五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于汽車制造領(lǐng)域,具體的說(shuō)是本發(fā)明涉及一種汽車覆蓋件包邊裝置，尤其是涉及一種五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，主要包括：底座；實(shí)現(xiàn)X/Y/Z直角坐標(biāo)系直線運(yùn)動(dòng)的X軸系、Y軸系、Z軸系；實(shí)現(xiàn)A/B球面坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的A軸系、B軸系；實(shí)現(xiàn)滾壓包邊工藝的滾壓臂及滾壓輪；定位壓緊機(jī)構(gòu)等。本發(fā)明具有設(shè)備和模具投資成本低、滾壓包邊質(zhì)量好，不僅適合于批量單一品種生產(chǎn)，也可配合換模臺(tái)做多品種生產(chǎn)，而且本發(fā)明無(wú)懸臂，剛性好，滾壓包邊工作效率高和滾壓包邊質(zhì)量穩(wěn)定，編程時(shí)間短，編程成本低，既適合于批量單一品種生產(chǎn)，也可配合換模臺(tái)做多品種生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車覆蓋件包邊裝置，尤其是涉及一種五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]包邊是為了結(jié)合外板與內(nèi)板，將內(nèi)板放入外板翻邊內(nèi)進(jìn)行包合的加工工序。目前， 汽車覆蓋件包邊設(shè)備主要有:包邊模具+壓力機(jī)、專用折邊包邊機(jī)、工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人滾壓包邊等。包邊模具+壓力機(jī):適合于大批量多品種生產(chǎn)，單機(jī)效率最高，包邊質(zhì)量穩(wěn)定，但設(shè)備和模具投資成本大。專用折邊包邊機(jī):適合于單一品種生產(chǎn)，且由于分段進(jìn)行預(yù)包邊和終包邊壓合，造成分段接合處的包邊質(zhì)量差。工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人滾壓包邊:適合于批量單一品種生產(chǎn)，也可配合換模臺(tái)做多品種生產(chǎn)，但工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人基本上是五軸或六軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)，工作時(shí)懸臂較長(zhǎng)，造成承載力和剛性低，從而降低滾壓包邊工作效率和滾壓包邊質(zhì)量， 且編程技術(shù)復(fù)雜，不適合一般技術(shù)人員編程，編程時(shí)間很長(zhǎng)，編程成本很高。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，具有投資成本低、剛性好、包邊效率高、包邊質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，包括:
[0005]—底座，所述底座包括一工作臺(tái)，該工作臺(tái)的四周裝有多組定位夾緊機(jī)構(gòu)，用于將待包邊工件固定在所述工作臺(tái)上，所述定位夾緊機(jī)構(gòu)采用分布式夾緊，其夾緊或松開(kāi)動(dòng)作通過(guò)氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn);所述工作臺(tái)兩側(cè)分別設(shè)有側(cè)梁，所述側(cè)梁頂部裝有一部龍門式XYZ三軸電動(dòng)直線滑臺(tái)；
[0006]一滾壓包邊總成，所述滾壓包邊總成包括A軸系和B軸系;所述A軸系掛裝于所述三軸電動(dòng)直線滑臺(tái)的Z軸系下端，并能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿自身軸線旋轉(zhuǎn);所述B軸系鉸接于所述A 軸系的下端，并能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿鉸接點(diǎn)作正負(fù)90°轉(zhuǎn)動(dòng);所述B軸系下端裝有二?四根滾壓臂，所述滾壓臂分別與所述B軸系相垂直，在所述滾壓臂的軸頸分別裝有滾壓輪；
[0007]一可編程控制器，用于精確控制所述龍門式XYZ三軸電動(dòng)直線滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及精確控制所述A軸和B軸的旋轉(zhuǎn)角度及方位，將所述滾壓輪準(zhǔn)確地移動(dòng)到待包邊區(qū)域進(jìn)行滾壓作業(yè);同時(shí)控制相應(yīng)的定位夾緊機(jī)構(gòu)依次松開(kāi)，避開(kāi)滾壓輪。
[0008]進(jìn)一步的，在滾包過(guò)程中，由于滾邊包邊底模制造精度影響，以及待包或已包覆蓋件的材質(zhì)不均勻性，往往產(chǎn)生的豎直向上的反作用力波動(dòng)和豎直方向(Z向)的位置變化，會(huì)嚴(yán)重影響包邊的質(zhì)量。為了使?jié)L壓包邊時(shí)減少乃至杜絕上述的負(fù)面影響，在滾壓預(yù)包邊和滾壓終包邊過(guò)程中保持相對(duì)恒定的滾壓作用力，因而在所述Z軸系與A軸系之間，加裝一Z向補(bǔ)償裝置;所述Z向補(bǔ)償裝置包括一補(bǔ)償油缸，所述補(bǔ)償油缸的缸體通過(guò)一下聯(lián)接座固定在所述A軸系的軸座上，所述補(bǔ)償油缸的活塞桿通過(guò)一上聯(lián)接座固定在所述Z軸系的滑塊座上;所述Z軸系與所述A軸系的軸座之間設(shè)有一直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副，使所述所述A軸系只能在所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副允許的范圍內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng);所述補(bǔ)償油缸的滑塞下腔進(jìn)油口通過(guò)帶控制閥的液壓管路與一液壓囊式蓄能器相連通，所述液壓管路還設(shè)有充油口。
[0009]液壓囊式蓄能器由油液部分和帶有氣密隔離件的膠囊(內(nèi)裝氮?dú)?構(gòu)成，其壓力預(yù)先設(shè)定為一適當(dāng)值，使補(bǔ)償油缸的活塞在正常包邊時(shí)處于油缸的中間位置，便于其上下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滾壓裝置受到反作用力波動(dòng)，產(chǎn)生豎直方向(Z向)的位置變化，壓力升高時(shí)，油液進(jìn)入囊式蓄能器，氣體被壓縮；當(dāng)壓力下降時(shí)，壓縮氣體膨脹，進(jìn)而將油液壓入回路。由于z軸系與A軸系采用非剛性連接，設(shè)定好壓力的囊式蓄能器能將反作用力波動(dòng)產(chǎn)生的Z向位置變化，通過(guò)膠囊予以吸收，保證滾壓包邊質(zhì)量的穩(wěn)定。
[0010]進(jìn)一步的，一種五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊專用設(shè)備，還包括多組定位壓緊機(jī)構(gòu);所述定位壓緊機(jī)構(gòu)包括定位壓緊臂、氣缸及帶齒條的定位壓緊座，所述定位壓緊臂上端設(shè)有一向前突出的定位壓緊塊，所述定位壓緊臂的末端固定在一齒輪的轉(zhuǎn)軸上，所述齒輪與底座上的齒條嚙合，所述轉(zhuǎn)軸上還套裝有一轉(zhuǎn)軸座，所述轉(zhuǎn)軸座安裝在直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的滑塊上，所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的導(dǎo)軌安裝在所述底座上，所述滑塊與導(dǎo)軌形成直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副;所述轉(zhuǎn)軸座一側(cè)與所述氣缸的活塞桿固接，所述活塞桿在氣壓作用下拉動(dòng)或推動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸座沿所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)所述齒輪沿齒條作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述定位壓緊臂隨所述轉(zhuǎn)軸同時(shí)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。固定在所述定位壓緊臂頂端的所述定位壓緊塊的運(yùn)動(dòng)合成軌跡為正弦曲線，在所述氣缸活塞桿完全伸出時(shí)，所述定位壓緊塊正好將所述待包或已包覆蓋件(車門)壓緊固定，通過(guò)設(shè)計(jì)所述氣缸活塞桿的行程，使所述氣缸活塞桿完全縮入時(shí)，所述定位壓緊臂退回到最外側(cè)，在所述滾壓臂、所述滾壓輪在預(yù)包邊、終包邊過(guò)程中及時(shí)避讓。
[0011]進(jìn)一步的，所述滾壓臂數(shù)量為四根，且所述四個(gè)滾壓臂之間相互垂直。
[0012]進(jìn)一步的，所述滾壓輪為圓錐臺(tái)形的預(yù)包滾壓輪或圓柱形的終包滾壓輪。
[0013]—種汽車覆蓋件的五軸聯(lián)動(dòng)柔性滾壓包邊工藝，包括以下步驟:
[0014]放置待包或已包覆蓋件:通過(guò)人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)將待包或已包覆蓋件放置于滾壓包邊底模內(nèi)的處于高位的頂升機(jī)構(gòu)上;頂升機(jī)構(gòu)下降，待包或已包覆蓋件落到滾壓包邊底模的包邊面上，待包或已包覆蓋件就位等待包邊；
[0015]定位、壓緊:隨著滾壓包邊數(shù)控程序執(zhí)行，分布于滾壓包邊底模周邊的定位夾緊機(jī)構(gòu)的氣缸活塞桿依次伸出，推動(dòng)定位壓緊塊對(duì)待包或已包覆蓋件實(shí)施壓緊、定位；
[0016]滾壓預(yù)包邊:在設(shè)定的數(shù)控程序控制下，B軸系旋轉(zhuǎn)到0度位置，使剛性聯(lián)接于B軸系主軸的滾壓臂的主臂軸線與A軸系主軸中心線同心;X軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系四軸聯(lián)動(dòng)，根據(jù)滾壓預(yù)包邊工藝要求，實(shí)時(shí)調(diào)用不同預(yù)包角度的預(yù)包滾壓輪;X軸系、Y軸系、Z軸系合成運(yùn)動(dòng)完成覆蓋件外形輪廓的空間曲線，A軸系被數(shù)控程序設(shè)定為持續(xù)調(diào)整并保證預(yù)包滾壓輪的運(yùn)動(dòng)方向與預(yù)包滾壓輪內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線垂直，且使預(yù)包滾壓輪的運(yùn)動(dòng)方向始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線切向相一致，使預(yù)包滾壓時(shí)預(yù)包滾壓輪與待包或已包覆蓋件的預(yù)包邊之間為滾動(dòng)摩擦而無(wú)滑動(dòng)摩擦;滾壓一周后預(yù)包邊完成，X軸系、Y軸系、Z軸系和 A軸系四軸運(yùn)動(dòng)合成，使預(yù)包滾壓輪前端圓臺(tái)的工作母線形成一封閉的空間預(yù)包曲面，從而使待包或已包覆蓋件預(yù)包效果達(dá)到終包前要求;在滾壓預(yù)包邊過(guò)程中，定位壓緊裝置在可編程控制器控制下即時(shí)打開(kāi)，避讓工作中的滾壓臂及預(yù)包滾壓輪，避讓后定位壓緊裝置及時(shí)關(guān)閉，保持定位壓緊狀態(tài)；
[0017]滾壓終包邊:滾壓預(yù)包邊完成后，在可編程控制器控制下，立即進(jìn)入滾壓終包邊;X 軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系、B軸系五軸聯(lián)動(dòng)，根據(jù)滾壓終包邊工藝要求調(diào)用不同終包角度的終包滾壓輪;X軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系合成運(yùn)動(dòng)，能完成待包或已包覆蓋件外形輪廓的空間曲線，A軸系控制終包滾壓輪的運(yùn)動(dòng)方向與終包滾壓輪內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線垂直，且使終包滾壓輪的運(yùn)動(dòng)方向始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線切向相一致，使終包滾壓時(shí)， 終包滾壓輪與待包或已包覆蓋件的終包邊之間為滾動(dòng)摩擦;B軸系控制滾壓終包邊滾輪軸向傾角，使終包滾壓輪內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線徑向相一致;滾壓一周后滾壓終包邊完成，X軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系、B軸系五軸運(yùn)動(dòng)合成，使終包滾壓輪的圓柱工作母線形成與待包或已包覆蓋件包邊面完全一致的空間曲面;在滾壓終包邊過(guò)程中，定位壓緊裝置在可編程控制器控制下即時(shí)打開(kāi)，避讓工作中的滾壓臂及預(yù)包滾壓輪，避讓后定位壓緊裝置及時(shí)關(guān)閉，保持定位壓緊狀態(tài)；
[0018]定位、夾緊松開(kāi):完成滾壓包邊后，在可編程控制器控制下，分布于滾壓包邊底模周邊的定位夾緊機(jī)構(gòu)的氣缸活塞桿依次縮入，定位壓緊松開(kāi)，在氣缸活塞桿完全縮入時(shí)，定位壓緊臂縮回至最外側(cè);頂升機(jī)構(gòu)向上頂出待包或已包覆蓋件，通過(guò)人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)方式將待包或已包覆蓋件取出，進(jìn)入下一道工作循環(huán)。
[0019]有益效果:本發(fā)明提供一種五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊專用設(shè)備，具有設(shè)備和模具投資成本低、滾壓包邊質(zhì)量好，不僅適合于批量單一品種生產(chǎn)，也可配合換模臺(tái)做多品種生產(chǎn)，而且本發(fā)明無(wú)懸臂，剛性好，滾壓包邊工作效率高和滾壓包邊質(zhì)量穩(wěn)定，編程時(shí)間短，編程成本低，既適合于批量單一品種生產(chǎn)，也可配合換模臺(tái)做多品種生產(chǎn)，符合柔性與可重構(gòu)車身生產(chǎn)線技術(shù)要求，特別適應(yīng)現(xiàn)代汽車市場(chǎng)個(gè)性化需求，縮短汽車新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本?！靖綀D說(shuō)明】
[0020]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。[0021 ]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖[〇〇22]圖2為圖1的A向視圖，[〇〇23]圖3為圖1的B向視圖，[〇〇24]圖4為Z向補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)圖，[〇〇25]圖5為A軸系結(jié)構(gòu)圖，[〇〇26]圖6為B軸系及滾壓臂結(jié)構(gòu)圖，[〇〇27]圖7為圖6的D-D剖面圖，[〇〇28]圖8為定位壓緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖，
[0029] 圖9為圖8的E-E剖面圖。[〇〇3〇]圖中:1底座、2X軸系、3X軸系滑塊座、4Y軸系、5Y軸系滑塊座、6Z軸系、7Z軸系滑塊座、8Z向補(bǔ)償裝置、9A軸系、10B軸系、11滾壓臂、12滾壓輪、13定位壓緊機(jī)構(gòu)、14待包或已包覆蓋件(車門)、15頂升機(jī)構(gòu)、16滾邊包邊底模、801Z向補(bǔ)償裝置直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的導(dǎo)軌、 802Z向補(bǔ)償裝置直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的滑塊、803Z向補(bǔ)償油缸上聯(lián)接座、804Z向補(bǔ)償油缸、805 液壓囊式蓄能器、806聯(lián)接管路、807控制閥、808充液口、809Z向補(bǔ)償油缸下聯(lián)接座、901A軸系軸座、902A軸系伺服電機(jī)、903A軸系減速裝置、904A軸系伺服電機(jī)聯(lián)接座、905軸承、906A軸系主軸、1001B軸系軸座、1002B軸系伺服電機(jī)、1003B軸系減速裝置、1004B軸系主軸、1201 第一預(yù)包滾壓輪1202軸承、1203第二預(yù)包滾壓輪、1204第一終包滾壓輪、1205第二終包滾壓輪、1301定位壓緊塊、1302定位壓緊臂、1303轉(zhuǎn)軸、1304齒輪、1305轉(zhuǎn)軸座、1306齒條、1307直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副導(dǎo)軌、1308直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副滑塊、1309氣缸、1310定位壓緊座、1310定位壓緊座、1311軸承?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0033]參見(jiàn)圖1至圖9,一種五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊專用設(shè)備，包括:
[0034] —臺(tái)用來(lái)支撐和固定附屬結(jié)構(gòu)的底座1，包括底梁、兩根側(cè)梁、兩個(gè)工作臺(tái)(參見(jiàn)圖 1-3)。本發(fā)明中采用雙工作臺(tái)布局，是為了交替輪流滾壓包邊，目的為提高工作效率。工作臺(tái)的四周裝有多組定位夾緊機(jī)構(gòu)13,用于將待包邊工件14固定在工作臺(tái)上，定位夾緊機(jī)構(gòu) 13采用分布式夾緊，其夾緊或松開(kāi)動(dòng)作通過(guò)氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn);工作臺(tái)兩側(cè)分別設(shè)有側(cè)梁，側(cè)梁頂部裝有一部龍門式XYZ三軸電動(dòng)直線滑臺(tái)(現(xiàn)有技術(shù)，不作詳細(xì)說(shuō)明)。龍門式XYZ三軸電動(dòng)直線滑臺(tái)具有X、Y、Z三個(gè)軸系，3為X軸系滑塊座，4為Y軸系，5為Y軸系滑塊座，6為Z軸系，7為 Z軸系滑塊座。[〇〇35] 一滾壓包邊總成，滾壓包邊總成包括A軸系9和B軸系10;A軸系9掛裝于三軸電動(dòng)直線滑臺(tái)的Z軸系6下端，并能在A軸系伺服電機(jī)902驅(qū)動(dòng)下沿自身軸線旋轉(zhuǎn);B軸系10鉸接于A 軸系9的下端，并能在B軸系伺服電機(jī)1002驅(qū)動(dòng)下沿鉸接點(diǎn)作正負(fù)90°轉(zhuǎn)動(dòng);B軸系下端裝有四根滾壓臂11，滾壓臂11分別與B軸系主軸1004相垂直，在滾壓臂11的軸頸分別裝有滾壓輪 12。
[0036] A軸系9包括:A軸系伺服電機(jī)聯(lián)接座904通過(guò)A軸系軸座901與Z向補(bǔ)償裝置直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的滑塊802剛性聯(lián)接，在A軸系伺服電機(jī)902驅(qū)動(dòng)下經(jīng)A軸系減速裝置903輸出驅(qū)動(dòng)由軸承905支承于A軸系軸座901的A軸系主軸906實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)并將轉(zhuǎn)矩傳遞于與其剛性聯(lián)接的 B軸系軸座1001的A軸系9。(參見(jiàn)圖5)[〇〇37] B軸系10包括:B軸系軸座1001剛性聯(lián)接于A軸系主軸906,在B軸系伺服電機(jī)1002驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)B軸系減速裝置1003驅(qū)動(dòng)B軸系主軸1004旋轉(zhuǎn)，并將轉(zhuǎn)矩傳遞于與其剛性聯(lián)接的滾壓臂11。(參見(jiàn)圖6、7)滾壓臂11 一端與B軸系主軸1004剛性聯(lián)接，另一端是通過(guò)軸承1202與不同預(yù)包角度的預(yù)包滾壓輪一 1201、第二預(yù)包滾壓輪1203、及不同終包角度的第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205相聯(lián)接。
[0038]可編程控制器，通過(guò)控制X軸系伺服電機(jī)、Y軸系伺服電機(jī)及Z軸系伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而精確控制X、Y、Z軸的運(yùn)動(dòng)軌跡，通過(guò)控制A軸系伺服電機(jī)902、B軸系伺服電機(jī)1002， 從而精確控制A軸和B軸的旋轉(zhuǎn)角度及方位，最終實(shí)現(xiàn)將第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪1203、第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205中的一個(gè)，準(zhǔn)確地移動(dòng)到待包邊區(qū)域進(jìn)行滾壓作業(yè)；同時(shí)通過(guò)控制氣缸1309的進(jìn)氣閥和排氣閥，控制正處于包邊作業(yè)區(qū)域內(nèi)的定位夾緊機(jī)構(gòu)13打開(kāi)，避開(kāi)滾壓輪。
[0039]在滾包過(guò)程中，由于滾邊包邊底模制造精度影響，以及待包或已包覆蓋件的材質(zhì)不均勻性，往往產(chǎn)生的豎直向上的反作用力波動(dòng)和豎直方向(Z向)的位置變化，會(huì)嚴(yán)重影響包邊的質(zhì)量。為了使?jié)L壓包邊時(shí)減少乃至杜絕上述的負(fù)面影響，因而在所述Z軸系與A軸系之間，加裝一套Z向補(bǔ)償裝置。
[0040]Z向補(bǔ)償裝置包括Z向補(bǔ)償裝置直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的導(dǎo)軌801、Z向補(bǔ)償裝置直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的滑塊802、Z向補(bǔ)償油缸上聯(lián)接座803、Z向補(bǔ)償油缸804、Z向補(bǔ)償油缸下聯(lián)接座809， Z向補(bǔ)償油缸804的滑塞下腔進(jìn)油口通過(guò)聯(lián)接管路806、控制閥807與充液口 808、液壓囊式蓄能器805相連接，Z向補(bǔ)償油缸804的活塞桿通過(guò)Z向補(bǔ)償油缸上聯(lián)接座803與Z軸系滑塊座7 聯(lián)接，Z向補(bǔ)償油缸804的缸體通過(guò)Z向補(bǔ)償油缸下聯(lián)接座809與A軸系軸座901聯(lián)接。
[0041]液壓囊式蓄能器805由油液部分和帶有氣密隔離件的膠囊(內(nèi)裝氮?dú)?構(gòu)成，位于膠囊周圍的油液與液壓回路相通。因此，當(dāng)作用力波動(dòng)和豎直方向的位置變化時(shí)壓力升高， 油液進(jìn)入液壓囊式蓄能器，氣體被壓縮；當(dāng)壓力下降時(shí)，壓縮氣體膨脹，進(jìn)而將油液壓入回路。由于Z軸系與A軸系采用非剛性連接，設(shè)定好壓力的囊式蓄能器能將反作用力波動(dòng)產(chǎn)生的Z向位置變化，通過(guò)膠囊予以吸收，保證滾壓包邊質(zhì)量的穩(wěn)定(參見(jiàn)圖4)。本發(fā)明設(shè)置Z向補(bǔ)償裝置8是，為了在滾壓預(yù)包邊和滾壓終包邊過(guò)程中保持相對(duì)恒定的滾壓作用力，不僅有利于保證包邊質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)提高滾壓臂11、第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪1203、 第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205、滾壓包邊底模16的壽命，減少本發(fā)明的系統(tǒng)故障。[〇〇42]本實(shí)施例采用的定位夾緊機(jī)構(gòu)13,其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)參見(jiàn)圖8、9:定位壓緊塊1301固定在定位壓緊臂1302—端，定位壓緊臂1302的另一端固定在轉(zhuǎn)軸1303的一端，轉(zhuǎn)軸1303通過(guò)軸承1311支承于轉(zhuǎn)軸座1305的內(nèi)孔中，轉(zhuǎn)軸1303的另一端，剛性聯(lián)接有齒輪1304,齒輪1304與固定于定位壓緊座1310的齒條1306嚙合，轉(zhuǎn)軸座1305安裝在直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副滑塊1308上， 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副滑塊1308與安裝在定位壓緊座1310上的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副導(dǎo)軌1307形成直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副，轉(zhuǎn)軸座1305與氣缸1309活塞桿相連接，氣缸1309的缸體與定位壓緊座1310 相聯(lián)。氣缸1309活塞桿在氣壓作用下在氣缸1309缸體內(nèi)作伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)或拉動(dòng)轉(zhuǎn)軸座 1305沿直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，安裝在轉(zhuǎn)軸座1305內(nèi)孔中的轉(zhuǎn)軸1303—端的齒輪 1304與齒條1306嚙合，使轉(zhuǎn)軸1303隨轉(zhuǎn)軸座1310作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，隨齒輪1304作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，安裝在轉(zhuǎn)軸1303另一端的定位壓緊臂1302既作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)又作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，固定在定位壓緊臂1302另一端的定位壓緊塊1301既作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)又作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)合成軌跡為正弦曲線。使在氣缸1309活塞桿完全伸出時(shí)，定位壓緊塊1301正好對(duì)待包或已包覆蓋件(車門)14實(shí)現(xiàn)定位、壓緊。
[0043] —種五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊專用設(shè)備工作過(guò)程包括以下步驟:[0〇44] 放置待包或已包覆蓋件(車門)14:通過(guò)人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)將待包或已包覆蓋件(車門)14放置于滾壓包邊底模16內(nèi)的處于上位的頂升機(jī)構(gòu)15上；[〇〇45] 待包或已包覆蓋件(車門)14就位:頂升機(jī)構(gòu)15下降，待包或已包覆蓋件(車門)14 落到滾壓包邊底模16的包邊面上，待包或已包覆蓋件(車門)14就位等待包邊；
[0046]定位、壓緊:隨著滾壓包邊數(shù)控程序執(zhí)行，分布于滾壓包邊底模16周邊的定位夾緊機(jī)構(gòu)13的氣缸1309的活塞桿依次伸出，推動(dòng)轉(zhuǎn)軸座1305沿直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副導(dǎo)軌1307和直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副滑塊1308組成的直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副作直線運(yùn)動(dòng)，安裝在轉(zhuǎn)軸座1305內(nèi)孔中的轉(zhuǎn)軸 1303—端的齒輪1304與齒條1306嚙合，使轉(zhuǎn)軸1303隨轉(zhuǎn)軸座1305作直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，隨齒輪1304作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，安裝在轉(zhuǎn)軸1303另一端的定位壓緊臂1302既作直線運(yùn)動(dòng)又作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，固定在定位壓緊臂1302另一端的定位壓緊塊1301既作直線運(yùn)動(dòng)又作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)合成軌跡為正弦曲線，在氣缸1309活塞桿完全伸出時(shí)定位壓緊塊1301正好對(duì)待包或已包覆蓋件(車門)14實(shí)施定位、壓緊。
[0047]滾壓預(yù)包邊:在設(shè)定的數(shù)控程序控制下，B軸系10旋轉(zhuǎn)到0度位置，使剛性聯(lián)接于B 軸系主軸1004的滾壓臂11的主臂中心線與A軸系主軸906中心線同心。X軸系2、Y軸系4、Z軸系6和A軸系9四軸實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，根據(jù)滾壓預(yù)包邊工藝要求數(shù)控程序?qū)崟r(shí)調(diào)用不同預(yù)包角度的第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪1203,以滿足預(yù)包邊質(zhì)量要求。X軸系2、Y軸系4、Z軸系6合成運(yùn)動(dòng)完成覆蓋件外形輪廓的空間曲線，A軸系依據(jù)數(shù)控程序?qū)崟r(shí)調(diào)整第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪1203的運(yùn)動(dòng)方向與第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪1203內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線垂直，且使第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪1203的運(yùn)動(dòng)方向始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線切向相一致，使預(yù)包滾壓時(shí)第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪1203與待包或已包覆蓋件(車門)14的預(yù)包邊之間為滾動(dòng)摩擦而無(wú)滑動(dòng)摩擦，確保預(yù)包質(zhì)量。滾壓一周后滾壓預(yù)包邊完成，X軸系2、Y軸系4、Z軸系6和A軸系9四軸運(yùn)動(dòng)合成，使第一預(yù)包滾壓輪1201或第二預(yù)包滾壓輪1203前端的圓臺(tái)的工作母線形成一封閉的空間預(yù)包曲面，從而使待包或已包覆蓋件(車門)14預(yù)包效果達(dá)到終包前要求。在數(shù)控程序中插入特定代碼，使?jié)L壓預(yù)包邊過(guò)程中定位壓緊機(jī)構(gòu)13實(shí)時(shí)打開(kāi)以避讓工作中的滾壓臂11及第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪，避讓后定位壓緊機(jī)構(gòu)13實(shí)時(shí)關(guān)閉，以實(shí)施定位、壓緊功能。
[0048]滾壓終包邊:滾壓預(yù)包邊完成后，在數(shù)控系統(tǒng)控制下，立即進(jìn)入滾壓終包邊。X軸系 2、Y軸系4、Z軸系6和A軸系9、B軸系10五軸實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，根據(jù)滾壓終包邊工藝要求數(shù)控程序?qū)崟r(shí)調(diào)用不同終包角度的第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205,以滿足終包邊質(zhì)量要求。X軸系2、Y軸系4、Z軸系6合成運(yùn)動(dòng)完成待包或已包覆蓋件(車門)14外形輪廓的空間曲線，A軸系依據(jù)數(shù)控程序?qū)崟r(shí)調(diào)整第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205的運(yùn)動(dòng)方向與第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線垂直，且使第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205的運(yùn)動(dòng)方向始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線切向相一致， 使終包滾壓時(shí)第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205與待包或已包覆蓋件(車門)14的終包邊之間為滾動(dòng)摩擦而無(wú)滑動(dòng)摩擦，確保終包質(zhì)量。B軸系4依據(jù)數(shù)控程序?qū)崟r(shí)改變第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205軸向傾角，使第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪 1205的滾壓臂的軸頸中心線始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線徑向相一致。滾壓一周后滾壓終包邊完成，X軸系2、Y軸系4、Z軸系6和A軸系9、B軸系10五軸運(yùn)動(dòng)合成，使第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205的圓柱工作母線形成與待包或已包覆蓋件(車門)14包邊面完全一致的空間曲面，包邊效果非常好。在數(shù)控程序中插入特定代碼，使?jié)L壓終包邊過(guò)程中定位夾緊機(jī)構(gòu)13實(shí)時(shí)松開(kāi)，以避讓工作中的滾壓臂11及第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205,避讓后定位壓緊機(jī)構(gòu)13實(shí)時(shí)關(guān)閉，以實(shí)施定位、壓緊功能。
[0049]定位、夾緊松開(kāi):完成滾壓包邊后，隨著滾壓包邊數(shù)控程序執(zhí)行，分布于滾壓包邊底模16周邊的定位夾緊機(jī)構(gòu)13的氣缸1309活塞桿依次縮入，定位壓緊松開(kāi)，氣缸1309桿拉動(dòng)轉(zhuǎn)軸座1305沿直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副作直線運(yùn)動(dòng)，安裝在轉(zhuǎn)軸座1305內(nèi)孔中的轉(zhuǎn)軸1303—端的齒輪1304與齒條1306嚙合，使轉(zhuǎn)軸1303隨轉(zhuǎn)軸座1305作直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，隨齒輪1304作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，安裝在轉(zhuǎn)軸1303另一端的定位壓緊臂1302既作直線運(yùn)動(dòng)又作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，固定在定位壓緊臂1302另一端的定位壓緊塊1301既作直線運(yùn)動(dòng)又作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)合成軌跡為正弦曲線，在氣缸1309活塞桿完全縮入時(shí)定位壓緊塊1301、定位壓緊臂1302經(jīng)正弦曲線運(yùn)動(dòng)后位置低于氣缸1309的缸體最高點(diǎn)，保證滾壓臂11、第一預(yù)包滾壓輪1201、第二預(yù)包滾壓輪 1203、第一終包滾壓輪1204、第二終包滾壓輪1205在預(yù)包和終包過(guò)程中與定位壓緊塊1301、 定位壓緊臂1302不干涉。
[0050]頂升器上升:定位、夾緊松開(kāi)后，頂升機(jī)構(gòu)15向上頂出待包或已包邊覆蓋件(車門) 14,通過(guò)人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)方式將待包或已包邊覆蓋件(車門)14取出。進(jìn)入下一道工作循環(huán)。
[0051]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，其特征在于包括以下部件:一底座，所述底座包括一工作臺(tái)，該工作臺(tái)的四周裝有多組定位夾緊機(jī)構(gòu)，用于將待包 邊工件固定在所述工作臺(tái)上，所述定位夾緊機(jī)構(gòu)采用分布式夾緊，其夾緊或松開(kāi)動(dòng)作通過(guò) 氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn);所述工作臺(tái)兩側(cè)分別設(shè)有側(cè)梁，所述側(cè)梁頂部裝有一部龍門式XYZ三軸電動(dòng)直 線滑臺(tái)；一滾壓包邊總成，所述滾壓包邊總成包括A軸系和B軸系;所述A軸系掛裝于所述三軸電 動(dòng)直線滑臺(tái)的Z軸系下端，并能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿自身軸線旋轉(zhuǎn);所述B軸系鉸接于所述A軸系 的下端，并能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿鉸接點(diǎn)作正負(fù)90°轉(zhuǎn)動(dòng);所述B軸系下端裝有二?四根滾壓臂， 所述滾壓臂分別與所述B軸系相垂直，在所述滾壓臂的軸頸分別裝有滾壓輪；一可編程控制器，用于精確控制所述龍門式XYZ三軸電動(dòng)直線滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及精 確控制所述A軸和B軸的旋轉(zhuǎn)角度及方位，將所述滾壓輪準(zhǔn)確地移動(dòng)到待包邊區(qū)域進(jìn)行滾壓 作業(yè);同時(shí)控制相應(yīng)的定位夾緊機(jī)構(gòu)依次松開(kāi)，避開(kāi)滾壓輪。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，其特征在于:所述Z軸 系與A軸系之間，裝有一 Z向補(bǔ)償裝置;所述Z向補(bǔ)償裝置包括一補(bǔ)償油缸，所述補(bǔ)償油缸的 缸體通過(guò)一下聯(lián)接座固定在所述A軸系的軸座上，所述補(bǔ)償油缸的活塞桿通過(guò)一上聯(lián)接座 固定在所述Z軸系的滑塊座上;所述Z軸系與所述A軸系的軸座之間設(shè)有一直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副， 使所述所述A軸系只能在所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副允許的范圍內(nèi)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng);所述補(bǔ)償油 缸的滑塞下腔進(jìn)油口通過(guò)帶控制閥的液壓管路與一液壓囊式蓄能器相連通，所述液壓管路 還設(shè)有充油口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，其特征在于:所述定位 壓緊機(jī)構(gòu)包括定位壓緊臂、氣缸及帶齒條的定位壓緊座，所述定位壓緊臂上端設(shè)有一向前 突出的定位壓緊塊，所述定位壓緊臂的末端固定在一齒輪的轉(zhuǎn)軸上，所述齒輪與定位壓緊 座上的齒條嚙合，所述轉(zhuǎn)軸上還套裝有一轉(zhuǎn)軸座，所述轉(zhuǎn)軸座安裝在直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的滑 塊上，所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副的導(dǎo)軌安裝在所述定位壓緊座上，所述滑塊與導(dǎo)軌形成直線運(yùn) 動(dòng)導(dǎo)軌副;所述轉(zhuǎn)軸座一側(cè)與所述氣缸的活塞桿固接，所述活塞桿在氣壓作用下拉動(dòng)或推 動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸座沿所述直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌副作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)所述齒輪沿齒條作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，所述定位壓緊臂隨所述轉(zhuǎn)軸同時(shí)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，其特征在于: 所述滾壓臂數(shù)量為四根，且所述四個(gè)滾壓臂之間相互垂直。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述五軸聯(lián)動(dòng)汽車覆蓋件柔性滾壓包邊裝置，其特征在于: 所述滾壓輪為圓錐臺(tái)形的預(yù)包滾壓輪或圓柱形的終包滾壓輪。6.—種權(quán)1所述包邊裝置的五軸聯(lián)動(dòng)柔性滾壓包邊工藝，包括以下步驟:(1)放置待包或已包覆蓋件:通過(guò)人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)將待包或已包覆蓋件放置于滾 壓包邊底模內(nèi)的處于高位的頂升機(jī)構(gòu)上;頂升機(jī)構(gòu)下降，待包或已包覆蓋件落到滾壓包邊 底模的包邊面上，待包或已包覆蓋件就位等待包邊；(2)定位、壓緊:隨著滾壓包邊數(shù)控程序執(zhí)行，分布于滾壓包邊底模周邊的定位夾緊機(jī) 構(gòu)的氣缸活塞桿依次伸出，推動(dòng)定位壓緊塊對(duì)待包或已包覆蓋件實(shí)施壓緊、定位；(3)滾壓預(yù)包邊:在設(shè)定的數(shù)控程序控制下，B軸系旋轉(zhuǎn)到0度位置，使剛性聯(lián)接于B軸系 主軸的滾壓臂的主臂軸線與A軸系主軸中心線同心;X軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系四軸聯(lián)動(dòng)，根據(jù)滾壓預(yù)包邊工藝要求，實(shí)時(shí)調(diào)用不同預(yù)包角度的預(yù)包滾壓輪;X軸系、Y軸系、Z軸系合成 運(yùn)動(dòng)完成覆蓋件外形輪廓的空間曲線，A軸系被數(shù)控程序設(shè)定為持續(xù)調(diào)整并保證預(yù)包滾壓 輪的運(yùn)動(dòng)方向與預(yù)包滾壓輪內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線垂直，且使預(yù)包滾壓輪的運(yùn)動(dòng)方向始 終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線切向相一致，使預(yù)包滾壓時(shí)預(yù)包滾壓輪與待包或已包覆蓋件的 預(yù)包邊之間為滾動(dòng)摩擦而無(wú)滑動(dòng)摩擦;滾壓一周后預(yù)包邊完成，X軸系、Y軸系、Z軸系和A軸 系四軸運(yùn)動(dòng)合成，使預(yù)包滾壓輪前端圓臺(tái)的工作母線形成一封閉的空間預(yù)包曲面，從而使 待包或已包覆蓋件預(yù)包效果達(dá)到終包前要求;在滾壓預(yù)包邊過(guò)程中，定位壓緊裝置在可編 程控制器控制下即時(shí)打開(kāi)，避讓工作中的滾壓臂及預(yù)包滾壓輪，避讓后定位壓緊裝置及時(shí) 關(guān)閉，保持定位壓緊狀態(tài)；(4)滾壓終包邊:滾壓預(yù)包邊完成后，在可編程控制器控制下，立即進(jìn)入滾壓終包邊;X 軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系、B軸系五軸聯(lián)動(dòng)，根據(jù)滾壓終包邊工藝要求調(diào)用不同終包角度 的終包滾壓輪;X軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系合成運(yùn)動(dòng)，能完成待包或已包覆蓋件外形輪廓 的空間曲線，A軸系控制終包滾壓輪的運(yùn)動(dòng)方向與終包滾壓輪內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線垂 直，且使終包滾壓輪的運(yùn)動(dòng)方向始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線切向相一致，使終包滾壓時(shí)， 終包滾壓輪與待包或已包覆蓋件的終包邊之間為滾動(dòng)摩擦;B軸系控制滾壓終包邊滾輪軸 向傾角，使終包滾壓輪內(nèi)的滾壓臂的軸頸中心線始終與被滾壓點(diǎn)處微分段曲線徑向相一 致;滾壓一周后滾壓終包邊完成，X軸系、Y軸系、Z軸系和A軸系、B軸系五軸運(yùn)動(dòng)合成，使終包 滾壓輪的圓柱工作母線形成與待包或已包覆蓋件包邊面完全一致的空間曲面;在滾壓終包 邊過(guò)程中，定位壓緊裝置在可編程控制器控制下即時(shí)打開(kāi)，避讓工作中的滾壓臂及預(yù)包滾 壓輪，避讓后定位壓緊裝置及時(shí)關(guān)閉，保持定位壓緊狀態(tài)；(5)定位、夾緊松開(kāi):完成滾壓包邊后，在可編程控制器控制下，分布于滾壓包邊底模周 邊的定位夾緊機(jī)構(gòu)的氣缸活塞桿依次縮入，定位壓緊松開(kāi)，在氣缸活塞桿完全縮入時(shí)，定位 壓緊臂縮回至最外側(cè);頂升機(jī)構(gòu)向上頂出待包或已包覆蓋件，通過(guò)人工、半自動(dòng)或全自動(dòng)方 式將待包或已包覆蓋件取出，進(jìn)入下一道工作循環(huán)。
【文檔編號(hào)】B21D39/02GK105945164SQ201610207697
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】許昭圣, 孔令霞, 許立涵
【申請(qǐng)人】安徽同步自動(dòng)化科技有限公司