CN1190278C - 一种自动辊压折边工具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于进行自动辊压折边的折边工具，该折边工具包括固定在操纵器上的第一构件(2)，和与第一构件(2)可转动地连接的第二构件(3)。第二构件(3)包括第一折边辊(4)。弹簧设置成，在随移动而增加的作用力下，允许第一构件(2)与第二构件(3)之间产生相对移动。本发明还涉及一种利用折边工具进行辊压折边的方法，该折边工具包括固定在操纵器上的第一构件(2)，以及可相对于第一构件(2)作枢轴转动的第二构件(3)。第二构件设有折边辊并由背离第一构件的弹簧力促动。

Description

一种自动辊压折边工具和方法

技术领域

本发明涉及一种用于自动辊压折边的折边工具，该工具包括固定在操纵器上的第一构件、可移动地连接在第一构件上并包括第一折边辊的第二构件、以及在随移动而增加的作用力下允许第一构件和第二构件产生相对运动的弹簧。

本发明还涉及一种用折边工具进行辊压折边的方法，所述折边工具包括固定在操纵器上的第一构件和可动连接在第一构件上并带有折边辊的第二构件，其中，第二构件由背离第一构件的弹簧压力推离第一构件。

最后，本发明还涉及上述折边工具的使用以及上述方法的实际生产应用。

背景技术

在连接两个金属片材时，如果对表面光洁度的要求很高，就经常采用折边来作为焊接的一种更好的替代方式。折边过程如下：将其中的一个工件的边缘部分伸出超过第二工件，再将该边缘部分沿第二工件压到工件上并对其进行推压直至第二工件的边缘部分包在第一工件和其折过来的边缘部分之间。上述第一工件边缘部分的折边通常通过辊轮沿边缘部分的纵向移动来实现。

专利EP 577 876公布了一种装在工业机器人上的折边装置。该公告所说明的折边装置设有固定连接在机器人移动装置上的第一导向件，以及装在第一导向件的凹腔中并可在其中移动的第二导向件。这两个导向件一起形成了一种伸缩机构。在这两个能相对移动的导向件中间设有弹簧，该弹簧能影响两导向件的运动并产生一个导向件向另一导向件的逆向移动。上述结构有助于折边辊朝向和背离机器人移动装置的移动，这对于满意的折边效果很有必要。不过，由于所选导向结构形式的原因，该折边辊的移动精确度太低。

在上述的结构中，该折边辊的位置与所述伸缩机构的纵向有相当大的侧向距离，其中，所述纵向与第二导向件的移动方向一致。因此，导向件将受到倾斜载荷，“挤住的抽屉效应”就成为令人担心的问题。由于折边辊的侧向伸出量比较大，伸缩导向件最小的移动也会导致折边辊很大的移动量，固该倾斜载荷会破坏移动的精确性。另外，所述相对移动的导向件的严重磨损也是一个要考虑的问题，否则就真的会产生磨损。

现有技术的装置只有一个折边辊，所以会导致费时的调整工作或重新组装。

发明内容

本发明的目的之一是设计出序言部分所述的并能排除现有技术固有缺陷的一种折边工具。尤其是，本发明的目的之一是设计出一种折边工具，并且该折边工具的折边辊具有比采用现有技术所能达到的精度要高得多的导向。另外，本发明的目的之一是实现一种折边工具，并且该折边工具不承受会减少其使用寿命或影响折边辊移动方式的斜向载荷。最后，本发明的目的之一是实现一种折边工具，该折边工具极其坚固，在使用中运行可靠。

如果序言所述的折边工具的特征在于第二构件是以可转动的方式连接在第一构件上，那么形成本发明基本点的上述目的就可以实现。

如果带有折边辊的第二构件基本上是作回转运动，则与折边辊在侧向伸出相当大距离的伸缩机构相比，其导向的精度就会大为提高。而且，由于采用这种结构，承受斜向载荷的可能性也会被消除或减少。

本发明的另一个目的是进一步提高折边工具的精度。

根据本发明，通过如下设置便可达到上述目的：折边工具设有一个托辊和一个平面辊，托辊的直径大于平面辊的，并且两个辊沿同一轴自由转动。

由于这些特征，该折边工具具有如下优点：折边精度不仅仅取决于操纵器移动的精确性和折边工具的精度，还可因托辊与工件或其支撑面的紧贴而得到进一步的提高。

如果在对接合件的最后压制工序，即所谓的“最终折边”工序中采用一个导辊，可进一步提高折边精度，尤其是侧向(侧面)的折边精度。该导辊紧靠一个导向轨，其中，所述导向轨可作为工件的支撑台的一部分。导辊的轴与折边辊的轴相互之间基本上成直角。从而，各个辊的接触压力可独立进行调节。因此，可在不对外部带来影响的情况下改变折边辊和工件的接触压力。

另外，本发明的又一个目的是提高根据本发明装置的适应性和生产能力。

此目的可通过让该折边工具还包括一个绕与第一折边辊的轴分开的轴转动的第二折边辊来实现。

由于这些特征，该折边工具具有如下优点：在新一轮工作开始之前，只需要将折边工具相对于工件确定一个新的方位。

本发明的最后一个目的是让折边工具的弹簧的弹簧常数能够变化。

此目的可通过让弹簧包括一个带有可膨胀的内装气体的皮腔的空气弹簧而达到。

这样，就可以实现折边工具与工件的接触压力的快速变化。

附图说明

下文将参考附图对本发明作非常详细的说明。在附图中：

图1为根据本发明的装置的透视图；

图2为沿图1中箭头A的方向看过去的根据本发明的装置的视图；

图3为沿图1中箭头B的方向看过去的根据本发明的装置的侧视图；

图4为根据本发明的装置的分解图；

图5为装置中支撑折边辊的部件的放大分解图；

图6显示了沿图1中箭头A的方向看过去的根据本发明的装置的第一个实施例；

图7是与图3相对应的视图，显示了根据本发明的装置的第二个改进的实施例；

图8是与图3相对应的视图，显示了根据本发明的装置的第三个改进的实施例；

图9是与图6相对应的视图，显示了根据本发明的装置的第四个改进的实施例。

优选实施例说明

下面以应用在工业机器人中的示例来对本发明进行说明。不过，很自然本发明也可应用在任何其他类型的在工件和折边工具之间产生所需的移动路径的移动装置或操纵器上，其中，折边工具在实践中包括紧靠工件并沿其滚动的折边辊。用语“操纵器”应该被广义地理解为也包含相对于固定的折边辊让工件移动的装置，以及工件和折边辊都移动的装置。

在进行折边时，工件固定在支撑台28(只在图9中有示出)上，该支撑台28部分地起着决定成品折边件的形状的作用，以及在最后的折边操作中当折边辊对工件进行加工时，部分地起着工件支撑面的作用。

在图1中，工业机器人中的移动装置或操纵器由虚线示出，该操纵器是工业机器人中沿极为复杂的移动路径移动的部分，并充当机器人工作时的末端执行器或设备。标号2、3分别指代第一和第二支撑件，其中，第一或上支撑件2通过适当的螺栓连接和相关的导引面固定在机器人的操纵器上。第二或下支撑件3在其两侧都支撑着一个折边辊4，两个折边辊4以枢轴方式连在第二支撑件上并能转动，两个折边辊4可绕公共轴5转动。折边辊4用来与要折边的工件的边缘部分接触并对该部分进行辊压，也即沿折边路径移动。绕垂直轴线24(图3)转动根据本发明的装置，比如说通过机器人的移动可以将两个折边辊的位置对调。

第二支撑件3可相对于第一支撑件2移动，具体地说是绕第二轴6与第一支撑件2成铰链连接关系。第二轴6与第一轴5和支撑件2在操纵器上的固定支座有一定的距离，在示出的实施例中，第二轴6与第一轴5平行。这意味着第二支撑件3可绕第二轴6作枢轴摆动，因此该枢轴摆动造成了处于一边的第一轴5和折边辊4与处于另一边的机器人操纵器之间的距离可以变化。

当根据本发明的装置处于工作状态时，在操纵器1沿基本上与轴5成直角的方向的作用力下，装置沿折边路径移动，即沿工件的边缘部分移动，其中，工件抵靠或固定地夹紧在支撑台28(图9)上。其他角度也可能会出现。折边辊4朝向和背离操纵器1所作的枢轴运动的结果，使得折边辊也能沿与第一轴5和折边辊4沿折边路径的移动所定义的平面相交的平面内移动。结果，在第二支撑件3相对于第一支撑件2的枢轴运动的作用下，折边辊4可朝向或背离折边路径即工件移动。

在上面示出的现在正作说明的实施例中，轴5和轴6基本上相互平行并相距一段距离。为了实现这种布置，第二或下支撑件3形状近似于字母L，折边辊4位于短柱的自由端，而第二轴6位于长柱的自由端。

第一支撑件2，也即固定在操纵器1上的支撑件呈细长平直状并有第一端部7，其朝上的表面27与操纵器1紧贴，支撑件2可通过前面所述螺栓连接件和适当的导向面固定在操纵器1上。第一支撑件2的相对的第二端部8处于第二轴6所在的区域。在支撑件的第二端部8的背向操纵器1的面上有两个相互平行的吊臂9和10，第二支撑件3的长柱就处于两吊臂内，其运动受两吊臂的限制，所以除了前面所述的枢轴转动或摆动外，其他的运动方式都不可能。两个支撑件之间的枢轴或转动连接通过穿过吊臂9和10的轴颈销11来实现，在第二或下支撑件3上设有一个带轴套的孔。在吊臂9和10的内侧和第二支撑件3的侧面之间设置有轴颈垫圈12和13，因此第二或下支撑件3在轴颈销11的轴向和径向的运动都能被正确地导向。

为了限制下支撑件3的枢轴转动范围，在第二轴6附近设有细长的弓形孔(附图中没有示出)，在孔中设有锁销14。锁销14固定在两个吊臂9和10上。

如同前面所述，折边辊4可沿将第一轴5和折边辊4在折边路径上的移动方向所限定的平面平分的方向朝向和背离机器人操纵器1移动。折边辊4朝向和背离机器人操纵器1以及朝向和背离折边路径即工件的移动受弹簧装置的控制，所述弹簧装置包括一个可由气体压力介质促动的内部皮腔15。皮腔15设有上述气体压力介质的出口16，该出口16与一个加压装置成流通连接，以便于快速输送或排空气体压力介质。因此，弹簧15的弹簧常数可快速地进行调整。如果往皮腔15的内部充压，弹簧的压力将沿背离操纵器的方向，也即朝向工件的方向移动折边辊4。如果操纵器1看起来是固定地夹紧在折边路径上，皮腔15内部压力的改变也会使得折边辊4紧压工件的压力发生改变。从图中可以很清楚地看出，皮腔15在两个支撑件2、3之间，具体地说，是在与操纵器1合作的第一支撑件2的端部7所在的区域。

图5显示了折边辊4在第二或下支撑件3下端的固定方式。从图中看得很清楚，该支撑件有一个可用螺丝18固定在支撑件上的底轴承盖17。该轴承盖和支撑件3的下端之间形成了一个容纳和锁定滚动轴承20的支座19。滚动轴承20内装有短轴21，短轴21的相对两端部开有螺纹孔，折边辊4可拧在该孔中直至正确的位置。(图5示出的两折边辊和图1到图3示出的两折边辊的位置不同，旨在显示两折边辊的位置非常容易对调)。为了方便折边辊拧至正确的位置，在两折边辊上以及短轴21上开有锁槽22。

图6显示了根据本发明的装置的一个改进的实施例。在此实施例中，轴5(或其对应物)穿过折边辊4，折边辊4包括托辊23a和平面辊26a。不过也可以有两个平面辊26a和26b以及两个托辊23a和23b，轴5的两边的相对端部每边都有一个托辊和一个平面辊。从图中可看得很清楚，托辊的直径要大于各自的平面辊，并用来在与其接触的工件或支撑台28上滚动和支撑。另外，所有的辊轮都可绕其轴单独转动。

此实施例的变化在图6中用虚线5示出，虚线5表示辊轮4a、4b、23a、23b的转动轴线5仍与原来的轴线在同一平面，但二者成一定的角度。

在前面的说明中，支撑辊轮或辊轮组(导辊和折边辊)的轴5被描述成与第二支撑件3的枢轴6平行。在另一个可选实施例中，这一条并不是必须的或想要的。因此，轴5，或更正确地说是其前面所述的对应物，可以绕垂直轴线24取可选的角度，轴线24在图3和图6中有示出并可垂直于与机器人操纵器1紧靠的第一支撑件2的上表面27。另外，轴5还可以有绕横轴25取可选角度的对应轴5’、5”、5，横轴25与垂直轴线24成直角，在图3中有示出。辊轮或辊轮组的轴的这些不同的设置方式在图6、图7、图8中分别以5’、5”、5示出。

本发明还包括这样的实施例，在该实施例中，底支撑件3中带有辊轮或辊轮组(导辊和折边辊)的部分设有不止一根轴，每根轴支撑一个或多个辊轮。这些轴可以取前面所述的所有方位，也可以相互平行或成一定的角度。

图9显示了根据本发明的又一实施例。此实施例包括一个导辊29，至少在折边操作的最后阶段，通过导辊29沿支撑台28上的导向路径30的移动来对折边辊4进行导向并提高其移动路径的精度。

在图9所示的实施例中，导辊29的旋转轴31基本上与折边辊4的旋转轴成直角，并大致平行于图6所示的垂直轴25。不过，导辊29的轴31的方位并不一定要和上面所述一样，但必须与支撑台28上的导向路径30的方位适合。

在根据图9的实施例中，导辊29的移动路径上可设置由如塑料或橡胶的可弹性变形的或具有弹性的材料构成的涂层。另外一种可选方案是，在导向路径30上铺上上述材料。

最后，本发明还包括用其他弹簧替换掉皮腔15或对其进行补充的实施例，这些弹簧可为碟簧、螺旋弹簧、扭簧、片簧等等。

Claims (13)

1.一种用于自动辊压折边的折边工具，所述折边工具包括固定在操纵器上的第一构件(2)、可移动地连接在所述第一构件(2)上并包括第一折边辊(4)的第二构件(3)、以及弹簧，在随移动而增加的作用力下，所述弹簧允许所述第一构件(2)和所述第二构件(3)之间产生相对移动，其特征在于，所述第二构件(3)可枢轴转动地连接在所述第一构件(2)上。

2.根据权利要求1所述的折边工具，其特征在于，所述第一构件(2)包括包围所述第二构件(3)的两个吊臂(9、10)，轴(6)穿过所述吊臂(9、10)和所述第二构件(3)，并使所述第二构件(3)可在垂直于所述轴(6)的平面内转动，还阻止了其他方向的移动。

3.根据权利要求1或2所述的折边工具，其特征在于，所述弹簧包括带有内装气体的可膨胀皮腔(15)的气体弹簧。

4.根据权利要求3所述的折边工具，其特征在于，通过从外部输入或排空气体可改变气体弹簧的压力。

5.根据权利要求1或2所述的折边工具，其特征在于，至少在折边操作的最后阶段，导辊(29)靠在固定工件的支撑台(28)上的导向槽(30)上并沿其移动。

6.根据权利要求1或2所述的折边工具，其特征在于，所述第一折边辊(4)包括托辊(23)和平面辊(26)，所述托辊直径大于所述平面辊的直径，所述托辊(23)和平面辊(26)可绕相同轴(5、5’、5”、5)自由转动。

7.根据权利要求1或2所述的折边工具，其特征在于，所述第二构件(3)包括第二折边辊(4)，所述第二折边辊(4)的旋转轴与所述第一折边辊的轴是分开的。

8.根据权利要求1或2的折边工具，可用于进行汽车部件折边的工业机器人。

9.一种利用折边工具进行辊压折边的方法，所述折边工具包括固定在操纵器上的第一构件(2)和可移动地连接在所述第一构件(2)上并设有折边辊(4)的第二构件(3)，所述第二构件(3)由远离所述第一构件(2)的弹簧力促动，所述方法的特征在于，所述第二构件(3)可相对于所述第一构件(2)作枢轴转动。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述弹簧力是通过气体弹簧来实现的，所述气体弹簧包括内装气体的可膨胀皮腔(15)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述弹簧力大小分别通过向所述皮腔充气或从中排气而改变。

12.根据权利要求9到11中任何一项所述的方法，其特征在于，至少在折边操作的最后阶段即最终折边阶段，通过使导辊(29)沿固定工件的支撑台(28)上的导向槽(30)移动，导引所述折边辊(4)在折边件的侧向移动辊压，从而生产出折边件。

13.根据权利要求9到11中任何一项所述的方法，可用于进行汽车部件折边的工业机器人。