CN105921629B - 一种机器人智能滚压包边系统及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人智能滚压包边系统及方法，包括机器人A、机器人B、上件台、工作台、下件台，还设有安全围栏及主控柜电源柜等；机器人A、B分别安装有滚轮系统，机器人A还通过工具自动切换装置连接有工件定位抓手；工作台包括工作台支架、胎膜装置，胎膜装置上设有真空板，还设有滚压导向定位系统，包括抓手锁紧机构和外板导向装置，外板导向装置分组动作进行工件外板定位。本发明具有高精度的优点，对工件形状具有较大的灵活性，工件搬运过程避免多次装夹引入的设置误差，缩短加工时间，提高了工作效率及包边质量，系统自动检测控制加工过程，柔性高，工艺效果好，工作节拍短，适应整个汽车行业发展潮流，操作简单，安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于机械制造领域，本发明涉及汽车制造中的一种汽车内外板包边系统，尤其涉及一种机器人智能滚压包边系统及工艺方法。
背景技术
目前，汽车车身门盖内外板的连接通常使用包边工艺。使用传统的模具和压机进行冲压包边时，由于外板的包边轮廓要根据车身外形的变化而变化，沿整个轮廓包边的角度也不同，包边过渡急剧的区域和包边角度过大的区域，包边都会非常困难。同时，传统的冲压包边模具占地多，成本高，柔性差，为缩短汽车开发周期，提高产品竞争力，新型内外板连接技术和机器人滚边技术逐渐应用于车身生产中。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服上述已有技术不足之处的机器人智能滚压包边系统及工艺方法，以便于缩短汽车产品开发周期，降低开发成本。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种机器人智能滚压包边系统，包括用于滚压作业和工件搬运的机器人A1，用于滚压作业的机器人B2，两机器人均为六自由度机器人，且保持距离相对设置，所述机器人A1沿X方向的一侧设有上件台3，上件台3相对一侧设有工作台4，所述机器人A1相对于机器人B2的一侧设有下件台5；
机器人智能滚压包边系统还设有安全围栏6，安全围栏6外周分别布置主控柜7、机器人A电源柜8、机器人A控制柜9、机器人B电源柜10、机器人B控制柜11；
所述机器人A1安装有A工作手臂101，A工作手臂101末端装有A滚轮系统102，A工作手臂101末端还装有一工具自动切换装置103，工具自动切换装置103连接有工件定位抓手104；所述机器人B2安装有B工作手臂201，B工作手臂201末端装有B滚轮系统102；
所述工作台4包括工作台支架401、胎膜装置402，所述工作台支架401上方装有胎膜装置402，胎膜装置402包括胎膜底座4021，胎膜底座4021为板件，胎膜底座4021中部装有胎膜本体4022；胎膜本体4022顶部设有模具40221，模具40221与胎膜本体4022为一体结构，胎膜本体4022中部设有真空板安装块，真空板安装块上安装有真空板40222；
所述胎膜本体4022的周围设有滚压导向定位系统403，滚压导向定位系统403包括抓手锁紧机构4031和外板导向装置4032；所述外板导向装置4032包括一导向支座40321，导向支座40321固定安装在胎膜底座4021上表面，导向支座40321顶端安装有一F形连接板40322，F形连接板40322下端安装一导向气缸40323，导向气缸40323的导向推杆40326竖直向上，F形连接板40322上端安装一导向板40324，导向板40324中部与F形连接板40322铰接，导向板40324前端嵌有一具有倾斜面的导向头40325，导向板40324后端与导向气缸40323的导向推杆40326铰接，外板导向装置4032设置在胎膜本体4022的四周；
工件12放置时，首先胎膜本体4022一侧的外板导向装置4032动作，导向气缸40323的导向推杆40326伸出，导向板40324后端升起，导向头40325抵近模具40221，首先与工件12外板接触，导向头40325倾斜面执行外板单个方向的导向定位，第二步是相邻侧的外板导向装置4032动作，执行外板第二个方向的导向定位，第三步是依次相邻侧的外板导向装置4032动作，直至所有外板导向装置4032全部动作，完成工件12放置到工作台过程中的外板导向定位；
其中，机器人A与机器人B位置的连线方向为Y方向，机器人A与机器人B位置的连线方向在水平面内的垂直方向为X方向，同时垂直于X方向和Y方向的为Z方向。
作为本发明的一种优选，所述上件台3包括上件台架，上件台架由方管或矩形管等型材焊接而成，上件台架上端面倾斜，上件台架底部安装有行走轮，上件台架底面一侧装有一脚踏制动器；
所述上件台架上端面装有外板上件支撑装置和外板上件导向装置，所述上件台架上端面边缘装有预装压角装置；
所述上件台3还设有台架限位装置。
所述工具自动切换装置103包括机器人侧和工具侧，可以对接电器信号线、压缩空气管、冷却循化水管；机器人侧安装在A工作手臂101末端，工具侧下端装有工件定位抓手104，工具侧具体连接在工件定位抓手104的上表面中部。
所述真空板40222为板件，上表面形状与工件12外板形状相符，真空板40222上表面设有半圆槽(图中未示出)，半圆槽内安装有支撑硅胶条，凹槽底面中部还设有若干真空吸孔。
所述滚轮系统102装有角刀。
一种权利要求1所述机器人智能滚压包边系统的工艺方法，其特征在于，工艺方法包括如下步骤：
步骤一，将上件台架固定至上件台3，人工将工件12外板、内板放置在上件台3；
步骤二，机器人A1与工件定位抓手104连接，上件完成后，机器人A1使用工件定位抓手104将工件12从上件台3取出，将工件定位抓手104及工件12一同移动到工作台4上方；
步骤三，当工件放置距离胎膜本体4022的模具402214mm-5mm处，机器人A1悬停，外板导向装置4032分组动作进行工件12外板定位；
步骤四，工件定位抓手104向胎膜本体4022方向继续运动，将工件12外板与模具40221进一步靠近，直至工件12外板与模具40221接触；
步骤五，胎膜本体4022的真空板40222启动，吸附工件12外板，将工件12外板与模具40221彻底贴合；
步骤六，抓手锁紧机构4031锁紧工件定位抓手104，并将作用力传递工件12及模具40221，同时真空板40222回复正常气压；
步骤七，机器人A1脱离工件定位抓手104，切换至滚压工作状态；
步骤八，机器人A1和机器人B2同时进行滚边作业，最终完成滚边作业；
步骤九，机器人A1连接工件定位抓手104，抓取工件12及工件定位抓手104后转运至下件台5；
步骤十，人工将工件12从下件台5取下，完成滚压包边作业。
本发明的有益效果是：
本发明通过智能机器人与滚压机构实现工件的滚边包边具有高精度的优点，对工件形状具有较大的灵活性，工件搬运过程避免多次装夹引入的设置误差，缩短加工时间，提高了工作效率及包边质量，系统自动检测控制加工过程，柔性高，工艺效果好，工作节拍短，适应整个汽车行业发展潮流，操作简单，安全可靠。
附图说明
图1为机器人智能滚压包边系统结构示意图；
图2为机器人智能滚压包边系统工作台结构示意图；
图3为机器人智能滚压包边系统胎膜系统结构示意图；
图4为机器人智能滚压包边系统工作台外板导向装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明的一种机器人智能滚压包边系统，包括用于滚压作业和工件搬运的机器人A1，用于滚压作业的机器人B2，两机器人均为六自由度机器人，且保持距离相对设置，所述机器人A1沿X方向的一侧设有上件台3，上件台3相对一侧设有工作台4，所述机器人A1相对于机器人B2的一侧设有下件台5；
机器人智能滚压包边系统还设有安全围栏6，安全围栏6外周分别布置主控柜7、机器人A电源柜8、机器人A控制柜9、机器人B电源柜10、机器人B控制柜11；
所述机器人A1安装有A工作手臂101，A工作手臂101末端装有A滚轮系统102，A工作手臂101末端还装有一工具自动切换装置103，工具自动切换装置103连接有工件定位抓手104；所述机器人B2安装有B工作手臂201，B工作手臂201末端装有B滚轮系统102；
如图2、3所示，所述工作台4包括工作台支架401、胎膜装置402，所述工作台支架401上方装有胎膜装置402，胎膜装置402包括胎膜底座4021，胎膜底座4021为板件，胎膜底座4021中部装有胎膜本体4022；胎膜本体4022顶部设有模具40221，模具40221与胎膜本体4022为一体结构，胎膜本体4022中部设有真空板安装块，真空板安装块上安装有真空板40222；
所述胎膜本体4022的周围设有滚压导向定位系统403，滚压导向定位系统403包括抓手锁紧机构4031和外板导向装置4032。
如图4所示，所述外板导向装置4032包括一导向支座40321，导向支座40321固定安装在胎膜底座4021上表面，导向支座40321顶端安装有一F形连接板40322，F形连接板40322下端安装一导向气缸40323，导向气缸40323的导向推杆40326竖直向上，F形连接板40322上端安装一导向板40324，导向板40324中部与F形连接板40322铰接，导向板40324前端嵌有一具有倾斜面的导向头40325，导向板40324后端与导向气缸40323的导向推杆40326铰接，外板导向装置4032设置在胎膜本体4022的四周；
工件12放置时，首先胎膜本体4022一侧的外板导向装置4032动作，导向气缸40323的导向推杆40326伸出，导向板40324后端升起，导向头40325抵近模具40221，首先与工件12外板接触，导向头40325倾斜面执行外板单个方向的导向定位，第二步是相邻侧的外板导向装置4032动作，执行外板第二个方向的导向定位，第三步是依次相邻侧的外板导向装置4032动作，直至所有外板导向装置4032全部动作，完成工件12放置到工作台过程中的外板导向定位；
其中，机器人A与机器人B位置的连线方向为Y方向，机器人A与机器人B位置的连线方向在水平面内的垂直方向为X方向，同时垂直于X方向和Y方向的为Z方向。
所述上件台3包括上件台架，上件台架由方管或矩形管等型材焊接而成，上件台架上端面倾斜，上件台架底部安装有行走轮，上件台架底面一侧装有一脚踏制动器；
所述上件台架上端面装有外板上件支撑装置和外板上件导向装置，所述上件台架上端面边缘装有预装压角装置；
所述上件台3还设有台架限位装置。
所述工具自动切换装置103包括机器人侧和工具侧，可以对接电器信号线、压缩空气管、冷却循化水管；机器人侧安装在A工作手臂101末端，工具侧下端装有工件定位抓手104，工具侧具体连接在工件定位抓手104的上表面中部。
所述真空板40222为板件，上表面形状与工件12外板形状相符，真空板40222上表面设有等深的凹槽，凹槽底面的中部设有多条不相交的支撑半圆槽，支撑半圆槽内安装有支撑硅胶条，凹槽底面的边缘设有一条环形的封闭半圆槽，并沿凹槽的边缘环绕分布，封闭半圆槽内安装有密封硅胶条，凹槽底面中部还设有若干真空吸孔。
所述滚轮系统102装有角刀。
本发明所述机器人智能滚压包边系统的工艺方法，其特征在于，工艺方法包括如下步骤：
步骤一，将上件台架固定至上件台3，人工将工件12外板、内板放置在上件台3；
步骤二，机器人A1与工件定位抓手104连接，上件完成后，机器人A1使用工件定位抓手104将工件12从上件台3取出，将工件定位抓手104及工件12一同移动到工作台4上方；
步骤三，当工件放置距离胎膜本体4022的模具402214mm-5mm处，机器人A1悬停，外板导向装置4032分组动作进行工件12外板定位；
步骤四，工件定位抓手104向胎膜本体4022方向继续运动，将工件12外板与模具40221进一步靠近，直至工件12外板与模具40221接触；
步骤五，胎膜本体4022的真空板40222启动，吸附工件12外板，将工件12外板与模具40221彻底贴合；
步骤六，抓手锁紧机构4031锁紧工件定位抓手104，并将作用力传递工件12及模具40221，同时真空板40222回复正常气压；
步骤七，机器人A1脱离工件定位抓手104，切换至滚压工作状态；
步骤八，机器人A1和机器人B2同时进行滚边作业，最终完成滚边作业；
步骤九，机器人A1连接工件定位抓手104，抓取工件12及工件定位抓手104后转运至下件台5；
步骤十，人工将工件12从下件台5取下，完成滚压包边作业。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种机器人智能滚压包边系统，其特征在于，包括用于滚压作业和工件搬运的机器人A(1)，用于滚压作业的机器人B(2)，两机器人均为六自由度机器人，且保持距离相对设置，所述机器人A(1)沿X方向的一侧设有上件台(3)，上件台(3)相对一侧设有工作台(4)，所述机器人A(1)相对于机器人B(2)的一侧设有下件台(5)；
机器人智能滚压包边系统还设有安全围栏(6)，安全围栏(6)外周分别布置主控柜(7)、机器人A电源柜(8)、机器人A控制柜(9)、机器人B电源柜(10)、机器人B控制柜(11)；
所述机器人A(1)安装有A工作手臂(101)，A工作手臂(101)末端装有滚轮系统(102)，A工作手臂(101)末端还装有一工具自动切换装置(103)，工具自动切换装置(103)连接有工件定位抓手(104)；所述机器人B(2)安装有B工作手臂(201)，B工作手臂(201)末端装有滚轮系统(102)；
所述工作台(4)包括工作台支架(401)、胎膜装置(402)，所述工作台支架(401)上方装有胎膜装置(402)，胎膜装置(402)包括胎膜底座(4021)，胎膜底座(4021)为板件，胎膜底座(4021)中部装有胎膜本体(4022)；胎膜本体(4022)顶部设有模具(40221)，模具(40221)与胎膜本体(4022)为一体结构，胎膜本体(4022)中部设有真空板安装块，真空板安装块上安装有真空板(40222)；
所述胎膜本体(4022)的周围设有滚压导向定位系统(403)，滚压导向定位系统(403)包括抓手锁紧机构(4031)和外板导向装置(4032)；所述外板导向装置(4032)包括一导向支座(40321)，导向支座(40321)固定安装在胎膜底座(4021)上表面，导向支座(40321)顶端安装有一F形连接板(40322)，F形连接板(40322)下端安装一导向气缸(40323)，导向气缸(40323)的导向推杆(40326)竖直向上，F形连接板(40322)上端安装一导向板(40324)，导向板(40324)中部与F形连接板(40322)铰接，导向板(40324)前端嵌有一具有倾斜面的导向头(40325)，导向板(40324)后端与导向气缸(40323)的导向推杆(40326)铰接，外板导向装置(4032)设置在胎膜本体(4022)的四周；
工件(12)放置时，首先胎膜本体(4022)一侧的外板导向装置(4032)动作，导向气缸(40323)的导向推杆(40326)伸出，导向板(40324)后端升起，导向头(40325)抵近模具(40221)，首先与工件(12)外板接触，导向头(40325)倾斜面执行外板单个方向的导向定位，第二步是相邻侧的外板导向装置(4032)动作，执行外板第二个方向的导向定位，第三步是依次相邻侧的外板导向装置(4032)动作，直至所有外板导向装置(4032)全部动作，完成工件(12)放置到工作台过程中的外板导向定位；
其中，机器人A与机器人B位置的连线方向为Y方向，机器人A与机器人B位置的连线方向在水平面内的垂直方向为X方向，同时垂直于X方向和Y方向的为Z方向。
2.根据权利要求1所述机器人智能滚压包边系统，其特征在于，所述上件台(3)包括上件台架，上件台架由方管或矩形管等型材焊接而成，上件台架上端面倾斜，上件台架底部安装有行走轮，上件台架底面一侧装有一脚踏制动器；
所述上件台架上端面装有外板上件支撑装置和外板上件导向装置，所述上件台架上端面边缘装有预装压角装置；
所述上件台(3)还设有台架限位装置。
3.根据权利要求1所述机器人智能滚压包边系统，其特征在于，所述工具自动切换装置(103)包括机器人侧和工具侧，可以对接电器信号线、压缩空气管、冷却循化水管；机器人侧安装在A工作手臂(101)末端，工具侧下端装有工件定位抓手(104)，工具侧具体连接在工件定位抓手(104)的上表面中部。
4.根据权利要求1所述机器人智能滚压包边系统，其特征在于，所述真空板(40222)为板件，上表面形状与工件(12)外板形状相符，真空板(40222)上表面设有半圆槽，半圆槽内安装有支撑硅胶条，凹槽底面中部还设有若干真空吸孔。
5.根据权利要求1所述机器人智能滚压包边系统，其特征在于，所述滚轮系统(102)装有角刀。
6.一种权利要求1所述机器人智能滚压包边系统的工艺方法，其特征在于，工艺方法包括如下步骤：
步骤一，将上件台架固定至上件台(3)，人工将工件(12)外板、内板放置在上件台(3)；
步骤二，机器人A(1)与工件定位抓手(104)连接，上件完成后，机器人A(1)使用工件定位抓手(104)将工件(12)从上件台(3)取出，将工件定位抓手(104)及工件(12)一同移动到工作台(4)上方；
步骤三，当工件放置距离胎膜本体(4022)的模具(40221)4mm-5mm处，机器人A(1)悬停，外板导向装置(4032)分组动作进行工件(12)外板定位；
步骤四，工件定位抓手(104)向胎膜本体(4022)方向继续运动，将工件(12)外板与模具(40221)进一步靠近，直至工件(12)外板与模具(40221)接触；
步骤五，胎膜本体(4022)的真空板(40222)启动，吸附工件(12)外板，将工件(12)外板与模具(40221)彻底贴合；
步骤六，抓手锁紧机构(4031)锁紧工件定位抓手(104)，并将作用力传递工件(12)及模具(40221)，同时真空板(40222)回复正常气压；
步骤七，机器人A(1)脱离工件定位抓手(104)，切换至滚压工作状态；
步骤八，机器人A(1)和机器人B(2)同时进行滚边作业，最终完成滚边作业；
步骤九，机器人A(1)连接工件定位抓手(104)，抓取工件(12)及工件定位抓手(104)后转运至下件台(5)；
步骤十，人工将工件(12)从下件台(5)取下，完成滚压包边作业。
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