专利名称：一种滚边机器人及其滚边方法
技术领域：
本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种滚边机器人及其滚边方法。
技术背景
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
机器人滚边压合技术是新生的一种包边方式，传统的包边方式常用的有两张。1、 人工包边，通过人力采用各种工具完成包边工作。2、机械压合采用专用机械压合设备完成包边工作。
现代汽车工业发展迅猛，车型更新日新月异，产品品质不断提高，生产规模越来越大。许多过去由人工完成的制造工艺过程正逐渐由先进的机械自动化生产设备来实现，由此引发了对机械自动化制造工艺设备及生产线越来越多的需求。从而出现了以机械压合的工艺方式完成包边过程。然而，机械压合的工艺方法存在如下缺点1、产品开发周期长。2、 一次性投入成本高。3、柔性差。
因此，现有技术还有待于改进和发展。发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种滚边机器人及其滚边方法，旨在解决现有的汽车焊装生产线关键部件包边的工艺问题，因为采用人工包边，会产生产品质量不稳定、人员危险性劳动、生产节拍长等问题。而采用机械压合方式，产品的开发周期长，费用高，调试困难。
本发明的技术方案如下一种滚边种机器人，设置在汽车焊装生产线上，用于对汽车关键部件进行滚边压合，其中，所述机器人滚边方法包括机器人本体、滚头装置、滚边夹具台、机器人控制装置及PLC 控制装置。
所述的滚边机器人，其中，所述机器人控制装置和所述机器人本体通过电机供电电缆及编码器线连接。
所述的滚边机器人，其中，所述PLC控制装置连接所述滚边夹具台和所述机器人控制装置。
所述的滚边机器人，其中，所述滚边夹具台包括定位机构和夹紧机构，所述定位机构包含定位气缸。
所述的滚边机器人，其中，所述夹紧机构，包含夹紧气缸。
所述的滚边机器人，其中，所述滚头装置包括滚头本体和滚轮。
所述的滚边机器人，其中，所述的滚边机器人进一步包括 初始化模块，用于对机器人进行初始化；零点确认模块，用于确认机器人各轴角度、零点是否准确；地址分配模块，用于设置机器人控制装置地址、机器人从动测网络地址，并根据实际需要定义滚轮的笛卡尔坐标；夹具控制模块，用于与PLC控制装置交互信号，指挥PLC控制装置来控制所述夹具工作台完成夹紧和打开动作；机器人编程模块用于设定滚边轨迹，设定I/O信号与外界的交互程序； 滚边控制模块，用于根据预先设定的滚边轨迹控制机器人本体和滚轮装置运动，完成滚边；所述初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、夹具控制模块、机器人编程模块和滚边控制模块依次连接。
一种所述的机器人滚边方法，其中，所述方法包括以下步骤51、滚边机器人安装在汽车焊装生产线的滚边工位上；52、滚边机器人通电后初始化；53、确认机器人各轴角度、零点是否准确；54、设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义滚轮的笛卡尔坐标；55、校正预先设定的滚边轨迹与实际的滚边轨迹的偏差，生成优化滚边轨迹；56、调试优化滚边轨迹，并加入I/O信号程序；57、根据调试优化完成的滚边轨迹控制机器人本体带动滚轮装置运动，同时所述夹具工作台上的定位夹紧机构配合进行夹紧和打开动作，完成滚边。
所述的机器人滚边方法，其中，所述步骤S7控制滚轮装置运动包括在汽车关键部件的特殊位置处控制专用滚轮进行滚边。
有益效果本发明提供的机器人滚边方法，能够自动完成滚边过程，并且可以由一个机器人完成对汽车关键部件的滚边压合。同时，与传统的包边过程相比，有效提高包边过程的自动化程度及产品的质量，减少操作者的劳动强度，降低了包边设备的成本，实现了柔性化生产。
图1为本发明的滚边机器人的结构框图。
图2为本发明的滚边机器人的滚边方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种滚边机器人及其滚边方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，其为本发明的滚边机器人的结构框图。如图所示，所述滚边机器人包括机器人本体100、滚头装置200、滚边夹具台300以及机器人控制装置400、PLC控制装置 500，其中，所述机器人控制装置400连接机器人本体100 ；所述滚头装置200连接机器人本体100 ；所述PLC控制装置连接机器人控制装置400及滚边夹具台300。
具体来说，所述机器人本体100用于根据机器人控制装置400发出的指令，来做出各种动作，从而带动与其相连的滚头装置200对汽车关键部件(主要是车门、前后盖、轮罩、 顶盖天窗等部位)进行滚边。滚边夹具台300用于对待加工的工件(比如车门)进行固定， 主要包括定位和夹紧，从而配合机器人本体100带动滚头装置200来进行滚边操作。
所述的滚边机器人还可以包括PLC控制装置500，所述PLC控制装置500连接所述滚边夹具台和所述机器人控制装置。PLC控制装置通过采集机器人控制装置与PLC控制装置的交互信号，从而指挥所述夹具工作台完成夹紧和打开动作。所述PLC (Programmable Logic Controller)是可编程逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。所述滚边夹具台包括定位机构和夹紧机构，所述定位夹具包含定位气缸。例如，当滚轮进行滚边压合，滚轮接近定位夹具时，定位气缸带动定位夹具下行，使滚头装置可以轻松通过所述定位夹具(不会被档住)区域，而当滚头装置通过该区域后，所述定位气缸推动定位夹具向上运动，恢复到原来的工作位置。另外，所述夹紧结构也可以包括夹紧气缸。
进一步地，所述机器人控制装置和所述机器人本体通过电机供电电缆及编码器线连接，所述机器人控制装置和所述滚头装置通过Devicenet连接。Devicenet是90年代中期发展起来的一种基于CAN (Controller Area Network)技术的低成本、高性能的通信网络，最初由美国Rockwell公司开发应用。其是一种低成本的通讯总线。它将工业设备(如 限位开关，光电传感器，阀组，马达启动器，过程传感器，条形码读取器，变频驱动器，面板显示器和操作员接口)连接到网络，从而消除了昂贵的硬接线成本。直接互连性改善了设备间的通讯，并同时提供了相当重要的设备级诊断功能，这是通过硬接线1/0接口很难实现的。 它在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时，减少了配线和安装工业自动化设备的成本和时间。DeviceNet不仅仅使设备之间以一根电缆互相连接和通讯，更重要的是它给系统所带来的设备级的诊断功能。该功能在传统的1/0上是很难实现的。
更进一步地，所述滚头装置包括滚头本体(base)和滚轮。其中，不同的滚轮分别适用于不同的地方，所述滚轮可以包括多种型号，比如在前门、后门的一些特殊位置，必须使用锥轮(一种特殊滚轮)进行操作，也可以自动调换滚轮大小、压力等等，来完成滚边。
另外，所述滚边机器人进一步包括初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、夹具控制模块、机器人编程模块和滚边控制模块，所述初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、夹具控制模块、机器人编程模块和滚边控制模块依次连接。其中，所述初始化模块用于对机器人进行初始化；所述零点确认模块用于确认机器人各轴角度、零点是否准确，要严格按照仿真图片，来设定机器人各轴角度与安装方向；所述地址分配模块，用于设置机器人控制装置地址、机器人从动测网络地址，并根据实际需要定义滚轮的笛卡尔坐标，一个滚头上有多个滚轮，一个滚轮上需要有多个工具坐标；所述机器人编程模块用于设定滚边轨迹， 设定1/0信号与外界的交互程序；所述夹具控制模块用于与PLC控制装置交互信号，指挥 PLC控制装置来控制所述夹具工作台完成夹紧和打开动作(配合滚头装置进行滚边)；所述滚边控制模块，用于根据预先设定的滚边轨迹控制机器人本体和滚轮装置运动，完成滚边。
下面提供一段相应的代码来解释上述功能是如何实现的应当理解的是，可以采用其他形式的代码来实现，不限于所述举例。
NOPMOVJ COOOOO VJ=IOO. OO PL=O 轴运动速度 100% 位置等级 0DOUT0T#(37) ON 请求PLC进行滚边WAITIN# (37) =ON 等待PLC允许进入DOUT0T#(37) OFF 请求结束，已经进入CALL J0B:ZQ_F1_ZZ-TEST 调用左门滚边压合程序第一遍折边 CALL J0B:ZQ_F2_ZZ-TEST 调用左门滚边压合程序第二遍折边 CALL J0B:ZQ_F3_ZZ-TEST-GAI调用左门滚边压合程序第三遍折边 MOVJ C00001 VJ=IOO. 00 PL=O 轴运动速度 100% 位置等级 0 MOVJ C00002 VJ=IOO. 00 PL=ODOUT0T#(41) ON滚边压合结束后发送滚边结束信号给PLCDOUT0T#(41) OFFDOUT0T# (4) ON 与工位区域无干涉DOUT0T# (8) ON 工作循环完成发给PLCWAITIN# (80) =ON PLC确认工作循环完成DOUT0T#(8) OFF工作循环完成发给PLC取消ENDZQ_F1_ZZ-TEST MOVJ C00000 VJ=IOO. 00 PL=O 轴运动速度 100% 位置等级 0DOUT0T#(4) OFF机器人与工位区域干涉机器人进入DOUT0T#(43) ON到达一次滚边位置WAITIN# (43) =ON 允许进入DOUT0T#(43) OFF位置信号清楚MOVJ C00001 VJ=IOO. 00 PL=OMOVJ C00002 VJ=IOO. 00 PL=OMOVJ C00003 VJ=IOO. 00 PL=OMOVL C00004 V=300. 0滚边轨迹开始MOVL C00005 V=300. 0MOVL C00006 V=300. 0DOUT0T#(55) ON第一组气缸打开MOVL C00007 V=300. 0WAITIN# (55) =ON等待气缸打开到位DOUT0T#(55) OFF第一组气缸打开信号取消MOVL C00008 V=300. 0MOVL C00009 V=300. 0MOVL C00023 V=300. 0DOUT0T# (45) ON第二组气缸打开MOVL C00024 V=300. 0WAITIN# (45) =ON等待气缸打开到位DOUT 0T#(45) OFF第二组气缸打开信号取消 MOVL C00025 V=300. 0END本发明还提供了一种上述的滚边机器人的滚边方法，如图2所示，所述方法包括以下步骤51、滚边机器人安装在汽车焊装生产线的滚边工位上；52、滚边机器人通电后初始化；53、确认机器人各轴角度、零点是否准确；54、设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义滚轮的笛卡尔坐标；55、校正预先设定的滚边轨迹与实际的滚边轨迹的偏差，生成优化滚边轨迹；56、调试优化滚边轨迹，并加入I/O信号程序；57、根据调试优化完成的滚边轨迹控制机器人本体带动滚轮装置运动，同时所述夹具工作台上的定位夹紧机构配合进行夹紧和打开动作，完成滚边。
进一步地，所述步骤S7滚轮装置运动包括在汽车关键部件的特殊位置处控制专用滚轮进行滚边。
综上所述，本发明提供的一种滚边机器人及其滚边方法，其中，所述滚边机器人包括机器人本体、滚头装置、PLC控制装置、滚边夹具台以及机器人控制装置，其中，所述机器人控制装置连接所述滚边夹具台和机器人本体；所述滚头装置连接机器人本体和滚边夹具台，所述PLC控制装置连接机器人控制装置及滚边夹具台。通过本发明提供的滚边机器人及其滚边方法，能够自动完成滚边过程，并且可以由一个机器人完成对汽车关键部件的滚边压合。同时，与传统的包边过程相比，有效提高包边过程的自动化程度及产品的质量， 减少操作者的劳动强度，降低了包边设备的成本，实现了柔性化生产。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种滚边种机器人，设置在汽车焊装生产线上，用于对汽车关键部件进行滚边压合， 其特征在于，所述滚边机器人包括机器人本体、滚头装置、滚边夹具台、机器人控制装置及 PLC控制装置；所述机器人控制装置连接机器人本体；所述滚头装置连接机器人本体，所述PLC控制装置连接机器人控制装置及滚边夹具台。
2.根据权利要求1所述的滚边机器人，其特征在于，所述机器人控制装置和所述机器人本体通过电机供电电缆及编码器线连接。
3.根据权利要求1所述的滚边机器人，其特征在于，所述滚边夹具台包括定位机构和夹紧机构，所述定位机构包含定位气缸。
4.根据权利要求3所述的滚边机器人，其特征在于，所述夹紧机构包含夹紧气缸。
5.根据权利要求1所述的滚边机器人，其特征在于，所述滚头装置包括滚头本体和滚轮。
6.根据权利所述的滚边机器人，其特征在于，所述的滚边机器人进一步包括初始化模块，用于对机器人进行初始化；零点确认模块，用于确认机器人各轴角度、零点是否准确；地址分配模块，用于设置机器人控制装置地址、机器人从动测网络地址，并根据实际需要定义滚轮的笛卡尔坐标；夹具控制模块，用于与PLC控制装置交互信号，指挥PLC控制装置来控制所述夹具工作台完成夹紧和打开动作；机器人编程模块用于设定滚边轨迹，设定I/O信号与外界的交互程序；滚边控制模块，用于根据预先设定的滚边轨迹控制机器人本体和滚轮装置运动，完成滚边；所述初始化模块、零点确认模块、地址分配模块、夹具控制模块、机器人编程模块和滚边控制模块依次连接。
7.—种权利要求1所述的机器人滚边方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤51、滚边机器人安装在汽车焊装生产线的滚边工位上；52、滚边机器人通电后初始化；53、确认机器人各轴角度、零点是否准确；54、设置机器人控制装置主网络地址、机器人从网络地址，并根据实际需要定义滚轮的笛卡尔坐标；55、校正预先设定的滚边轨迹与实际的滚边轨迹的偏差，生成优化滚边轨迹；56、调试优化滚边轨迹，并加入I/O信号程序；57、根据调试优化完成的滚边轨迹控制机器人本体带动滚轮装置运动，同时所述夹具工作台上的定位夹紧机构配合进行夹紧和打开动作，完成滚边。
8.根据权利要求7所述的机器人滚边方法，其特征在于，所述步骤S7控制滚轮装置运动包括在汽车关键部件的特殊位置处控制专用滚轮进行滚边。
全文摘要
本发明公开了一种滚边机器人及其滚边方法，其中，所述滚边机器人包括机器人本体、滚头装置、PLC控制装置、滚边夹具台以及机器人控制装置，其中，所述机器人控制装置连接所述滚边夹具台和机器人本体；所述滚头装置连接机器人本体和滚边夹具台，所述PLC控制装置连接机器人控制装置及滚边夹具台。通过本发明提供的滚边机器人及其滚边方法，能够自动完成滚边过程，并且可以由一个机器人完成对汽车关键部件的滚边压合。同时，与传统的包边过程相比，有效提高包边过程的自动化程度及产品的质量，减少操作者的劳动强度，降低了包边设备的成本，实现了柔性化生产。
文档编号B21D19/14GK102513430SQ20111045865
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者刘晓波 申请人:长春大正博凯汽车设备有限公司