CN112077219A - 一种基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，包括若干组压刀机构，每组压刀机构包括底板、压刀基座、直线驱动单元、以及设置在压刀基座一侧上层的预包边压刀和下层的终包边压刀，其中，直线驱动单元用于驱动底板移动，使若干组预包边压刀和若干组终包边压刀分别能无缝拼接成汽车门盖件轮廓形状，用于汽车门盖件的一次性整圈包边。本发明通过设置可以无缝拼接成汽车门盖件轮廓形状的若干个压刀机构，而压刀机构上设置直线驱动机构、预包边压刀和终包边压刀，不仅具备包边高质量、高稳定性的需求，同时也满足市场应对不同车型所需要的柔性及高节拍，并且还具有低成本，占地小，容易发现问题且维护调试简单等优势。

Description

一种基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置

技术领域

本发明涉及汽车钣金加工领域，具体涉及一种基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置。

背景技术

汽车的四门两盖是汽车车身总成的重要组成部分，由于四门两盖属于汽车车身外型件，对外观及质量要求极高。目前汽车门盖的包边方法主要分为机械手滚边、压机包边及专机包边。

机械手滚边方案主要由滚边夹具系统、滚轮系统、机器人及其控制系统构成，机械手滚边方案包边时，滚轮需沿门盖周边滚动两次，其生产节拍远远跟不上主机厂需求，同时多个机器人导致设备投入过大，且占地空间大，并且如果发现问题，调试起来难度巨大。

压机包边方案主要由压刀机加扣合模构成，压机包边虽然生产节拍与包边质量稳定性都还不错，但是需根据门盖造型开不同的扣合模，扣合模生产周期长，开模成本高，同时就维护性而言，压机包边更难发现问题，不易维修。

专机包边主要由包边机构、动力源和电控系统三部分组成。加工制造精度要求高，控制系统复杂，压合力难以控制，调试难度大，设备维护复杂。

其中，现有技术中存在多种包边设备，各种包边设备能适应不同钣金包边。虽然，这些包边设备也能对汽车门盖件进行包边，然而，这些包边设备基本都是分步包边，一次只能对门盖件的一个法兰边进行包覆，不能一次完成整个门盖件的包边，一方面加工效率低，另一方面，由于分步包边，需要更换工位，加工出来的产品一致性差，质量无法得到保障，不能完全满足现有的市场需求。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，以实现汽车门盖件的一次性整圈包边。

为此，本发明提出了一种基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，包括若干组压刀机构，每组所述压刀机构包括底板、压刀基座、自锁机构、直线驱动单元、以及设置在所述压刀基座一侧上层的预包边压刀和下层的终包边压刀，其中，所述直线驱动单元用于驱动所述底板移动，若干组所述预包边压刀和若干组所述终包边压刀分别能拼接成汽车门盖件轮廓形状，用于汽车门盖件的包边；即利用多组压刀根据加工门盖件的轮廓形状环形围绕布置，实现对门盖件的一次性整圈包边，该设计具有提高生产节拍，工艺一致性好的优点。

进一步地，所述自锁机构包括气缸、自锁轴、以及轴套，其中，所述底板后端具有倾斜面，所述自锁轴上端也具有倾斜面，所述自锁轴与所述底板通过倾斜面互相配合，以实现机械自锁。

进一步地，所述预包边压刀和所述终包边压刀分别包括若干段压刀刀片，该设计使压刀分段可调更好适应门盖件轮廓，具有柔性高的特点。

进一步地，所述压刀刀片与所述压刀基座之间设有可调垫片，该设计用来调节压刀刀片的高度。

进一步地，所述底板的上下及左右面上都配有自润滑板，所述底板的左右两侧分别设有两侧压板，用于底板的运动导向。

进一步地，所述底板外侧设有位置传感器。

进一步地，所述底板前端设有前侧压板。

进一步地，所述压刀基座与所述前侧压板之间装有限位螺钉。

进一步地，压刀装置根据门盖件形状设置4～6个所述压刀机构。

进一步地，所述底板上设置有中间限位孔，所述中间限位孔下侧设有中间限位机构，用于限定所述底板的中间位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，通过设置可以无缝拼接成汽车门盖件轮廓形状的若干个压刀机构，而压刀机构上设置直线驱动机构、预包边压刀和终包边压刀，且预包边压刀和终包边压刀拼接完成后与整个门盖件的外轮廓相匹配，使汽车门盖件在包边时能一次性完成整圈包边，不仅具备包边高质量、高稳定性的需求，同时也满足市场应对不同车型所需要的柔性及高节拍，并且还具有低成本，占地小，容易发现问题且维护调试简单等优势。完全满足目前的市场需求，具有广阔的市场空间。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的汽车门盖件包边设备的结构示意图；

图2为本发明的压刀机构的结构示意图；

图3为本发明的压刀机构中自锁机构的结构示意图；

图4为本发明的若干压刀机构围成一圈时的结构示意图；

图5为本发明的压刀机构与胎模处于不同配合位置时的结构示意图；

图6为本发明的压刀机构中预包边压刀与胎模配合的结构示意图一；

图7为本发明的压刀机构中预包边压刀与胎模配合的结构示意图二；

图8为本发明的压刀机构中终包边压刀与胎模配合的结构示意图一；

图9为本发明的压刀机构中终包边压刀与胎模配合的结构示意图二；

图10为整个压刀机构划分为四个区域时的结构示意图；

图11为整个压刀机构划分为五个区域时的结构示意图；

图12为本发明的压刀机构中中间限位机构的结构示意图；以及

图13为本发明的压刀机构中压刀安装面的结构示意图。

附图标记说明

1、压刀机构；2、胎模；3、顶升机构；4、预包边压刀；5、终包边压刀；6、垫片；7、压刀基座；8、底板；9、前侧压板；10、两侧压板；11、自锁机构；12、直线驱动单元；13、限位螺钉；14、位置传感器；15、自锁轴；16、轴套；17、压刀安装面；18、压刀刀片；19、门盖件；20、中间限位孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1-图13示出了根据本发明的一些实施例。

如图1～13所示，基于分段控制原理的桌式包边机包括压刀装置、胎模2、以及顶升机构3。

汽车门盖件件固定于胎模2上，胎模2由底部的顶升机构3驱动上下运动；压刀装置在胎模2周边分布，并由多组压刀机构1组成。

每组压刀机构1均由直线驱动单元12驱动前后往复运动，如图4所示，当所有压刀机构1运动至包边工作位置时，所有压刀机构1上的压刀刀片18被无缝拼接在一起围成一整圈，拼接成汽车门盖件轮廓形状。即利用多组压刀根据加工门盖件的轮廓形状环形围绕布置，实现对门盖件的一次性整圈包边，该设计具有提高生产节拍，工艺一致性好的优点。

具体地，如图2所示，压刀机构1包括底板8、压刀基座7、直线驱动单元12、设置在所述压刀基座7一侧上层的预包边压刀4和下层的终包边压刀5。

其中，为减少压刀机构1的受力，合理的将预包边压刀4置于上层，因为终包边的力远大于预包边的力，终包边压刀5置于下层可使压刀机构1所受终包边力的力臂减小，压刀机构1受力更小，同时预包边压刀4与终包边压刀5之间需根据胎模2外侧造型保证合理间距，保证胎模2在包边时拥有合理的运动空间。

具体地，如图1、4所示，预包边压刀4及终包边压刀5都由若干段压刀刀片18拼接而成，每段压刀刀片18上方都装有两组可调垫片6，可对单片压刀刀片工作面进行上下位置以及小角度的微调。

每段压刀刀片的刀头形状不完全相同，若干段压刀刀片拼接后能与对应位置的门盖件的外轮廓相匹配，所有预包边压刀4和终包边压刀5拼接完成后能围成一圈，其形状与整个门盖件的外轮廓相匹配，通过预包边压刀4或终包边压刀5的运动，汽车门盖件在包边时能一次性完成整圈包边，因此包边的节拍大大加快，包边质量、稳定性及一致性大大提升。

如图13所示，本发明中单个压刀机构都配有分段的多个压刀刀片18，虽然每个压刀刀片在前后方向可能因门盖件19造型原因存在角度偏差，但是压刀安装面17在竖直方向的安装高度都是一致的。但也会存在其他情况，当门盖件件某处位置相对其他位置而言高度偏差较大，即门盖件19某位置上翘，这样的话上翘位置对应的压刀刀片18则需要进行相对位置的调整，从而导致单个压刀机构同一层的几段压刀竖直方向的压刀安装面17不在同一高度，出现相互错开或者角度偏差的情况，以适应门盖件件造型。该设计使压刀分段可调更好适应门盖件轮廓，具有柔性高的特点。

其中，在对压刀进行设计时，单个压刀的长度以及质量都需要保证在一定的合理范围内，在保证单个压刀的强度条件下，质量做到最低；同时压刀长度要做到根据门盖件件造型分布均匀，且要同时兼顾质量要求及单个压刀安装螺钉的受力强度要求，单个压刀安装螺钉呈三角分布，最大程度上增加组合螺钉强度，质量要求即满足普通人可单手拿动，方便安装调试，并且调试时可根据板件包边问题所在位置，找到对应的压刀进行单独的位置调整，找到对应的压刀进行单独的位置调整，压刀上下及前后位置都可通过机构所配的调整垫片6进行调节，或者是对问题位置对应的压刀工作面进行修膜处理，大大降低了调试难度与调试周期。

如图2所示，预包边压刀4及终包边压刀5均安装于三角形的压刀基座7上，由于包边力基本都通过压刀传递到压刀基座7上，为保证压刀基座7的强度，压刀基座7整体铸造而成，压刀刀片安装部位都设计有加强筋结构，三角造型不仅稳定性好，且最大程度上减少压刀基座7质量，同时降低了铸造成本。

如图2所示，压刀基座7固定安装在底板8上，底板8的左右两侧分别设有两侧压板10，底板8前侧设有前侧压板9，且底板8的上下及左右面上都配有自润滑板，自润滑板起到润滑作用，其中，两侧压板10具有导向功能，限制了压刀机构1的运动方向，压刀基座7、底板8、预包边压刀4及终包边压刀5通过直线驱动单元12驱动前后往复运动。

其中，前侧压板9套设在底板8前端，进一步减小了压刀机构1在包边时的整体受力变形，同时，底板8的伸出部位下表面在包边时与顶升机构3互相接触，充当限位面的功能，防止由于顶升机构3过压而导致的压刀及压刀基座损坏变形以及包边质量问题。

具体地，由于预包边压刀4工作面具有倾斜角度的原因，大部分压刀机构1在预包边过程中底板8会受到一个沿驱动方向向后的分力，当此分力的大小超过直线驱动单元的推力时，则直线驱动单元12的推杆会回缩，从而导致压刀机构1整体前后窜动，因此需要自锁机构11来对压刀机构1进行锁死固定，防止其前后窜动而造成包边质量问题。

如图3所示，自锁机构11包括气缸、自锁轴15、以及轴套16，气缸和轴套16固定在包边设备的机架上，由气缸驱动自锁轴15在轴套16中上下往复运动，底板8后端具有倾斜面，自锁轴15上端也具有倾斜面，自锁轴15与底板8通过倾斜面互相配合，倾斜面角度满足机械自锁角原理。其中，如果压刀机构1前后工作位置变化，同样可通过调整气缸位移量实现自锁功能，也就是说，同一自锁机构11可满足压刀机构1多个不同工作位置的自锁。

在本实施例中，并非所有的压刀机构1都需要配备自锁机构11，在某些特定条件下，如预压刀面角度水平或斜向下时，压刀机构不会受到沿驱动方向向后的分力，此情况是肯定不要自锁机构11的；分力的大小是由预压刀工作面角度的大小以及工作面的长度共同，若分力小于气缸推力，这种情况下也是不需要自锁装置的，由于压刀工作面相当复杂，分力难以明确计算，因此很多情况下无法判断分力与气缸推力的大小关系，此时就需要在压刀机构1上预留自锁机构11的安装位置，以备不时之需。

在一实施例中，如图2所示，压刀基座7与前侧压板9之间装有限位螺钉13，同时也配有调节垫片，可对压刀机构1的前后位置进行微调。

在一实施例中，如图2所示，所述底板8外侧设置有位置传感器14，位置传感器14可感知压刀机构1的所处位置，当压刀机构1运动到包边位置时，自锁机构11将会立刻启动，压刀机构1将会被锁死固定。

在一实施例中，整个压刀装置中压刀机构1的数量是根据板件的大小以及造型等原因共同决定的，压刀机构6数量通常为4～6个，如图4所示，上述实施例所提方案对应的压刀机构6数量是6个。

如图10所示，若门盖件件单边造型比较规则，可能单边只需要一个压刀机构1，即总共仅仅需要4个压刀机构1就能组成一个环形的压刀装置。如图11所示，若门盖件件单边造型比较规则，而门盖件件某一边的造型不够规则或者其他情况，我们可与将压刀装置设计成5个压刀机构。

在一实施例中，如图12所示，所述底板8上设置有中间限位孔20，中间限位孔20下侧具有中间限位机构，中间限位机构能与底板8上的中间限位孔20配合，其中，中间限位机构与自锁机构11结构类似，同样是由气缸驱动限位轴在轴套中上下往复运动。

其中，通常情况下包边工艺只有预压包边及终压包边两步，但也存在因门盖件件开角过大而导致两步包边无法完成的情况，此时就需要在预压及终压包边中加一步包边工艺，因此预包边压刀需要单独完成两步包边工艺，预包边压刀将设计成需要拥有两个加工面的复合压刀，此时需要压刀机构驱动压刀到两个不同的工作位置，压刀机构的直线驱动单元为气缸，需要给压刀机构加一个中间位的限位装置，使得压刀机构可以停留在中间位置。

在一实施例中，自锁机构还可以使用电缸驱动、电机驱动、带储气罐、或者使用增压阀的气缸驱动，同样能实现相应的自锁功能。

本发明的基于分段控制原理的桌式包边机的包边步骤如下：

如图5所示，首先，顶升机构3驱动胎模2至上件工位a，上件工位a为胎模2的最高位，当门盖件件被固定于胎模2上时，顶升机构3驱动胎模2下降至预包边等待工位c，如图6所示，此时，处于退回状态的压刀机构1由直线驱动单元驱动移动至包边工位，即每层压刀刀片都被贴合在一起围成一整圈的位置，这个时候，顶升机构3驱动固定门盖件件的胎模2向上运动至预包边工位b，如图7所示，门盖外板的边缘会与预包边压刀4工作面相对运动完成门盖件的预包边。

预包边完成后，顶升机构3立刻驱动胎模2回到预包边等待位c，如图6所示，此时，多个直线驱动单元12分别驱动压刀机构1四散而开，全部退回至等待工位，然后顶升机构3驱动胎模2继续向下运动至终包边等待位e，如图8所示，胎模2到终包边等待位e后，直线驱动单元12又驱动压刀机构1运动至包边工作位，这个时候，顶升机构3驱动固定门盖件件的胎模2向上运动至终包边工位d，如图9所示，门盖外板边缘会与终包边压刀5工作面相对运动至完全贴合，完成门盖件的终包边。

终包边完成后，顶升机构3驱动胎模2回到终包边等待位e，此时，压刀机构1再次退回打开至等待工位，同时顶升机构3驱动胎模2向上运动至上件工位a，然后机器人进入设备，抓取包边完成后的门盖件离开工位，完成整个汽车门盖的包边流程。

除了上述有益效果，上述实施例还具有如下特点：

1、多个压刀机构的压刀在包边工作位时相互无缝贴合围成一整圈，汽车门盖件件在包边时整圈整体一次性包边，因此包边的节拍大大加快，包边质量、稳定性及包边一致性大大提升。

2、压刀机构可根据不同汽车门盖件件进行前后位置的调整，压刀及胎模需根据不同板件单独设计，其余大部分零件均可重复使用，实现柔性化以及标准化，同时设备占地面积也取决于板件大小，本发明的压刀装置结构紧凑、合理分布于汽车门盖件件四周，同时直线驱动单元置于压刀基座底部进一步压缩机构水平空间，相对来说，占地面积更小，成本也更低。

3、单个压刀机构的压刀并非是一个整体，而是由多段均匀长度的压刀拼接而成，这种分体式设计，方便安装调试，并且调试时可根据板件包边问题所在位置，找到对应的压刀进行单独的位置调整，压刀上下及前后位置都可通过机构所配的调整垫片进行调节，或者是对问题位置对应的压刀工作面进行修膜处理，大大降低了调试难度与调试周期。

4、压刀机构单独配有自锁机构，可防止包边时由于包边力过大而造成的质量问题,且同一自锁机构可满足多个工作位置的自锁功能。若无自锁机构，保证压刀机构包边时不发生窜动则需要更大的保持力，就需要更大缸径的气缸或者更大功率的电机驱动，一方面会造成资源的浪费以及整体安装空间变大，机构不够紧凑，另一方面也增加了成本，而本发明提到的自锁机构结构及工作原理简单，同时很好的解决了安装空间及成本问题，可谓是一举多得。

5、底板伸出部位的设计不仅仅可通过前侧压板的安装，减少机构的受力变形，同时还能起到包边限位以及过压保护的功能，在保证包边质量的同时，保护了压刀机构的安全，同样是一举多得。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，包括若干组压刀机构(1)，每组所述压刀机构(1)包括底板(8)、压刀基座(7)、自锁机构(11)、直线驱动单元(12)、以及设置在所述压刀基座(7)一侧上层的预包边压刀(4)和下层的终包边压刀(5)，

其中，所述直线驱动单元(12)用于驱动所述底板(8)移动，若干组所述预包边压刀(4)和若干组所述终包边压刀(5)分别能拼接成汽车门盖件轮廓形状，用于汽车门盖件的包边。

2.根据权利要求1所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述自锁机构(11)包括气缸、自锁轴(15)、以及轴套(16)，其中，所述底板(8)后端具有倾斜面，所述自锁轴(15)上端也具有倾斜面，所述自锁轴(15)与所述底板(8)通过倾斜面互相配合，以实现机械自锁。

3.根据权利要求1所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述预包边压刀(4)和所述终包边压刀(5)分别包括若干段压刀刀片(18)。

4.根据权利要求3所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述压刀刀片(18)与所述压刀基座(7)之间设有可调垫片(6)。

5.根据权利要求1所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述底板(8)的上下及左右面上都配有自润滑板，所述底板(8)的左右两侧分别设有两侧压板(10)，用于底板(8)的运动导向。

6.根据权利要求1所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述底板(8)外侧设有位置传感器(14)。

7.根据权利要求1所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述底板(8)前端设有前侧压板(9)。

8.根据权利要求7所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述压刀基座(7)与所述前侧压板(9)之间装有限位螺钉(13)。

9.根据权利要求1所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，压刀装置根据门盖件(19)形状设置4～6个所述压刀机构(1)。

10.根据权利要求1所述的基于分段控制原理的桌式包边机压刀装置，其特征在于，所述底板(8)上设置有中间限位孔(20)，所述中间限位孔(20)下侧设有中间限位机构，用于限定所述底板(8)的中间位置。

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