоль Y и/или Z.
Таким образом, когда необходимо осуществить этап геометрического позиционирования контрольных точек, выполненных в деталях механического узла, при помощи позиционных маяков 10-15, описанную выше систему геометрической компоновки можно использовать таким образом, чтобы осуществить предварительный этап регулирования положения, по меньшей мере, двух позиционных маяков в зависимости от типа геометрически компонуемого узла, посредством селективного перемещения каждого из двух позиционных маяков максимум в двух разных направлениях перемещения до его установки в заданное положение, зависящее от типа узла и соответствующее ожидаемому положению соответствующей контрольной точки на последующем этапе геометрического позиционирования.
Описанная выше система геометрической компоновки может быть применена для компоновки площадки сборки механического узла для автотранспортного средства, в частности, элемента основания кузова автотранспортного средства. Сборочная площадка, например, позволяющая осуществлять операции соединения сваркой между составными деталями узла, содержит, таким образом, описанную выше систему геометрической компоновки для геометрического позиционирования деталей узла во время их соединения.
Вместе с тем, описанное выше решение геометрической компоновки можно применять для любого типа механического узла для автотранспортного средства и при любой операции, для которой необходима геометрическая компоновка. В частности, его можно применять во всех случаях, когда необходимы движения механических элементов (например, захватов, геометрических поддонов, держателей точных деталей и т.д.).
Преимуществом описанного выше решения геометрической компоновки является сведение к минимуму механических объемов, необходимых для его применения, что обеспечивает более легкий доступ (например, для прохождения сварочных зажимов, для обеспечения эргономии загрузки и т.д.). Оно делает возможным непрерывное или «поступательное» производство для разных типов транспортных средств и, следовательно, кузовов. Оно позволяет внедрять новое транспортное средство на сборочный конвейер в кратчайшие сроки. В случае сборочных площадок их можно перемещать без выполнения существенных строительных работ (ямы и т.д.).