CN102448801A - 车辆车身组装和排序*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆车身组装和排序***，其包括批量车辆车身构建序列的优点，具有输送至喷涂区域的车辆车身风格的随机序列的优点。构建***包括使用无人搬运车，该无人搬运车将组装的、未喷涂的车辆车身输送和存储在存储区域中，并且将所选的车身从存储区域顺序地输送至喷涂区域，从而实现要喷涂特定颜色的不同车辆车身的随机或可变供应。

Description

车辆车身组装和排序***

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年4月15日提交的序列号为No.61/169,5553的美国临时申请，以及2010年4月14日提交的序列号为No.12/760,146的美国专利申请的优先权，该专利申请在此通过参考而整体并入本文中。

技术领域

本发明总体涉及在车辆车身外部喷涂之前车辆车身组装、输送和逻辑排序的领域。

背景技术

通常由焊接金属片材部件制成的车辆的结构骨架在工业上通常称为白车身(BIW)，原因是在进行车辆的外部颜色喷涂之前，金属片材初始以颜色通常为白色的防锈涂层涂覆。在工业中，对于车辆组装车间而言，还通常具有灵活的组装线，该组装线能够较快速地改变，以构建不同车身风格的车辆，从而支持生产的需要。

多种型号的车辆BIW可以以“批量混合”或“随机混合”进行组装。在批量组装混合中，第一种类型的车辆型号的所有BIW被组装，然后第二种类型的车辆型号的所有BIW被组装，等等。在批量混合中组装多种型号的车辆可能是有利的，原因是加工变化的数量可以保持为低，因为仅仅当在组装不同型号的车辆之间进行切换时需要采取加工变化。做为实例，如果在批量混合中有七种不同型号的车辆，假设加工初始被设定为用于七种型号中的第一种，那么需要六种加工变化来组装批量混合中所有的车辆。

在随机车辆车身组装混合中，组装用于各种型号的车辆的BIW的顺序基于BIW将要喷涂的颜色。例如，构建包括三种不同类型的车辆型号，每种类型包括两种颜色的车辆，红色和蓝色。在这个实例中，组装要喷涂红色的第一种类型的车辆型号的白车身，然后组装要喷涂红色的第二种类型的车辆型号的白车身，然后组装要喷涂红色的第三种类型的车辆型号的白车身。接下来，采取喷涂变化，以将要应用的喷涂颜色从红色变化至蓝色。在这种喷涂变化之后，组装要喷涂蓝色的第一种类型的车辆型号的白车身，然后组装要喷涂蓝色的第二种类型的车辆型号的白车身，然后组装要喷涂蓝色的第三种类型的车辆型号的白车身。在随机混合中组装不同型号的车辆可能是有利的，原因是喷涂变化的数量可以保持为低，因为假定喷涂初始被设定为用于第一种颜色，那么喷涂变化的数量可能小于颜色的总数量。

喷涂在批量构建或组装混合中组装的车辆可能存在问题，原因是某些类型的车辆型号的所有白车身通常不会被喷涂相同的颜色。对这个问题的一种解决方案是按照白车身组装的顺序喷涂白车身并且在需要时改变喷涂的颜色。然而，该解决方案需要大量的喷涂变化，并且喷涂变化是耗时且昂贵的。

此外，在随机混合中组装车辆可能存在问题，原因是通常需要大量的加工变化。例如，工具变化的数量随着喷涂颜色的数量增加而增加。随机混合所需的加工变化的数量大致等于颜色的总数量乘以车辆型号的数量。

发明内容

本文中所述的车辆车身组装和排序***的实例可以包括：在批量混合中组装车辆白车身(BIW)，存储组装的BIW，以及按照基于白车身将要喷涂的颜色的顺序从仓库移除组装的BIW。

在车辆车身组装和排序***的一个实例中，可以在批量混合中沿着一个或多个组装线组装车辆BIW，在一批中组装第一种类型的车辆车身的所有型号，在另一批中组装第二种类型的车辆车身的所有型号，等等。每个组装的BIW都可以被无人搬运车(AGV)从其组装线的端部输送至存储支架。可以在存储支架中按照例如型号类型或要喷涂的颜色来组织BIW。另一个AGV可以选择性地从存储支架移除BIW并且将它们输送至喷涂区域，BIW在该喷涂区域将被喷涂为期望的外部颜色。优选地，根据BIW将要被喷涂的颜色选择性地从存储支架移除BIW，以便实现期望的“随机混合”以进行喷涂。即，不管车身风格，所有要喷涂第一颜色的白车身可以从存储支架移除并且输送至喷涂区域，之后是所有要喷涂第二颜色的白车身，等等。

本***相对于现有***具有多个显著的优点，现有***通常要求随机构建混合以获得车身风格的期望的随机混合喷涂，从而使喷涂颜色变化最小化。尽管在喷涂方面具有优点，但是所要求的随机构建或组装混合是困难、耗时且昂贵的。本***提供期望的随机车辆车身风格喷涂，但是允许期望的批量构建，这极大地降低了构建过程方面的复杂性、协调性、时间和金钱。通过使用本***，实现了BIW的排序和存储、质量构建和喷涂过程，同时保持了用作整车基础的BIW的质量和完整性。

附图说明

这里的说明参考了附图，其中在全部几个视图中相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：

图1是制造车间的实例的平面图，该制造车间包括各种白车身组装线、白车身存储区域和车辆车身喷涂区域；

图2是现有技术的随机构建混合的实例的示意性图表以及为喷涂区域构建的车辆车身序列的图表；

图3是本发明的批量车辆构建序列、示例性存储序列和从存储区域到喷涂区域的构建的车辆车身序列的实例的示意性图表；

图4是车辆车身托架的实例的透视图；

图5是承载车辆白车身的实例的图4的托架的透视图；

图6是图5的托架和车辆白车身的后正视图；

图7是能用于车辆车身存储支架的实例的无人搬运车(AGV)的实例的侧正视图；

图8是被图7的AGV承载的图5的托架的透视图；

图9是车辆车身存储支架的实例的透视图，该车辆车身存储支架包括四个栏和两行存储隔室；

图10是五个示例性存储支架的平面图，每个架都定位在存储舱中，以用于存储等待喷涂的330个车辆车身；

图11是图10中存储支架之一的放大平面图；和

图12是本发明的示例性构建和存储序列的示意性流程图。

具体实施方式

本文参考图1-12讨论车辆车身组装和排序***的实例。如图1所示，制造车间10的实例可以包括各种组装线12，以用于至少部分地组装例如车辆白车身(BIW)14，在图5和6中整体上示出了该车辆白车身。制造车间10还可以包括车辆车身存储区域16、无人搬运车(AGV)存储和协调区域17以及车辆车身喷涂区域18。

每个组装线12都可以包括通过轨道(未示出)连接的工作站，BIW 14可以沿着该轨道通过各种构建和组装操作而移动和排序。每个工作站的自动机器人或工人可以在BIW 14上或者在最终形成BIW 14的部件上执行操作，例如焊接、夹紧、粘合和/或螺栓操作。如图4所示，每个BIW 14都可以被支撑和承载在托架20上，同时可以沿着组装线12移动。或者，每个BIW 14都可以在组装线12之一的端部处通过例如自动机器人定位在托架20上。

可以执行工具变化，使得组装线12可以组装不同车辆车身风格型号的BIW 14，例如第一型号、第二型号和第三型号的BIW 14。每个工具变化可以包括改变自动机器人上的端部操纵装置(例如夹具、焊枪等)、重新定位自动机器人和/或其它工具变更。在图3中大致所示的优选实例中，组装线12在批量混合中组装BIW 14，在一批中组装第一种类型(A)的所有型号，在下一批中组装第二种类型(B)的所有型号，等等。如果必要，可以在组装不同批的车辆之间执行工具变化。例如，在第一和第二型号的BIW 14的组装批次之间可以执行第一工具变化，在第二和第三型号的BIW 14的组装批次之间可以执行第二工具变化。

如图2所示，示出了典型的随机构建序列和车辆车身的喷涂序列。在第一栏中，24个车辆(编号1-24)的实例沿着组装线12按照进度进行组装。需要总共4种不同的车辆车身风格(A、B、C和D)。为了实现期望车身风格和数量的车辆被喷涂成特定颜色，在构建之前预先确定哪些车身风格将要喷涂成特定颜色以及这种车身风格的数量是多少，例如如图3的第二栏中所示。在典型的现有技术构建和排序过程下，建立“随机”车辆车身构建，从而正确车身风格和数量的车辆将被送去进行喷涂。换言之，较少的需要复杂组织和许多加工变化的期望“随机”构建序列用来实现期望车身风格混合以进行喷涂。

如图3所示，本发明允许期望车身风格混合以进行喷涂(在第二栏中示出，与图2中的混合以进行喷涂类似)，但是在组装之间与车辆被送去进行喷涂之前使用期望的“批量”车身构建序列和选择的存储区域(A、B、C和D)(如图3中的第二栏所示)，以在组装和喷涂处理区域上实现期望的处理过程。以下将解释和图示本***的进一步的解释。

现在参考图4-6，示例性车辆支撑托架20可以包括一对平行的、间隔开的纵向导轨22，该纵向导轨22沿着纵向轴线23定位。一个或多个横向梁24在纵向导轨22之间延伸，并且焊接、螺栓连接或者以其它方式附接到纵向导轨22。一个或多个支撑结构26可以从托架20的纵向端部沿纵向向内设置，并且每个支撑结构26都可以在纵向导轨22之间沿横向延伸。每个支撑结构26都可以包括横向导轨28，该横向导轨28焊接、螺栓连接或者以其它方式附接到纵向导轨22，并且每个支撑结构26还可以包括一对竖向梁30，该竖向梁30焊接、螺栓连接或者以其它方式附接到其横向导轨28并且与其横向导轨28垂直地延伸。竖向梁30的远端可以包括相应的定位销32，该定位销32用于***到BIW 14的孔中，以相对于托架20定位和支撑BIW 14，如图5和6所示。纵向梁34可以在沿着横向方向在导轨22之间的位置处与纵向导轨22平行地延伸，并且纵向梁34可以焊接、螺栓连接或者以其它方式附接到横向梁24和支撑结构26中的一个或多个上。纵向梁34可以包括引导凸缘36，该引导凸缘36与纵向梁34垂直地延伸，做为实例，引导凸缘36可以用来接合沿着组装线12之一的轨道，以用于沿着组装线12引导托架20和BIW 14。

如图4和8所示，在每个纵向导轨22的纵向端部上可以设置有衬垫38，该衬垫38可由橡胶或其它柔性材料制成。通过至少部分地吸收冲击，衬垫38可以提供对托架20与其它结构之间的接触的保护。如图8中最佳地示出，托架20可以包括块状件37，该块状件37限定了相应的孔39，两个块状件37沿着每个纵向导轨22进行定位，并且孔开口大致与纵向轴线23成横向地定向。在一个导轨22上的块状件37可以与在另一个导轨22上的块状件37沿横向方向对准。

如图7所示，无人搬运车(AGV)40的实例可以包括提升机构42，该提升机构42具有带叉的叉部44，该带叉的叉部44在图7中示出了沿着提升机构42的三个位置，以图示带叉的叉部44沿着轴线43的竖向运动能力。提升机构42可以是伸缩式的并且可以被气动地致动、链传动或以其它方式致动。AGV 40可以包括用于驱动AGV 40和致动提升机构42的一个或多个马达、用于向马达提供指令的控制器(如，CPU和存储器，软件存储在该存储器中)、以及用于向一个或多个马达、控制器和/或AGV 40的其它部件供电的一个或多个电池或其它电源。AGV 40可以包括用于无线接收操作指令的无线网卡。或者，做为实例，操作指令可以经由AGV 40上的端口或者AGV 40上的接口被编程到AGV 40，该端口用于连接到编程装置。AGV 40可以绕制造车间10沿着被编程到控制器中的路径或者由控制器确定的路径进行运动(如，由于来自AGV 40上和/或制造车间10中各个位置处的传感器的输入)。例如，该路径可以从一个组装线12的端部处的第一位置或拾取点延伸并且终止于车辆车身存储区域16的第二或下落点处，或者可以从车辆车身存储区域16延伸至车辆车身喷涂区域18。控制器可以向AGV 40下达指令，以致动提升机构42，从而使叉部44在某些场合沿着该路径竖向地运动。可以使用本领域技术人员已知的用于编程、通信和/或控制AGV的其它手段。

如图8所示，AGV 40可以运动成使得其叉部44的叉44a和44b延伸通过由托架20上的块状件37限定的孔39。即，AGV 40可以调节其叉部44的位置，使得叉44a和44b与由托架20限定的孔39沿竖向对准，然后AGV 40可以沿着与托架20的轴线23成横向的方向运动，使得叉44a和44b***穿过相应的孔39。AGV 40可以致动提升机构42以升起叉部44，使叉44a和44b接合块状件39，由此提升托架20，并且如果安装在托架20上，则提升BIW 14。做为实例，这些运动可以发生为在一个组装线12的端部处拾取托架20，或者从车辆车身存储区域16拾取托架20。然后，AGV 40可以通过沿着上述示例性路径中的一个运动而将托架20和BIW 14从组装线12传送至存储区域16或者从存储区域16传送至喷涂区域18。为了将托架20从AGV40移除，AGV 40可以降低叉部44，使得托架20被与叉部44不同的物体支撑，然后AGV 40可以沿着与托架20成横向的方向运动，使得叉部44从托架20的块状件39移除。

参见图9-11，车辆车身存储区域16可以包括一个或多个存储支架60，该存储支架60适合于用在典型的组装工厂的舱61中。图9中示出了存储支架60的实例。存储支架60限定了多个隔室62。每个隔室62的尺寸和定向形成为优选地接收承载BIW 14的单个托架20。存储隔室62可以并排布置、端部对端部布置、和堆叠在彼此的顶部上，使得框架60限定了隔室62的三维阵列。如图9所示的支架60是两行隔室62宽、沿着隔室62的轴线69的两个栏90深、以及三个隔室62高，从而限定了总共十二个隔室62。在图11所示的可替代实例中，支架60’包括两行隔室62宽、隔室62的十一个栏深、以及三个隔室62高，每个存储支架60’总共六十六个隔室62。如图10所示，多个舱61中的多个支架60’可以包含在存储区域16中，其中五个支架60’设置成在隔室62中以聚集的方式存储330个车辆车身。或者，本领域技术人员已知的是，支架60可以限定不同尺寸和定向的隔室62阵列。

回过来参见图9，示例性的支架60可以包括竖向梁64，该竖向梁64从地板延伸至支架60的顶部，竖向梁64分别定位在隔室62堆的每个角落处。虽然没有示出，但是竖向梁64可以包括位于其底部端部处的支撑基部，例如平面片材或提供用于额外支撑的较宽基部的其它结构。连接梁66可以在竖向梁64的顶部端部之间延伸，并且连接梁66可以焊接、螺栓连接或通过其它方式附接到竖向梁64。连接梁66可以增强竖向梁64的稳定性。每个隔室62都可以包括位于隔室62的相对端部处的一对悬臂68。悬臂68可以在舱62的端部处从竖向梁64朝向彼此延伸。悬臂68可以沿着从隔室62的一个端部到另一个端部的方向间隔开，间隔开的距离足以使AGV 40穿过它们之间，这能够允许AGV 40沿着轴线69行进并且从支架62的一侧穿过到另一侧。

每个悬臂68都可以包括相对于竖向倾斜的凸缘70。如果托架20被AGV 40放置在与凸缘70竖向地对准的位置处，那么凸缘70可以提供用于托架20向下滑动的表面。悬臂68的凸缘70的下边缘在舱62的相对端部处之间的间距可以等于托架20的长度，从而允许凸缘70使托架20进入隔室62。

在如图12中示意性示出的操作的一个实例中，在优选的“批量”车辆车身构建过程100期间，AGV 40可以从组装线12拾取BIW 14，如上所述，在步骤120处将BIW 14传送至存储区域16，并且在步骤140中将BIW 14放置在存储支架60的所选隔室62中。AGV 40将BIW 14定位在存储支架60上的组织或定位方法在步骤125中优选地基于型号风格或者是通过适合于具体应用的要喷涂的颜色130、工厂处理、性能规格或本领域技术人员已知的其它因素。在步骤160中，BIW例如通过AGV选择性地接合、从存储支架60和舱61移除、以及传送至喷涂区域18，以实现期望的车辆车身的随机混合以进行喷涂。

如图9和10中大致所示，因为AGV 40能够沿着轴线69在存储支架60的悬臂68之间沿隔室62的一侧到另一侧的方向穿过，所以AGV 40能够行进到隔室62的栏所能获得的最远距离，以将托架20和BIW 14放置在隔室62之一的那个栏中。然后AGV 40可以拾取另外的托架20和BIW 14，并且将该托架20和BIW 14放置在隔室62的同一个栏中，AGV 40可以重复这个程序，直到隔室62的这个栏被填满。当隔室62的这个栏被填满时，AGV 40可以将托架20和BIW 14放置在下一个可获得的最远的隔室62的栏中。通过将托架20和BIW14放置在下一个可获得的最远的隔室62的栏中，AGV 40可以避免将托架20和BIW 14放置在将阻塞其到达另一个隔室62的位置处。

另外，新的一组托架20和BIW 14(如，新型号或要喷涂新的颜色的BIW 14)中的第一托架20和BIW 14可以放置在框架60的距离放置AGV 40进入框架60的位置的最远侧处，使得新的一组中的托架20和BIW 14能够从框架60的相对侧触及，放置AGV 40从该相对侧进入框架60。例如，如图10所示，AGV 40可以从侧面72进入框架60’并且可以将托架20和BIW 14放置成尽可能靠近相对侧面74。然后AGV 40可以从侧面74移除托架20和BIW 14。结果，如果框架60的相对侧用于放置和移除托架20和BIW 14，那么每组BIW 14都可以被触及以从框架60移除。

车辆车身喷涂区域18可以包括自动机器人、工人或装备为喷涂BIW 14的其它装置。如之前所述且如图10所示，AGV 40可以从与框架60’的侧面72相对的侧面74移除托架20和BIW 14，托架20和BIW 14经由该侧面74放置。移除的托架20和BIW 14可以通过AGV40传送至喷涂区域，并且BIW 14可以被喷涂。

如所述，在可替代实例中，BIW 14可以以基于BIW 14将要被喷涂的颜色的顺序而存储在框架60中以及从框架60移除。例如，将要被喷涂第一颜色的第一种型号类型的所有BIW 14可以从框架60移除并且传送至喷涂区域18，之后是将要被喷涂第一颜色的第二种型号类型的所有BIW 14，然后是将要被喷涂第一颜色的第三种型号类型的所有BIW 14，等等。接下来，喷涂区域18处的喷涂设备可以被重新构造为供应第二喷涂颜色。将要被喷涂第二喷涂颜色的第一种型号类型的所有BIW 14可以从框架60移除并且传送至喷涂区域18，之后是将要被喷涂第二颜色的第二种型号类型的所有BIW 14，然后是将要被喷涂第二颜色的第三种型号类型的所有BIW 14，等等。如果需要，喷涂区域处的喷涂设备可以再次被重新构造为供应第三颜色，并且该过程可以继续。

已经描述了上述实例，以允许容易理解本发明而不是限制本发明。相反，本发明旨在覆盖各种修改和等效布置，其范围与最广泛的解释一致，从而涵盖法律所允许的所有这样的修改和等效结构。

Claims (17)

1.一种在喷涂车辆车身之前组装和组织车辆车身的方法，所述方法包括以下步骤：

沿着组装线按序列组装多个车辆车身；

将组装的车辆车身输送至远离组装线的存储区域；

在存储区域中存储组装的车身；以及

根据所选车辆车身将要喷涂的颜色而选择性地将车辆车身输送至喷涂区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，组装序列包括以下步骤：基于车辆车身风格以批量序列组装车辆车身。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，批量序列包括多个第一车身风格的顺序组装，之后是至少第二车身风格的顺序组装。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，输送车辆车身的步骤包括以下步骤：通过无人搬运车接合车辆车身，并且沿着从车身拾取点到车身传送点的预定路径移动无人搬运车。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：提供具有多个隔室的车辆车身存储支架，每个隔室都用于进行车辆车身的接收。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，存储组装的车辆车身的步骤还包括以下步骤：按车辆车身风格在存储支架中组织和存储车辆车身。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：在多个行和栏中相对于彼此沿着竖向定向存储组装的车辆车身，以最小化组装工厂使用的占地面积。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，存储组装的车辆车身的步骤还包括以下步骤：按存储的车辆车身将要喷涂的颜色在存储支架中组织和存储车辆车身。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，选择性地将车辆车身输送至喷涂区域的步骤还包括以下步骤：根据车身将要喷涂的颜色从存储区域顺序地选择至少一个车辆车身，并且从存储区域移除所选择的车身。

10.一种在喷涂车辆车身之前组装和组织车辆车身的方法，所述方法包括以下步骤：

沿着组装线以批量序列组装多个至少第一风格的车辆车身和第二风格的车辆车身；

将组装的第一风格和第二风格的车辆车身从组装线顺序地输送至车辆车身存储区域；

将组装的第一风格和第二风格的车辆车身临时存储在车身存储支架中；以及

从存储区域选择性地且顺序地移除第一风格和第二风格的车辆车身，并且基于第一风格和第二风格的车辆车身在喷涂区域中将要喷涂的颜色顺序地将相应的第一风格和第二风格的车辆车身输送至喷涂区域。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，以批量序列组装包括以下步骤：在组装第二风格的车辆车身之前组装多个第一风格的车辆车身。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，存储车辆车身的步骤还包括以下步骤：按车身风格存储相应的车辆车身，使得多个第一风格的车辆车身存储在近端中，并且多个第二风格的车辆车身存储在近端中。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：提供具有多个竖向间隔开的隔室的竖向存储支架，每个隔室都用于接收车辆车身。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：提供多个存储支架，该多个存储支架定位在多个存储舱中，该多个存储舱位于存储区域内。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，在存储支架的隔室中存储车辆车身的步骤还包括以下步骤：在存储隔室中对车辆车身进行对中。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，输送组装的车辆车身还包括：

将车辆车身与无人搬运车接合；

沿竖向方向升起车辆车身；

将车辆车身从组装线移动至存储区域；

相对于存储支架选择性地升起或降低车辆车身；以及

将车辆车身放置在存储支架的所选隔室中。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，无人搬运车轴向地接合托架，该托架沿着与车身的纵向轴线成横向的方向支撑车辆车身。

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