車體組裝方法

專利名稱：車體組裝方法
技術領域：
本發明是有關于一種車體組裝方法，且特別是有關于一種(1)使用于左側件與右側件焊接于一底殼(underbody)的組裝方法；(2)焊接左側件與右側件于一底殼的組裝方法，及放置一頂件(cross-member)例如是一車頂(roof)位于兩側件的頂端且焊接于完全分離的地方；及(3)使用于跳焊(tack-welding)一頂件例如是一車頂，前車箱(header)或后車架(frame-back)位于左側件與右側件的頂端且配置在一底殼上的方法。
背景技術：
車體的主要構件包括一底殼、左側件及右側件與一車頂。這些主要構件的相對位置必須使用不同的定位夾具(positioning jig)來操作，且以焊接機械手臂(welding robot)點焊(spot-welding)所在的位置，之后再進行最后焊接的制作工藝。
然而，在公知車體組裝方法中，粗略定位夾具(coarse positioning jig)一般用以定位主要構件。在其它方面，大型的可折疊式夾具(folding screen-typejip)用以定位側件與車頂。在車體組裝方法上，使用大型夾具用于車體生產線上的左右兩側，如此側件夾具可前后移動，而用于車體生產線上方的車頂夾具可上下移動。
左側件與右側件可由輸送帶傳送到相對應的夾具的前方，并以夾具夾持。接著夾具往前移動左側件與右側件，使其組裝到底殼的預定位置上，再焊接到底殼上。側件仍由定位夾具所支撐，而車頂仍由另一獨立分開的夾具所支撐，其橫跨于側件的頂部，且車頂左右焊接邊緣(weld edge)則分別焊接于左側件與右側件的上方焊接邊緣。
由于可折疊的夾具非常大且太重，使得機器設備的費用增加。當生產模具改變與更換工具(retooling)時，目前所用的夾具必須先由夾具驅動機構(jigdrive mechanism)上移除，再組裝新的。這是非常耗時的工作，也會使整個生產線停擺。
一些傳統的車體組裝方法使用旋轉夾具(revolving jig)來加快更換工具的工作。然而，當使用旋轉夾具時，由于必須以三角柱(triangular column)來支撐三個車體模型與一正方柱(square column)來支撐四個車體模型，其所使用的設備更大且更重于折疊式夾具所使用的設備，且機器設備的成本也會更高。
此外，左側件夾具與右側件夾具以及車頂夾具是獨立分開的，以精確定位/焊接車頂于側件上，這三個夾具必須相對于參考地面(ground)一固定系統(stationary system)以精確地定位車體的位置。側件夾具組裝在驅動裝置上以使側件夾具能前后移動，而車頂夾具則組裝在一驅動裝置上以使車頂夾具能上下移動；這些驅動裝置本身的定位精確度也會影響車頂與側件焊接時的精確度。由于這些驅動裝置必須要移動龐大且笨重的夾具以高速前后或上下移動，因此要維持其定位精確度的技術非常高且要定期保養。
定位精確度隨著時間而逐漸下降(gradual degradation)，尤其當驅動裝置的移動件開始損耗時。
左側件夾具與右側件夾具以及車頂夾具是獨立分開的，但由于三個夾具的焊接邊緣同時接觸車輛的左側件、右側件與車頂，因此容易引起外力干擾(interfering force)于三個夾具之間。當車輛左右兩側所受到的外力一樣時，則不會有問題，但夾具定位準確性改變、不當的夾持(clamping anomalies)等會造成作用在左側板與右側板的外力偏斜。當外力偏斜發生時，側件將會向左或向右傾斜，而前窗口(front window)與后窗口(rear window)開口會變形(distort)，使得擋風玻璃(windshield glass)與后窗口玻璃(rear windowglass)無法適當地組裝在開口上。
由于車頂與側件之間的定位不精確而明顯地(prominently)造成前后窗口開口的變形，如此小誤差的定位將會造成擋風玻璃與后窗口玻璃在安裝上的大問題。傳統利用夾具來定位車頂的方法，是不可能同時均勻壓住車頂與左側件與右側件的焊接邊緣的，其原因為車頂的焊接邊緣僅能與側件焊接邊緣之一形成第一次接觸。當不均勻的接觸產生于車頂與左、右側件之間時，車頂與左、右側件之間的定位精準度會小幅下降。
上述問題可在原型式樣(prototyping)期間來檢測，校正與調整，但必須花大量時間與努力來分析問題的來源。

發明內容
因此，本發明的第一目的就是在減少側件夾具的尺寸與重量，而側件可跳焊到車輛底殼的左右兩側，以減少機器設備的成本投資并提供更快與更簡易的更換工具。
本發明的第二目的是提供一種車體組裝方法，能使用更小且更輕的夾具來夾持側件與車頂，也能減少機器設備的成本投資并提供更快與更簡易的更換工具，且利于分析組裝側件與車頂的相關問題。
本發明的第三目的是提供一種車輛組裝方法，能減少車頂夾具的尺寸與重量，以減少機器設備的成本投資并提供更快與更簡易的更換工具，且利于精確對位與跳焊頂件(車頂、前車箱、后車架等)到側件上，而不需使用大型的驅動裝置來升降夾具。
為達本發明的上述目的，本發明提出一種車體組裝的方法，其特征在于底殼定位在一車體生產線的一預定位置上，而左側件與右側件放置在一垂直直立狀態下，以使其下方焊接邊緣能對齊于底殼的左右兩側的焊接邊緣。至少四個相對于垂直直立的左側件與右側件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與底殼接合在一起，并由至少四個夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態下能焊接側件至底殼的一預定位置。
側件的輸送與垂直放置可由一般用途機械手臂來達成，而側件被帶到機械手臂所在位置的附近時能被機械手臂舉起，并移動到垂直底殼且直立放置的一預定位置上。在垂直直立的狀態下，四個預先定位夾持夾具(pre-positionedclamping jig)可接合并夾持左側件與右側件的下方焊接邊緣到底殼的至少四個前端位置與后端位置上，之后再以焊接機械手臂進行焊接。
公知夾具是用來夾持整個側件所設計的，也就是說夾具的尺寸必須是側件的兩倍大。然而，在本發明中，不需要夾持整個側件，只需以一般用途的輸送機械手臂，限制側件的傾斜，而僅能在下方焊接邊緣的前端部分與后端部分以四個夾持夾具限制其左右、前后與上下的方向。即夾持夾具的尺寸可縮小且重量輕，以減少機器設備的成本。也由于夾持夾具可更小更輕，因此容易以一般用途的機械手臂來帶動，也能夠更輕易更快更換工具，以減少更換工具的設備成本。也由于夾持夾具較小，可節省貯存區域的空間，而不會占用生產線。
本發明的第二種車體組裝的方法，其方法在于底殼定位在一車體生產線的一預定位置上，而左側件與右側件放置在一垂直直立狀態下，以使其下方焊接邊緣能對齊于底殼的左右兩側的焊接邊緣。至少四個位在相對于垂直直立的左側件與右側件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與底殼接合在一起，并由至少四個夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態下能焊接側件至底殼的一預定位置。其中，提供二個前端與二個后端的滑動板(slide plate)定位在車體生產線的左右兩側的預定位置上，并固定底殼，其面對生產線的方向前后移動以供配置/釋放負載的夾持夾具之用；以及一可上升/下降的升降平臺(elevator platform)在每一滑動板的縮回位置(retracted position)上，以供配置/釋放負載的夾持夾具之用；該方法能使升降平臺上升并將夾持夾具傳送(以下包括整個手動傳送、使用輔助設備如起吊機(hoist)的半自動傳送以及使用傳送設備例如機械手臂的自動化傳送等皆是)到此上升的升降平臺，并由機械手臂所承載，以傳送夾持夾具到一滑動板的縮回位置進而降低升降平臺。滑動件再向前移動，而側件通過夾持夾具與底殼相互結合與夾持。當升降平臺配置另一個夾持夾具時再度升起，并再以一機械手臂所傳送，以供更換工具之用。更換工具時，夾持夾具在滑動板的前端位置上被一機械手臂舉起，而空的(empty)滑動件在升降平臺下降之后則縮回，以供傳送下一個于滑動板上的夾持夾具。
側件的輸送與垂直放置可由一般用途機械手臂來達成，而側件被帶到機械手臂所在位置的附近時能被機械手臂舉起，并移動到垂直底殼且直立放置的一預定位置上。在垂直直立的狀態下，四個預先定位夾持夾具可接合并夾持左側件與右側件的下方焊接邊緣到底殼的至少四個前端位置與后端位置上，之后再以焊接機械手臂進行焊接。
公知夾具是用來夾持整個側件所設計的，也就是說夾具的尺寸必須是側件的兩倍大。然而，在本發明中，不需要夾持整個側件，只需以一般用途的輸送機械手臂，限制側件的傾斜，而僅能在下方焊接邊緣的前端部分與后端部分以四個夾持夾具限制其左右、前后與上下的方向。即夾持夾具的尺寸可縮小且重量輕，以減少機器設備的成本。也由于夾持夾具可更小更輕，因此容易以一般用途的機械手臂來帶動，也能夠更輕易更快更換工具，以減少更換工具的設備成本。也由于夾持夾具較小，可節省貯存區域的空間，而不會占用生產線。
本發明的第三種車體組裝的方法，其特征包括步驟一使用第一夾具定位一左側件與一右側件于車體生產線上相對于一底殼之一預定位置，對齊側件之下方焊接邊緣于底殼之左右焊接邊緣并焊接之；以及步驟二釋放第一夾具，并放置一頂件如車頂、前車箱或車后架于左側件與右側件的上方焊接邊緣，且使用一第二夾具定位與對齊頂件的左右焊接邊緣于左側件與右側件的上方焊接邊緣，并焊接定位狀態下的上方焊接邊緣至左右焊接邊緣。
在上述步驟一中，左側件與右側件相對定位于底殼上。在步驟二中，當步驟一的第一夾具釋放之后，才以第二夾具定位頂件例如是車頂、前車箱或車后架，并加以焊接。因此，第一與第二夾具之間可避免外力干擾的可能性，也大幅減少分析側件組裝至頂件的問題的時間。也因為無外力干擾產生于夾具之間，夾具能更加輕小，以減少機械設備的成本并使更換工具更加快速、簡易。
本發明的第四種車體組裝的方法，其特征包括對齊側件的下方焊接邊緣于一底殼的左右焊接邊緣，而底殼定位在車體生產線的一預定位置上，并焊接之；接著粗略放置一頂件例如是一車頂、前車箱或一車后架于右側件與左側件的上方焊接邊緣之間，使得頂件的左右焊接邊緣對齊于側件的上方焊接邊緣；橫向放置且粗略放置頂件在懸吊夾具的左右兩端，一前一后，而該懸吊夾具可配置地/可釋放地由地面向上延伸的一懸吊架所支撐；以及使用供給一夾持夾具的左右兩端之一能源(common source)至懸吊夾具，以接合并夾持側件的上方焊接邊緣的前端部分與后端部分到頂件的左右焊接邊緣的前端部分與后端部分，且在接合與夾持狀態下跳焊側件與頂件的焊接邊緣。
當頂件例如為一車頂、前車箱或車后架粗略放置在兩側件的上方之間時，懸吊夾具夾持頂件到側件上，而頂件與側件的焊接邊緣的部分被定位于固定系統之內，并通過懸吊架。因此，側件的上方與下方焊接邊緣相對于固定系統皆已定位。四個位在焊接邊緣的位置，由頂件的角落到兩端，其相對于地面的位置皆已定位。由于在定位狀態下，頂件與側件用跳焊接合，因而不會造成前后窗口開口的扭曲變形，即前后窗口的開口能保持原狀。
因懸吊夾具比傳統車頂夾具來得更小更輕，故機械設備的成本能大幅減少，也使更換工具貯存區域與夾具傳送機械手臂可配置在車頂裝配站之外，因此減少夾具輸送帶之使用，且能達到快速更換工具。
左右夾持夾具配置在每一懸吊夾具上，以相同的電源驅動。頂件的左右焊接邊緣的前端部分與后端部分能與左側件與右側件的上方焊接邊緣的前端部分與后端部分同時接合-夾持(joining-clamping)，以減少接合-夾持時前后窗口開口扭曲變形的可能性。
本發明第四種車體組裝的方法的影響略述如下在上述的本發明第一種方法中，至少四個位在左側件與右側件的上方焊接邊緣的前端位置與后端位置，已接合并配置于底殼上，并由至少四個夾持夾具夾持于預定位置上，使得在接合與夾持的狀態下焊接側件至底殼上。因此，相較于傳統車體組裝方法，其利用大型夾持夾具來夾持整個側件，而本發明的方法則是大幅減少夾具尺寸、機械設備之成本與快速更換工具的步驟。此外，在公知方法中，需三個步驟(1)設定側件相對于夾持夾具的位置(2)操作夾具以夾持側件(3)通過夾具移動以設定側件于底殼上。然而，在本發明中，此工作僅需二個步驟即可(1)設定側件于底殼上以及(2)操作夾具以夾持側件。因減少一次側件操作，因此能大幅減少時間并減少側件在操作過程中損傷的可能性。
在上述的本發明第二種方法中，至少四個位在左側件與右側件的上方焊接邊緣的前端位置與后端位置，已接合并配置于底殼上，并由至少四個夾持夾具夾持于預定位置上，使得在接合與夾持的狀態下焊接側件至底殼上。因此，相較于傳統車體組裝方法，其利用大型夾持夾具來夾持整個側件，而本發明的方法則是大幅減少夾具尺寸、機械設備的成本與快速更換工具的步驟。特別是，因夾持夾具的尺寸與重量的減少，夾持夾具可由機械手臂操作而切換到不同車體型態的生產線。也可以結合使用滑動板與升降平臺來移動夾持夾具，準備更換工具，故使用于下一個車型的夾具能輕易地放置在升降平臺上。當目前所使用的夾具出現在滑道(slide guide)的前端時，夾具被機械手臂舉起，而滑動板縮回后，升降平臺再下降。現在，滑動板僅需要向前移動到可供下一車型夾持即可，故可大幅縮短作業時間。
在上述的本發明第三種方法中，步驟一中，左側件與右側件使用第一夾具焊接至底殼上，而步驟二中，第一夾具釋放，而車頂使用第二夾具焊接至左側件與右側件。因此，可避免外力干擾于第一夾具與第二夾具之間。由于無外力干擾于其中，夾具可做得更小更輕，也減少機械設備成本，且更輕易更快速更換工具。在本方法中，第一夾具可定位側件于前后與上下方向的位置，而第二夾具可定位側件于橫向傾斜(lateral tilt direction)方向的位置。因此，當前后窗口開口的形狀變形發生時，只要分析第一與第二夾具之間因果關系(cause-and-effect)與變形量即可解決問題。
在上述本發明第四種方法中，車頂粗略放置在兩側件的上方之間，且懸吊夾具之夾持夾具接合-夾持于側件，因而定位接合部分相對于地面的固定系統。如此，側件的上方與下方焊接邊緣相對于固定系統皆已定位，而四個位在頂件的角落的焊接邊緣的位置皆已定位。由于在定位狀態下，頂件與側件用跳焊接合，因而不會造成前后窗口開口的扭曲變形，即前后窗口的開口能保持原狀。也由于懸吊夾具相對于傳統方法所使用的車頂夾具做得更小更輕，因此能減少機械設備成本、更快速更輕易更換工具。也由于一般用途的機械手臂適于以懸吊夾具來更換工具，因此傳統方法中升降夾具用的大型驅動裝置不再需要，進而大幅減少機械設備的成本。此外，本發明中，可同步驅動懸吊夾具中左右夾持夾具的開關的電源，以同時激活或關閉左右夾持夾具。換句話說，當車頂接合并夾持于側件時，其左右兩側能精確地同時夾持，以避免因左右兩側夾持的時間差而造成定位誤差發生于車頂與側件之間。也因此前后窗口開口的形狀變形量能降低至最小。


圖1繪示一種側件裝配站的簡易圖。
圖2繪示車底殼與側件的簡易圖。
圖3繪示一側件在側件裝配站的側視圖。
圖4繪示一種側件裝配站的平面圖。
圖5繪示一種車體生產線的簡易平面圖。
圖6繪示滑動板上放置一夾具以及一升降平臺的示意圖。
圖7繪示以夾具交換一側件夾具的操作過程的側視圖。
圖8繪示一車頂粗略放置站的示意圖。
圖9繪示一車頂裝配站的示意圖。
圖10繪示一車頂裝配站的側視圖。
圖11(A)繪示一車頂裝配站的前視圖。
圖11(B)繪示一夾持夾具驅動系統的簡易圖。
圖12繪示一車頂裝配站的平面圖。
圖式標示說明1側件裝配站2車體生產線3底殼 4側件5車頂粗略放置站6車頂裝配站7貨車 10-1～10-6機械手臂
11-1～11-4夾持夾具 12外遮件13滑動板 14滑道15升降平臺 20上升點垂直柱21桿體 22、26定位梢23夾具座 24、25、27通孔31車頂 32第三傳送機械手臂33-1、33-2焊接機械手臂 34懸吊架34a左右二懸吊側架 34b橫梁35、36懸吊夾具 37-1、37-2第四傳送機械手臂38-1、38-2焊接機械手臂 39夾持夾具40前窗口開口 41后窗口開口42-1、42-2架子 51氣壓缸52夾頭 53空氣貯存槽54串行電磁閥 55夾持-打開空氣路徑56夾持-關閉空氣路徑具體實施方式
為讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下圖1繪示實現本發明的一種側件裝配站的簡易圖。如圖5所示，側件裝配站1配置在車體生產線的一指定位置。側件裝配站1位在車體生產線2上游，即圖2所示的底殼3生產線。車體的后端朝向前面，并傳送至側件裝配站。如圖5所示的生產線的順序，側件裝配站1的下游是一車頂粗略放置站(roof coarse placement station)5以及車頂裝配站6，用以完成側件4的下方焊接邊緣的最后焊接。車頂裝配站6的下游系為一車頂最后焊接站。
如圖1所示，在側件裝配站1中提供多個機械手臂10-1～10-6以及多個夾持夾具11-1～11-4。側件4已經定位在車體生產線2上以跳焊至底殼3左右兩側上，而外遮件(cowl outer member)12則焊接至前端。
側件裝配站1包括滑道(slide guide)14，其位于車體生產線2相對于左右兩側的位置上，以引導滑動板13前后移動；升降平臺15，其配置于這些滑道14的后端；夾具交換機械手臂10-1、10-2用以放置四個將使用的夾持夾具11-1～11-4于升降平臺15上，并將已使用的夾持夾具11-1～11-4移除于滑動板13；一第一傳送機械手臂10-3，其配置于夾具交換機械手臂10-1、10-2之間，以傳送側件4；一焊接機械手臂10-4，其配置于滑道14之間，略低于平臺表面；一獨立分開的焊接機械手臂10-5，其配置于滑道14的前端；以及一第二傳送機械手臂10-6，其配置在滑道14之后端，以設定外遮件12于車體之前后端。
如圖4所示，滑道14配置在垂直于車體生產線2的方向上，且位于夾具交換機械手臂10-1、10-2之間。滑動板13配置于滑道14上，且可隨滑動驅動裝置(slide drive mean)前后移動。夾持夾具11-1～11-4可移除地/更換地放置于滑動板13上，而這些夾持夾具11-1～11-4夾持于底殼3左右兩側的焊接邊緣的前端部分與后端部分至側件4下方焊接邊緣之前端部分與后端部分，并同時定位至相對于地面的一固定系統(有關夾持夾具的夾持部分不再詳細描述)。連接器(未繪示)放置于滑動板13的上表面，以連接至一氣壓系統(air system)以及至一電氣控制系統，作為驅動夾持夾具11-1～11-4的夾持部分的來源。也可利用快速連接/拆除的連接器于執行夾持功能的夾持夾具11-1～11-4上。
如圖6所示，每一升降平臺15位于滑道14的后端，且配置于上升點垂直柱(upward-pointing vertical cylinder)20的桿體21的上方，以使升降平臺15能通過伸縮桿體21以上升或下降。多個定位梢(positioning pin)22配置于升降平臺15的上方。當夾具交換機械手臂10-1、10-2承載下一組將使用的夾持夾具11-1～11-4于升降平臺15上，而每一個定位梢22與夾具座(jig seat)23所提供的通孔(through hole)24套合，而通孔25形成于每一滑道14的中心點，其大于升降平臺15的面積。多個定位梢26配置于通孔25的周圍表面上，以作為鎖固之用。當滑動板13縮回至滑道14的后端且升降平臺15下降時，夾具11-1～11-4傳送至滑動板13上，且定位梢26插入于夾具座23的周圍表面的通孔27中。當升降平臺15下降時，其通過滑動板13的通孔25而到達一停止位置，其略低于滑動板13的水平移動路徑。
為支持更換工具的要求，多個不同類型的夾持夾具11-1～11-4配置在夾具交換機械手臂10-1、10-2的附近，而這些機械手臂承載在升降平臺15之上，如圖7之(1)所示。當升降平臺15下降之時，夾具11-1～11-4承載于升降平臺15上，并傳送于滑道14末端的滑動板13上，如圖7之(2)所示。同時連接氣壓與電氣系統。配置有夾具11-1～11-4的滑動板13通過滑動驅動裝置向前移動，如圖7之(5)所示，而底殼3的焊接邊緣傳送至側件裝配站1，且側件4由第一傳送機械手臂10-3傳送并夾持四個位置二前端位置與二后端位置。在夾持狀態下，底殼3與側件4以焊接機械手臂10-4、10-5跳焊，之后夾持夾具11-1～11-4釋放并稍微縮回，與滑動板13一起由圖7的虛線所指的位置向實線所指的位置移動，以等待下一個即將跳焊的底殼3與側件4。當要執行更換工具時，夾持夾具留在其等待位置上，而夾具交換機械手臂10-1、10-2移除夾具11-1～11-4，如圖7之(2)所示，并回到這些機械手臂附近的夾具貯存區域的位置。當夾持夾具11-1～11-4憑借夾具交換機械手臂10-1、10-2承載于升降平臺15上之后，再由相同的機械手臂移除而成為‘完全使用’的狀態，如圖7之(2)所示。因此，在更換工具之下，一個夾具交換機械手臂10-1(10-2)負責執行一個夾持夾具，但下一個要更換的夾具11-1～11-4已經承載于升降平臺15上，之后再移除‘完全使用’的夾具11-1～11-4，如圖7之(2)所示。當滑動板13縮回而升降平臺15下降時，滑動板13僅需要向前移動到裝配站，以準備開始在極短時間內進行新車型的夾持步驟。
由于夾具11-1～11-4相對于傳統方法所使用的更小，而供更換工具用的夾具11-1～11-4貯存也維持在夾具交換機械手臂10-1、10-2之附近，也就是指更換工具期間，可立即將需要的夾具由交換機械手臂送出。關于這點，傳統方法以大型夾具要維持適當的貯存空間鄰近于車體生產線2是有困難的。正常下，夾具放置在與車體生產線2分開一段距離的位置上，并藉由輸送帶傳送到側件裝配站上。本發明使用密集的夾持夾具11-1～11-4代替輸送帶，因此就不需利用到傳統方法的輸送帶。
圖1繪示第一傳送機械手臂10-3接收由輸送帶(未繪示)所傳送的側件4，并且如圖2配置側件于底殼3的一預定位置上，而底殼3已經傳送到側件裝配站1。側件4以其下方焊接邊緣與底殼3的左右兩側焊接邊緣相互接觸來設定。在此階段，側件4的定位是由第一傳送機械手臂10-3精確定位，但由于機械手臂的定位精確度有其限制，因此側件4使用更精確的夾持夾具11-1～11-4來定位，如上所述。
在傳統方法中，需三個步驟(1)設定側件4相對于夾持夾具的位置(2)操作夾具以夾持側件4(3)通過夾具移動以設定側件4于底殼3上。然而，在本發明中，此工作僅需二個步驟即可(1)設定側件4于底殼3上以及(2)操作夾具以夾持側件4。因減少一次側件4操作，因此能大幅減少時間并減少側件4在操作過程中損傷的可能性。
接著，圖8繪示與車頂粗略放置站5相關的圖標。此站的目的是懸吊車頂31以粗略放置車頂31于兩側件4的上方并跳焊兩側件4至底殼3的左右兩側。車頂粗略放置站5有一第三傳送機械手臂32以供傳送車頂31并放置車頂31于側件4上，以及二焊接機械手臂33-1、33-2位在每一側，共四個焊接機械手臂，以供最后焊接側件4下方焊接邊緣之用。注意的是，公知的車頂31與側件4以公母配合結構(male-female mating structure)來避免前后方向上之內定位誤差(inter-positioning error)。
然而，在本發明中，車頂粗略放置站5也可支撐除了車頂31以外的頂件(前車箱、后車架等)于左側件4與右側件4之間。前車箱與后車架例如可裝在車頂31中預留的底面，或在車頂31放在側件4上之前，先裝在側件4之間的前端或后端。本發明的裝配站5亦可利用其它模式來進行。
此外，圖9～12所示的車頂裝配站6，在裝配站6中，車頂31懸吊于車頂粗略放置站5的側件4之間，且適當地定位于側件4上的跳焊位置。本站包括一懸吊架34橫跨于車體生產線2上；一前方與后方的懸吊夾具35、36可移除地/可配置地位在懸吊架34上；第四傳送機械手臂37-1、37-2用以傳送懸吊夾具35、36；以及焊接機械手臂38-1、38-2用以點焊車頂31至側件4上。
懸吊架34由一組左右二懸吊側架(left-right pair of suspension frame sidesection)34a與一橫梁(cross-connection beam)34b橫跨于車體生產線2上且連接于左右二懸吊側架34a的中點，所組成的定位系統。懸吊夾具35、36的端部可移除地/可配置地位在懸吊側架34a上方的預定位置上，而橫梁34b主要是改善懸吊架34的橫向硬度。若不使用橫梁34b且能獲得不錯的橫向硬度時，則只需要側架的部分即可。也就是說，雖然我們稱之為懸吊架，若不需要橫梁34b時，則建議為框架(framework)。只要有適當的橫向硬度確保只需要側架34a即可時，就不需要特別解釋(strict interpretation)懸吊架。任何功能相同之結構均可使用，只要合乎工作所需。如圖11(A)所示，左右二夾持夾具39位于每一懸吊夾具35、36的底面的兩端。這些夾持夾具39的用途是夾持車頂31的焊接邊緣的前后、左右兩側到側件4的上方焊接邊緣的前后位置，而夾頭(clamp jaw)52的開關通過氣壓缸51來驅動，如圖11(B)所示。為使左右二夾持夾具39的打開/關閉的時間同步化，夾具39可連接到同一氣壓供給系統(air supply system)作為同一驅動來源，并連接至一電性控制系統。連接至氣壓或電性控制系統的方式可透過定位器上的連接器(coupler)，其位在每一懸吊夾具35、36的底面的兩端，如此當懸吊夾具35、36放置在懸吊架34上時，能快速連接/拆除連接至懸吊架34上的氣壓系統或電性系統，如圖11(B)所示的空氣貯存槽(reserve air tank)53、串行電磁閥(tandem electromagnetic valve)54、一夾持-打開空氣路徑(clamp-opening airflow route)55以及一夾持-關閉空氣路徑(clamp-closing air flow route)56。
在先前步驟中，底殼3與側件4焊接在一起成為單一件，而底殼3固定在一貨車(cart)7上并位在一固定系統(包括地面在內)之一固定位置上。在此狀態下，當側件4與車頂31已經粗略放置在側件4的上方，且以懸吊夾具35、36接合在一起時，四個位在車頂31與側件4的焊接邊緣的位置，其相對于固定系統的位置通過懸吊架34來加以定位。據此，八個位在側件4上方與下方焊接邊緣的前端與后端的位置，其相對于固定系統的位置也全部定位，且四個位在車頂31角落的焊接邊緣位置，其相對于固定系統的位置也全部定位，故側件4與車頂31在此定位狀態下進行跳焊時，前窗口開口40或后窗口開口41不易扭曲變形，因而前后窗口開口40、41的形狀也就能保持一定。
在傳統車頂31裝配方法上，左側件與右側件配置在車頂上時，側件必須以大型夾具夾持，而左側件4與右側件4的上方焊接邊緣與車頂31必須同時接合。因此之故，當左側件4與右側件4夾持于車頂31的時間稍有偏差時，容易造成前后窗口開口40、41的扭曲變形。據此，本發明的改善之道，因左右夾持夾具39位在懸吊夾具35或36上且以相同的氣壓系統所驅動，因此前窗口開口40與后窗口開口41附近的上方左右角落的位置可同時被夾持，以減少前后窗口開口40、41的變形量至最小值。
此外，傳統上的側件4/車頂31的組裝方法中，當側件4到達底殼3之前，側件4被傳送于處理單元(handling unit)之間兩次。側件4容易產生輕微的變形(slight warping)，且會造成側件4夾持于車頂31上時的輕微的夾持定位誤差。另外，車頂31放下于側件4的上方時，且被大型夾具的底部夾持而支撐時，要使如此大型且笨重的夾具保持準確的尺寸控制則需要復雜的機構與高度技術的保養。最后，在原型期間，將玻璃固定在前窗口開口40與后窗口開口41的能力是要檢測的，但要檢測并調整修正已經出現的玻璃固定缺陷時，甚至當更精確地使用測試與分析設備時，是無法再減少底殼3、側件4或車頂31產生缺陷定位的可能因素。
然而，本發明的改善之道中，側件4僅傳送一次，因而大幅降低變形的可能性。也由于使用固定系統作為夾持車頂31的角落到側件4的上方焊接邊緣的前端部位與后端部位的參考位置，因此提高前后窗口開口40、41的形狀與尺寸的可靠性。特別是，車頂31的外型為向上的凸圓且具有可撓性，能膨脹與收縮，因此一旦側件4的上方焊接邊緣的前端部位與后端部位已經正確定位于固定系統的地面時(以懸吊夾具35、36與懸吊架34定位)，甚至車頂31有殘留一些后擠壓(post-press)的扭曲或變形于一些區域上，除了窗口開口40、41的周圍以外，由于不會影響窗口開口40、41的形狀，甚至假使，有玻璃固定的問題發生時，要分析隔離問題的來源，且要正確地處理來說，就比傳統方法來得容易多了。
夾持夾具39使用于懸吊夾具35、36上是車型-特定的(model-specific)，也就是說更換一組新的車型需要一組夾持夾具39。在本發明中，多個懸吊夾具35、36與夾持夾具39的設立可使其車型-特定，且貯存供不同車型用的懸吊夾具35、36使其靠近于第四傳送機械手臂37-1、37-2。懸吊架34配置懸吊夾具35、36的高度高于地面。因此，懸吊夾具35、36的貯存區域以及第四傳送機械手臂37-1、37-2的固定位置，最好能在與懸吊架34同樣高度的架子(rack)42-1、42-2上，且鄰近于車體生產線2。如圖11(A)所示，設立機械手臂與懸吊夾具35、36于這些架子上。懸吊夾具35/36貯存區域與傳送機械手臂37-1/37-2可位在一架子上(架子42-1或架子42-2)，但為了能支撐多個更換工具以減少更換工具的時間，架子42-2位在生產線2的另一側上(架子42-1之對側)，且貯存區域與機械手臂37-1、37-2可位置在架子42-2上，如圖12所示。基本上，單一個傳送機械手臂37-1(37-2)能處理在更換工具中懸吊夾具35(36)的移除與放置的動作，但若使用多個獨立分開的傳送機械手臂，在效率上則能改善更換工具的時間(例如在生產線的另一側的架子42-2上)，以進行懸吊夾具35、36的移除與放置的動作。
此外，由于懸吊夾具35、36放置于車頂31的前端部分與后端部分，當直接朝向一側件4時，要有相當大的通行空間(accessible space)于左側件4與右側件4的上方焊接邊緣，且其位于懸吊夾具35、36的前方與后方之間。因此之故，當焊接機械手臂38-1、38-2放置在傳送機械手臂之間時，車頂31能以極短距離跳焊至側件4上。因而減少焊接機械手臂的尺寸，且簡化焊接夾具的結構。也由于車頂31與側件4之間有良好的通行性(accessibility)，最后焊接機械手臂能與跳焊機械手臂放置于此，因而可增加一裝配站的工作量，且減少整個車體生產線2的裝配站的數量，并縮短車體生產線2。
若比較懸吊夾具35、36與公知的車頂夾具，可發現側件4夾具、習知的車頂夾具的尺寸大于車頂31的尺寸，因而增加機械設備的成本與更換工具的時間。然而，本發明中，車頂夾具的形狀為矩形(oblong)，且體積較小。若有適當的架子在傳送機械手臂37-1、37-2的附近，多個懸吊夾具35、36可配置在極小的區域上，因此可減少公知方法中更換工具的時間，與減少傳送夾具的設備。
雖然本發明已以一較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許之更動與潤飾。例如，側件4以一第一傳送機械手臂10-3設立于底殼上，而任何與傳送機械手臂10-3功能相同者均可使用之。當然，夾具11-1～11-4的數量不一定是四個，必要時也可使用不同數量的夾具，以支撐不同的車型。因此本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種車體組裝方法，其特征在于，一底殼定位在一車體生產線的一預定位置上，而一左側件與一右側件放置在一垂直直立狀態下，以使其下方焊接邊緣能對齊于該底殼的左右兩側的焊接邊緣；以及至少四個位在相對于垂直直立的該左側件與該右側件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與該底殼接合在一起，并由至少四個夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態下能焊接該些側件至該底殼的一預定位置。
2.一種車體組裝的方法，其特征在于，一底殼定位在一車體生產線的一預定位置上，而一左側件與一右側件放置在一垂直直立狀態下，以使其下方焊接邊緣能對齊于該底殼的左右兩側的焊接邊緣；以及至少四個位在相對于垂直直立的該左側件與該右側件的下方焊接邊緣的前端位置與后端位置與該底殼接合在一起，并由至少四個夾持夾具所夾持，使得在接合與夾持狀態下能焊接該些側件至該底殼的一預定位置；其中，提供二個前端與二個后端的滑動板，其定位在車體生產線的左右兩側的預定位置上，并固定該底殼，該些滑動板面對生產線的方向前后移動以供配置/釋放負載的夾持夾具之用；以及一可上升/下降的升降平臺位在每一該些滑動板的縮回位置上，以供配置/釋放負載的夾持夾具之用；該方法能使該升降平臺上升并將一夾持夾具傳送到該上升的升降平臺，并由一機械手臂所承載，以傳送該夾持夾具到一滑動板的縮回位置進而降低升降平臺；該滑動件再向前移動，而該些側件通過該夾持夾具與該底殼相互結合與夾持；當該升降平臺配置另一個夾持夾具時再度升起，并再以一機械手臂所傳送，以供更換工具之用；以及更換工具時，該夾持夾具在該滑動板的前端位置上被一機械手臂舉起，而空的滑動件在該升降平臺下降之后則縮回，以供傳送下一個于該滑動板上的夾持夾具。
3.一種車體組裝的方法，其特征包括步驟一使用一第一夾具定位一左側件與一右側件于一車體生產線上相對于一底殼的一預定位置，對齊該些側件的下方焊接邊緣于該底殼的左右焊接邊緣并焊接之；以及步驟二釋放該第一夾具，并放置一頂件如車頂、前車箱或車后架于該左側件與該右側件的上方焊接邊緣，且使用一第二夾具定位與對齊該頂件的左右焊接邊緣于該左側件與該右側件的上方焊接邊緣，并焊接定位狀態下的該上方焊接邊緣至該左右焊接邊緣。
4.一種車體組裝的方法，其特征包括對齊一左側件與一右側件的下方焊接邊緣于一底殼的左右焊接邊緣，而該底殼定位在一車體生產線的一預定位置上，并焊接之；接著，粗略放置一頂件例如是一車頂、前車箱或一車后架于該右側件與該左側件的上方焊接邊緣之間，使得該頂件的左右焊接邊緣對齊于該些側件的上方焊接邊緣；橫向放置且粗略放置該頂件在懸吊夾具的左右兩端，一前一后，而該懸吊夾具可配置地/可釋放地由地面向上延伸的一懸吊架所支撐；以及使用供給一夾持夾具的左右兩端之一能源至該懸吊夾具，以接合并夾持該些側件的上方焊接邊緣的前端部分與后端部分到該頂件的左右焊接邊緣的前端部分與后端部分，且在接合與夾持狀態下跳焊該側件與該頂件的焊接邊緣。
全文摘要
本發明提供了一種車體組裝方法，目的在于減少側件與車頂夾具的尺寸與重量，并簡化與車體側件與頂件簡易組裝有關之分析問題。在步驟一中，使用夾具，而左側件與右側件相對定位于一底殼的一位置上(即定位在一車體生產線之預定位置上)，并焊接之。接著在步驟二中，釋放夾持夾具之后，車頂放置于左側件與右側件的上方焊接邊緣，并使用懸吊夾具定位之后，焊接之。
文檔編號B62D65/02GK1582239SQ02822200
公開日2005年2月16日 申請日期2002年10月1日 優先權日2001年11月8日
發明者元見純二, 喜多功, 那須信夫, 泉谷卓司, 赤木機, 池田和人, 荒山寬充 申請人:大發工業株式會社