專利名稱：輥子卷邊方法和輥子卷邊裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種輥子巻邊方法和輥子巻邊裝置，用于將作為 板豎立邊緣的折邊向板內側彎曲。
背景技術：
汽車引擎罩、行李箱、車門和駕駛室具有通過將作為板豎立 邊緣的折邊向板內側彎曲而巻邊的邊緣。 一 種已知的巻邊工藝是 將板定位并保持在模具上，并將輥子按壓靠在板一端的折邊上來 彎曲折邊。根據(jù)該輥子巻邊工藝，因為折邊是進行大角度彎曲，度。已經(jīng)提出的輥子巻邊工藝包括沿著模具的導向平面滾動輥子來獲得彎曲折邊表面的過程(參見比如公開號為7-90299的日 本專利)以及采用并排設置的預彎曲輥子和精加工輥子來對折邊 進行連續(xù)預彎曲和精加工的過程(例如參見日本專利特開 2002-35865 )。還提出了用于采用 一對輥子夾住板折邊而對折邊進行巻邊 的裝置(例如參見日本專利特開7-060370 )以及用于采用支撐輥 子、加壓輥子、折邊升起輥子、預彎曲輥子、巻邊輥子和板支撐 機構來執(zhí)行多個巻邊過程的裝置(例如參見日本專利特開 8-164433 (圖5))。現(xiàn)有的輥子巻邊工藝都需要模具，用于將板保持和定位成加 工裝置。然而，模具價格昂貴，并且需要花費許多天時間來制造。 因為專用的模具需要用于各自的待加工區(qū)域，相應的巻邊裝置專
用于各自的待加工區(qū)域，因此通用性較差，并且需要較大的安裝 空間。此外，依據(jù)待加工區(qū)域，模具尺寸較大并且難以存儲和管理。如今的汽車希望在短時間內制造出來，并且也需要在同一時 間制造多種類型?？紤]如何制造和操作輥子巻邊模具來增大生產(chǎn) 制造汽車的效率是重要的。根據(jù)日本專利特開7-060370，由多個輥子來彎曲折邊。然而， 如果輥子無意中彎曲折邊，則如圖18所示，在從彎曲部l向內 的相當大的范圍內產(chǎn)生壓力2 (交叉陰影線表示)。如果折邊接 下來被巻邊，那么產(chǎn)生壓力2的部分就會變形。當折邊巻邊后移 除壓力的時候，已巻邊的部分4升起離開下部輥子5，如雙點劃 線3所示。折邊可能會向預期彎曲部內側彎曲，導致板尺寸精度 降低。換句話說，已巻邊的部分從初始折邊6端部表面移動的距 離7和已巻邊的部分4升起離開輥子5的距離8增大了。盡管這 種現(xiàn)象不僅發(fā)生在使用輥子的時候，也發(fā)生在使用模具的時候， 然而當壓力小于使用壓力的時候，其更有可能發(fā)生在輥子巻邊過 程中。為了將壓力集中在彎曲部，可以向折邊內側施加加壓輥子， 如曰本專利特開8-164433的圖5所示。在主巻邊階段，需要復 雜的機構來縮回加壓輥子，并且需要寬闊的空間來縮回其中的加 壓輥子。根據(jù)待加工板的形狀，加壓輥子可能會與板上部凸起部 分發(fā)生干涉。日本專利特開2002-35865中公開的加壓輥子用于 升起折邊，但是沒有用來進一步向內彎曲成型的折邊，因此不能 將壓力集中在彎曲部。如果支承輥子和彎曲輥子用來執(zhí)行輥子巻邊過程，那么該支 承輥子用作傳統(tǒng)的下模。因為壓力產(chǎn)生在板上相對寬的范圍內， 所以支承輥子需要具有相應的向內拉伸的形狀。然而，如果支承 輥子太長，那么根據(jù)板的形狀，其可能會與板下部凸起部分發(fā)生 干涉，因此其通用性較差。相反，如果支承輥子太短，那么其通 用性較好，但是不能適當?shù)某惺茌^寬范圍內的壓力。支承輥子可 能在滾動時沿著支承輥子端部路徑在板下部表面上留下按壓痕 跡，影響了板的外觀。發(fā)明內容本發(fā)明的一個目的是提供一種輥子巻邊方法和一種輥子巻 邊裝置，能夠執(zhí)行輥子巻邊過程，提高巻邊精度和通用性，而不需要模具。根據(jù)本發(fā)明，提供一種輥子巻邊方法，將作為板豎立邊緣的折邊向板內側彎曲，包括利用第一輥子支撐所述折邊的彎曲部 的外側；利用第二輥子在由所述第 一輥子支撐的所述彎曲部附近 向內^安壓所述折邊；以及在沿著所述彎曲部一起移動所述第一輥 子和所述第二輥子的時候向所述板內側彎曲所述折邊。當折邊在由第二輥子按壓的時候，彎曲該折邊，同時其邊緣 由第一輥子支撐。從而，對折邊進行輥子巻邊而不需要模具。因為是沿著所述彎曲部一起移動所述第一輥子和所述第二輥子來 執(zhí)行輥子巻邊過程，所以輥子巻邊方法適用于各種待加工區(qū)域， 并且具有增強的通用性。該輥子巻邊方法可包括第 一步驟和第二步驟，第 一步驟利用 所述第二輥子端部表面按壓所述折邊來彎曲所述折邊，直到所述彎曲部形成銳角，第二步驟改變所述第二輥子的定向和位置，并 進 一 步利用所述第二輥子的外部圓周表面彎曲所述折邊。從而， 可以對需要進行大角度彎曲的區(qū)域進行高加工精度的彎曲。第一 步驟和第二步驟可分享所述第一輥子和所述第二輥子。在所述第 一步驟中，可以使用與所述第二輥子同軸且直徑比 所述第二輥子小的第三輥子，并且可以利用所述第三輥子的外部 圓周表面向所述彎曲部按壓所述折邊。從而使得施加在板上的壓 力集中在彎曲部上，來防止不希望的區(qū)域過度變形。從而防止折 邊升起和移動，并以增大的精度進行輥子巻邊。因為可以減小第 一輥子的軸向長度，所以可以沿著具有復雜折邊形狀的復雜板精確的移動第 一輥子，并且該輥子巻邊方法具有增強的通用性。如果第二輥子和第三輥子相互同軸，那么它們相互之間可以形成一個筒單結構的整體。根據(jù)本發(fā)明，提供一種輥子巻邊方法，將作為板豎立邊緣的折邊向板內側彎曲，包括利用第一輥子支撐所述折邊彎曲部的 外側；利用第二輥子按壓所述折邊的外側表面；利用第三輥子向 所述彎曲部按壓所述折邊的頂端；以及在旋轉所述第一輥子、所 述第二輥子和所述第三輥子的時候向所述板內側彎曲所述折邊來形成銳角。當在對折邊進行輥子巻邊的過程中利用第三輥子向所述彎 曲部按壓所述折邊頂端的時候，施加到板上的壓力集中在彎曲 部，來防止不希望的區(qū)域過度變形，從而防止折邊升起和移動。 因為作為支承輥子的第 一輥子可以支撐壓力集中的區(qū)域，所以可 以減小第一輥子的軸向長度。因此，第一輥子能更好的沿著折邊 移動，即使折邊在其延伸的方向上具有復雜的曲線形狀。即使板 具有突起，第一輥子也不會與突起發(fā)生干涉，并且該輥子巻邊方 法具有增強的通用性。如果利用所述第二輥子的外部圓周表面按壓所述折邊的外 側表面，并且利用第三輥子的外部圓周表面向所述彎曲部按壓所 述折邊的頂端，那么第二輥子和第三輥子都與折邊在足夠小的區(qū) 域內保持接觸，使得待加工區(qū)域保持在接觸區(qū)域中。因為第二輥 子和第三輥子不會滑動但是可以在折邊上滾動，所以它們可以根 據(jù)折邊的形狀沿著折邊延伸方向精確移動，并且該輥子巻邊方法 具有增強的通用性。根據(jù)本發(fā)明，提供一種輥子巻邊裝置，用于將作為板豎立邊 緣的折邊向板內側彎曲，包括第一輥子，用于支撐所述折邊彎 曲部的外側；第二輥子，用于在由所述第一輥子支撐的所述彎曲 部附近向內按壓所述折邊部分；以及移動單元，用于沿著所述彎 曲部 一 起移動所述第 一 輥子和所述第二輥子。當折邊在由第二輥子按壓的時候，彎曲該折邊，同時其邊緣 由第一輥子支撐。從而，對折邊進行輥子巻邊而不需要模具。該 輥子巻邊裝置可以筒單的通過調整移動單元的移動操作而應用 于各種待加工區(qū)域，可以在非常短的時間周期內制造出來，并且 具有增強的通用性。所述輥子巻邊裝置可以包括第三輥子，用于在至少一個步驟 中向所述彎曲部按壓所述折邊的頂端。第三輥子能夠使得施加到 板上的壓力集中在彎曲部，來防止不希望的區(qū)域過度變形。從而 防止折邊升起和移動，并以增大的精度進行輥子巻邊。因為可以 減小第 一輥子的軸向長度，所以可以沿著具有復雜折邊形狀的復 雜板精確的移動第 一 輥子，并且該輥子巻邊方法具有增強的通用 性。該輥子巻邊裝置可以包括縮回機構，用于改變所述第三輥子 相對于所述第二輥子的軸線或平行于所述軸線的軸線的定位。當 第三輥子縮回的時候，其沿著小半徑圓周移動，并且能夠快速而 平滑的縮回，不與板的突起或其它結構發(fā)生干涉?？s回機構結構 簡單。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的輥子巻邊裝置的結構框圖； 圖2是執(zhí)行第一輥子巻邊過程時工件和加工工具的側視圖， 還顯示了工具控制器的布置；圖3是根據(jù)本發(fā)明該實施例的輥子巻邊方法的順序的流程圖；圖4是由根據(jù)該實施例的輥子巻邊裝置在第一輥子巻邊過程 中進行輥子巻邊的折邊的彎曲形狀橫截面圖；圖5是執(zhí)行第一輥子巻邊過程時工件和加工工具的局部橫切 的透視圖6是執(zhí)行第二輥子巻邊過程時工件和加工工具的側視圖，還顯示了工具控制器的布置；圖7是執(zhí)行第二輥子巻邊過程時工件和加工工具的局部橫切 的透視圖；圖8是根據(jù)第一種變型的加工工具的側視圖； 圖9是執(zhí)行第 一輥子巻邊過程時工件和根據(jù)第 一種變型的加 工工具的局部;橫切的透視圖；圖10是執(zhí)行第一輥子巻邊過程時根據(jù)第一種變型的加工工 具的局部橫切的透視圖；圖11是執(zhí)行第二輥子巻邊過程時根據(jù)第一種變型的加工工 具的側—見圖；圖12是用于縮回第三輥子的改進的機構和在改進的機構附 近的板的透視圖；圖13是根據(jù)第二種變型的加工工具的側視圖；圖14是執(zhí)行第三輥子巻邊過程時工件和根據(jù)第三種變型的 加工工具的側視圖，還顯示了工具控制器的布置；圖15是執(zhí)行第二輥子巻邊過程時工件和根據(jù)第三種變型的 加工工具的透^見圖；圖16是執(zhí)行第一輥子巻邊過程時工件和根據(jù)第四種變型的 加工工具的側浮見圖；圖17是機動車輛上執(zhí)行輥子巻邊過程的位置的示意圖；以及圖18是由傳統(tǒng)的裝置對折邊進行巻邊的彎曲形狀的橫截面圖。
具體實施方式
以下將參照附圖的圖1至17說明根據(jù)本發(fā)明各實施例的輥 子巻邊方法和輥子巻邊裝置。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輥子巻邊裝置10 為用于對包括外部板12和內部板14的工件W進行輥子巻邊的 裝置，并且包括用于在其上支撐工件W的加工臺(活動單元) 16、機器人(活動單元)18以及安裝在機器人18遠端上的加工 工具20。通過特定的自動工件變換器，該工件W可以裝載到加 工臺16上，并且可以從加工臺16上卸載。加工臺16、機器人18和加工工具20分別由平臺控制器22、 機器人控制器24和工具控制器26控制。平臺控制器22、機器 人控制器24和工具控制器26由主控制器28同步控制。加工臺16在平臺控制器22的控制下水平旋轉工件W，并且 操作XYZ平臺16a來水平和垂直移動工件W。機器人18為工業(yè) 關節(jié)型(industrial articulate type ),并且能夠將加工工具20移 動到可操作范圍內期望位置上的期望姿態(tài)。可以使用圖中未示的 示教懸架式操縱臺在機器人18處于實際操作中時對該機器人18 示教，以便學習移動的某些模式。根據(jù)基于三維CAD(計算機 輔助設計)，也可以在機器人18不處于實際操作中時示教該機 器人18,以便學習移動的某些模式。如圖2所示，加工工具20為用于將大致從外部板12的彎曲 部12a垂直豎立的折邊30向外部板12內彎曲，并且能夠使得折 邊30夾住內部板14的邊緣14a,折邊30和邊緣14a相互一體地 結合(參見圖7)。工件W為暫時固定就位，其外部板12處于 下部位置上，而內部板14處于上部位置上。內部板14的邊緣 14a設置成靠近并沿著外部板12的彎曲部12a。此時，折邊30 向上延伸。從邊緣14a到折邊30的距離大大小于折邊30的高度。加工工具20包括彎曲的元件32、用于支撐彎曲部12a的第 一輥子34、用于按壓靠近由第一輥子34支撐的彎曲部12a的折 邊30外側表面30b的第二輥子36、用于按壓折邊30頂端30a 的第三輥子37、以及用作位置調整組件來改變第二輥子36和第 三輥子37的定向和位置的第一氣缸38a、第二氣缸38b、第三氣 缸38c和第四氣缸38d。該彎曲的元件32大致為U形，并且包
括第一延伸部32a、第二延伸部32b以及分別^f吏第一延伸部32a 和第二延伸部32b的端部相互連接的基部元件32c。第一輥子34可旋轉地支撐在第一延伸部32a的安裝遠端，并 且相對于第一延伸部32a延伸的方向從第一延伸部32a的安裝遠 端向外傾斜大約45°。第一輥子34具有第一直徑減小部分34a、 環(huán)狀弓形凹部34b和第二直徑減小部分34c,該第一直徑減小部 分34a的直徑在朝向到第一延伸部32a的近端方向上逐漸變小， 環(huán)狀弓形凹部34b連續(xù)而平滑的結合到第 一直徑減小部分34a的 直徑較小端中，第二直徑減小部分34c的直徑在從環(huán)狀弓形凹部 34b到其近端方向上逐漸變小。該第一直徑減小部分34a具有上 端表面，其邊緣大致平行于第一延伸部32a延伸的方向。環(huán)狀弓 形凹部34b包括纟黃截面為大約90。的弓形凹部。第二輥子36和第三輥子37可旋轉地支撐在支承元件40上， 與支承元件40同軸且形成為一體。該第二輥子36設置在輥子組 件的安裝近端上，而第三輥子37設置在其遠端。第二輥子36為 圓柱體形式，其高度小于其直徑。第二輥子36和第三輥子37為 整體臺階圓柱體式的簡單結構。如果需要的話，第二輥子36和 第三輥子37可以是可相互之間獨立旋轉的結構。第三輥子37的 直徑大約為第二輥子36直徑的一半，其軸向長度等于或大于折 邊30的厚度，從而第三輥子37是足夠短的。第二輥子36的直 徑大約為折邊30高度的兩倍。支承元件40的形式為垂直于第二輥子36的軸線C2方向延 伸的稍微有些細長的塊，在其相對端分別支撐第 一 支撐軸4 0 a和 第二支撐軸40b。第一氣缸38a和第二氣缸38b分別具有桿，桿 的遠端成角度地且可動地支撐在第一支撐軸40a上，第三氣缸 38c和第四氣缸38d分別具有桿，桿的遠端成角度地且可動地支 撐在第二支撐軸40b上。第一氣缸38a具有管，其端部設置在彎 曲元件32的第二延伸部32b的遠端附近，第二氣缸38b具有管， 其端部設置在第二延伸部32b的近端附近。第三氣缸38c具有管，
其端部設置在基部元件32c的基本中間位置上，第四氣缸38d具 有管，其端部設置在第一延伸部32a的近端附近。由于第二輥子36是可旋轉地支撐在支承元件40上，其通過 支承元件40和第一至第四氣缸38a至38d組成的連接機構進行 移動，來改變其定向和位置，而第一和第二輥子34、 36的軸線 Cl、 C2保持位于一個平面上。第一至第四氣缸38a至38d分別由工具控制器26的第一輔助 控制器42a、第二輔助控制器42b、第三輔助控制器42c和第四 輔助控制器42d通過液壓回路(圖中未示)進行控制。第一至第 四輔助控制器42a至42d由鏈路控制器44整體控制，通過參考 給定的傳感器信號來調整第二輥子36的定向和位置。以下將參考圖3至圖7說明采用如上構造的輥子巻邊裝置10 對工件W進行輥子巻邊的過程。該過程以所表示的步驟順序來 執(zhí)行。在圖3中所示的步驟Sl中，工件W固定到加工臺16上，外 部板12處于下部位置上，而內部板14處于上部位置上。此時， 折邊30豎立向上延伸。在步驟S2中，機器人控制器24操作機器人18來移動加工 工具20。此時，如圖2所示，第一輥子34的軸線Cl向下傾斜 45°定位，第一直徑減小部分34a的上端表面抵靠外部板12的下 表面，環(huán)狀弓形凹部34b套在彎曲部12a上。在步驟S3中，工具控制器26操作第一至第四氣缸38a至38d， 來調整第二輥子36的位置和定位。特別地，折邊30的頂端30a 抵靠位于第二輥子36和第三輥子37之間的臺階拐角36c,第二 輥子36的端部表面36d按壓折邊30的側表面。折邊30的頂端 30a位于并被按壓在箭頭A所示的方向上，基本上繞彎曲基點P 適當?shù)貙⒄圻?0傾斜彎曲45°。第二和第三輥子36、 37的軸線 C2變成基本平行于軸線Cl,當與折邊30的中間垂直部分保持 接觸的時候，第二輥子36具有稍微位于第一直徑減小部分34a
上方的下端部。此時，通過第三輥子37的外圓周表面37a在箭頭B所示的 方向上朝彎曲部12a 4安壓4斤邊30的頂端30a。施加在箭頭B所 示方向上的力分成向下的力和側向向外的力。該向下的力由第一 直徑減小部分3 4 a承受，側向向外的力由環(huán)狀弓形凹部3 4 b承受。具體地說，如圖4所示，由第二輥子36產(chǎn)生的壓力S (圖4 中交叉陰影線所示)集中在彎曲部12a,折邊30不會變形而向 內移動。折邊30彎曲成如雙點劃線所示，彎曲部12a^是供適當 的某一程度的圓形彎曲表面，在形狀上與環(huán)狀弓形凹部34b的橫 截面形狀互補。即使在第一輥子34和第二輥子36與工件W隔 開之后，也能防止外部板12從第一輥子34的環(huán)狀弓形凹部34b 上移動和升起，結果具有高水平的加工精度?？梢岳斫?，與釆用 圖18中所示現(xiàn)有裝置進行輥子巻邊的折邊彎曲形狀相比，基本 消除了巻邊部分移動的距離7和巻邊部分升起的距離8。在圖4 中，顯示內部板14抵靠著外部板12。然而，第二輥子36有效 的防止外部板12移動和升起，而不i侖內部板14是否存在。由第三輥子37作用在折邊30頂端30a的按壓不僅包括由致 動器提供的主動按壓，還包括第三輥子37和彎曲部12a相互之 間分隔開保持固定距離而提供的被動按壓，來限制易于升起的頂 端30a的位置。第二輥子36和第三輥子37并不限于圖2中所示的位置和定位，其可以根據(jù)外部板12的厚度、材料等等來進行合適的定向 和定位。在步驟S4中，主控制器28分別控制平臺控制器22和機器人控制器24,來控制加工臺16和機器人18,執(zhí)行第一輥子巻邊 過程(也稱為預巻邊過程)。特別地，如圖2和5所示，當?shù)诙?輥子36保持在固定位置和定位上的時候，加工工具20沿著外部 板12的彎曲部12a移動，連續(xù)地對折邊30進行輥子巻邊， -使其 向內彎曲45。。第一輥子34和第二輥子36以相互相對的方向旋
轉，并且抓住彎曲部12a和折邊30,在其上執(zhí)行第一輥子巻邊 過程。此時，彎曲部12a彎曲成適當?shù)膱A形結構，與第一輥子 34的環(huán)狀弓形凹部34b表面互補。在步驟S4中，機器人18和加工臺16同步協(xié)調操作，在第 一輥子巻邊過程中沿著彎曲部12a充分的移動加工工具20。因 為機器人18和加工臺16協(xié)調操作，所以為了更短的循環(huán)時間和 更小的操作間隔，機器人18的基本移動量減小了。在圖5以及后述的圖7、 10、 12和15中，為了更容易的理 解本發(fā)明，彎曲部12a顯示為筆直延伸。然而，彎曲部12a可以 是二維的或三維的彎曲形狀。如果彎曲部12a沿著曲線形狀延 伸，那么加工工具20移動成使得第一輥子34和第二輥子36的 軸線C1、 C2與沿著彎曲部12a的線垂直地延伸，并且環(huán)狀弓形 凹部34b抵靠彎曲部12a。在步驟S5中，工具控制器26操作第 一至第四氣缸38a至38d, 來改變第二輥子36的位置和定位。特別的是，如圖6和7所示，延伸的方向延伸，使得三層，也就是外部板12、內部板14的邊 緣14a和折邊30，夾在第二輥子36外部圓周表面36e和第一直 徑減小部分34a上表面之間。此時，通過第一至第四氣缸38a至 38d向下按壓第二輥子36,將外部板12、內部板14的邊緣14a 和折邊30按壓成整體結構。第二輥子36的端部表面的位置可以 稍微靠向外部板12彎曲部12a的內側，來將彎曲部12a彎曲成 適當?shù)膱A形形狀，而不會擠壓彎曲部12a。在圖7 (和圖15)中， 通過雙點劃線來透明的顯示第二輥子36,而使得加工區(qū)域可見。 在步驟S5中，因為軸線C2是水平的并且第三輥子37的直 徑小于第二輥子36，所以第三輥子37是縮回的，并保持不與外 部板12和內部板14發(fā)生干涉。因為第三輥子37的軸向長度足 夠短，所以與折邊30的頂端30a相比，第三輥子37不會顯著的 向內突出。因此，即使內部板14在其上部表面具有突起14b,
也能防止第三輥子37與突起14b發(fā)生干涉。從而，輥子巻邊裝 置IO適用于具有復雜形狀的工件W,并且具有增強的通用性。在步驟S6中，執(zhí)行第二輥子巻邊過程(也稱為主巻邊過程)。 特別的，和步驟S4—樣，機器人18和加工臺16同步操作，沿 著彎曲部12a充分的移動加工工具20,將三層也就是外部板12、 內部板14的邊緣14a和折邊30輥子巻邊成整體結構。在第二輥子巻邊過程中，第三輥子37與頂端30a分隔開。然 而，因為彎曲部12a已經(jīng)在第一輥子巻邊過程中彎曲足夠的銳角 而形成適當?shù)男螤睿詨毫性趶澢?2a上，并防止外部 板12升起。采用根據(jù)本實施例的輥子巻邊裝置10和輥子巻邊方法，如 上所述，第一輥子34和第二輥子36借助加工工具20和機器人 18—起沿著彎曲部12a移動，將折邊30向內彎曲。由于第一輥 子34相當于現(xiàn)有輥子巻邊過程中的模具進行操作，所以不需要 模具。因為當?shù)谝惠佔?4和第二輥子36沿著彎曲部12a—起移 動的時候執(zhí)行輥子巻邊過程，所以輥子巻邊裝置IO適用于多種 要加工的區(qū)域，并且具有增強的通用性。加工工具20可以用于 新的工件W而不需要此前的致力于用于各自工件W的模具構 成，使得比如車用工件W的產(chǎn)品在短周期時間內加工出來。而 現(xiàn)有的模具具有對應于工件W的復雜形狀，并且需要在長周期 時間內進行設計和加工，第一輥子34和第二輥子36形狀簡單， 能夠在短周期時間內進行設計和加工。即使多種類型的工件W放置在加工臺16上，加工臺16和機 器人18也能基于獨立的示教數(shù)據(jù)來操作，對不同的工件W進行 輥子巻邊。從而，輥子巻邊裝置IO適用于加工許多類型的產(chǎn)品。 第一輥子34大大小于現(xiàn)有的模具，并且易于存儲和管理。因為第二輥子36和第三輥子37可以具有借助第一至第四氣 缸38a至38d調整的位置和定位，所以可以依據(jù)外部纟反12的材 料、厚度等等來調整彎曲角度，并且第二輥子36可以改變其位
置和定位來執(zhí)行兩個輥子巻邊過程。因此，增大了彎曲部12a加工的精度。采用根據(jù)本實施例的輥子巻邊裝置10和輥子巻邊方法，在 第一輥子巻邊過程中，因為是通過第三輥子37的外部圓周表面 37a將折邊30的頂端30a朝向彎曲部12a^l安壓，彎曲壓力集中在 彎曲部12a的附近。因此，除了彎曲部12a之外，外部才反12的 其它區(qū)域幾乎沒有變形，使得防止了外部板12移動和升起。特 別的，在外部板12上幾乎不會產(chǎn)生向內的壓力，抵靠著第一輥 子34第一直徑減小部分34a的遠端邊緣的外部玲反12下表面上不 會留下按壓痕跡。因為第一輥子34僅僅需要支撐產(chǎn)生壓力的區(qū)域，所以可以 減小第一輥子34的軸向長度。從而，第一輥子34能夠更好的根 據(jù)折邊的形狀沿著其延伸的方向移動，使得輥子巻邊裝置10更 加通用。換句話說，輥子巻邊裝置10不僅可以用來對筆直延伸 的折邊30進行輥子巻邊，還可以對比如車輛駕駛室的邊緣(參 見圖17中的附圖標記262a)進行輥子巻邊。防止了具有減小的 軸向長度的第一輥子34與外部板12下表面上的突起發(fā)生干涉。 從而，輥子巻邊裝置IO適用于形狀復雜的工件W,并且具有增 強的通用性。在加工工具20中，第一輥子34的環(huán)狀弓形凹部34b^氐靠傾 斜的彎曲部12a下側表面，第二輥子36 4氐靠折邊30的外側表面。 結果，幾乎沒有部件朝向工件W的上側和內側。從而，輥子巻 邊裝置IO是緊湊的，并且對于各種形狀的加工工件W具有高通用性。在上面的實例中，折邊30在第一輥子巻邊過程中彎曲45。。 然而，依據(jù)工件W的材料和形狀以及第三輥子37施加的壓力， 彎曲部12a可以加工成具有合適銳角的形狀。第一輥子巻邊過程 并不限于單個的循環(huán)，還可以以多個循環(huán)的方式執(zhí)行，來逐步的 彎曲彎曲部12a。特別的，第一輥子巻邊過程可以分成多個循環(huán)，
為了增加加工精度，可以減小每個循環(huán)的加工角度?？梢钥紤]循環(huán)時間和外部板12的厚度、材料等等來調整循環(huán)的數(shù)量。同樣的，第二輥子巻邊過程也可以以多個循環(huán)的方式執(zhí)行。第 一 輥子巻邊過程和第二輥子巻邊過程可以相互之間區(qū)分開，使得第三輥子37在第一輥子巻邊過程中按壓頂端30a,而 在第二輥子巻邊過程中不按壓頂端30a?？梢栽趶澢?2a彎曲 角度為45?；蚋蟮臅r候執(zhí)行第二輥子巻邊過程。在彎曲部12a 彎曲角度為45?；蚋笾?，因為壓力集中在彎曲部12a上，即 使第三輥子37不按壓頂端30a,也能將加工精度保持在期望的 水平上。然后，以下將參考圖8至圖16說明加工工具20的變型。變 型中的那些與加工工具20 —樣的部分和4皮此之間一樣的部分由 相同的附圖標記表示，并且以下將不再詳細說明。首先，以下將參考圖8至圖12說明根據(jù)第一種變型的加工 工具20a和使用該加工工具20a的輥子巻邊方法。如圖8所示，加工工具20a包括與加工工具20第一輥子34 相同的輥子、對應于第二輥子36的第二輥子100、用于在第一 輥子巻邊過程中朝向彎曲部12a按壓折邊30頂端的第三輥子 102、支撐第二輥子100和第三輥子102的支撐機構104、用于 改變支撐機構104位置和定位的位置調整單元106以及用作機器 人18上的支架并保持位置調整單元106的基座108。基座108具有與第一延伸部32a形狀相同的下部，并且包括 將第一輥子34可旋轉地支撐在其傾斜下部表面上的遠端。當加 工工具20a處于基準狀態(tài)(圖8中所示狀態(tài))的時候，第二輥子 100具有抵靠著折邊30外側表面30b的外部圓周表面100a。第 三輥子102具有淺的薄的環(huán)形凹槽102b,限定在其外部圓周表 面102a上，并與折邊30的頂端30a接合。當處于基準狀態(tài)的時候，第二輥子100具有平行于折邊30 豎立的方向延伸的軸線C3,并且第三輥子102具有垂直于軸線
C3延伸并向+反內側定位的軸線C4。支撐機構104包括主支柱110、輔助支柱(縮回機構)112 和支架114,第二輥子100可旋轉地支撐在主支柱IIO上，第三 輥子102可旋轉地支撐在輔助支柱112上，支架114連接到位置 調整單元106上。主支柱110基本為平面圖上所示的L形(參見 圖10),并具有下部表面，第二輥子100可旋轉地支撐在該下 部表面上。輔助支柱112具有端部表面，第三輥子102可旋轉地 支撐在該端部表面上。輔助支柱112通過內置的致動器(圖中未 示)在主支柱IIO垂直壁提供的止動器之間在90。角范圍內有角 度的移動。第三輥子102繞著第二輥子100的軸線C3旋轉。當 處于基準狀態(tài)的時候，第三輥子102的外部圓周表面102a按壓 折邊30的頂端30a。當旋轉90°的時候(參見圖12)，第三輥子 102從折邊30處縮回。輔助支柱112繞著軸線C3沿小半徑圓周 旋轉，并且第三輥子102尺寸小。因此，用于傾斜輔助支柱112 的致動器可以具有小的尺寸。位置調整單元106包括可相對于垂直延伸固定板120水平移 動的X平臺122、可相對于X平臺122垂直移動的Y平臺124 和固定到Y平臺124上的傾斜的水平伸長的支撐板126。該支撐 板126具有遠端，其上可旋轉地支撐有位于支架114下部的旋轉 支撐軸114a。氣缸128具有管端，其可旋轉地支撐在支撐板126 另一端上。氣缸128包括桿128a,其遠端連接到支架114上端 的樞軸114b上。由此構成的位置調整單元106能夠在垂直板上改變支撐機構 104的位置和定位。特別的是，如圖8所示，X平臺122移動到 右邊，Y平臺124移動到基本中間高度位置，并且氣缸128的桿 128a縮回，使得支撐機構104進入基準狀態(tài)。如圖9所示，X平臺122移動到固定板120的基本中間位置， 并且Y平臺124移動到提升的位置上，使得支撐機構104向上 移動到基準狀態(tài)的左邊。氣缸128的桿128a稍微延伸，使得支 撐機構104繞著旋轉支撐軸114a傾斜45°?，F(xiàn)在，折邊30可以 彎曲45°,而通過第二輥子100和第三輥子102的外部圓周表面 100a、 102a按壓折邊30的外側表面30b和頂端(參見圖10)。 因此，這個狀態(tài)用在第一輥子巻邊過程中。如圖11所示，X平臺122移動到左邊，并且Y平臺124移 動到基本中間高度位置，朝向參考位置的左側移動支撐機構104。 氣缸128的桿128a進一步延伸，使得支撐機構104繞著旋轉支 撐軸114a傾斜90。，使得被第二輥子100外部圓周表面100a按 壓的折邊30被彎曲，直到其夾住內部板14。此時，輔助支柱112 翻轉卯°,從折邊30上縮回第三輥子102,來防止與內部板14 發(fā)生干涉。這個狀態(tài)用在第二輥子巻邊過程中。因為位置調整單元106具有沿垂直方向移動的X平臺122和 Y平臺124以及用于傾斜支撐才幾構104的氣缸128,所以可以相 互獨立的控制移動和傾斜，結果簡化了控制程序。特別的，設置 有旋轉傳感器來檢測支架114繞著旋轉支撐軸114a的傾斜角度， 并且是基于來自旋轉傳感器的信號來伺服控制所述氣缸128,來 控制支撐機構104的定位。因為支撐機構104的位置是基于折邊 30的彎曲角度確定的，所以旋轉支撐軸114a的坐標是確定的。 通過將坐標表示為水平的X坐標和垂直的Y坐標，X平臺122 和Y平臺124的位置是指定用于位置控制支撐機構104。另一方 面，支撐機構104的定位是由氣缸128獨立控制的。以下將說明采用由此構成的加工工具20a對工件W進行輥子 巻邊的過程。圖3中所示的流程圖基本代表了采用加工工具20a 對工件W進行輥子巻邊的過程，和采用加工工具2 0的過程 一 樣。首先，工件W固定到加工臺16上(步驟Sl )。接著，如圖 8所示，環(huán)狀弓形凹部34b套在彎曲部12a上(步驟S2 )。此時， 加工工具20a放置在基準狀態(tài)中，并且第二輥子100的外部圓周 表面100a^fe靠著折邊30的外側表面30b,并且第三輥子102的 外部圓周表面102a抵靠著折邊30的頂端30a。通過接合在環(huán)形 凹槽102b中而可靠的保持頂端30a。操作位置調整單元106來移動支撐機構104，使得第二輥子 100的外部圓周表面100a按壓折邊30,直到折邊30彎曲45。， 形成圖9和10中所示的狀態(tài)(步驟S3 )。然后，啟動機器人18來沿著折邊30移動加工工具20a,執(zhí) 行第一輥子巻邊過程(步驟S4)。此時，當?shù)谌佔?02的外 部圓周表面102a可靠的按壓折邊30頂端30a的時候，第二輥子 100的外部圓周表面100a滾軋并按壓折邊30的外側表面30b， 來對折邊30進行輥子巻邊。在這種情況下，可以通過位置調整 單元106來調整從第三輥子102施加到頂端30a的壓力。因為第三輥子102按壓頂端30a,所以外部板12不會升起離 開第一輥子34的環(huán)狀弓形凹部34b，并且第三輥子產(chǎn)生的彎曲 壓力集中在靠近彎曲部12a的小范圍內。第二輥子100的外部圓 周表面100a與折邊30的外側表面30b保持線對線的接觸，并且 第三輥子102與頂端30a保持點對點的接觸(準確的說，是在厚 度方向上線對線接觸)，而輥子滾軋并按壓折邊30。嚴格的說， 由于壓力作用，第二輥子IOO和第三輥子102均保持某一程度的 面對面接觸。然而，因為第二輥子IOO和第三輥子102在足夠小 的區(qū)域上與工件保持接觸，所以第一輥子34和第二輥子IOO根 據(jù)折邊30的形狀沿著其延伸的方向更好的移動的能力增強了 ， 使得加工工具具有更好的通用性。此外，因為第二輥子100和第 三輥子102在相對于外側表面30b和頂端30a的軸向滑動中相互 限制，所以第二輥子IOO和第三輥子102相對于折邊30可靠的 定位。在第一輥子巻邊過程完成之后，輔助支柱112翻轉90。，來 從折邊30縮回第三輥子102(參見圖10和圖11中的雙點劃線)。 此時，因為輔助支柱112繞著軸線C3沿著足夠小半徑的圓周旋 轉，所以輔助支柱112保持不與障礙發(fā)生干涉。因為輔助支柱 112;^走轉的圓周半徑小，所以輔助支柱112在其加速和減速時響
應高，使得輔助支柱112可以快速簡單的縮回。當輔助支柱112繞著軸線C3旋轉的時候提供了這些特征。然而，輔助支柱112 繞其旋轉的軸并不限于軸線C3,輔助支柱112還可以繞著附近 的平行軸線旋轉。如果在側視圖中所示的第二輥子100外部圓周 環(huán)繞的圓形范圍內調整旋轉軸，那么輔助支柱112沿其旋轉的圓 周半徑可以適當?shù)恼{整到足夠小的值。如果輔助支柱112現(xiàn)在的 方向與加工工具20a移動的方向相對，那么即^吏是變形區(qū)域31 變形到較大的程度，輔助支柱112也會保持不與變形區(qū)域31發(fā) 生干涉(參見圖7),而加工工具20a在折邊30上移動，對折 邊30進行輥子巻邊。如圖12中雙點劃線所示，輔助支柱112可以是用于使得第 三輥子102在將其軸線C4對齊或平行第二輥子100的軸線C3 方向上旋轉90。的機構。此外，位置調整單元106將支撐機構104移動到使得第二輥 子100的外部圓周表面100a進一步按壓折邊30?，F(xiàn)在由第一輥 子34和第二輥子100夾住外部板12、內部板14和折邊30 (步 驟S5 )。以下，加工工具20a在沿著折邊30移動的時<'美#^亍第二輥子 巻邊過程(步驟S6)。然后，結束第二輥子巻邊過程。如圖13所示，才艮據(jù)第二種變型的加工工具20b包括與加工 工具20a相同的第一輥子34、第二輥子100、第三輥子102、支 撐機構104和支架114。加工工具20b還具有對應于位置調整單 元106的弓形滑動機構130、相對于基座108垂直滑動并在其上 可旋轉地支撐第一輥子34的滑座108a以及將滑座108a朝弓形 滑動機構130按壓的加壓機構136。弓形滑動機構130包括具有從彎曲基點P的半徑為R的弓形 長圓孔132a的弓形支柱132、固定在長圓孔132a中的弓形滑塊 134以及氣缸128。弓形支柱132具有固定到基座108遠端上表 面的端部，并且向工件W內側繞著基點P弓形地伸出90?；蚋?。
滑塊134保持滑動地與長圓孔132a接合，精確地固定長圓孔132a 中而在兩者之間沒有任何的間隙?；瑝K134通過螺釘114c固定 到支架114的部分上。氣缸128具有可;^走轉地支撐在基座108上 的管端，并且包括遠端連接到樞軸U4b上的桿128a。加壓機構136安裝在基座108遠端下部表面上，用于通過旋 轉或螺紋機構向上按壓滑座108a，來按壓夾在第一輥子34和第 三輥子102之間的折邊30?？梢酝ㄟ^合適的裝置來^r測由加壓 機構136按壓滑座108a的距離，并且可以依靠檢測到的距離調 整機器人18的位置，來保持第一輥子34和工件W相互之間的 恒定位置關系。在加工工具20b中，當氣缸128的桿128a延伸或縮短的時候， 滑塊134沿著長圓孔132a弓形的滑動，支撐機構104與滑塊134 一起繞著基點P沿著弓形路徑移動。因此，當桿128a延伸到中 間位置的時候，支撐機構104繞著彎曲基點P傾斜45。來執(zhí)行第 一輥子巻邊過程。當桿128a充分延伸的時候，支撐機構104繞著彎曲基點P 傾斜90° (參見圖13中的雙點劃線)來執(zhí)行第一輥子巻邊過程。 加工工具20b允許支撐機構104利用單個致動器(也就是氣缸 128)調整其定位和狀態(tài)，因此其機械結構和控制程序簡單。因 為加壓機構136操作來向折邊30施加壓力，所以彎曲壓力集中 在彎曲部12a附近。為了將第三輥子102繞著軸線C3旋轉90° 來將其從折邊30縮回，加工工具20b從折邊30的端部沿著其延 伸的方向拔出，并且將折邊30從環(huán)形凹槽102b中移除?？梢圆?需要環(huán)形凹槽102b。如圖14所示^艮據(jù)第三種變型的加工工具20c包括與加工工 具20第二輥子36相同的輥子，和對應于第 一輥子34的第 一輥 子250。第一輥子250可旋轉地支撐在第一延伸部32a的遠端附近， 并且在平行于第一延伸部32a延伸的方向上延伸。第一輥子250
包括在其中心具有軸線C1的圓柱形部分2 5 0a和連續(xù)并平滑的彎 曲到圓柱形部分250a近端的環(huán)狀弓形部分250b。環(huán)狀弓形部分 250b具有橫截面大約為90。的弓形表面。弓形表面具有靠近圓柱 形部分250a端部的端部和垂直于軸線Cl的其它端部。當具有第一輥子250的加工工具20c用來在上述步驟S4中 執(zhí)行第一輥子巻邊過程，外部板12的彎曲部12a在由環(huán)狀弓形 部分250b支撐的時候形成為圓形，如圖14所示。為了在上述步驟S6中執(zhí)行第二輥子巻邊過程，圓柱形部分 250a具有抵靠著外部板下部表面的上部表面，如圖15所示。圓 柱形部分250a和外部圓周表面36e相互面對，其間可靠的夾住 三層，也就是外部板12、邊緣14a和折邊30,并且將它們-接壓 成整體結構。圓柱形部分250a具有比第二輥子36寬度足夠大的 軸向長度，并且第二輥子36可以在圓柱形部分250a軸向長度范 圍內按壓折邊30,使得在外部板12下部表面上不會留下4要壓痕 跡。如圖16所示，才艮據(jù)第四種變型的加工工具20d包括分別由 兩端支撐結構支撐的第一輥子34和第二輥子36。特別的，第一 輥子34具有由第一延伸部32a可旋轉地支撐的端部和由輔助延 伸部252可旋轉地支撐的其它端部，輔助延伸部252與第一延伸 部32a配合形成U形。第二輥子36具有分別由U形支承元件254的兩個延伸部 254a、 254b可旋轉地支撐的端部。支承元件254具有第一支撐 軸256a和第二支撐軸256b,第一氣缸38a和第二氣缸38b的桿 可旋轉地支撐在第一支撐軸256a上，第三氣缸38c和第四氣缸 38d的桿可旋轉地支撐在第二支撐軸256b上。由此支撐的具有 兩個端部的第 一輥子34和第二輥子36允許更加穩(wěn)固的執(zhí)行輥子 巻邊過程。根據(jù)第一個至第四種變型的加工工具20a至20d以與加工工 具20同樣的方式操作，因為第三輥子37或102操作使得彎曲壓
力集中在彎曲部12a附近，并且加工工具20a至20d是有利的， 因為它們防止了折邊30升起和移動。因此，加工工具20a至20d 基本上以與加工工具20同樣的方式:J乘作。應用根據(jù)本實施例的輥子巻邊方法和輥子巻邊裝置10來執(zhí) 行輥子巻邊過程的場所包括比如，如圖17所示，4幾動車輛260 的前駕駛室邊緣262a、后駕駛室邊緣262b、車門邊緣262c、引 擎罩邊緣262d和行李箱邊緣262e。在以上說明中，加工臺16和機器人18同步操作，配合執(zhí)行 輥子巻邊過程。然而，因為加工工具20、 20a至20d可以在輥子 巻邊過程中相對彎曲部12a移動，所以可以控制加工臺16或枳^ 器人18來操作?？梢圆⒅脙蓚€加工工具20, —個4立于移動方向前面的加工工 具20可以具有位置如圖2所示的第二輥子36,其它的加工工具 20可以具有位置如圖6所示的第二輥子36,從而在步驟S4、 S6 中連續(xù)的執(zhí)行第 一 和第二輥子巻邊過程。在以上說明中，外部板12的彎曲部12a夾住內部板14來形 成整體結構。另一種選擇是，輥子巻邊方法和輥子巻邊裝置10 可以應用于不需要內部板14而僅僅只有外部板12彎曲的過程， 以及包括多個內部板14的過程。
權利要求
1.一種將作為板豎立邊緣的折邊(30)向板內側彎曲的輥子卷邊方法，包括利用第一輥子(34，250)支撐所述折邊(30)的彎曲部的外側；利用第二輥子(36，100)在由所述第一輥子(34，250)支撐的所述彎曲部附近向內按壓所述折邊(30)；以及在沿著所述彎曲部一起移動所述第一輥子(34，250)和所述第二輥子(36，100)的同時，向所述板內側彎曲所述折邊(30)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的輥子巻邊方法，還包括 第一步驟，其中，利用所述第二輥子(36, 100 )的端部表面按壓所述折邊(30)來彎曲所述折邊，直到所述彎曲部形成銳 角；以及第二步驟，其中，改變所述第二輥子(36, 100 )的定向和 位置，并進一步利用所述第二輥子(36, 100 )的外部圓周表面 彎曲所述折邊(30)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的輥子巻邊方法，其中，在所述第一 步驟中，使用與所述第二輥子(36， 100)同軸且直徑比所述第 二輥子(36, 100 )小的第三輥子(37, 102 ),并且利用所述第 三輥子(37, 102 )的外部圓周表面向所述彎曲部按壓所述折邊(30)的頂端。
4. 一種將作為板豎立邊緣的折邊(30 )向板內側彎曲的輥子 巻邊方法，包4舌利用第一輥子(34, 250 )支撐所述折邊(30)的彎曲部的 夕卜#];利用第二輥子(36, 100 )按壓所述折邊(30)的外側表面； 利用第三輥子(37， 102)向所述彎曲部按壓所述折邊(30) 的頂端；以及在旋轉所述第一輥子(34， 250)、所述第二輥子(36, 100) 和所述第三輥子(37, 102 )的同時，向所述^1內側彎曲所述折 邊(30)來形成銳角。
5. 根據(jù)權利要求4所述的輥子巻邊方法，其中，利用所述第 二輥子(36， 100)的外部圓周表面按壓所述折邊(30)的外側 表面，并且利用第三輥子(37, 102 )的外部圓周表面向所述彎 曲部按壓所述折邊(30)的頂端。
6. —種用于將作為板豎立邊緣的折邊(30)向板內側彎曲的 輥子巻邊裝置，包括第一輥子(34, 250 ),用于支撐所述折邊(30)的彎曲部 的外側；第二輥子(36, 100 ),用于向內按壓所述折邊(30)的在 由所述第一輥子(34, 250 )支撐的所述彎曲部附近的部分；以 及移動單元(16, 18),用于沿著所述彎曲部一起移動所述第 一輥子(34, 250 )和所述第二輥子(36, 100 )。
7. 根據(jù)權利要求6所述的輥子巻邊裝置，還包括第三輥子 (37, 102 ),用于在至少一個步驟中向所述彎曲部按壓所述折邊(30)的頂端。
8. 根據(jù)權利要求7所述的輥子巻邊裝置，還包括縮回機構 (112),用于改變所述第三輥子(37, 102)相對于所述第二輥子(36, 100 )的軸線或與所述第二輥子(36, 100 )的軸線平行 的軸線的定位。
全文摘要
公開了一種輥子卷邊方法和一種輥子卷邊裝置。輥子卷邊裝置(10)用于將外部板(12)的從外部板(12)的彎曲部(12a)豎直延伸的折邊(30)向外部板(12)的內側彎曲，該裝置包括機器人(18)和裝配在機器人(18)末端的加工工具(20)。加工工具(20)包括支撐彎曲部(12a)的第一輥子(34)和用于向內按壓折邊(30)的在由第一輥子(34)支撐的所述彎曲部(12a)附近的部分的第二輥子(36)，加工工具(20)一體地沿著彎曲部(12a)移動。第二輥子(36)的定向和狀態(tài)由第一氣缸(38a)至第四氣缸至(38d)調整。
文檔編號B21D19/04GK101166588SQ200580049618
公開日2008年4月23日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權日2005年4月27日
發(fā)明者兒玉彰, 長谷川榮作, 齊藤仁 申請人:本田技研工業(yè)株式會社