輥子卷邊裝置和輥子卷邊方法
2023-06-12 19:04:31 2
專利名稱：輥子卷邊裝置和輥子卷邊方法
技術領域：
本發明涉及輥子卷邊裝置和輥子卷邊方法，且更具體地，涉及用於使形成在工件 上的凸緣卷邊的輥子卷邊裝置和輥子卷邊方法。
背景技術：
機動車輛的車身板，如門板、側板或引擎罩由相互集成在一起的外板和內板製成。集成外板和內板的工藝例如包括將內部疊置在具有形成為向上延伸的凸緣的外 板上的結合步驟和通過輥子卷邊裝置向內彎曲外板的凸緣的卷邊步驟。日本專利申請公開No. JP-A-2008-023587公開了現有的輥子卷邊裝置，包括主 體、可轉動地支撐在主體上的輥子和設置在主體上用於沿輥子的旋轉軸線方向移動輥子的 移動機構。在現有的輥子卷邊裝置中，輥子沿旋轉軸線方向的位置根據外板的特性提前調 整。隨後，通過沿著外板的端部邊緣移動輥子卷邊裝置，外板的凸緣由輥子推進以向外板的 內部彎曲該凸緣。順便提及，成批用在上述卷邊步驟中的外板的凸緣的材料或高度可能會有輕微的 變動。當出現這種情況時，由於凸緣的變形阻力改變，則由此產生的卷邊凸緣的彈性回復量 也改變，導致卷邊凸緣的角度改變。
發明內容
本發明的說明性的方面提供了其中工件的卷邊後的凸緣形狀可以穩定的輥子卷 邊裝置和輥子卷邊方法。根據本發明的第一方面，一種用於使形成在工件上的凸緣卷邊的輥子卷邊裝置， 包括主體；可轉動地支撐在所述主體上的圓柱形輥子；第一位置調整機構，用於相對於垂 直於所述輥子的旋轉軸線方向的方向調整所述輥子的第一位置；第二位置調整機構，用於 相對於所述旋轉軸線方向調整所述輥子的第二位置；和控制單元，用於控制所述第一位置 調整機構和所述第二位置調整機構，其中通過控制所述第一位置調整機構，使所述輥子鄰 接與所述凸緣的彎曲點隔開給定距離的第三位置，所述控制單元調整所述輥子的所述第一 位置，並且其中通過檢測作為驅動載荷沿所述輥子的軸向方向作用在所述輥子上的載荷， 計算所述驅動載荷和給定主載荷之間的差，並根據所述差控制所述第二位置調整機構，所 述控制單元調整所述輥子的所述第二位置。根據下文的描述、附圖和權利要求，本發明的其它方面和優點將會是明顯的。
圖1為示出採用根據本發明的示例性實施方式的輥子卷邊裝置的輥子卷邊系統 的總體透視圖；圖2為示出該輥子卷邊系統的工作檯的放大透視圖；圖3為示出該輥子卷邊裝置的透視圖；圖4為示出該輥子卷邊裝置的控制裝置的結構的示意圖；圖5為示出用於相對於旋轉軸線方向調整輥子卷邊裝置的卷邊輥子的位置的操 作的流程圖；圖6為示出其中輥子卷邊裝置的卷邊輥子開始鄰接工件的凸緣的操作的示意圖；圖7為示出其中輥子卷邊裝置的卷邊輥子進一步鄰接工件的凸緣的操作的另一 示意圖；以及圖8為示出其中輥子卷邊裝置的卷邊輥子進一步鄰接工件的凸緣的操作的另一 示意圖。
具體實施例方式以下，將基於附圖描述本發明的示例性實施方式。圖1為示出採用根據本發明的示例性實施方式的輥子卷邊裝置10的輥子卷邊系 統1的總體透視圖。輥子卷邊系統1包括其上放置作為工件的外板20的工作檯30、放置在工作檯30 附近的機器人40和用於控制機器人40的控制器50。外板20例如通過使板板彎曲而形成，並包括平板狀基部21和形成在基部21周邊 上的凸緣22。圖2為示出工作檯30的放大透視圖。工作檯30包括設置在地面上的支撐裝置31 (圖1)和支撐在支撐裝置31上的模 具32。模具32的上表面的周邊部形成為比其中間部分高，由此提昇平面321沿著周邊部 形成。外板20設置為使得凸緣22鄰接提昇平面321。溝槽322形成在模具32的下表面上，沿著周邊部延伸。因此，溝槽322形成為平 行於外板20的凸緣22延伸所沿的方向。機器人40包括固定至地面的基部41和設置在基部41上的用於在三維空間調整 輥子卷邊裝置10的位置和姿態的機械臂42。圖3為示出輥子卷邊裝置10的透視圖。輥子卷邊裝置10連接至機械臂42的遠端凸緣42a。輥子卷邊裝置10包括主體 11、作為可轉動地支撐在主體11上的圓柱形輥子的卷邊輥子12、作為設置在主體11上的用 於沿垂直於卷邊輥子12的旋轉軸線方向調整卷邊輥子12的位置的第一位置調整機構的調 整推進機構13、以及作為設置在主體11上的用於沿旋轉軸線方向調整卷邊輥子12的位置 的第二位置調整機構的推動機構14。主體11包括其中形成細長孔部15a的外殼15、從外殼15中的孔部15a突出以可 旋轉地支撐卷邊輥子12的卷邊輥子支撐部16、用於調整卷邊輥子支撐部16的位置的推動機構14、設置為面向卷邊輥子12的圓盤形引導輥子17、以及從外殼15中的孔部15a突出 以可旋轉地支撐引導輥子17的輥子支撐部18。引導輥子支撐部18包括用於可轉動地支撐引導輥子17的支撐部主體18a和從外 殼15中的孔部15a突出以圍繞垂直於卷邊輥子12的旋轉軸線定向的旋轉軸線可旋轉地支 撐該支撐部主體18a的臂部18b。因此，引導輥子17的旋轉軸線平行於卷邊輥子12的旋轉 軸線，或者相對於卷邊輥子12的旋轉軸線傾斜。卷邊輥子12的遠端面121切成斜面，以具有作為第一位置調整機構的兩個錐形表 面(參見圖6)。這兩個錐形表面由形成在卷邊輥子12的遠端側的第一錐形表面122和第 二錐形表面123，第二錐形表面123形成為比第一錐形表面122靠近卷邊輥子12的近端側， 並且第二錐形表面123相對於旋轉軸線的傾斜角小於第一錐形表面122的傾斜角。卷邊輥子12的旋轉軸線沿著卷邊輥子12在外殼15中的孔部15a中伸縮所沿的 方向延伸。推動機構14包括伺服電動機141、連接至伺服電動機141的旋轉軸(未示出)的 滾珠絲槓、固定至卷邊輥子支撐部16並擰在滾珠絲槓上的螺母部(未示出)、用於檢測作為 作用在伺服電動機141上的驅動載荷的轉矩的載荷檢測傳感器142、以及用於檢測卷邊輥 子12的軸向位置的位置檢測傳感器143。通過驅動伺服電動機141旋轉滾珠絲槓，該推動機構14沿著卷邊輥子支撐部16 在外殼15中伸縮所沿的方向移動卷邊輥子支撐部16。也就是說，推動機構14沿著卷邊輥 子12的旋轉軸線方向移動卷邊輥子支撐部16。通過移動卷邊輥子支撐部16和引導輥子支撐部18中的至少一個，推進機構13調 整卷邊輥子12和引導輥子17之間的空隙。引導輥子17可以裝配到在模具32周邊處設置在模具32中的溝槽322中。圖4示出控制器50的結構的示意圖。控制器50設置由用於處理多種功能的中央處理單元(CPU)和用於儲存存儲數據 及執行多種功能的程序的表格的存儲器。控制器50控制機器人的機械臂42，並且還控制輥 子卷邊裝置10。控制器50包括用於控制機器人的機械臂42的臂部控制單元51、用於控制推進機 構13的擠壓控制單元52、用於存儲用於卷邊輥子12相對於其旋轉軸線方向的位置的作為 位置命令值的命令值的位置命令值數據表53、用於基於儲存在位置命令值數據表53中的 位置命令值控制推動機構14的伺服電動機141的推動控制單元54、用於存儲作為主載荷 的轉矩參考值的主載荷數據表55、用於計算由載荷檢測傳感器142檢測的轉矩和存儲在主 載荷數據表55中的轉矩參考值之間的差的載荷差計算單元56、用於根據在載荷差計算單 元56處計算的差計算位置命令值的位置命令值計算單元57、用於使在位置命令值計算單 元57處計算的位置命令值存儲在位置命令值數據表53的位置命令值改變單元58、以及用 於根據在載荷差計算單元56處計算的差計算新的轉矩參考值以將新的轉矩參考值存儲在 主載荷數據表55中的主載荷改變單元59。推動控制單元54讀出存儲在位置命令值數據表53中的位置命令值，並控制將要 供給至伺服電動機14的電流，同時通過位置檢測傳感器143監測卷邊輥子12的位置，使得 卷邊輥子12位於與位置命令值匹配的給定位置上。
通過讀出存儲在主載荷數據表55中的轉矩參考值並從由載荷檢測傳感器142檢 測的轉矩減去轉矩參考值，載荷差計算單元56計算轉矩差。當由載荷差計算單元56計算的差為正時，位置命令值計算單元57沿卷邊輥子12 的旋轉軸線方向增加位置命令值。也就是說，當由載荷檢測傳感器142檢測的轉矩大於轉矩參考值時，確定外板20 的變形阻力大，隨後位置命令值計算單元57增加位置命令值，以使卷邊輥子12從外殼15 上突出。當由載荷檢測傳感器142檢測的轉矩大於轉矩參考值時，也就是說，當由載荷差 計算單元56計算的差為正時，主載荷改變單元59將由載荷檢測傳感器142檢測的轉矩設 為新的轉矩參考值，並使新的轉矩參考值存儲在主載荷數據表55中。圖5為示出用於沿卷邊輥子12的旋轉軸線方向調整卷邊輥子12的位置的操作的 流程圖。在步驟51中，推動控制單元54讀出存儲在位置命令值數據表53中的位置命令 值。隨後，通過控制供給到設置在推動機構14中的伺服電動機141的電流，使得卷邊輥子 12位於與位置命令值匹配的給定位置上，則使卷邊輥子12沿著其旋轉軸線方向朝向該給 定位置移動。在步驟S2中，推動控制單元54確定由位置檢測傳感器143檢測的卷邊輥子12的 位置是否已經達到該給定位置。如果確定為是，則操作流程進行到步驟S4，然而如果確定為否，操作流程進行到步 馬聚S3 ο在步驟S3中，推動控制單元54增加將要輸入到設置在推動機構14中的伺服電動 機141的電流，操作流程返回步驟Si。在步驟S4中，由於卷邊輥子12已經到達與位置命令值匹配的給定位置，則載荷差 計算單元56計算由載荷檢測傳感器142檢測的轉矩和存儲在主載荷數據表55中的轉矩參 考值之間的差。在步驟S5中，位置命令值計算單元57確定在載荷差計算單元55處計算的差是否 為正。如果確定為是，則操作流程進行到步驟S6，然而如果確定為否，操作流程結束。在步驟S6中，由於在載荷差計算單元56處計算的差為正，則確定外板20的變形 阻力高，隨後位置命令值計算單元57增加位置命令值，並且位置命令值改變單元58使增加 的位置命令值存儲在位置命令值數據表53中。在步驟S7中，主載荷改變單元59將由載荷檢測傳感器142檢測的轉矩設為新的 轉矩參考值，並使新的轉矩參考值存儲在主載荷數據表55中，操作流程返回步驟Si。接下來，將描述輥子卷邊系統1的操作。輥子卷邊系統1將如將在下文中描述的那樣操作。在初始狀態，外板20設置在模具32上，使得凸緣22鄰接提昇平面321。注意到內 板(未示出)設置在外板20上。首先，機器人40的機械臂42由控制器50的臂部控制單元51控制，使得輥子卷邊 裝置10靠近工作檯30，以允許輥子卷邊裝置10的引導輥子17裝配到模具32底面上的溝 槽322中。
接下來，推進機構13由控制器50的擠壓控制單元52控制，使得卷邊輥子12和引 導輥子17之間的空隙變窄，以允許卷邊輥子12設置在模具32頂面上的周邊部上。接下來，由推動機構14使卷邊輥子12從外殼15上突出，並且如圖6所示，卷邊輥 子12的遠端面121開始鄰接外板20的凸緣22。 接下來，由推動機構15使卷邊輥子12進一步從外殼15上突出，並且如圖7所示，卷 邊輥子12的遠端面121和第一錐形表面122之間的角部開始鄰接外板20的凸緣22，以推進 凸緣22。卷邊輥子12的鄰接位置位於與凸緣22的彎曲點A隔開給定距離B1的位置上。接下來，當引導輥子17沿著溝槽322移動時，卷邊輥子裝置10沿著凸緣22移動。 隨後，由卷邊輥子12推進凸緣22以彎曲。相對於其旋轉軸線方向調整卷邊輥子12的位置，同時卷邊輥子裝置10沿著凸緣 22移動。具體地，在上述流程之後，確定伺服電動機141的轉矩是否大於給定轉矩參考值。 如果確定伺服電動機141的轉矩大於給定轉矩參考值，則調整卷邊輥子12的位置，使得卷 邊輥子12從外殼15上突出。也就是說，通過推動輥子14，使卷邊輥子12進一步從外殼15 上突出，並且如圖8所示，第一錐形表面122和第二錐形表面123之間的角部開始鄰接外板 20的凸緣22，以推進凸緣22。因此，卷邊輥子12沿著凸緣22主要彎曲所沿的方向定位。卷邊輥子12的鄰接位 置和彎曲點A之間的距離B2變得短於給定距離Bp根據該示例性實施方式，將提供下述優點。(1)外板20的變形阻力可以作為沿卷邊輥子12的軸向方向作用在卷邊輥子12上 的載荷被檢測到。該變形阻力與伺服電動機141的轉矩成比例。因此，通過由推動機構14 沿卷邊輥子12的旋轉軸線方向調整卷邊輥子12的位置，由卷邊輥子12施加在凸緣22上 的推進力可以根據外板20的變形阻力改變。因此，即使成批的外板20的凸緣22的材料或材料存在輕微的變化，通過根據需要 改變卷邊條件，外板20的卷邊凸緣22的形狀可以形成為保持穩定。此外，由於由推動機構14調整了凸緣22的彎曲點A和卷邊輥子12的推進點之間 的距離，則可以防止外板20縱向彎曲。當由載荷檢測傳感器142檢測的位置大於轉矩參考值時，卷邊輥子12沿著凸緣22 主要彎曲所沿的方向定位。也就是說，當外板20的變形阻力大時，通過相對於卷邊輥子12 的旋轉軸線方向調整卷邊輥子12的位置，由卷邊輥子12施加在凸緣22上的推進力增加。 因此，外板20的卷邊後的卷邊凸緣22的形狀可以以有保證的方式形成為保持穩定。本發明不限於以上已經描述的示例性實施方式，可以在不背離本發明的精神和範 圍的前提下達到本發明的目標的修改和改進要包括在本發明中。例如，在示例性實施方式中，雖然提昇平面321設置在模具32上，以確定卷邊輥子 12鄰接凸緣22的位置，但本發明不限於此。例如，通過相對於垂直於卷邊輥子12的旋轉軸 線方向的方向控制卷邊輥子12的位置或者在卷邊輥子12的遠端面121上設置階梯部，可 以確定卷邊輥子12鄰接凸緣22的位置。此外，在示例性實施方式中，雖然在由載荷差計算單元56計算的差為正時，位置 命令值計算單元57—直與所述差的大小成比例地增加位置命令值，但本發明不限於此。例如，即使所計算的差為正，當所述差的大小超過給定範圍時，確定不應當允許卷邊操作，並 且停止驅動輥子卷邊裝置10，以終止卷邊操作，同時通知錯誤的出現。
權利要求
一種用於使形成在工件上的凸緣卷邊的輥子卷邊裝置，包括主體；可轉動地支撐在所述主體上的圓柱形輥子；第一位置調整機構，用於相對於垂直於所述輥子的旋轉軸線方向的方向調整所述輥子的第一位置；第二位置調整機構，用於相對於所述旋轉軸線方向調整所述輥子的第二位置；和控制單元，用於控制所述第一位置調整機構和所述第二位置調整機構，其中通過控制所述第一位置調整機構，使所述輥子鄰接與所述凸緣的彎曲點隔開給定距離的第三位置，所述控制單元調整所述輥子的所述第一位置，並且其中通過檢測作為驅動載荷的沿所述輥子的軸向方向作用在所述輥子上的載荷，計算所述驅動載荷和給定主載荷之間的差，並根據所述差控制所述第二位置調整機構，所述控制單元調整所述輥子的所述第二位置。
2.根據權利要求1所述的輥子卷邊裝置，其中，當所述驅動載荷大於所述主載荷時，所述控制單元控制所述第二位置調整機構，以沿 所述凸緣主要地彎曲所沿的方向定位所述輥子。
3.一種用於使形成在工件上的凸緣卷邊的輥子卷邊方法，包括下述步驟提供輥子卷邊裝置，該輥子卷邊裝置包括主體；可轉動地支撐在所述主體上的圓柱 形輥子；用於相對於垂直於所述輥子的旋轉軸線方向的方向調整所述輥子的第一位置的第 一位置調整機構；以及用於相對於所述旋轉軸線方向調整所述輥子的第二位置的第二位置 調整機構；通過控制所述第一位置調整機構，使所述輥子鄰接與所述凸緣的彎曲點隔開給定距離 的第三位置，調整所述輥子的所述第一位置；檢測作為驅動載荷的沿所述輥子的軸向方向作用在所述輥子上的載荷；計算所述驅動載荷和給定主載荷之間的差；以及根據所述差，通過控制所述第二位置調整機構，調整所述輥子的所述第二位置。
4.根據權利要求3所述的輥子卷邊方法，其中，當所述驅動載荷大於所述主載荷時，通過控制所述第二位置調整機構，沿所述凸緣主 要地彎曲所沿的方向定位所述輥子。
全文摘要
一種輥子卷邊裝置，包括可轉動地支撐在主體上的圓柱形輥子；第一位置調整機構，用於在垂直於輥子的旋轉軸線方向的方向調整輥子的第一位置；第二位置調整機構，用於相對於旋轉軸線方向調整輥子的第二位置；和控制單元，用於控制第一位置調整機構和第二位置調整機構。通過控制第一位置調整機構，使輥子鄰接與凸緣的彎曲點隔開給定距離的第三位置，控制單元調整輥子的第一位置，並且通過檢測作為驅動載荷沿輥子的軸向方向作用在所述輥子上的載荷，計算驅動載荷和給定主載荷之間的差，並根據所述差控制第二位置調整機構，控制單元調整輥子的第二位置。
文檔編號B21D19/04GK101920284SQ201010194068
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月31日 優先權日2009年6月12日
發明者元木扶司夫, 熊谷徹 申請人:本田技研工業株式會社