CN111360121A - 机器人滚边系统及柔性滚边装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人滚边系统及柔性滚边装置，柔性滚边装置包括轴组件、过渡件、安装座、缓冲组件以及滚轮。柔性滚边装置通过过渡件与机器人连接，并能够在机器人的控制下对工件进行滚边作业，滚轮沿着工件轮廓滚压时，滚轮滚动会带动滑芯沿连接轴的轴线方向滑动时，滑芯在滑动过程中会挤压缓冲弹簧，以使缓冲弹簧处于压缩状态。在缓冲弹簧的作用下，可使柔性滚边装置与工件之间实现弹性接触，以使柔性滚边装置与工件之间的压力被缓冲弹簧缓冲，避免二者之间发生刚性冲击，不仅能够防止工件的损伤，还可以有效地保护柔性滚边装置，保证工件滚边质量和延长柔性滚边装置的使用寿命，并确保滚边作业顺利高效地进行。

Description

机器人滚边系统及柔性滚边装置

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，特别涉及一种机器人滚边系统及柔性滚边装置。

背景技术

随着市场竞争日益激烈，汽车开发周期不断缩短，新车型不断涌现，柔性与可重构车身生产线技术是针对当今制造业小批量、多种品生产需求而发展出来的一种新的生产模式，是缩短汽车开发周期，提高产品竞争力的关键要素之一。

机器人滚边系统能够针对不同工件，通过对工作程序做出相应的改变来适应工件的不同特征，面对不同工件都可以顺利沿着其轮廓运动来进行滚边作业。其克服了传统折边机柔性化程度低、投资大、维修成本高以及占地面积大的缺陷，面对不同车身件都可以顺利地沿着车件外轮廓完成滚压作业。

常见的机器人滚边系统由机器人、控制系统、滚边装置等构成，其中，滚边装置是整个系统的执行单元。该滚边装置可以提供板件变形所需的折边力，以直接影响车件的滚边质量。目前，机器人滚边系统在作业时，滚边装置与车身工件之间是刚性接触，二者之间会产生较大的冲击力，不仅影响工件的滚边质量，还会对滚边装置造成损伤，缩短机器人滚边系统的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的机器人滚边系统中，滚边装置与车身工件之间是刚性接触，二者之间会产生较大的冲击力，不仅影响工件的滚边质量，还会对滚边装置造成损伤，缩短机器人滚边系统的使用寿命的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性滚边装置，用于与机器人配合而对工件进行滚边作业，所述柔性滚边装置包括轴组件、过渡件、安装座、缓冲组件以及滚轮；轴组件包括主轴和连接轴；所述主轴具有中空的腔体，所述连接轴穿设在所述主轴的腔体中；过渡件用于与所述机器人连接固定；所述过渡件设置在所述轴组件的端部，并分别与所述主轴和所述连接轴固定；安装座设置在所述轴组件远离所述过渡件的一端；所述安装座与所述连接轴的端部固定，所述安装座的内部设有与所述腔体连通的容置腔；缓冲组件包括设置在所述容置腔中的滑芯和缓冲弹簧；所述滑芯可沿所述连接轴的轴线方向滑动，所述缓冲弹簧的轴线方向与所述连接轴的轴线方向一致；所述缓冲弹簧的一端与所述滑芯抵接，另一端抵接在所述安装座的内壁；滚轮与所述滑芯连接，并布置在所述安装座的外侧。

可选地，所述柔性滚边装置还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述主轴的外侧壁上。

可选地，所述压力传感器靠近所述过渡件设置。

可选地，所述柔性滚边装置还包括耐磨片，所述耐磨片设置在所述滑芯的周侧，所述耐磨片的外表面与所述安装座的内壁相贴合。

可选地，所述柔性滚边装置还包括耐磨块，所述耐磨块设置在所述安装座的底部；所述耐磨块的一侧与所述滑芯的外壁接触，另一侧与所述安装座的内壁相贴合。

可选地，所述安装座包括座主体和与所述座主体相连接的盖板，所述座主体与所述连接轴固定，所述盖板设置在所述座主体背离所述连接轴的一端。

可选地，所述柔性滚边装置还包括顶块，所述顶块设置在所述容置腔中，且与所述盖板的内壁相接触；所述缓冲弹簧通过所述顶块与所述安装座的内壁相抵接。

可选地，所述滑芯为内部中空的柱状结构，所述滑芯的内侧壁上开设有容置槽，所述缓冲弹簧卡接在所述容置槽中。

可选地，所述过渡件为连接法兰，所述连接轴与所述连接法兰螺接固定，所述主轴通过销钉与所述连接法兰固定。

本发明还提供一种机器人滚边系统，包括机器人和上述的柔性滚边装置，所述机器人与所述柔性滚边装置的过渡件固定连接。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：

本发明的机器人滚边系统及柔性滚边装置中，柔性滚边装置能够在机器人的控制下对工件进行滚边作业。滚轮沿着工件轮廓滚压时，滚轮滚动会带动滑芯沿连接轴的轴线方向滑动时，滑芯在滑动过程中会挤压缓冲弹簧，以使缓冲弹簧处于压缩状态。在缓冲弹簧的作用下，可使柔性滚边装置与工件之间实现弹性接触，以使柔性滚边装置与工件之间的压力被缓冲弹簧缓冲，避免二者之间发生刚性冲击，不仅能够防止工件的损伤，还可以有效地保护柔性滚边装置，保证工件滚边质量和延长柔性滚边装置的使用寿命，并确保滚边作业顺利高效地进行。

附图说明

图1是本发明机器人滚边系统的柔性滚边装置一实施例的结构示意图；

图2是图1所示的柔性滚边装置的剖视图。

附图标记说明如下：100、柔性滚边装置；10、轴组件；11、主轴；12、连接轴；20、过渡件；30、安装座；31、座主体；32、盖板；40、缓冲组件；41、滑芯；42、缓冲弹簧；50、滚轮；60、耐磨片；70、耐磨块；80、压力传感器；90、顶块。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

本申请一实施例提供一种机器人滚边系统，包括机器人和柔性滚边装置。柔性滚边装置是机器人滚边系统的执行单元，在机器人的控制下，柔性滚边装置可以沿着工件的外轮廓自动完成滚边作业。

参阅图1和图2，本实施例的柔性滚边装置100包括轴组件10、过渡件20、安装座30、缓冲组件40以及滚轮50。

具体地，轴组件10包括主轴11和连接轴12。主轴11具有中空的腔体，连接轴12穿设在主轴11的腔体中。过渡件20与机器人固定连接，以实现机器人对柔性滚边装置100的控制。过渡件20设置在轴组件10的端部，并分别与主轴11和连接轴12固定。安装座30设置在轴组件10远离过渡件20的一端，该安装座30与连接轴12的端部固定，安装座30的内部设有与腔体连通的容置腔。

缓冲组件40包括设置在容置腔中的滑芯41和缓冲弹簧42。滑芯41可沿连接轴12的轴线方向滑动，缓冲弹簧42的轴线方向与连接轴12的轴线方向一致。缓冲弹簧42的一端与滑芯41抵接，另一端抵接在安装座30的内壁。滚轮50与滑芯41连接，并布置在安装座30的外侧。

进一步地，本实施例的主轴11套设在连接轴12的外部，以使连接轴12容置在主轴11的中空腔体中。该连接轴12与主轴11同轴设置。

在本实施例中，过渡件20设置在轴组件10的端部，即设置在主轴11和连接轴12的同一端。过渡件20分别与主轴11和连接轴12固定，以实现主轴11与连接轴12的套接固定，保证轴组件10整体机构的稳定性。

本实施例的过渡件20为连接法兰，该连接法兰能够与机器人适配连接，以实现机器人对柔性滚边装置100的控制。连接法兰设置在连接轴12上，该连接轴12的端部部分穿设在连接法兰中。连接轴12与连接法兰通过螺栓连接，以实现二者的固定。在图2的视图方向上，主轴11设置在连接法兰的下端面，该主轴11通过销钉与连接法兰的端面固定。

进一步地，安装座30设置在轴组件10远离过渡件20的一端，该安装座30与连接轴12的端部固定。通过连接轴12的过渡，其一端连接过渡件20，另一端连接安装座30，再结合过渡件20与主轴11的连接，使得柔性滚边装置100的各组成部件能够连接固定。

在本实施例中，安装座30的内部设有容置腔，容置腔与主轴11的腔体连通。本实施例的安装座30包括座主体31和与座主体31连接固定的盖板32，座主体31与盖板32可以一体成型。

在图2的视图方向上，座主体31设置在轴组件10的下端。连接轴12的端部部分超出主轴11的下端，连接轴12超出主轴11的部分伸入座主体31的容置腔中，该连接轴12的端部与座主体31的内壁通过螺纹适配固定。

座主体31的上端面与主轴11的端面相抵接，主轴11的端部通过销钉与座主体31连接，以使安装座30与主轴11定位固定，保证安装座30与轴组件10连接的稳定性，确保柔性滚边装置100整体的结构强度。

盖板32设置在座主体31的下端，盖板32与座主体31的端面通过销钉固定连接，以在安装座30的内部构成与主轴11腔体连通的容置腔。本实施例的容置腔包括第一容置区和第二容置区，第一容置区与第二容置区呈上下连通布置。

在本实施例中，第一容置区和第二容置区均为圆柱形空腔。其中，第一容置区的内径小于第二容置区的内径，以在安装座30的内壁形成台阶结构。连接轴12的端部伸入第一容置区中，并与第一容置区的内壁通过螺纹适配连接。

进一步地，柔性滚边装置100还包括缓冲组件40，该缓冲组件40包括滑芯41和缓冲弹簧42。在本实施例中，滑芯41为内部中空的柱状结构。滑芯41设置在容置腔的第二容置区中，该滑芯41的两端可向外超出安装座30。滚轮50安装在滑芯41的端部，以布置在安装座30的外侧。

柔性滚边装置100处于非使用状态时，滑芯41的端部与安装座30内部的台阶结构相抵接，或者滑芯41的端部与盖板32的内壁相抵接，以使滑芯41的底端与盖板32之间存在间隔，或者使滑芯41的顶端与台阶结构之间具有间隔。

当机器人控制柔性滚边装置100对工件进行滚边作业时，随着滚轮50的滚动，滑芯41可在台阶结构与盖板32之间的区域中上下滑动，即滑芯41可沿连接轴12的轴线方向滑动。

在本实施例中，滑芯41的内侧壁上开设有容置槽，该容置槽靠近滑芯41的底端设置。缓冲弹簧42卡接在容置槽中，该缓冲弹簧42的轴线方向与连接轴12的轴线方向一致。本实施例的柔性滚边装置100还包括顶块90，缓冲弹簧42的一端抵接在滑芯41上，另一端通过顶块90抵接在盖板32的内壁上。

当滚轮50滚动而带动滑芯41沿连接轴12的轴线方向滑动时，滑芯41在滑动过程中会挤压缓冲弹簧42，以使缓冲弹簧42处于压缩状态。在缓冲弹簧42的作用下，可使柔性滚边装置100与工件之间实现弹性接触，以使柔性滚边装置100与工件之间的压力被缓冲弹簧42缓冲，避免二者之间发生刚性冲击，不仅能够避免对工件的损伤，还可以有效地保护柔性滚边装置100，确保滚边作业顺利高效地进行。

对于本实施例的柔性滚边装置100，缓冲组件40靠近滚轮50设置，缓冲弹簧42可直接作用于滚轮50，以迅速缓冲滚轮50与工件之间的刚性冲击力，从而有效地避免工件及柔性滚边装置100的损伤。同时，相较于传统的滚边工具，将缓冲组件40置于远离机器人的一端，可以避免对机器人连接端结构空间的占用，确保柔性滚边装置100整体结构的紧凑性。

进一步地，本实施例的柔性滚边装置100还包括耐磨片60。耐磨片60设置在滑芯41的周侧，该耐磨片60的外表面与安装座30的内壁相贴合。

当滑芯41随着滚轮50的运动而上下滑动时，耐磨片60的内表面与滑芯41滑动配合，且耐磨片60与安装座30过盈配合，该耐磨片60可减缓滑芯41与安装座30内壁之间的摩擦力，在保证滑芯41顺利滑动的同时，还可保护滑芯41及安装座30，避免二者的摩擦损伤。

在本实施例中，柔性滚边装置100还可以包括耐磨块70。耐磨块70设置在安装座30的底部，该耐磨块70的一侧与滑芯41的外壁接触，另一侧与安装座30的内壁相贴合。

当滑芯41随着滚轮50的运动而上下滑动时，耐磨块70与滑芯41外壁、座主体31内壁以及盖板32的内壁接触配合，以减缓滑芯41与安装座30之间的滑动摩擦，不仅能够保证滑芯41滑动的顺滑性，而且可以避免滑芯41与安装座30的滑动摩擦损伤，确保柔性滚边装置100整体结构的稳定性。

进一步地，本实施例的柔性滚边装置100还包括压力传感器80，该压力传感器80设置在主轴11的外侧壁上。

柔性滚边装置100在机器人的控制下而进行滚边作业时，随着滚轮50滚压工件的折边，滚轮50自身受压而发生形变。滚轮50安装在滑芯41上，在滚轮50发生形变时，滑芯41随之滑动而将滚轮50承受的压力传递至主轴11上，以使主轴11上的压力传感器80监测滚轮50产生的形变，进而对滚边压力进行测定，实现柔性滚边装置100的滚边压力的可视化和实时监控，有助于现场调试人员提升折边质量，以及在折边力过大或过小时进行报警监测。

在本实施例中，压力传感器80靠近过渡件20设置，即该压力传感器80远离缓冲组件40设置。将压力传感器80和缓冲组件40分别设置在轴组件10的两端位置处，在保证压力传感器80对滚轮50压力准确监测以及缓冲组件40对滚轮50与工件之间的刚性冲击力有效缓冲的同时，可以保证柔性滚边装置100中各部件布置的合理性和紧凑性，有助于实现柔性滚边装置100的小型化设置。

此外，在本实施例的柔性滚边装置100中，滚轮50可以设置多个。除了在滑芯41上安装滚轮50，滚轮50还可以设置在安装座30上。滑芯41上的滚轮50配合安装座30上的滚轮50同时完成工件多个方向上的滚边作业。

本实施例的柔性滚边装置100工作时，在机器人的控制下，柔性滚边装置100中的滚轮50对工件进行滚边作业。滚轮50滚动会带动滑芯41滑动时，滑芯41在滑动过程中会挤压缓冲弹簧42，使柔性滚边装置100与工件之间实现弹性接触，避免二者之间发生刚性冲击。同时，在滚轮50受压发生形变时，滑芯41随之滑动而将滚轮50承受的压力传递至主轴11上，以使主轴11上的压力传感器80监测滚轮50产生的形变，进而对滚边压力进行测定，实现柔性滚边装置100的滚边压力的可视化和实时监控。

对于本实施例的机器人滚边系统及柔性滚边装置，柔性滚边装置能够在机器人的控制下对工件进行滚边作业。滚轮沿着工件轮廓滚压时，滚轮滚动会带动滑芯沿连接轴的轴线方向滑动时，滑芯在滑动过程中会挤压缓冲弹簧，以使缓冲弹簧处于压缩状态。在缓冲弹簧的作用下，可使柔性滚边装置与工件之间实现弹性接触，以使柔性滚边装置与工件之间的压力被缓冲弹簧缓冲，避免二者之间发生刚性冲击，不仅能够防止工件的损伤，还可以有效地保护柔性滚边装置，保证工件滚边质量和延长柔性滚边装置的使用寿命，并确保滚边作业顺利高效地进行。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种柔性滚边装置，用于与机器人配合而对工件进行滚边作业，其特征在于，所述柔性滚边装置包括：

轴组件，包括主轴和连接轴；所述主轴具有中空的腔体，所述连接轴穿设在所述主轴的腔体中；

过渡件，用于与所述机器人连接固定；所述过渡件设置在所述轴组件的端部，并分别与所述主轴和所述连接轴固定；

安装座，设置在所述轴组件远离所述过渡件的一端；所述安装座与所述连接轴的端部固定，所述安装座的内部设有与所述腔体连通的容置腔；

缓冲组件，包括设置在所述容置腔中的滑芯和缓冲弹簧；所述滑芯可沿所述连接轴的轴线方向滑动，所述缓冲弹簧的轴线方向与所述连接轴的轴线方向一致；所述缓冲弹簧的一端与所述滑芯抵接，另一端抵接在所述安装座的内壁；

滚轮，与所述滑芯连接，并布置在所述安装座的外侧。

2.根据权利要求1所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述柔性滚边装置还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述主轴的外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述压力传感器靠近所述过渡件设置。

4.根据权利要求1所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述柔性滚边装置还包括耐磨片，所述耐磨片设置在所述滑芯的周侧，所述耐磨片的外表面与所述安装座的内壁相贴合。

5.根据权利要求1所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述柔性滚边装置还包括耐磨块，所述耐磨块设置在所述安装座的底部；所述耐磨块的一侧与所述滑芯的外壁接触，另一侧与所述安装座的内壁相贴合。

6.根据权利要求1所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述安装座包括座主体和与所述座主体相连接的盖板，所述座主体与所述连接轴固定，所述盖板设置在所述座主体背离所述连接轴的一端。

7.根据权利要求6所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述柔性滚边装置还包括顶块，所述顶块设置在所述容置腔中，且与所述盖板的内壁相接触；所述缓冲弹簧通过所述顶块与所述安装座的内壁相抵接。

8.根据权利要求1所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述滑芯为内部中空的柱状结构，所述滑芯的内侧壁上开设有容置槽，所述缓冲弹簧卡接在所述容置槽中。

9.根据权利要求1所述的柔性滚边装置，其特征在于，所述过渡件为连接法兰，所述连接轴与所述连接法兰螺接固定，所述主轴通过销钉与所述连接法兰固定。

10.一种机器人滚边系统，其特征在于，包括机器人和如权利要求1-9任意一项所述的柔性滚边装置，所述机器人与所述柔性滚边装置的过渡件固定连接。

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