CN101166588B - 辊子卷边方法和辊子卷边装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种辊子卷边方法和一种辊子卷边装置。辊子卷边装置(10)用于将外部板(12)的从外部板(12)的弯曲部(12a)竖直延伸的折边(30)向外部板(12)的内侧弯曲，该装置包括机器人(18)和装配在机器人(18)末端的加工工具(20)。加工工具(20)包括支撑弯曲部(12a)的第一辊子(34)和用于向内按压折边(30)的在由第一辊子(34)支撑的所述弯曲部(12a)附近的部分的第二辊子(36)，加工工具(20)一体地沿着弯曲部(12a)移动。第二辊子(36)的定向和状态由第一气缸(38a)至第四气缸至(38d)调整。

Description

辊子卷边方法和辊子卷边装置

技术领域

本发明涉及一种辊子卷边方法和辊子卷边装置，用于将作为板竖立边缘的折边向板内侧弯曲。

背景技术

汽车引擎罩、行李箱、车门和驾驶室具有通过将作为板竖立边缘的折边向板内侧弯曲而卷边的边缘。一种已知的卷边工艺是将板定位并保持在模具上，并将辊子按压靠在板一端的折边上来弯曲折边。根据该辊子卷边工艺，因为折边是进行大角度弯曲，所以是通过多个阶段包括预弯曲阶段(或称预卷边阶段)和精加工阶段(或称主卷边阶段)对折边进行卷边而获得期望的卷边精度。

已经提出的辊子卷边工艺包括沿着模具的导向平面滚动辊子来获得弯曲折边表面的过程(参见比如公开号为7-90299的日本专利)以及采用并排设置的预弯曲辊子和精加工辊子来对折边进行连续预弯曲和精加工的过程(例如参见日本专利特开2002-35865)。

还提出了用于采用一对辊子夹住板折边而对折边进行卷边的装置(例如参见日本专利特开7-060370)以及用于采用支撑辊子、加压辊子、折边升起辊子、预弯曲辊子、卷边辊子和板支撑机构来执行多个卷边过程的装置(例如参见日本专利特开8-164433(图5))。

现有的辊子卷边工艺都需要模具，用于将板保持和定位成加工装置。然而，模具价格昂贵，并且需要花费许多天时间来制造。因为专用的模具需要用于各自的待加工区域，相应的卷边装置专用于各自的待加工区域，因此通用性较差，并且需要较大的安装空间。此外，依据待加工区域，模具尺寸较大并且难以存储和管理。

如今的汽车希望在短时间内制造出来，并且也需要在同一时间制造多种类型。考虑如何制造和操作辊子卷边模具来增大生产制造汽车的效率是重要的。

根据日本专利特开7-060370，由多个辊子来弯曲折边。然而，如果辊子无意中弯曲折边，则如图18所示，在从弯曲部1向内的相当大的范围内产生压力2(交叉阴影线表示)。如果折边接下来被卷边，那么产生压力2的部分就会变形。当折边卷边后移除压力的时候，已卷边的部分4升起离开下部辊子5，如双点划线3所示。折边可能会向预期弯曲部内侧弯曲，导致板尺寸精度降低。换句话说，已卷边的部分从初始折边6端部表面移动的距离7和已卷边的部分4升起离开辊子5的距离8增大了。尽管这种现象不仅发生在使用辊子的时候，也发生在使用模具的时候，然而当压力小于使用压力的时候，其更有可能发生在辊子卷边过程中。

为了将压力集中在弯曲部，可以向折边内侧施加加压辊子，如日本专利特开8-164433的图5所示。在主卷边阶段，需要复杂的机构来缩回加压辊子，并且需要宽阔的空间来缩回其中的加压辊子。根据待加工板的形状，加压辊子可能会与板上部凸起部分发生干涉。日本专利特开2002-35865中公开的加压辊子用于升起折边，但是没有用来进一步向内弯曲成型的折边，因此不能将压力集中在弯曲部。

如果支承辊子和弯曲辊子用来执行辊子卷边过程，那么该支承辊子用作传统的下模。因为压力产生在板上相对宽的范围内，所以支承辊子需要具有相应的向内拉伸的形状。然而，如果支承辊子太长，那么根据板的形状，其可能会与板下部凸起部分发生干涉，因此其通用性较差。相反，如果支承辊子太短，那么其通用性较好，但是不能适当的承受较宽范围内的压力。支承辊子可能在滚动时沿着支承辊子端部路径在板下部表面上留下按压痕迹，影响了板的外观。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种辊子卷边方法和一种辊子卷边装置，能够执行辊子卷边过程，提高卷边精度和通用性，而不需要模具。

根据本发明，提供一种辊子卷边方法，将作为板竖立边缘的折边向板内侧弯曲，包括：利用第一辊子支撑所述折边的弯曲部的外侧；利用第二辊子在由所述第一辊子支撑的所述弯曲部附近向内按压所述折边；以及在沿着所述弯曲部一起移动所述第一辊子和所述第二辊子的时候向所述板内侧弯曲所述折边。

当折边在由第二辊子按压的时候，弯曲该折边，同时其边缘由第一辊子支撑。从而，对折边进行辊子卷边而不需要模具。因为是沿着所述弯曲部一起移动所述第一辊子和所述第二辊子来执行辊子卷边过程，所以辊子卷边方法适用于各种待加工区域，并且具有增强的通用性。

该辊子卷边方法可包括第一步骤和第二步骤，第一步骤利用所述第二辊子端部表面按压所述折边来弯曲所述折边，直到所述弯曲部形成锐角，第二步骤改变所述第二辊子的定向和位置，并进一步利用所述第二辊子的外部圆周表面弯曲所述折边。从而，可以对需要进行大角度弯曲的区域进行高加工精度的弯曲。第一步骤和第二步骤可分享所述第一辊子和所述第二辊子。

在所述第一步骤中，可以使用与所述第二辊子同轴且直径比所述第二辊子小的第三辊子，并且可以利用所述第三辊子的外部圆周表面向所述弯曲部按压所述折边。从而使得施加在板上的压力集中在弯曲部上，来防止不希望的区域过度变形。从而防止折边升起和移动，并以增大的精度进行辊子卷边。因为可以减小第一辊子的轴向长度，所以可以沿着具有复杂折边形状的复杂板精确的移动第一辊子，并且该辊子卷边方法具有增强的通用性。

如果第二辊子和第三辊子相互同轴，那么它们相互之间可以形成一个简单结构的整体。

根据本发明，提供一种辊子卷边方法，将作为板竖立边缘的折边向板内侧弯曲，包括：利用第一辊子支撑所述折边弯曲部的外侧；利用第二辊子按压所述折边的外侧表面；利用第三辊子向所述弯曲部按压所述折边的顶端；以及在旋转所述第一辊子、所述第二辊子和所述第三辊子的时候向所述板内侧弯曲所述折边来形成锐角。

当在对折边进行辊子卷边的过程中利用第三辊子向所述弯曲部按压所述折边顶端的时候，施加到板上的压力集中在弯曲部，来防止不希望的区域过度变形，从而防止折边升起和移动。因为作为支承辊子的第一辊子可以支撑压力集中的区域，所以可以减小第一辊子的轴向长度。因此，第一辊子能更好的沿着折边移动，即使折边在其延伸的方向上具有复杂的曲线形状。即使板具有突起，第一辊子也不会与突起发生干涉，并且该辊子卷边方法具有增强的通用性。

如果利用所述第二辊子的外部圆周表面按压所述折边的外侧表面，并且利用第三辊子的外部圆周表面向所述弯曲部按压所述折边的顶端，那么第二辊子和第三辊子都与折边在足够小的区域内保持接触，使得待加工区域保持在接触区域中。因为第二辊子和第三辊子不会滑动但是可以在折边上滚动，所以它们可以根据折边的形状沿着折边延伸方向精确移动，并且该辊子卷边方法具有增强的通用性。

根据本发明，提供一种辊子卷边装置，用于将作为板竖立边缘的折边向板内侧弯曲，包括：第一辊子，用于支撑所述折边弯曲部的外侧；第二辊子，用于在由所述第一辊子支撑的所述弯曲部附近向内按压所述折边部分；以及移动单元，用于沿着所述弯曲部一起移动所述第一辊子和所述第二辊子。

当折边在由第二辊子按压的时候，弯曲该折边，同时其边缘由第一辊子支撑。从而，对折边进行辊子卷边而不需要模具。该辊子卷边装置可以简单的通过调整移动单元的移动操作而应用于各种待加工区域，可以在非常短的时间周期内制造出来，并且具有增强的通用性。

所述辊子卷边装置可以包括第三辊子，用于在至少一个步骤中向所述弯曲部按压所述折边的顶端。第三辊子能够使得施加到板上的压力集中在弯曲部，来防止不希望的区域过度变形。从而防止折边升起和移动，并以增大的精度进行辊子卷边。因为可以减小第一辊子的轴向长度，所以可以沿着具有复杂折边形状的复杂板精确的移动第一辊子，并且该辊子卷边方法具有增强的通用性。

该辊子卷边装置可以包括缩回机构，用于改变所述第三辊子相对于所述第二辊子的轴线或平行于所述轴线的轴线的定位。当第三辊子缩回的时候，其沿着小半径圆周移动，并且能够快速而平滑的缩回，不与板的突起或其它结构发生干涉。缩回机构结构简单。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的辊子卷边装置的结构框图；

图2是执行第一辊子卷边过程时工件和加工工具的侧视图，还显示了工具控制器的布置；

图3是根据本发明该实施例的辊子卷边方法的顺序的流程图；

图4是由根据该实施例的辊子卷边装置在第一辊子卷边过程中进行辊子卷边的折边的弯曲形状横截面图；

图5是执行第一辊子卷边过程时工件和加工工具的局部横切的透视图；

图6是执行第二辊子卷边过程时工件和加工工具的侧视图，还显示了工具控制器的布置；

图7是执行第二辊子卷边过程时工件和加工工具的局部横切的透视图；

图8是根据第一种变型的加工工具的侧视图；

图9是执行第一辊子卷边过程时工件和根据第一种变型的加工工具的局部横切的透视图；

图10是执行第一辊子卷边过程时根据第一种变型的加工工具的局部横切的透视图；

图11是执行第二辊子卷边过程时根据第一种变型的加工工具的侧视图；

图12是用于缩回第三辊子的改进的机构和在改进的机构附近的板的透视图；

图13是根据第二种变型的加工工具的侧视图；

图14是执行第三辊子卷边过程时工件和根据第三种变型的加工工具的侧视图，还显示了工具控制器的布置；

图15是执行第二辊子卷边过程时工件和根据第三种变型的加工工具的透视图；

图16是执行第一辊子卷边过程时工件和根据第四种变型的加工工具的侧视图；

图17是机动车辆上执行辊子卷边过程的位置的示意图；以及

图18是由传统的装置对折边进行卷边的弯曲形状的横截面图。

具体实施方式

以下将参照附图的图1至17说明根据本发明各实施例的辊子卷边方法和辊子卷边装置。 

如图1所示，根据本发明的一个实施例的辊子卷边装置10为用于对包括外部板12和内部板14的工件W进行辊子卷边的装置，并且包括用于在其上支撑工件W的加工台(活动单元)16、机器人(活动单元)18以及安装在机器人18远端上的加工工具20。通过特定的自动工件变换器，该工件W可以装载到加工台16上，并且可以从加工台16上卸载。

加工台16、机器人18和加工工具20分别由平台控制器22、机器人控制器24和工具控制器26控制。平台控制器22、机器人控制器24和工具控制器26由主控制器28同步控制。

加工台16在平台控制器22的控制下水平旋转工件W，并且操作XYZ平台16a来水平和垂直移动工件W。机器人18为工业关节型(industrial articulate type)，并且能够将加工工具20移动到可操作范围内期望位置上的期望姿态。可以使用图中未示的示教悬架式操纵台在机器人18处于实际操作中时对该机器人18示教，以便学习移动的某些模式。根据基于三维CAD(计算机辅助设计)，也可以在机器人18不处于实际操作中时示教该机器人18，以便学习移动的某些模式。

如图2所示，加工工具20为用于将大致从外部板12的弯曲部12a垂直竖立的折边30向外部板12内弯曲，并且能够使得折边30夹住内部板14的边缘14a，折边30和边缘14a相互一体地结合(参见图7)。工件W为暂时固定就位，其外部板12处于下部位置上，而内部板14处于上部位置上。内部板14的边缘14a设置成靠近并沿着外部板12的弯曲部12a。此时，折边30向上延伸。从边缘14a到折边30的距离大大小于折边30的高度。

加工工具20包括弯曲的元件32、用于支撑弯曲部12a的第一辊子34、用于按压靠近由第一辊子34支撑的弯曲部12a的折边30外侧表面30b的第二辊子36、用于按压折边30顶端30a的第三辊子37、以及用作位置调整组件来改变第二辊子36和第三辊子37的定向和位置的第一气缸38a、第二气缸38b、第三气缸38c和第四气缸38d。该弯曲的元件32大致为U形，并且包括第一延伸部32a、第二延伸部32b以及分别使第一延伸部32a和第二延伸部32b的端部相互连接的基部元件32c。  第一辊子34可旋转地支撑在第一延伸部32a的安装远端，并且相对于第一延伸部32a延伸的方向从第一延伸部32a的安装远端向外倾斜大约45°。第一辊子34具有第一直径减小部分34a、环状弓形凹部34b和第二直径减小部分34c，该第一直径减小部分34a的直径在朝向到第一延伸部32a的近端方向上逐渐变小，环状弓形凹部34b连续而平滑的结合到第一直径减小部分34a的直径较小端中，第二直径减小部分34c的直径在从环状弓形凹部34b到其近端方向上逐渐变小。该第一直径减小部分34a具有上端表面，其边缘大致平行于第一延伸部32a延伸的方向。环状弓形凹部34b包括横截面为大约90°的弓形凹部。

第二辊子36和第三辊子37可旋转地支撑在支承元件40上，与支承元件40同轴且形成为一体。该第二辊子36设置在辊子组件的安装近端上，而第三辊子37设置在其远端。第二辊子36为圆柱体形式，其高度小于其直径。第二辊子36和第三辊子37为整体台阶圆柱体式的简单结构。如果需要的话，第二辊子36和第三辊子37可以是可相互之间独立旋转的结构。第三辊子37的直径大约为第二辊子36直径的一半，其轴向长度等于或大于折边30的厚度，从而第三辊子37是足够短的。第二辊子36的直径大约为折边30高度的两倍。

支承元件40的形式为垂直于第二辊子36的轴线C2方向延伸的稍微有些细长的块，在其相对端分别支撑第一支撑轴40a和第二支撑轴40b。第一气缸38a和第二气缸38b分别具有杆，杆的远端成角度地且可动地支撑在第一支撑轴40a上，第三气缸38c和第四气缸38d分别具有杆，杆的远端成角度地且可动地支撑在第二支撑轴40b上。第一气缸38a具有管，其端部设置在弯曲元件32的第二延伸部32b的远端附近，第二气缸38b具有管，其端部设置在第二延伸部32b的近端附近。第三气缸38c具有管，其端部设置在基部元件32c的基本中间位置上，第四气缸38d具有管，其端部设置在第一延伸部32a的近端附近。

由于第二辊子36是可旋转地支撑在支承元件40上，其通过支承元件40和第一至第四气缸38a至38d组成的连接机构进行移动，来改变其定向和位置，而第一和第二辊子34、36的轴线C1、C2保持位于一个平面上。

第一至第四气缸38a至38d分别由工具控制器26的第一辅助控制器42a、第二辅助控制器42b、第三辅助控制器42c和第四辅助控制器42d通过液压回路(图中未示)进行控制。第一至第四辅助控制器42a至42d由链路控制器44整体控制，通过参考给定的传感器信号来调整第二辊子36的定向和位置。

以下将参考图3至图7说明采用如上构造的辊子卷边装置10对工件W进行辊子卷边的过程。该过程以所表示的步骤顺序来执行。

在图3中所示的步骤S1中，工件W固定到加工台16上，外部板12处于下部位置上，而内部板14处于上部位置上。此时，折边30竖立向上延伸。

在步骤S2中，机器人控制器24操作机器人18来移动加工工具20。此时，如图2所示，第一辊子34的轴线C1向下倾斜45°定位，第一直径减小部分34a的上端表面抵靠外部板12的下表面，环状弓形凹部34b套在弯曲部12a上。

在步骤S3中，工具控制器26操作第一至第四气缸38a至38d，来调整第二辊子36的位置和定位。特别地，折边30的顶端30a抵靠位于第二辊子36和第三辊子37之间的台阶拐角36c，第二辊子36的端部表面36d按压折边30的侧表面。折边30的顶端30a位于并被按压在箭头A所示的方向上，基本上绕弯曲基点P适当地将折边30倾斜弯曲45°。第二和第三辊子36、37的轴线C2变成基本平行于轴线C1，当与折边30的中间垂直部分保持接触的时候，第二辊子36具有稍微位于第一直径减小部分34a上方的下端部。

此时，通过第三辊子37的外圆周表面37a在箭头B所示的方向上朝弯曲部12a按压折边30的顶端30a。施加在箭头B所示方向上的力分成向下的力和侧向向外的力。该向下的力由第一直径减小部分34a承受，侧向向外的力由环状弓形凹部34b承受。

具体地说，如图4所示，由第二辊子36产生的压力S(图4中交叉阴影线所示)集中在弯曲部12a，折边30不会变形而向内移动。折边30弯曲成如双点划线所示，弯曲部12a提供适当的某一程度的圆形弯曲表面，在形状上与环状弓形凹部34b的横截面形状互补。即使在第一辊子34和第二辊子36与工件W隔开之后，也能防止外部板12从第一辊子34的环状弓形凹部34b上移动和升起，结果具有高水平的加工精度。可以理解，与采用图18中所示现有装置进行辊子卷边的折边弯曲形状相比，基本消除了卷边部分移动的距离7和卷边部分升起的距离8。在图4中，显示内部板14抵靠着外部板12。然而，第二辊子36有效的防止外部板12移动和升起，而不论内部板14是否存在。

由第三辊子37作用在折边30顶端30a的按压不仅包括由致动器提供的主动按压，还包括第三辊子37和弯曲部12a相互之间分隔开保持固定距离而提供的被动按压，来限制易于升起的顶端30a的位置。

第二辊子36和第三辊子37并不限于图2中所示的位置和定位，其可以根据外部板12的厚度、材料等等来进行合适的定向和定位。

在步骤S4中，主控制器28分别控制平台控制器22和机器人控制器24，来控制加工台16和机器人18，执行第一辊子卷边过程(也称为预卷边过程)。特别地，如图2和5所示，当第二辊子36保持在固定位置和定位上的时候，加工工具20沿着外部板12的弯曲部12a移动，连续地对折边30进行辊子卷边，使其向内弯曲45°。第一辊子34和第二辊子36以相互相对的方向旋转，并且抓住弯曲部12a和折边30，在其上执行第一辊子卷边过程。此时，弯曲部12a弯曲成适当的圆形结构，与第一辊子34的环状弓形凹部34b表面互补。

在步骤S4中，机器人18和加工台16同步协调操作，在第一辊子卷边过程中沿着弯曲部12a充分的移动加工工具20。因为机器人18和加工台16协调操作，所以为了更短的循环时间和更小的操作间隔，机器人18的基本移动量减小了。

在图5以及后述的图7、10、12和15中，为了更容易的理解本发明，弯曲部12a显示为笔直延伸。然而，弯曲部12a可以是二维的或三维的弯曲形状。如果弯曲部12a沿着曲线形状延伸，那么加工工具20移动成使得第一辊子34和第二辊子36的轴线C1、C2与沿着弯曲部12a的线垂直地延伸，并且环状弓形凹部34b抵靠弯曲部12a。

在步骤S5中，工具控制器26操作第一至第四气缸38a至38d，来改变第二辊子36的位置和定位。特别的是，如图6和7所示，第二辊子36的轴线C2平行于外部板12的平面和第一延伸部32a延伸的方向延伸，使得三层，也就是外部板12、内部板14的边缘14a和折边30，夹在第二辊子36外部圆周表面36e和第一直径减小部分34a上表面之间。此时，通过第一至第四气缸38a至38d向下按压第二辊子36，将外部板12、内部板14的边缘14a和折边30按压成整体结构。第二辊子36的端部表面的位置可以稍微靠向外部板12弯曲部12a的内侧，来将弯曲部12a弯曲成适当的圆形形状，而不会挤压弯曲部12a。在图7(和图15)中，通过双点划线来透明的显示第二辊子36，而使得加工区域可见。

在步骤S5中，因为轴线C2是水平的并且第三辊子37的直径小于第二辊子36，所以第三辊子37是缩回的，并保持不与外部板12和内部板14发生干涉。因为第三辊子37的轴向长度足够短，所以与折边30的顶端30a相比，第三辊子37不会显著的向内突出。因此，即使内部板14在其上部表面具有突起14b，也能防止第三辊子37与突起14b发生干涉。从而，辊子卷边装置10适用于具有复杂形状的工件W，并且具有增强的通用性。

在步骤S6中，执行第二辊子卷边过程(也称为主卷边过程)。特别的，和步骤S4一样，机器人18和加工台16同步操作，沿着弯曲部12a充分的移动加工工具20，将三层也就是外部板12、内部板14的边缘14a和折边30辊子卷边成整体结构。

在第二辊子卷边过程中，第三辊子37与顶端30a分隔开。然而，因为弯曲部12a已经在第一辊子卷边过程中弯曲足够的锐角而形成适当的形状，所以压力集中在弯曲部12a上，并防止外部板12升起。

采用根据本实施例的辊子卷边装置10和辊子卷边方法，如上所述，第一辊子34和第二辊子36借助加工工具20和机器人18一起沿着弯曲部12a移动，将折边30向内弯曲。由于第一辊子34相当于现有辊子卷边过程中的模具进行操作，所以不需要模具。因为当第一辊子34和第二辊子36沿着弯曲部12a一起移动的时候执行辊子卷边过程，所以辊子卷边装置10适用于多种要加工的区域，并且具有增强的通用性。加工工具20可以用于新的工件W而不需要此前的致力于用于各自工件W的模具构成，使得比如车用工件W的产品在短周期时间内加工出来。而现有的模具具有对应于工件W的复杂形状，并且需要在长周期时间内进行设计和加工，第一辊子34和第二辊子36形状简单，能够在短周期时间内进行设计和加工。

即使多种类型的工件W放置在加工台16上，加工台16和机器人18也能基于独立的示教数据来操作，对不同的工件W进行辊子卷边。从而，辊子卷边装置10适用于加工许多类型的产品。第一辊子34大大小于现有的模具，并且易于存储和管理。

因为第二辊子36和第三辊子37可以具有借助第一至第四气缸38a至38d调整的位置和定位，所以可以依据外部板12的材料、厚度等等来调整弯曲角度，并且第二辊子36可以改变其位置和定位来执行两个辊子卷边过程。因此，增大了弯曲部12a加工的精度。

采用根据本实施例的辊子卷边装置10和辊子卷边方法，在第一辊子卷边过程中，因为是通过第三辊子37的外部圆周表面37a将折边30的顶端30a朝向弯曲部12a按压，弯曲压力集中在弯曲部12a的附近。因此，除了弯曲部12a之外，外部板12的其它区域几乎没有变形，使得防止了外部板12移动和升起。特别的，在外部板12上几乎不会产生向内的压力，抵靠着第一辊子34第一直径减小部分34a的远端边缘的外部板12下表面上不会留下按压痕迹。

因为第一辊子34仅仅需要支撑产生压力的区域，所以可以减小第一辊子34的轴向长度。从而，第一辊子34能够更好的根据折边的形状沿着其延伸的方向移动，使得辊子卷边装置10更加通用。换句话说，辊子卷边装置10不仅可以用来对笔直延伸的折边30进行辊子卷边，还可以对比如车辆驾驶室的边缘(参见图17中的附图标记262a)进行辊子卷边。防止了具有减小的轴向长度的第一辊子34与外部板12下表面上的突起发生干涉。从而，辊子卷边装置10适用于形状复杂的工件W，并且具有增强的通用性。

在加工工具20中，第一辊子34的环状弓形凹部34b抵靠倾斜的弯曲部12a下侧表面，第二辊子36抵靠折边30的外侧表面。结果，几乎没有部件朝向工件W的上侧和内侧。从而，辊子卷边装置10是紧凑的，并且对于各种形状的加工工件W具有高通用性。

在上面的实例中，折边30在第一辊子卷边过程中弯曲45°。然而，依据工件W的材料和形状以及第三辊子37施加的压力，弯曲部12a可以加工成具有合适锐角的形状。第一辊子卷边过程并不限于单个的循环，还可以以多个循环的方式执行，来逐步的弯曲弯曲部12a。特别的，第一辊子卷边过程可以分成多个循环，为了增加加工精度，可以减小每个循环的加工角度。可以考虑循环时间和外部板12的厚度、材料等等来调整循环的数量。同样的，第二辊子卷边过程也可以以多个循环的方式执行。

第一辊子卷边过程和第二辊子卷边过程可以相互之间区分开，使得第三辊子37在第一辊子卷边过程中按压顶端30a，而在第二辊子卷边过程中不按压顶端30a。可以在弯曲部12a弯曲角度为45 °或更大的时候执行第二辊子卷边过程。在弯曲部12a弯曲角度为45°或更大之后，因为压力集中在弯曲部12a上，即使第三辊子37不按压顶端30a，也能将加工精度保持在期望的水平上。

然后，以下将参考图8至图16说明加工工具20的变型。变型中的那些与加工工具20一样的部分和彼此之间一样的部分由相同的附图标记表示，并且以下将不再详细说明。

首先，以下将参考图8至图12说明根据第一种变型的加工工具20a和使用该加工工具20a的辊子卷边方法。

如图8所示，加工工具20a包括与加工工具20第一辊子34相同的辊子、对应于第二辊子36的第二辊子100、用于在第一辊子卷边过程中朝向弯曲部12a按压折边30顶端的第三辊子102、支撑第二辊子100和第三辊子102的支撑机构104、用于改变支撑机构104位置和定位的位置调整单元106以及用作机器人18上的支架并保持位置调整单元106的基座108。

基座108具有与第一延伸部32a形状相同的下部，并且包括将第一辊子34可旋转地支撑在其倾斜下部表面上的远端。当加工工具20a处于基准状态(图8中所示状态)的时候，第二辊子100具有抵靠着折边30外侧表面30b的外部圆周表面100a。第三辊子102具有浅的薄的环形凹槽102b，限定在其外部圆周表面102a上，并与折边30的顶端30a接合。

当处于基准状态的时候，第二辊子100具有平行于折边30竖立的方向延伸的轴线C3，并且第三辊子102具有垂直于轴线C3延伸并向板内侧定位的轴线C4。

支撑机构104包括主支柱110、辅助支柱(缩回机构)112和支架114，第二辊子100可旋转地支撑在主支柱110上，第三辊子102可旋转地支撑在辅助支柱112上，支架114连接到位置调整单元106上。主支柱110基本为平面图上所示的L形(参见图10)，并具有下部表面，第二辊子100可旋转地支撑在该下部表面上。辅助支柱112具有端部表面，第三辊子102可旋转地支撑在该端部表面上。辅助支柱112通过内置的致动器(图中未示)在主支柱110垂直壁提供的止动器之间在90°角范围内有角度的移动。第三辊子102绕着第二辊子100的轴线C3旋转。当处于基准状态的时候，第三辊子102的外部圆周表面102a按压折边30的顶端30a。当旋转90°的时候(参见图12)，第三辊子102从折边30处缩回。辅助支柱112绕着轴线C3沿小半径圆周旋转，并且第三辊子102尺寸小。因此，用于倾斜辅助支柱112的致动器可以具有小的尺寸。

位置调整单元106包括可相对于垂直延伸固定板120水平移动的X平台122、可相对于X平台122垂直移动的Y平台124和固定到Y平台124上的倾斜的水平伸长的支撑板126。该支撑板126具有远端，其上可旋转地支撑有位于支架114下部的旋转支撑轴114a。气缸128具有管端，其可旋转地支撑在支撑板126另一端上。气缸128包括杆128a，其远端连接到支架114上端的枢轴114b上。

由此构成的位置调整单元106能够在垂直板上改变支撑机构104的位置和定位。特别的是，如图8所示，X平台122移动到右边，Y平台124移动到基本中间高度位置，并且气缸128的杆128a缩回，使得支撑机构104进入基准状态。

如图9所示，X平台122移动到固定板120的基本中间位置，并且Y平台124移动到提升的位置上，使得支撑机构104向上移动到基准状态的左边。气缸128的杆128a稍微延伸，使得支撑机构104绕着旋转支撑轴114a倾斜45 °。现在，折边30可以弯曲45°，而通过第二辊子100和第三辊子102的外部圆周表面100a、102a按压折边30的外侧表面30b和顶端(参见图10)。因此，这个状态用在第一辊子卷边过程中。

如图11所示，X平台122移动到左边，并且Y平台124移动到基本中间高度位置，朝向参考位置的左侧移动支撑机构104。气缸128的杆128a进一步延伸，使得支撑机构104绕着旋转支撑轴114a倾斜90°，使得被第二辊子100外部圆周表面100a按压的折边30被弯曲，直到其夹住内部板14。此时，辅助支柱112翻转90°，从折边30上缩回第三辊子102，来防止与内部板14发生干涉。这个状态用在第二辊子卷边过程中。

因为位置调整单元106具有沿垂直方向移动的X平台122和Y平台124以及用于倾斜支撑机构104的气缸128，所以可以相互独立的控制移动和倾斜，结果简化了控制程序。特别的，设置有旋转传感器来检测支架11 4绕着旋转支撑轴114a的倾斜角度，并且是基于来自旋转传感器的信号来伺服控制所述气缸128，来控制支撑机构104的定位。因为支撑机构104的位置是基于折边30的弯曲角度确定的，所以旋转支撑轴114a的坐标是确定的。通过将坐标表示为水平的X坐标和垂直的Y坐标，X平台122和Y平台124的位置是指定用于位置控制支撑机构104。另一方面，支撑机构104的定位是由气缸128独立控制的。

以下将说明采用由此构成的加工工具20a对工件W进行辊子卷边的过程。图3中所示的流程图基本代表了采用加工工具20a对工件W进行辊子卷边的过程，和采用加工工具20的过程一样。

首先，工件W固定到加工台16上(步骤S1)。接着，如图8所示，环状弓形凹部34b套在弯曲部12a上(步骤S2)。此时，加工工具20a放置在基准状态中，并且第二辊子100的外部圆周表面100a抵靠着折边30的外侧表面30b，并且第三辊子102的外部圆周表面102a抵靠着折边30的顶端30a。通过接合在环形凹槽102b中而可靠的保持顶端30a。

操作位置调整单元106来移动支撑机构104，使得第二辊子100的外部圆周表面100a按压折边30，直到折边30弯曲45°，形成图9和10中所示的状态(步骤S3)。

然后，启动机器人18来沿着折边30移动加工工具20a，执行第一辊子卷边过程(步骤S4)。此时，当第三辊子102的外部圆周表面102a可靠的按压折边30顶端30a的时候，第二辊子100的外部圆周表面100a滚轧并按压折边30的外侧表面30b，来对折边30进行辊子卷边。在这种情况下，可以通过位置调整单元106来调整从第三辊子102施加到顶端30a的压力。

因为第三辊子102按压顶端30a，所以外部板12不会升起离开第一辊子34的环状弓形凹部34b，并且第三辊子产生的弯曲压力集中在靠近弯曲部12a的小范围内。第二辊子100的外部圆周表面100a与折边30的外侧表面30b保持线对线的接触，并且第三辊子102与顶端30a保持点对点的接触(准确的说，是在厚度方向上线对线接触)，而辊子滚轧并按压折边30。严格的说，由于压力作用，第二辊子100和第三辊子102均保持某一程度的面对面接触。然而，因为第二辊子100和第三辊子102在足够小的区域上与工件保持接触，所以第一辊子34和第二辊子100根据折边30的形状沿着其延伸的方向更好的移动的能力增强了，使得加工工具具有更好的通用性。此外，因为第二辊子100和第三辊子102在相对于外侧表面30b和顶端30a的轴向滑动中相互限制，所以第二辊子100和第三辊子102相对于折边30可靠的定位。

在第一辊子卷边过程完成之后，辅助支柱112翻转90°，来从折边30缩回第三辊子102(参见图10和图11中的双点划线)。此时，因为辅助支柱112绕着轴线C3沿着足够小半径的圆周旋转，所以辅助支柱112保持不与障碍发生干涉。因为辅助支柱112旋转的圆周半径小，所以辅助支柱112在其加速和减速时响应高，使得辅助支柱112可以快速简单的缩回。当辅助支柱112绕着轴线C3旋转的时候提供了这些特征。然而，辅助支柱112绕其旋转的轴并不限于轴线C3，辅助支柱112还可以绕着附近的平行轴线旋转。如果在侧视图中所示的第二辊子100外部圆周环绕的圆形范围内调整旋转轴，那么辅助支柱112沿其旋转的圆周半径可以适当的调整到足够小的值。如果辅助支柱112现在的方向与加工工具20a移动的方向相对，那么即使是变形区域31变形到较大的程度，辅助支柱112也会保持不与变形区域31发生干涉(参见图7)，而加工工具20a在折边30上移动，对折边30进行辊子卷边。

如图12中双点划线所示，辅助支柱112可以是用于使得第三辊子102在将其轴线C4对齐或平行第二辊子100的轴线C3方向上旋转90°的机构。

此外，位置调整单元106将支撑机构104移动到使得第二辊子100的外部圆周表面100a进一步按压折边30。现在由第一辊子34和第二辊子100夹住外部板12、内部板14和折边30(步骤S5)。

以下，加工工具20a在沿着折边30移动的时候执行第二辊子卷边过程(步骤S6)。然后，结束第二辊子卷边过程。

如图13所示，根据第二种变型的加工工具20b包括与加工工具20a相同的第一辊子34、第二辊子100、第三辊子102、支撑机构104和支架114。加工工具20b还具有对应于位置调整单元106的弓形滑动机构130、相对于基座108垂直滑动并在其上可旋转地支撑第一辊子34的滑座108a以及将滑座108a朝弓形滑动机构130按压的加压机构136。

弓形滑动机构130包括具有从弯曲基点P的半径为R的弓形长圆孔132a的弓形支柱132、固定在长圆孔132a中的弓形滑块134以及气缸128。弓形支柱132具有固定到基座108远端上表面的端部，并且向工件W内侧绕着基点P弓形地伸出90°或更大。滑块134保持滑动地与长圆孔132a接合，精确地固定长圆孔132a中而在两者之间没有任何的间隙。滑块134通过螺钉114c固定到支架114的部分上。气缸128具有可旋转地支撑在基座108上的管端，并且包括远端连接到枢轴114b上的杆128a。

加压机构136安装在基座108远端下部表面上，用于通过旋转或螺纹机构向上按压滑座108a，来按压夹在第一辊子34和第三辊子102之间的折边30。可以通过合适的装置来检测由加压机构136按压滑座108a的距离，并且可以依靠检测到的距离调整机器人18的位置，来保持第一辊子34和工件W相互之间的恒定位置关系。

在加工工具20b中，当气缸128的杆128a延伸或缩短的时候，滑块134沿着长圆孔132a弓形的滑动，支撑机构104与滑块134一起绕着基点P沿着弓形路径移动。因此，当杆128a延伸到中间位置的时候，支撑机构104绕着弯曲基点P倾斜45°来执行第一辊子卷边过程。

当杆128a充分延伸的时候，支撑机构104绕着弯曲基点P倾斜90°(参见图13中的双点划线)来执行第一辊子卷边过程。加工工具20b允许支撑机构104利用单个致动器(也就是气缸128)调整其定位和状态，因此其机械结构和控制程序简单。因为加压机构136操作来向折边30施加压力，所以弯曲压力集中在弯曲部12a附近。为了将第三辊子102绕着轴线C3旋转90°来将其从折边30缩回，加工工具20b从折边30的端部沿着其延伸的方向拔出，并且将折边30从环形凹槽102b中移除。可以不需要环形凹槽102b。

如图14所示，根据第三种变型的加工工具20c包括与加工工具20第二辊子36相同的辊子，和对应于第一辊子34的第一辊子250。

第一辊子250可旋转地支撑在第一延伸部32a的远端附近，并且在平行于第一延伸部32a延伸的方向上延伸。第一辊子250包括在其中心具有轴线C1的圆柱形部分250a和连续并平滑的弯曲到圆柱形部分250a近端的环状弓形部分250b。环状弓形部分250b具有横截面大约为90°的弓形表面。弓形表面具有靠近圆柱形部分250a端部的端部和垂直于轴线C1的其它端部。

当具有第一辊子250的加工工具20c用来在上述步骤S4中执行第一辊子卷边过程，外部板12的弯曲部12a在由环状弓形部分250b支撑的时候形成为圆形，如图14所示。

为了在上述步骤S6中执行第二辊子卷边过程，圆柱形部分250a具有抵靠着外部板下部表面的上部表面，如图15所示。圆柱形部分250a和外部圆周表面36e相互面对，其间可靠的夹住三层，也就是外部板12、边缘14a和折边30，并且将它们按压成整体结构。圆柱形部分250a具有比第二辊子36宽度足够大的轴向长度，并且第二辊子36可以在圆柱形部分250a轴向长度范围内按压折边30，使得在外部板12下部表面上不会留下按压痕迹。

如图16所示，根据第四种变型的加工工具20d包括分别由两端支撑结构支撑的第一辊子34和第二辊子36。特别的，第一辊子34具有由第一延伸部32a可旋转地支撑的端部和由辅助延伸部252可旋转地支撑的其它端部，辅助延伸部252与第一延伸部32a配合形成U形。

第二辊子36具有分别由U形支承元件254的两个延伸部254a、254b可旋转地支撑的端部。支承元件254具有第一支撑轴256a和第二支撑轴256b，第一气缸38a和第二气缸38b的杆可旋转地支撑在第一支撑轴256a上，第三气缸38c和第四气缸38d的杆可旋转地支撑在第二支撑轴256b上。由此支撑的具有两个端部的第一辊子34和第二辊子36允许更加稳固的执行辊子卷边过程。

根据第一个至第四种变型的加工工具20a至20d以与加工工具20同样的方式操作，因为第三辊子37或102操作使得弯曲压力集中在弯曲部12a附近，并且加工工具20a至20d是有利的，因为它们防止了折边30升起和移动。因此，加工工具20a至20d基本上以与加工工具20同样的方式操作。

应用根据本实施例的辊子卷边方法和辊子卷边装置10来执行辊子卷边过程的场所包括比如，如图17所示，机动车辆260的前驾驶室边缘262a、后驾驶室边缘262b、车门边缘262c、引擎罩边缘262d和行李箱边缘262e。

在以上说明中，加工台16和机器人18同步操作，配合执行辊子卷边过程。然而，因为加工工具20、20a至20d可以在辊子卷边过程中相对弯曲部12a移动，所以可以控制加工台16或机器人18来操作。

可以并置两个加工工具20，一个位于移动方向前面的加工工具20可以具有位置如图2所示的第二辊子36，其它的加工工具20可以具有位置如图6所示的第二辊子36，从而在步骤S4、S6中连续的执行第一和第二辊子卷边过程。

在以上说明中，外部板12的弯曲部12a夹住内部板14来形成整体结构。另一种选择是，辊子卷边方法和辊子卷边装置10可以应用于不需要内部板14而仅仅只有外部板12弯曲的过程，以及包括多个内部板14的过程。

Claims (6)

1.一种将作为板竖立边缘的折边(30)向板内侧弯曲的辊子卷边方法，包括：

利用第一辊子(34，250)支撑所述折边(30)的弯曲部的外侧；

利用第二辊子(36，100)按压所述折边(30)的外侧表面；

利用第三辊子(37，102)向所述弯曲部按压所述折边(30)的顶端；以及

在旋转所述第一辊子(34，250)、所述第二辊子(36，100)和所述第三辊子(37，102)的同时，使第二辊子(36，100)和第三辊子(37，102)同时作用在所述折边(30)上，使得由第二辊子(36，100)向所述折边(30)施加压力的方向与由第三辊子(37，102)向所述折边(30)施加压力的方向垂直，以向所述板内侧弯曲所述折边(30)来形成锐角。

2.根据权利要求1所述的辊子卷边方法，还包括：

第一步骤，其中，利用所述第二辊子(36，100)的端部表面按压所述折边(30)来弯曲所述折边，直到所述弯曲部形成锐角；以及

第二步骤，其中，改变所述第二辊子(36，100)的定向和位置，并进一步利用所述第二辊子(36，100)的外部圆周表面弯曲所述折边(30)。

3.根据权利要求2所述的辊子卷边方法，其中，在所述第一步骤中，使用与所述第二辊子(36，100)同轴且直径比所述第二辊子(36，100)小的第三辊子(37，102)，并且利用所述第三辊子(37，102)的外部圆周表面向所述弯曲部按压所述折边(30)的顶端。

4.根据权利要求1所述的辊子卷边方法，其中，利用所述第二辊子(36，100)的外部圆周表面按压所述折边(30)的外侧表面，并且利用所述第三辊子(37，102)的外部圆周表面向所述弯曲部按压所述折边(30)的顶端。

5.一种用于将作为板竖立边缘的折边(30)向板内侧弯曲的辊子卷边装置，包括：

第一辊子(34，250)，用于支撑所述折边(30)的弯曲部的外侧；

第二辊子(36，100)，用于向内按压所述折边(30)的在由所述第一辊子(34，250)支撑的所述弯曲部附近的部分；

第三辊子(37，102)，用于在至少一个步骤中向所述弯曲部按压所述折边(30)的顶端；以及

移动单元(16，18)，用于沿着所述弯曲部一起移动所述第一辊子(34，250)和所述第二辊子(36，100)，

其中，所述第二辊子(36，100)和所述第三辊子(37，102)同时作用在所述折边(30)上，使得由第二辊子(36，100)向所述折边(30)施加压力的方向与由第三辊子(37，102)向所述折边(30)施加压力的方向垂直。

6.根据权利要求5所述的辊子卷边装置，还包括缩回机构(112)，用于改变所述第三辊子(37，102)相对于所述第二辊子(36，100)的轴线或与所述第二辊子(36，100)的轴线平行的轴线的定向。

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