CN101920284A - 辊子卷边装置和辊子卷边方法 - Google Patents

辊子卷边装置和辊子卷边方法 Download PDF

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Abstract

一种辊子卷边装置，包括：可转动地支撑在主体上的圆柱形辊子；第一位置调整机构，用于在垂直于辊子的旋转轴线方向的方向调整辊子的第一位置；第二位置调整机构，用于相对于旋转轴线方向调整辊子的第二位置；和控制单元，用于控制第一位置调整机构和第二位置调整机构。通过控制第一位置调整机构，使辊子邻接与凸缘的弯曲点隔开给定距离的第三位置，控制单元调整辊子的第一位置，并且通过检测作为驱动载荷沿辊子的轴向方向作用在所述辊子上的载荷，计算驱动载荷和给定主载荷之间的差，并根据所述差控制第二位置调整机构，控制单元调整辊子的第二位置。

Description

辊子卷边装置和辊子卷边方法
本申请要求于2009年6月12日递交的日本专利申请No.2009-140977的优先权，通过引用将其全部内容结合于此。
技术领域
本发明涉及辊子卷边装置和辊子卷边方法，且更具体地，涉及用于使形成在工件上的凸缘卷边的辊子卷边装置和辊子卷边方法。
背景技术
机动车辆的车身板，如门板、侧板或引擎罩由相互集成在一起的外板和内板制成。
集成外板和内板的工艺例如包括将内部叠置在具有形成为向上延伸的凸缘的外板上的结合步骤和通过辊子卷边装置向内弯曲外板的凸缘的卷边步骤。
日本专利申请公开No.JP-A-2008-023587公开了现有的辊子卷边装置，包括主体、可转动地支撑在主体上的辊子和设置在主体上用于沿辊子的旋转轴线方向移动辊子的移动机构。
在现有的辊子卷边装置中，辊子沿旋转轴线方向的位置根据外板的特性提前调整。随后，通过沿着外板的端部边缘移动辊子卷边装置，外板的凸缘由辊子推进以向外板的内部弯曲该凸缘。
顺便提及，成批用在上述卷边步骤中的外板的凸缘的材料或高度可能会有轻微的变动。当出现这种情况时，由于凸缘的变形阻力改变，则由此产生的卷边凸缘的弹性回复量也改变，导致卷边凸缘的角度改变。
发明内容
本发明的说明性的方面提供了其中工件的卷边后的凸缘形状可以稳定的辊子卷边装置和辊子卷边方法。
根据本发明的第一方面，一种用于使形成在工件上的凸缘卷边的辊子卷边装置，包括：主体；可转动地支撑在所述主体上的圆柱形辊子；第一位置调整机构，用于相对于垂直于所述辊子的旋转轴线方向的方向调整所述辊子的第一位置；第二位置调整机构，用于相对于所述旋转轴线方向调整所述辊子的第二位置；和控制单元，用于控制所述第一位置调整机构和所述第二位置调整机构，其中通过控制所述第一位置调整机构，使所述辊子邻接与所述凸缘的弯曲点隔开给定距离的第三位置，所述控制单元调整所述辊子的所述第一位置，并且其中通过检测作为驱动载荷沿所述辊子的轴向方向作用在所述辊子上的载荷，计算所述驱动载荷和给定主载荷之间的差，并根据所述差控制所述第二位置调整机构，所述控制单元调整所述辊子的所述第二位置。
根据下文的描述、附图和权利要求，本发明的其它方面和优点将会是明显的。
附图说明
图1为示出采用根据本发明的示例性实施方式的辊子卷边装置的辊子卷边系统的总体透视图；
图2为示出该辊子卷边系统的工作台的放大透视图；
图3为示出该辊子卷边装置的透视图；
图4为示出该辊子卷边装置的控制装置的结构的示意图；
图5为示出用于相对于旋转轴线方向调整辊子卷边装置的卷边辊子的位置的操作的流程图；
图6为示出其中辊子卷边装置的卷边辊子开始邻接工件的凸缘的操作的示意图；
图7为示出其中辊子卷边装置的卷边辊子进一步邻接工件的凸缘的操作的另一示意图；以及
图8为示出其中辊子卷边装置的卷边辊子进一步邻接工件的凸缘的操作的另一示意图。
具体实施方式
以下，将基于附图描述本发明的示例性实施方式。
图1为示出采用根据本发明的示例性实施方式的辊子卷边装置10的辊子卷边系统1的总体透视图。
辊子卷边系统1包括其上放置作为工件的外板20的工作台30、放置在工作台30附近的机器人40和用于控制机器人40的控制器50。
外板20例如通过使板板弯曲而形成，并包括平板状基部21和形成在基部21周边上的凸缘22。
图2为示出工作台30的放大透视图。
工作台30包括设置在地面上的支撑装置31(图1)和支撑在支撑装置31上的模具32。
模具32的上表面的周边部形成为比其中间部分高，由此提升平面321沿着周边部形成。外板20设置为使得凸缘22邻接提升平面321。
沟槽322形成在模具32的下表面上，沿着周边部延伸。因此，沟槽322形成为平行于外板20的凸缘22延伸所沿的方向。
机器人40包括固定至地面的基部41和设置在基部41上的用于在三维空间调整辊子卷边装置10的位置和姿态的机械臂42。
图3为示出辊子卷边装置10的透视图。
辊子卷边装置10连接至机械臂42的远端凸缘42a。辊子卷边装置10包括主体11、作为可转动地支撑在主体11上的圆柱形辊子的卷边辊子12、作为设置在主体11上的用于沿垂直于卷边辊子12的旋转轴线方向调整卷边辊子12的位置的第一位置调整机构的调整推进机构13、以及作为设置在主体11上的用于沿旋转轴线方向调整卷边辊子12的位置的第二位置调整机构的推动机构14。
主体11包括其中形成细长孔部15a的外壳15、从外壳15中的孔部15a突出以可旋转地支撑卷边辊子12的卷边辊子支撑部16、用于调整卷边辊子支撑部16的位置的推动机构14、设置为面向卷边辊子12的圆盘形引导辊子17、以及从外壳15中的孔部15a突出以可旋转地支撑引导辊子17的辊子支撑部18。
引导辊子支撑部18包括用于可转动地支撑引导辊子17的支撑部主体18a和从外壳15中的孔部15a突出以围绕垂直于卷边辊子12的旋转轴线定向的旋转轴线可旋转地支撑该支撑部主体18a的臂部18b。因此，引导辊子17的旋转轴线平行于卷边辊子12的旋转轴线，或者相对于卷边辊子12的旋转轴线倾斜。
卷边辊子12的远端面121切成斜面，以具有作为第一位置调整机构的两个锥形表面(参见图6)。这两个锥形表面由形成在卷边辊子12的远端侧的第一锥形表面122和第二锥形表面123，第二锥形表面123形成为比第一锥形表面122靠近卷边辊子12的近端侧，并且第二锥形表面123相对于旋转轴线的倾斜角小于第一锥形表面122的倾斜角。
卷边辊子12的旋转轴线沿着卷边辊子12在外壳15中的孔部15a中伸缩所沿的方向延伸。
推动机构14包括伺服电动机141、连接至伺服电动机141的旋转轴(未示出)的滚珠丝杠、固定至卷边辊子支撑部16并拧在滚珠丝杠上的螺母部(未示出)、用于检测作为作用在伺服电动机141上的驱动载荷的转矩的载荷检测传感器142、以及用于检测卷边辊子12的轴向位置的位置检测传感器143。
通过驱动伺服电动机141旋转滚珠丝杠，该推动机构14沿着卷边辊子支撑部16在外壳15中伸缩所沿的方向移动卷边辊子支撑部16。也就是说，推动机构14沿着卷边辊子12的旋转轴线方向移动卷边辊子支撑部16。
通过移动卷边辊子支撑部16和引导辊子支撑部18中的至少一个，推进机构13调整卷边辊子12和引导辊子17之间的空隙。
引导辊子17可以装配到在模具32周边处设置在模具32中的沟槽322中。
图4示出控制器50的结构的示意图。
控制器50设置由用于处理多种功能的中央处理单元(CPU)和用于储存存储数据及执行多种功能的程序的表格的存储器。控制器50控制机器人的机械臂42，并且还控制辊子卷边装置10。
控制器50包括用于控制机器人的机械臂42的臂部控制单元51、用于控制推进机构13的挤压控制单元52、用于存储用于卷边辊子12相对于其旋转轴线方向的位置的作为位置命令值的命令值的位置命令值数据表53、用于基于储存在位置命令值数据表53中的位置命令值控制推动机构14的伺服电动机141的推动控制单元54、用于存储作为主载荷的转矩参考值的主载荷数据表55、用于计算由载荷检测传感器142检测的转矩和存储在主载荷数据表55中的转矩参考值之间的差的载荷差计算单元56、用于根据在载荷差计算单元56处计算的差计算位置命令值的位置命令值计算单元57、用于使在位置命令值计算单元57处计算的位置命令值存储在位置命令值数据表53的位置命令值改变单元58、以及用于根据在载荷差计算单元56处计算的差计算新的转矩参考值以将新的转矩参考值存储在主载荷数据表55中的主载荷改变单元59。
推动控制单元54读出存储在位置命令值数据表53中的位置命令值，并控制将要供给至伺服电动机14的电流，同时通过位置检测传感器143监测卷边辊子12的位置，使得卷边辊子12位于与位置命令值匹配的给定位置上。
通过读出存储在主载荷数据表55中的转矩参考值并从由载荷检测传感器142检测的转矩减去转矩参考值，载荷差计算单元56计算转矩差。
当由载荷差计算单元56计算的差为正时，位置命令值计算单元57沿卷边辊子12的旋转轴线方向增加位置命令值。
也就是说，当由载荷检测传感器142检测的转矩大于转矩参考值时，确定外板20的变形阻力大，随后位置命令值计算单元57增加位置命令值，以使卷边辊子12从外壳15上突出。
当由载荷检测传感器142检测的转矩大于转矩参考值时，也就是说，当由载荷差计算单元56计算的差为正时，主载荷改变单元59将由载荷检测传感器142检测的转矩设为新的转矩参考值，并使新的转矩参考值存储在主载荷数据表55中。
图5为示出用于沿卷边辊子12的旋转轴线方向调整卷边辊子12的位置的操作的流程图。
在步骤51中，推动控制单元54读出存储在位置命令值数据表53中的位置命令值。随后，通过控制供给到设置在推动机构14中的伺服电动机141的电流，使得卷边辊子12位于与位置命令值匹配的给定位置上，则使卷边辊子12沿着其旋转轴线方向朝向该给定位置移动。
在步骤S2中，推动控制单元54确定由位置检测传感器143检测的卷边辊子12的位置是否已经达到该给定位置。
如果确定为是，则操作流程进行到步骤S4，然而如果确定为否，操作流程进行到步骤S3。
在步骤S3中，推动控制单元54增加将要输入到设置在推动机构14中的伺服电动机141的电流，操作流程返回步骤S1。
在步骤S4中，由于卷边辊子12已经到达与位置命令值匹配的给定位置，则载荷差计算单元56计算由载荷检测传感器142检测的转矩和存储在主载荷数据表55中的转矩参考值之间的差。
在步骤S5中，位置命令值计算单元57确定在载荷差计算单元55处计算的差是否为正。如果确定为是，则操作流程进行到步骤S6，然而如果确定为否，操作流程结束。
在步骤S6中，由于在载荷差计算单元56处计算的差为正，则确定外板20的变形阻力高，随后位置命令值计算单元57增加位置命令值，并且位置命令值改变单元58使增加的位置命令值存储在位置命令值数据表53中。
在步骤S7中，主载荷改变单元59将由载荷检测传感器142检测的转矩设为新的转矩参考值，并使新的转矩参考值存储在主载荷数据表55中，操作流程返回步骤S1。
接下来，将描述辊子卷边系统1的操作。
辊子卷边系统1将如将在下文中描述的那样操作。
在初始状态，外板20设置在模具32上，使得凸缘22邻接提升平面321。注意到内板(未示出)设置在外板20上。
首先，机器人40的机械臂42由控制器50的臂部控制单元51控制，使得辊子卷边装置10靠近工作台30，以允许辊子卷边装置10的引导辊子17装配到模具32底面上的沟槽322中。
接下来，推进机构13由控制器50的挤压控制单元52控制，使得卷边辊子12和引导辊子17之间的空隙变窄，以允许卷边辊子12设置在模具32顶面上的周边部上。
接下来，由推动机构14使卷边辊子12从外壳15上突出，并且如图6所示，卷边辊子12的远端面121开始邻接外板20的凸缘22。
接下来，由推动机构15使卷边辊子12进一步从外壳15上突出，并且如图7所示，卷边辊子12的远端面121和第一锥形表面122之间的角部开始邻接外板20的凸缘22，以推进凸缘22。卷边辊子12的邻接位置位于与凸缘22的弯曲点A隔开给定距离B1的位置上。
接下来，当引导辊子17沿着沟槽322移动时，卷边辊子装置10沿着凸缘22移动。随后，由卷边辊子12推进凸缘22以弯曲。
相对于其旋转轴线方向调整卷边辊子12的位置，同时卷边辊子装置10沿着凸缘22移动。
具体地，在上述流程之后，确定伺服电动机141的转矩是否大于给定转矩参考值。如果确定伺服电动机141的转矩大于给定转矩参考值，则调整卷边辊子12的位置，使得卷边辊子12从外壳15上突出。也就是说，通过推动辊子14，使卷边辊子12进一步从外壳15上突出，并且如图8所示，第一锥形表面122和第二锥形表面123之间的角部开始邻接外板20的凸缘22，以推进凸缘22。
因此，卷边辊子12沿着凸缘22主要弯曲所沿的方向定位。卷边辊子12的邻接位置和弯曲点A之间的距离B2变得短于给定距离B1。
根据该示例性实施方式，将提供下述优点。
(1)外板20的变形阻力可以作为沿卷边辊子12的轴向方向作用在卷边辊子12上的载荷被检测到。该变形阻力与伺服电动机141的转矩成比例。因此，通过由推动机构14沿卷边辊子12的旋转轴线方向调整卷边辊子12的位置，由卷边辊子12施加在凸缘22上的推进力可以根据外板20的变形阻力改变。
因此，即使成批的外板20的凸缘22的材料或材料存在轻微的变化，通过根据需要改变卷边条件，外板20的卷边凸缘22的形状可以形成为保持稳定。
此外，由于由推动机构14调整了凸缘22的弯曲点A和卷边辊子12的推进点之间的距离，则可以防止外板20纵向弯曲。
当由载荷检测传感器142检测的位置大于转矩参考值时，卷边辊子12沿着凸缘22主要弯曲所沿的方向定位。也就是说，当外板20的变形阻力大时，通过相对于卷边辊子12的旋转轴线方向调整卷边辊子12的位置，由卷边辊子12施加在凸缘22上的推进力增加。因此，外板20的卷边后的卷边凸缘22的形状可以以有保证的方式形成为保持稳定。
本发明不限于以上已经描述的示例性实施方式，可以在不背离本发明的精神和范围的前提下达到本发明的目标的修改和改进要包括在本发明中。
例如，在示例性实施方式中，虽然提升平面321设置在模具32上，以确定卷边辊子12邻接凸缘22的位置，但本发明不限于此。例如，通过相对于垂直于卷边辊子12的旋转轴线方向的方向控制卷边辊子12的位置或者在卷边辊子12的远端面121上设置阶梯部，可以确定卷边辊子12邻接凸缘22的位置。
此外，在示例性实施方式中，虽然在由载荷差计算单元56计算的差为正时，位置命令值计算单元57一直与所述差的大小成比例地增加位置命令值，但本发明不限于此。例如，即使所计算的差为正，当所述差的大小超过给定范围时，确定不应当允许卷边操作，并且停止驱动辊子卷边装置10，以终止卷边操作，同时通知错误的出现。

Claims (4)

1.一种用于使形成在工件上的凸缘卷边的辊子卷边装置，包括：
主体；
可转动地支撑在所述主体上的圆柱形辊子；
第一位置调整机构，用于相对于垂直于所述辊子的旋转轴线方向的方向调整所述辊子的第一位置；
第二位置调整机构，用于相对于所述旋转轴线方向调整所述辊子的第二位置；和
控制单元，用于控制所述第一位置调整机构和所述第二位置调整机构，
其中通过控制所述第一位置调整机构，使所述辊子邻接与所述凸缘的弯曲点隔开给定距离的第三位置，所述控制单元调整所述辊子的所述第一位置，并且
其中通过检测作为驱动载荷的沿所述辊子的轴向方向作用在所述辊子上的载荷，计算所述驱动载荷和给定主载荷之间的差，并根据所述差控制所述第二位置调整机构，所述控制单元调整所述辊子的所述第二位置。
2.根据权利要求1所述的辊子卷边装置，其中，
当所述驱动载荷大于所述主载荷时，所述控制单元控制所述第二位置调整机构，以沿所述凸缘主要地弯曲所沿的方向定位所述辊子。
3.一种用于使形成在工件上的凸缘卷边的辊子卷边方法，包括下述步骤：
提供辊子卷边装置，该辊子卷边装置包括：主体；可转动地支撑在所述主体上的圆柱形辊子；用于相对于垂直于所述辊子的旋转轴线方向的方向调整所述辊子的第一位置的第一位置调整机构；以及用于相对于所述旋转轴线方向调整所述辊子的第二位置的第二位置调整机构；
通过控制所述第一位置调整机构，使所述辊子邻接与所述凸缘的弯曲点隔开给定距离的第三位置，调整所述辊子的所述第一位置；
检测作为驱动载荷的沿所述辊子的轴向方向作用在所述辊子上的载荷；
计算所述驱动载荷和给定主载荷之间的差；以及
根据所述差，通过控制所述第二位置调整机构，调整所述辊子的所述第二位置。
4.根据权利要求3所述的辊子卷边方法，其中，
当所述驱动载荷大于所述主载荷时，通过控制所述第二位置调整机构，沿所述凸缘主要地弯曲所沿的方向定位所述辊子。
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