專利名稱：機器人智能滾邊壓合系統及工藝方法
技術領域：
本發明涉及汽車制造領域，特別涉及汽車制造業中的一種機器人智能滾邊壓合系統及エ藝方法。
背景技術：
目前，汽車車身門蓋內外板的連接通常使用包邊エ藝。使用傳統的模具和壓機進行沖壓包邊時，由于外板的包邊輪廓要根據車身外形的變化而變化，沿整個輪廓包邊的角度也不同，包邊過渡急劇的區域和包邊角度過大的區域，包邊都會非常困難。同時，傳統的沖壓包邊模具占地多，成本高，柔性差，為縮短汽車開發周期，提高產品競爭力，新型內外板連接技術和機器人滾邊技術逐漸應用于車身生產中
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明g在提供ー種克服上述已有技術不足之處的機器人智能滾邊壓合系統及エ藝方法，以便于縮短汽車產品開發周期，降低開發成本。本發明第一方面提供一種機器人智能滾邊壓合系統，包括六自由度并聯式機器人、滾壓機構、回轉工作臺、壓合底模、自控設備及安全圍欄，所述機器人兩側放置旋轉臺，所述安全圍欄外周分別布置機器人控制柜、電氣控制柜、氣動三聯件及操作臺，所述安全圍欄內周布置有激光掃描儀，其中所述六自由度并聯式機器人具有六個伺服軸，其包括機器人本體、機器人動カ電纜、信號電纜、機器人控制柜、示教器及板卡；所述滾壓機構包括法蘭盤、連接桿、滾輪安裝塊、平滾輪、直滾輪、階梯輪、圓柱銷、卡環擋圈及軸承，所述直滾輪通過上下卡環固定于所述滾輪安裝塊中間，所述平滾輪和階梯輪安裝于所述直滾輪兩側，所述安裝塊通過圓柱銷定位連接于所述連接桿上再通過法蘭盤與所述機器人連接；所述回轉工作臺通過所述機器人伺服控制，利用伺服電機控制旋轉，其包括工作臺、主體及其襯套緊固件、主軸及其襯套緊固件、大齒輪、小齒輪及調整螺栓，所述機器人端發出數據控制伺服電機旋轉量，通過所述主軸和齒輪轉換成所述工作臺的旋轉角度及速度；所述壓合底模包括底模模型、頂升氣缸、定位氣缸、頂升支架、定位支架及夾合支架，所述底模模型對應其所需壓合車板設置，所述底模模型的中部位置安裝頂升機構，所述頂升機構與氣缸相連，所述氣缸固定于所述底模模型上，且所述底模模型通過控制氣缸的動作實現定位與夾合等功能。優選地，電氣控制通過總線將機器人的輸入輸出信號與現場模塊信號對應。優選地，所述激光掃描儀的檢測區包括安全區、警報區及危險區。本發明第二方面提供一種機器人智能滾邊壓合的エ藝方法，包括上述的機器人智能滾邊壓合系統，且包括以下步驟
SI :將包邊滾頭通過法蘭盤與機器人連接，將滾輪安裝塊通過圓柱銷與連接桿定位連接，將平滾輪、直滾輪及階梯輪安裝于滾輪安裝塊上，通過軸承與卡環擋圈將直滾輪固定鎖緊；S2:將電源與氣源準備就緒后，按下操作臺的雙啟動按鈕啟動機器人智能滾邊壓合系統；S3:壓合底模的頂升氣缸頂起，將待壓合エ件放置于底模模型上，接近開關檢測到エ件到位信號，頂升氣缸下降，然后定位氣缸將エ件前后左右推到位后，關閉定位氣缸，定位支架圓柱插人工件的預留孔內進行定位，隨后所有氣缸關閉，將エ件固定；S4:機器人判斷信號到位后對エ件進行滾壓，滾壓過程中，氣缸按順序依次打開關閉；S5:滾壓完成后，所有氣缸打開，頂升氣缸頂起，確認安全無誤后進行換件進行下ー輪滾邊壓合。進ー步地，步驟S4的滾壓過程中，平滾輪貼合模具用于將エ件折合成預設角度，階梯輪貼合模具用于將エ件折合呈預設形狀，直滾輪貼合模具用于將エ件最終壓合成型。本發明提供的所述機器人智能滾邊壓合系統及エ藝方法，其通過機器人與滾壓機構實現エ件的滾邊壓合具有高精度的優點，工作臺的可控性使得系統對形狀各異的エ件具有更大的靈活性，并可避免多次裝夾引入的設置誤差，縮短加工時間，從而提高包邊效率及包邊質量，采用激光掃描儀的區域劃分檢測，與機器人的工作區域設定功能相互配合，在保證安全的情況下高效的完成壓料板的更換工作，電氣控制方面通過總線方式，將機器人輸入輸出信號與現場模塊信號對應起來，更換壓合底模也只需適量增減現場模塊即可，使得エ藝方法應用范圍廣，柔性高，エ藝效果好，工作節拍短，適應整個汽車行業發展潮流，操作簡單，安全可靠。


圖I為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統的正視圖；圖2為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統的俯視圖；圖3為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統中滾壓機構的正視圖；
圖4為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統中滾壓機構的剖視圖；圖5為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統中回轉工作臺示意圖；圖6為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統中激光掃描儀工作范圍示意圖；圖7為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統中車身前蓋板底模示意圖；圖8為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合系統中翼子板底模示意圖；圖9為本發明提出的一種機器人智能滾邊壓合エ藝方法的流程示意圖。圖中1-機器人；2_包邊滾頭；3_翼子板底模；4_前蓋板底模；5_組合底座；6_回轉轉工作臺；7_安全圍欄；8-機器人控制柜；9-氣動三聯件；10-操作臺；11_入口激光檢測區；12_激光掃描儀；13_電磁閥組；201_連接法蘭盤；202_連接桿；203_滾輪安裝塊；204_平滾輪；205_直滾輪；206_階梯輪；207_圓柱銷；208_卡環擋圈I ;209_軸承I ;210-軸承II ;211_卡環擋圈II ;V1-V19分別為車身前蓋板底模上的頂升氣缸及定位氣缸；V31-V45為翼子板底模的頂升氣缸及定位氣缸；601-工作臺；602_主體及其襯套緊固件；603-主軸及其襯套緊固件；604_齒輪及襯套件；605_調整螺栓。
具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式
來進ー步說明本發明的技術方案請參照圖I及圖2，本發明提供一種機器人智能滾邊壓合系統，包括六自由度并聯式機器人I、滾壓機構、回轉工作臺6、壓合底摸、自控設備及安全圍欄7，所述機器人I兩側放置旋轉臺，所述安全圍欄7外周分別布置機器人控制柜8、電氣控制柜、氣動三聯件9及操作臺10，所述安全圍欄7內周布置有激光掃描儀12，其中所述六自由度并聯式機器人具有六個伺服軸，其包括機器人本體、機器人動カ電纜、信號電纜、機器人控制柜8、示教器及板卡；
請參照圖3及圖4，所述滾壓機構包括法蘭盤201、連接桿202、滾輪安裝塊203、平滾輪204、直滾輪205、階梯輪206、圓柱銷207、卡環擋圈1208、軸承1209、軸承II210及卡環擋圈11211，所述直滾輪205通過上下卡環固定于所述滾輪安裝塊203中間，所述平滾輪204和階梯輪206安裝于所述直滾輪205兩側，所述安裝塊203通過圓柱銷207定位連接于所述連接桿202上再通過法蘭盤201與所述機器人I連接；請參照圖5，所述回轉工作臺6通過所述機器人I伺服控制，利用伺服電機控制旋轉，其包括工作臺601、主體及其襯套緊固件602、主軸及其襯套緊固件603、大小齒輪及其襯套件604及調整螺栓605，所述機器人I端發出數據控制伺服電機旋轉量，通過所述主軸603和齒輪604轉換成所述工作臺601的旋轉角度及速度；請參照圖6，所述激光掃描儀的檢測區11包括安全區、警報區及危險區。請參照圖I、圖2、圖7及圖8，本實施例中所述壓合底模具體包括翼子板底模3與前蓋板底模4，所述翼子板底模包括底模模型、頂升氣缸及定位氣缸V31-V45、頂升支架、定位支架及夾合支架，所述底模模型對應其所需壓合車板設置，所述底模模型的中部位置安裝頂升機構，所述頂升機構與氣缸相連，所述氣缸固定于所述底模模型上，且所述底模模型通過控制氣缸的動作實現定位與夾合等功能，所述前蓋板底模4亦包括所述翼子板底模的結構，其頂升氣缸及定位氣缸為V1-V19。電氣控制通過總線將機器人I的輸入輸出信號與現場模塊信號對應。請參照圖I至圖9，機器人I位于組合底座5上的中間位置，用螺栓連接，底座兩邊裝有兩個回轉工作臺6，回轉工作臺6的平臺601上放置前蓋板底模4和翼子板底模3各ー套，回轉工作臺6即為回轉平臺結構形式的變位機。工作臺601位于主體的正上方，主體602主要由伺服電機及外部齒輪連接機構組成，通過主軸603將電機的旋轉量轉移到齒輪604及其襯套件上，從而使工作臺601進行旋轉。調整螺栓機構605通過調整可以改變主軸襯套調整墊圈及齒輪的初始位置狀態，從而調整軸心的準確性。機器人I通過添加外部伺服控制器的方法控制轉臺的旋轉與機器人I配合工作。包邊滾頭2通過連接法蘭盤201與機器人I相連接，滾輪安裝塊203通過圓柱銷207與緊固于法蘭盤上的連接桿202定位連接，平滾輪204、直滾輪205和階梯輪206安裝在滾輪安裝塊203上，其中直滾輪205穿過兩個軸承209和210，用卡環擋圈1208和卡環擋圈II211雙卡環形式進行固定鎖緊。
電源和氣源準備就緒之后，按下操作臺10的雙啟動按鈕之后，系統開始運行。首先，前蓋板底模V16、V17頂升氣缸頂起，エ件放在前蓋板底模4上后，兩個接近檢測開關檢測到車板到位信號，V16、V17頂升氣缸頂起下降，然后由V3兩個對稱到位氣缸將車板前后左右推到位，再關閉V18、V19定位氣缸，定位支架圓柱插入車板預留孔內進行定位，隨后 VI、V2A、V2B、V4、V5、V6、V7、V9A、V9B、V10, VII、V12、V13、V14、V15 所有氣缸關閉，將車板固定死。機器人此時通過判斷各信號之后開始轉向前蓋板側進行工作，請參照圖9，前蓋板壓合エ藝步驟如下(I)預壓C-D邊，用平輪貼著模具從C-D滾，與模具距離為0mm，滾輪的ー側沿著模具走，把外邊從Iio度折到90度；(2)用平輪沿著模具從F-A邊，滾輪貼著模具走，與模具間距為0mm，從90度邊折 到60度角；(3)用平輪沿著模具從A-F邊，滾輪距離模具間距為1mm，角度為30度，從60度邊折到30度角；(4)用平輪沿著模具從F-A邊,滾輪距離模具間距為4. 5mm,角度為O度,從30度邊折到O度角；(5)用階梯輪沿著模具從A-F邊，滾輪距離模具間距為1mm，角度為O度，使A-F邊滾出水滴形狀；(6)用平輪沿著模具從F-E-D-C-B-A邊，滾輪貼著模具走，與模具間距為0mm，從90度邊折到60度角；(7)用平輪沿著模具從A-B-C-D-E-F邊，滾輪貼著模具走，與模具間距為1mm，從60度邊折到30度角；(8)用平輪沿著模具從F-E-D-C-B-A邊,滾輪貼著模具走,和模具間距為Omm,從30度邊折到O度角；(9)用直輪沿著模具從A-B-C-D-E-F邊，滾輪貼著模具走，滾輪距離模具間距為板厚加上O. 2mm的膠厚。其中，平滾輪貼合模具用于將エ件折合成預設角度，階梯輪貼合模具用于將エ件折合呈預設形狀，直滾輪貼合模具用于將エ件最終壓合成型。所述機器人I滾壓過程中，氣缸按順序依次打開關閉。例如機器人從VlI至V15過程中，首先Vll打開，當機器人滾壓頭運行到Vll和V12之間不干渉Vll動作吋，Vll關閉，V12準備打開，過了 V12之后V12關閉，V13準備打開，依次運行下去。壓合完成之后，所有氣缸打開，V16、V17頂升,確定安全無誤后進行換件。翼子板壓合過程頂升氣缸V38A、V38B先上升，放下エ件后下降，V31A、V31B進行推到位，隨后V39A、V39B兩氣缸壓合定位，四周其余氣缸V40、V41、V42、V43、V44、V45、V36、V35、V34、V33、V32同時關閉到位，將車板固定。然后按照滾邊エ藝要求進行控制氣缸打開關閉動作。其他板的壓合過程大致也和上述前蓋板壓合過程一致，本文在此不再贅述。位于兩側的操作臺10上有啟動、停止、報警、急停等操作按鈕及顯示燈，如工作需要停止，直接按下停止按鈕，繼續工作則復位再啟動即可。遇緊急故障控制柜急停按鈕、機器人急停按鈕和兩操作臺急停都可使系統立刻停止，解除故障后消除故障報警，復位再啟動即可。通過激光掃描儀12掃描范圍判斷，將機器人工作范圍鎖定，從而保證操作過程中的人身安全。根據仿真時間數據和現場測試時間來看，機器人滾壓前蓋板的時間為2分鐘左右，翼子板側位I分鐘左右，而人員換件時間一般為I分鐘，前蓋板比較大，在疲勞情況下需
I.5分鐘左右。這樣從很大程度上提高了生產效率，為整車的生產速度的提升奠定了良好的基礎。本發明提供的所述機器人智能滾邊壓合系統及エ藝方法，其通過機器人與滾壓機構實現エ件的滾邊壓合具有高精度的優點，工作臺的可控性使得系統對形狀各異的エ件具有更大的靈活性，并可避免多次裝夾引入的設置誤差，縮短加工時間，從而提高包邊效率及包邊質量，采用激光掃描儀的區域劃分檢測，與機器人的工作區域設定功能相互配合，在保證安全的情況下高效的完成壓料板的更換工作，電氣控制方面通過總線方式，將機器人輸入輸出信號與現場模塊信號對應起來，更換壓合底模也只需適量增減現場模塊即可，使得 エ藝方法應用范圍廣，柔性高，エ藝效果好，工作節拍短，適應整個汽車行業發展潮流，操作簡單，安全可靠。上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種機器人智能滾邊壓合系統，其特征在于，包括六自由度并聯式機器人、滾壓機構、回轉工作臺、壓合底模、自控設備及安全圍欄，所述機器人兩側放置旋轉臺，所述安全圍欄外周分別布置機器人控制柜、電氣控制柜、氣動三聯件及操作臺，所述安全圍欄內周布置有激光掃描儀，其中 所述六自由度并聯式機器人具有六個伺服軸，其包括機器人本體、機器人動力電纜、信號電纜、機器人控制柜、示教器及板卡； 所述滾壓機構包括法蘭盤、連接桿、滾輪安裝塊、平滾輪、直滾輪、階梯輪、圓柱銷、卡環擋圈及軸承，所述直滾輪通過上下卡環固定于所述滾輪安裝塊中間，所述平滾輪和階梯輪安裝于所述直滾輪兩側，所述安裝塊通過圓柱銷定位連接于所述連接桿上再通過法蘭盤與所述機器人連接； 所述回轉工作臺通過所述機器人伺服控制，利用伺服電機控制旋轉，其包括工作臺、主體及其襯套緊固件、主軸及其襯套緊固件、大齒輪、小齒輪及調整螺栓，所述機器人端發出數據控制伺服電機旋轉量，通過所述主軸和齒輪轉換成所述工作臺的旋轉角度及速度； 所述壓合底模包括底模模型、頂升氣缸、定位氣缸、頂升支架、定位支架及夾合支架，所述底模模型對應其所需壓合車板設置，所述底模模型的中部位置安裝頂升機構，所述頂升機構與氣缸相連，所述氣缸固定于所述底模模型上，且所述底模模型通過控制氣缸的動作實現定位與夾合等功能。
2.根據權利要求I所述的機器人智能滾邊壓合系統，其特征在于，電氣控制通過總線將機器人的輸入輸出信號與現場模塊信號對應。
3.根據權利要求I所述的機器人智能滾邊壓合系統，其特征在于，所述激光掃描儀的檢測區包括安全區、警報區及危險區。
4.一種機器人智能滾邊壓合的工藝方法，包括權利要求I所述的機器人智能滾邊壓合系統，其特征在于，包括以下步驟 51:將包邊滾頭通過法蘭盤與機器人連接，將滾輪安裝塊通過圓柱銷與連接桿定位連接，將平滾輪、直滾輪及階梯輪安裝于滾輪安裝塊上，通過軸承與卡環擋圈將直滾輪固定鎖緊； 52:將電源與氣源準備就緒后，按下操作臺的雙啟動按鈕啟動機器人智能滾邊壓合系統； 53:壓合底模的頂升氣缸頂起，將待壓合工件放置于底模模型上，接近開關檢測到工件到位信號，頂升氣缸下降，然后定位氣缸將工件前后左右推到位后，關閉定位氣缸，定位支架圓柱插入工件的預留孔內進行定位，隨后所有氣缸關閉，將工件固定； 54:機器人判斷信號到位后對工件進行滾壓，滾壓過程中，氣缸按順序依次打開關閉； 55:滾壓完成后，所有氣缸打開，頂升氣缸頂起，確認安全無誤后進行換件進行下一輪滾邊壓合。
5.根據權利要求4所述的機器人智能滾邊壓合的工藝方法，其特征在于，步驟S4的滾壓過程中，平滾輪貼合模具用于將工件折合成預設角度，階梯輪貼合模具用于將工件折合呈預設形狀，直滾輪貼合模具用于將工件最終壓合成型。
全文摘要
本發明公開了一種機器人智能滾邊壓合系統及工藝方法，包括六自由度并聯式機器人，滾壓機構、回轉工作臺、壓合底模及自控設備、安全設備。滾壓機構由法蘭盤、連接桿、滾頭安裝塊及安裝于安裝塊上的平滾輪、直滾輪、階梯輪組成。主體的連接關系為六自由度并聯式機器人通過法蘭盤聯接并驅動滾壓機構使滾子沿包邊方向移動，回轉工作臺上放置工件，回轉工作臺的轉動使工件另一邊成為待包邊。本發明具有高精度的優點；直接保證了包邊成形質量好，精度高，工作臺的可控性使得工作臺對形狀各異的工件具有更大的靈活性；避免了多次裝夾引入的設置誤差，縮短加工時間，從而提高包邊效率和包邊質量。
文檔編號B21D39/02GK102836926SQ201210347139
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者黃釗雄, 楊漾, 王尚榮, 朱栗波, 曹俊標, 魏建華 申請人:長沙長泰機器人有限公司