专利名称：使用装载了力传感器的机器人机械手的辊式卷边加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用安装了辊的机器人机械手，进行预卷边加工及卷边加工的一种或 两种的辊式卷边加工装置。
背景技术：
在通过将2张板材结合而使汽车的门板等成形的辊式卷边加工中，该2张板材中， 预先将外板的边缘在整周上垂直折弯并将该外板固定在底模上，接着使2张板之一的内板 与外板重叠，利用安装于机器人机械手的辊压接外板的边缘而使2张板材接合。其中，将垂 直的外板的边缘部折弯到与底模大约成45°的卷边叫做预卷边加工，将该边缘部压接到平 坦的程度(即大约90°折弯)的卷边叫做卷边加工。为了在辊式卷边加工中获得良好的加工质量，在预卷边加工或卷边加工中有必要 在上述边缘部施加充足的推压力，但是，以前是通过嵌入机器人机械手的手腕部的工具的 弹簧、液压机或者伺服电机等产生推压力。例如在日本特开昭61-^^432号公报中公开有 下述辊式卷边加工装置将卷边辊安装在机械臂的前端，通过设在机械臂上的驱动电动机 使卷边辊旋转行进。预卷边辊或卷边辊对工件的推压力是能否进行恰当的预卷边加工或卷边加工的 重要因素。例如在日本特开平5-305357号公报中公开有下述辊式卷边加工装置采用卷边 辊可在推压方向移位的结构，以谋求一种即使机械臂上产生弯曲也能在正确的轨迹上、以 适当的推压力辗压被卷边板材。由于使辊运动的是机械臂或机器人机械手，因此折弯形状或加工质量依赖于机器 人机械手的位置精度。为了提高该位置精度、降低或排除机械手的位置误差，提出多种技 术。例如在日本特开平7-60370号公报中公开有下述辊式卷边加工装置由于加工时施加 于机器人机械手的外力致使在机械手的关节部产生振动而能导致加工精度的降低，考虑到 这种情况，在机器人机械手的手腕部设置支承辊及推压辊，可通过气缸改变支承辊和推压 辊的相对位置。另外，在日本特开2003-103325号公报中公开有下述辊式卷边加工装置与底盘 的周围凸缘一起将工件夹在多个卷边辊和多个随动辊之间进行卷边加工。另外，在日本特开2006-88217号公报中公开有下述辊式卷边加工装置在底盘周 围凸缘的端部设置导轨，用于沿加工的进行方向引导卷边辊及导向辊中的至少一个。在日本特开昭61-^^432号公报中所述的发明中，由于相对于工件的机器人机 械手的位置误差的影响，会出现难以实现良好的卷边加工的情况。另外，在日本特开平 5-305357号公报所述的发明中，由于卷边加工时作用在机械臂上的外力有时会导致在机器 人的关节部位的轴底部等产生振动。在日本特开平7-60370号公报、日本特开2003-103325 号公报所述的发明中，虽然能实现相对于工件的辊的位置精度的提高，但因为辊的种类 变多，导致工具的构造复杂，成为成本上升和可靠性下降的主要原因。另外，在日本特开 2006-88217号公报所述的发明中，有必要设置辊导向用的导轨，但通常认为需要按每种工件准备底模、在各自的底模上设置导轨要花费时间，对节约成本也不利。另外，在工件具有曲面部等情况下，有时能够通过根据工件的部位改变推压力而 获得良好的加工质量，但以前在辊式卷边加工中变更推压力是困难的。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种辊式卷边加工装置，它能够修正机器人机械手 和工件之间的位置误差，施加合适的推压力，进行良好的预卷边加工或卷边加工。为了达到上述目的，本发明提供这样一种辊式卷边加工装置通过一边在工件的 外板的边缘部推压并移动辊，一边折弯被上述辊和底模夹持的上述外板的边缘部来进行预 卷边加工或卷边加工，其中，该辊安装于机器人机械手的前端部，该工件由载置于底模上的 外板和与该外板重叠的内板构成。该辊式卷边加工装置具有以下结构检测上述辊的现在 位置的位置检测部；设于上述机器人机械手的手腕部和上述辊之间的力测定部；以及控制 部；该控制部使用上述位置检测部的输出及上述力测定部的输出，控制上述辊的位置，以使 向上述底模推压上述辊的力为规定的值。在优选的实施方案中，上述控制部使用上述位置检测部的输出及上述力测定部的 输出，控制上述辊的位置，以使向上述底模推压上述辊的力及作用于上述辊的力矩分别为 规定的值。在优选的实施方案中，辊式卷边加工装置还具有以下结构位置误差计算部，根据 由上述位置检测部得到的上述辊的位置，由上述力测定部得到的力及力矩，以及与上述辊 的形状相关的信息求出上述机器人机械手和上述外板的边缘部的位置误差；开始点修正 部，根据上述位置误差修正预卷边加工或卷边加工开始点。在优选的实施方案中，辊式卷边加工装置还具有移动控制部，在使用上述力测定 部的输出进行预卷边加工或卷边加工过程中，控制上述辊的移动，从而使得在与向上述底 模推压上述辊的方向及上述辊的行进方向两者都垂直的方向上也对上述辊施加规定的力。在优选的实施方案中，辊式卷边加工装置还具有移动控制部，在使用上述力测定 部的输出进行预卷边加工或卷边加工过程中，求出施加于上述辊的行进方向上的力，控制 上述辊的移动以使在预卷边加工或卷边加工中上述力的值在规定的范围内。在优选的实施方案中，辊式卷边加工装置还具有推压力变更部，根据由上述位置 检测部得到的上述辊的位置，求出预卷边加工或卷边加工中的上述辊的进给速度，根据该 进给速度的变化，变更由上述辊向上述底模施加的推压力。
关于本发明的上述或其他目的、特征及长处，一边参照附图一边说明以下的适当 的实施方案，使其更明朗化。图1是表示本发明的实施方案的辊式卷边加工装置的概略构造的图。图2是表示预卷边辊的形状的一个例子的图。图3是表示卷边辊的形状的一个例子的图。图4是表示本发明的辊式卷边加工装置的加工流程的流程图。图5是说明预卷边加工的加工路径的概略图。
图6(a)是表示预卷边加工的预卷边辊和工件之间的位置关系的图，是表示预卷 边辊与工件的外板边缘部相抵接的状态的图。图6(b)是表示预卷边加工的预卷边辊和工件之间的位置关系的图，是表示预卷 边辊继续下降使该边缘部弯曲的状态的图。图6(c)是表示预卷边加工的预卷边辊和工件之间的位置关系的图，是表示预卷 边辊继续下降使该边缘部弯曲到规定的角度的状态(辊与底模抵接的状态)的图。图7(a)是说明用于计算预卷边辊和工件之间的位置误差的方法的图。图7(b)是表示为了修正上述位置误差而移动预卷边辊的状态的图。图8(a)是说明用于计算预卷边辊和工件之间的位置误差的其他方法的图。图8(b)是表示为了修正上述位置误差而移动预卷边辊的状态的图。图9是说明加工中作用于辊上的力的概略图。图10(a)是表示卷边加工的卷边辊和工件之间的位置关系的图，是表示卷边辊与 工件的外板边缘部相抵接的状态的图。图10(b)是表示卷边加工的卷边辊和工件之间的位置关系的图，是表示卷边辊继 续下降使该边缘部弯曲的状态的图。图10(c)是表示卷边加工的卷边辊和工件之间的位置关系的图，是表示卷边辊继 续下降使该边缘部弯曲到规定角度的状态(与内板重叠的状态)的图。图11是说明用于计算卷边辊和工件之间的位置误差的方法的图。图12(a)是说明用于计算卷边辊和工件之间的位置误差的其他方法的图。图12(b)是表示为了修正上述位置误差而移动卷边辊的状态的图。图13是表示在工件具有曲面等情况下，根据辊的进给速度改变推压力的具体例 子的概略图。
具体实施例方式图1是表示本发明的辊式卷边加工装置的概略构造的图。辊安装于机器人机械手 (以下，简称机器人)10的手臂前端部，具体地说，力传感器16安装于后述的预卷边辊12或 卷边辊和机器人10的手腕部14之间，力传感器16呈能够测定并输出作用于预卷边辊12 或卷边辊上的力(推压力)的构造。配置于底模18上的被加工物也就是工件20具有载置 于底模18上的板材等的外板22和与该外板22重叠的板材等的内板对。另外，包括后述 的预卷边加工及卷边加工的机器人10的动作的控制可以通过与机器人10连接的控制装置 26进行。机器人10具有位置检测部，用于检测并输出安装于机器人手臂前端部的预卷边 辊或卷边辊的现在位置。该位置检测部可以是例如设于驱动机器人10各轴的伺服电动机 等的电动机(未图示)上的编码器等位置检测器(未图示)，也可以是与安装于手臂前端部 的预卷边辊或卷边辊的位置关系被预先规定的位置传感器17，也可以是其他众所周知的机 构。在本发明的辊式卷边加工装置中，和以前的辊式卷边加工作业相同，外板22的边 缘观在整周上预先进行垂直弯曲。将外板22固定在底模18上并与内板M重叠，通过使 安装于机器人10上的辊压接外板22的边缘28而使2张板材接合。在使用预卷边辊12的预卷边加工中，进行使边缘部观在整周上折弯大约45°的预卷边加工，接着，在使用卷边 辊的卷边加工中，进行将边缘部观辗压到与内板M重叠的平坦程度的卷边加工。图2是表示预卷边辊的形状的一个例子的图。预卷边辊12具有凸缘30及与凸缘 30同轴安装的圆锥部或圆锥台部32。另外，图3是表示卷边加工时使用的卷边辊34的形 状的一个例子的图。卷边辊34具有凸缘36及与凸缘36同轴安装的圆筒状部38。利用具 有这类形状的辊，不仅能在辊的下方，也能确保在横方向上进行推压，进而能够修正加工开 始点或加工过程中的工件的位置误差。具体情况后述。另外，在图示的例子中，是将预卷边 加工用的预卷边辊及卷边加工用的卷边辊作为不同的工具进行说明的，也可以使用同一种 辊，通过改变相对于底模的推压角度进行预卷边加工及卷边加工这两种加工。下面，对使用了本发明的辊式卷边加工装置的预卷边加工及卷边加工的流程进行 说明。图4是表示使用了本发明的辊式卷边加工装置的辊式卷边加工流程的流程图，但进 行辊式卷边加工之前首先需要做以下准备a.指定预卷边加工开始点及卷边加工开始点。b.分别指定预卷边加工及卷边加工各自的从加工开始点到加工结束点的辊的移 动轨道。c.通过实验预先求出在预卷边加工开始点及卷边加工开始点的、向着底模的推压 力的设定值(合适值)。d.作为采用后述的方法1修正辊和工件之间的位置误差时的准备，预先求出辊和 工件二者理想的(没有位置误差时的)接触点在力传感器坐标系25中的坐标。该坐标可 以从考虑了辊的形状的计算或根据实验求出。另外，力传感器坐标系为固定于力传感器上 的直角坐标系(参照图7 (a))。e.作为采用后述的方法2修正辊和工件之间的位置误差时的准备，预先求出辊从 和工件接触后到辊与底模相抵接的理想的(没有位置误差时的)移动距离。该移动距离可 以从考虑了辊的形状的计算或根据实验求出。f.通过实验预先求出预卷边加工中或卷边加工中的向着底模的合适的推压力、行 进方向的反力或者与向着底模的推压力方向和行进方向二者垂直的方向上的推压力的设 定值(合适值)。下面，对图4的流程图的各步骤进行详细说明。另外，虽然上述的控制装置沈也 能够进行后述的任一项演算处理，但也可以另外利用具有同等功能的其他装置。步骤Sl如图2及从斜上方观察底模18的图5所示，将预卷边辊12移动到预卷边加工开 始点40的上方。在图5的例子中，从加工开始点40经加工中间点42到加工结束点44进 行预卷边加工及卷边加工。如图2所示，在加工开始点40，将预卷边辊12移动到外板22的 上方。步骤S2如图6(a) -图6(c)所示，直到预卷边辊12的推压力达到规定值都向底模18推压 预卷边辊12。在该例子中，推压方向为垂直向下，但不限于此方向。首先，在预卷边加工开 始点40 (预卷边辊与工件接触前)，使用安装于机器人10的手腕14上的力传感器16求出 作用于预卷边辊12上的力在垂直方向的分力Fl (图2)。在图2的例子中，Fl与预卷边辊12的自重大致相等。接着，利用力传感器16检测预卷边辊12下降与外板22的边缘部观接触后(图 6(a))预卷边辊12所承受的垂直方向的分力F2。另外，因为通过检测该分力F2能够探测 预卷边辊12与外板22的边缘部观的接触情况，因此在采用后述方法1的情况下，也同时 进行步骤3的处理(预卷边加工开始点的位置误差的修正)。由于F2也是边缘部观所承 受的推压力，因此垂直方向的力F3( = F2-F1)成为机器人施加于预卷边辊上的垂直向下的 力。其中，机器人控制施加于预卷边辊上的推压力F3，以使向着底模的推压力F2与为将图 6(c)所示的外板22弯曲到规定的形状(例如倾斜45°的形状)而必要的设定值FO相等。 作为力的控制方法，能够列举出阻抗控制、阻尼控制及混合控制等，因为任一种都是众所周 知的方法，因此省略详细说明。因为预卷边加工需要进行到预卷边辊与底模18相抵接(图 6(c)),因此最好使推压力的设定值FO充分地大。另外，由于用于使外板22弯曲到规定的 形状(例如倾斜45°的形状)的力随工件的材质、厚度等而不同，因此FO的值最好预先通 过实验等求出。步骤S3计算预卷边加工开始点40的位置误差(以下，也称为位置误差)。在该位置误差 超出规定的阈值的情况下，修正预卷边加工开始点40的位置。根据由力传感器16得到的 力信息及力矩信息，从设置于机器人10的驱动电动机(未图示)上的位置检测器等通过顺 序运动学计算得到的机器人10的手腕部的现在位置，以及与预卷边辊12的形状相关的数 据或信息能够计算预卷边加工开始点40的位置误差。在该位置误差大于设定阈值的情况 下，修正位于预卷边加工开始点40的机器人10的位置。这样一来，即使在预先指定的轨道 和工件表面之间存在一些位置误差也能够避免预卷边辊从工件脱离或相反出现推压过度 之类的不良情况。在这里，表示2种步骤S3中的位置误差的具体的计算方法。方法1方法1是一种利用预卷边辊与外板的边缘部接触前后的力和力矩的变化量修正 预卷边加工开始点的位置误差的方法。如图7(a)所示，使预卷边辊12向下方(底模18所在的方向)移动，利用力传感 器16检测预卷边辊12与外板22的边缘部观接触前后的力的变化量F (将力传感器坐标 系的X、Y、Z方向的F的分量分别称为Fx、Fy、Fz)和力矩的变化量M(将力传感器坐标系的 父、￥、2方向的11的分量分别称为贴、1^、1^)。图7(a)所示的(IMKPyO)是在没有位置误 差的(理想的)情况下的预卷边辊和工件的接触点位于传感器坐标系的坐标，在此，该点位 于预卷边辊的凸缘30和圆锥台部32之间的边界部分。另外，(Px、Py)是实际的辊和工件 的接触点在力传感器坐标系中的坐标，该X坐标与外板22的外周端部23位于力传感器坐 标系中的X坐标相等。下面表示利用上述h、Fy、MZ和预卷边辊的形状计算工件的位置误差(I3x-PxO)的 方法。首先，根据力和力矩的物理关系，下述式(1)成立。Mz = FyPx-FxPy(1)另外，根据几何学，下述式( 成立。Py-PyO = k (Px—PxO)(2)
由于力传感器和预卷边辊都相对于机器人固定，力传感器坐标系中的预卷边辊的 位置是恒定的，因此系数k是定值。例如，如图7(a)所示，在预卷边辊12的圆锥台部32的 角度为45°的情况下k = -l。由上述式(1)及O)能够推导出计算如图7(a)所示的位置误差1 + 的下述式 ⑶。Px-PxO = (Mz+FxPyO-FyPxO)/(Fy-kFx)(3)如此一来，在所求得的位置误差O^-PxO)比设定的阈值大时，如图7(b)所示，通 过使预卷边辊12从虚线位置(图7(a))向实线位置移动，以减小该位置误差，从而修正预 卷边加工开始点的位置误差。另外，在没有位置误差(理想)的情况下的预卷边辊和工件 的接触点在力传感器坐标系中的坐标⑴劝、PyO)可以通过考虑了预卷边加工辊的形状的 计算或通过正确的操作由实验求出。方法2方法2是一种利用预卷边辊从与工件接触后到与底模抵接时的机器人的移动距 离修正预卷边加工开始点的位置误差的方法。如图7(a)所示，使预卷边辊12向下方(底模18所在的方向)移动，利用力传感 器16探测预卷边辊12与外板22的边缘部观之间的接触情况，并记录此时的机器人位置 P1。之后，如图8(a)所示，使预卷边辊12以规定的推压力将工件向底模18推压，并记录预 卷边辊12与底模18相抵接时的机器人的位置P2。预卷边辊是否与底模相抵接可以通过 在推压力达到设定值的状态下，预卷边辊能否在推压方向上行进来进行判断。接下来，比较 位置Pl和P2，计算预卷边辊的移动距离H。在移动距离H小于设定值的情况下，判断为存 在明显的位置误差而向减少该位置误差的方向(在图示的例子中为左方向)推压预卷边辊 (图8(b))。通过推压直到向左方向的推压力达到预先设定的值，从而能够修正机器人和工 件之间的位置误差。步骤S4一边施加规定的推压力，一边沿着从图5所示的加工开始点40到加工结束点44 的加工路径使预卷边辊12移动到预卷边加工结束点。在预卷边加工中，如图9所示，从加 工开始点40到加工结束点44，利用由力传感器获得的力的信息和力矩信息控制机器人，以 使向底模18的推压力达到规定值。也在与向底模18的推压方向46 (在本实施方式中为垂 直向下)和行进方向48 (沿着加工路径的方向)二者都垂直的方向50上进行推压，控制沿 方向50的力也达到规定的值。由此，即使在指定的轨道与工件存在些许偏差的情况下也不 会使预卷边辊12从工件20脱离或过度推压工件20，能够使预卷边加工中的工件的折弯量 恒定。在正常的预卷边加工中，与预卷边辊基部连接的力传感器通过预卷边辊而承受从 行进方向前方来某种大小的反力F及力矩M。时常监视该反力和力矩，控制预卷边辊的行 进速度，以使反力F及力矩M在预先设定的范围内(Fmin彡F彡Fmax.Mmin彡M彡Mmax)。 由此，使得反力或者力矩在加工过程中不产生大的变动，能够获得良好的加工质量。另外， 上述反力的范围(FmiruFmax)及力矩的范围(MmiruMmax)因随材质、厚度、进给速度等而不 同，最好预先通过实验等求得。以上说明的步骤S1-S4是关于预卷边加工的，以下说明的步骤S5-S8是关于卷边
8加工的。步骤S5将如图3所示的卷边辊34移动到卷边加工开始点40 (参照图5)的上方。卷边加 工也是从加工开始点40经加工中间点42进行到加工结束点44的。采用与步骤Sl同样的 方法将卷边辊34移动到外板22的稍微上方。步骤S6如图10(a)-图10(c)所示，与步骤S2相同，直到卷边辊34的推压力达到规定值 都向底模18推压卷边辊34。在此，推压方向为垂直向下，但不限于此方向。首先，在卷边加 工开始点40 (卷边辊与工件接触前)，使用安装于机器人10的手腕14上的力传感器16求 出作用于卷边辊34的力在垂直方向的分力F1，(图3)。在图3的例子中，F1，与卷边辊34 的自重大致相等。接着，利用力传感器16检测卷边辊34下降与外板22的边缘部观接触后(图 10(a))卷边辊34所受的垂直方向的分力F2’。因为F2’也是边缘部观所受的推压力，因 此垂直方向的力F3’( = F2’-F1’)成为机器人施加于卷边辊的垂直向下的力。在此，机器 人控制施加于卷边辊上的力F3’，以使向着底模的推压力F2’与为将如图10(c)所示的外 板22弯曲成规定的形状(例如外板22的边缘部观与内板M重叠的状态)而必要的设定 值F0’相等。作为力的控制方法，能够列举出阻抗控制、阻尼控制及混合控制等，但因为任 一种都是众所周知的方法，因此省略详细说明。因为卷边加工有必要进行到卷边辊34与底 模18相抵接(如图10(c))，因此最好使推压力的设定值F0’充分地大。另外，因为用于将 外板22弯曲到规定的形状(例如外板22的边缘部观与内板M重叠的形状)的力随工件 的材质、厚度等而不同，因此F0’的值最好预先通过实验等求出。另外，如图10所示，在谋求卷边辊34与底模18贴紧的情况下，只要着眼于作用于 位于力传感器坐标系(参照图11)的点Q上的力矩即可。更具体地说，卷边辊34处在图 10 (b)的状态时，由于卷边辊34所受的力F2’作用在与点Q不同的位置上，因此通过从外板 22所受的力，点Q上作用有不为0的力矩。另一方面，卷边辊34处于图10 (c)所示的状态 时，通过使卷边辊34的圆筒部38与外板22贴紧而对点Q作用力F2’，则因从外板22所受 的力而作用在点Q上的力矩值等于0或近似等于0。步骤S7与步骤S3相同，计算卷边加工开始点40的位置误差(以下，也称为位置误差)。 在该位置误差超出规定的阈值的情况下，修正卷边加工开始点40的位置。这样一来，即使 在预先指定的轨道和工件表面之间存在一些位置误差，也能够避免卷边辊从工件脱离或相 反推压过度之类的不良情况。但是，在卷边加工开始点和预卷边加工开始点相同、在预卷边 加工开始点已经修正了机器人和工件之间的位置误差的情况下也可以省略该步骤。在此，下面表示步骤S7中的位置误差的具体的计算方法3。方法3方法3是一种利用卷边辊从与工件接触后到与底模相抵接时机器人的移动距离 来修正卷边加工开始点的位置误差的方法。如图11所示，使卷边辊34向下方(底模18所在的方向)移动，利用力传感器16 检测卷边辊34与外板22的边缘部28之间的接触，并记录此时的机器人位置ΡΓ。之后，如图12 (a)所示，使卷边辊34以规定的推压力将工件向底模18推压，并记录卷边辊34与底 模18相抵接时的机器人的位置P2’。卷边辊是否与底模相抵接可以通过在推压力达到设定 值状态下，卷边辊能否在推压方向上行进来进行判断。接下来，比较位置ΡΓ和P2’，计算卷 边辊的移动距离H’。在移动距离H’小于设定值的情况下，判断为存在明显的位置误差而向 减少该位置误差的方向(在图示例子中为左方向)推压卷边辊(图12(b))。通过推压直到 向左方向的推压力达到预先设定的值，就能够修正机器人和工件之间的位置误差。步骤S8一边施加规定的推压力，一边沿着从图5所示的加工开始点40到加工结束点44 的加工路径使卷边辊34移动到卷边加工结束点。在卷边加工中，如图9所示，从加工开始 点40到加工结束点44，利用由力传感器获得的力的信息和力矩信息控制机器人，以使向底 模18的推压力达到规定值。也在与向底模18的推压方向46 (在本实施方式中为垂直向 下)和行进方向48 (沿着加工路径的方向)二者都垂直的方向50上进行推压，控制沿方向 50的力也达到规定的值。由此，即使在指定的轨道与工件存在些许偏差的情况下也不会使 卷边辊34从工件20脱离或过度推压工件20，能够使卷边加工中的工件的折弯量恒定。在正常的卷边加工中，与卷边辊的基部连接的力传感器通过卷边辊而承受从行进 方向前方来某种大小的反力F’及力矩M’。时常监视该反力和力矩，控制卷边辊的行进速 度，以使反力F，及力矩M，在预先设定的范围内(F，min彡F，彡F'max.M'min彡Μ，彡M'max)。 由此，使得反力或者力矩在加工过程中不产生大的变动，能够获得良好的加工质量。另外， 上述反力的范围(F’ min、F’ max)及力矩的范围(M’ min、M’ max)因随材质、厚度、进给速度 等而不同，最好预先通过实验等求出。在上述步骤S4及步骤S8的一方或双方中，在预卷边加工或卷边加工中有必要改 变向底模的推压力的情况下，能够改变该推压力。例如，在工件具有曲面部的情况下，能够 改变预卷边加工中或卷边加工中辊的进给速度。在图13所示的例子中，工件20具有曲面 部20a及平面部20b，辊12或34在加工曲面部20a时(辊位于位置Ql、Q2时)辊以比较 小的进给速度Vl移动，辊12或34在加工平面部20b时(辊位于位置Q3、Q4时)辊以比较 大的进给速度v2移动。此时，根据辊的进给速度的变化，能够利用力传感器恰当地控制推 压力。例如，通过在辊的进给速度小的情况下(vl)减小推压力(F4)、在辊的进给速度大的 情况下(y2~)增大推压力(F5)，从而能够使工件的折弯量均勻。根据本发明，能够不使用导轨等修正机器人机械手和工件之间的位置误差，能够 进行不受位置误差影响的良好的预卷边加工或卷边加工，进而能够获得良好的加工质量。通过利用辊的推压力及力矩，能够以简单的公式求出工件和辊之间的位置误差。根据由位置检测部得到的辊的位置，由力测定部得到的力及力矩，以及与辊的形 状相关的信息，能够求出机器人机械手和工件之间的位置误差、修正预卷边加工或卷边加 工开始点。在预卷边加工或卷边加工中，通过控制辊的移动，从而使得在与向底模推压辊的 方向及辊的行进方向两者都垂直的方向上也对辊施加规定的力，能够防止辊从原来的轨道 脱离，能够获得良好的加工质量。求出作用于辊的行进方向上的力，通过控制辊的移动以使预卷边加工或卷边加工 中上述力的值处在规定的范围内，从而能够抑制作用于辊上的力的变动，获得良好的加工质量。 通过根据辊的位置求出预卷边加工或卷边加工过程中辊的进给速度，根据该进给 速度的变化变更辊向着底模的推压力，即使在工件具有曲面的情况下也能获得良好的加工质量。
权利要求
1.一种辊式卷边加工装置，通过一边在工件00)的外板0 的边缘部08)推压并移 动辊(12、34)，一边折弯被上述辊(12、34)和底模(18)夹持的上述外板0 的边缘部08) 而进行预卷边加工或卷边加工，其中，辊(12、34)安装于机器人机械手(10)的前端部，工件 (20)由载置于底模(18)上的外板02)和与该外板02)重叠的内板04)构成，其特征在 于，该辊式卷边加工装置包括以下结构位置检测部(17)，用于检测上述辊(12、34)的现在位置；力测定部(16)，设于上述机器人机械手(10)的手腕部(14)与上述辊(12、34)之间； 控制部(沈)，使用上述位置检测部(17)的输出及上述力测定部(16)的输出，控制上述 辊(12、34)的位置以使向上述底模(18)推压上述辊(12、34)的力为规定的值。
2.根据权利要求1所述的辊式卷边加工装置，其特征在于，上述控制部06)使用上述位置检测部(17)的输出及上述力测定部(16)的输出，控制 上述辊(12、34)的位置，从而使向上述底模(18)推压上述辊(12、34)的力及作用于上述辊 (12,34)的力矩分别为规定的值。
3.根据权利要求1所述的辊式卷边加工装置，其特征在于， 还具有位置误差计算部( )，根据由上述位置检测部(17)得到的上述辊(12、34)的位置，由 上述力测定部(16)得到的力及力矩，以及与上述辊(12、34)的形状相关的信息，求出上述 机器人机械手(10)和上述外板0 的边缘部08)的位置误差；开始点修正部(26)，根据上述位置误差修正预卷边加工或卷边加工开始点。
4.根据权利要求1所述的辊式卷边加工装置，其特征在于， 还具有移动控制部(沈)，在使用上述力测定部(16)的输出进行预卷边加工或卷边加工过程 中，控制上述辊(12、34)的移动，从而在与向上述底模推压上述辊(12、34)的方向及上述辊 (12,34)的行进方向两者都垂直的方向上也对上述辊(12、34)施加规定的力。
5.根据权利要求1所述的辊式卷边加工装置，其特征在于， 还具有移动控制部(沈)，在使用上述力测定部(16)的输出进行预卷边加工或卷边加工过程 中，求出施加于上述辊(12、34)的行进方向上的力，控制上述辊(12、34)的移动，以使在预 卷边加工或卷边加工中上述力的值在规定的范围内。
6.根据权利要求1所述的辊式卷边加工装置，其特征在于， 还具有推压力变更部(26)，根据由上述位置检测部(17)得到的上述辊(12、34)的位置，求出 预卷边加工或卷边加工中的上述辊(12、34)的进给速度，根据该进给速度的变化，变更由 上述辊(12、34)向上述底模(18)施加的推压力。
全文摘要
本发明涉及使用装载了力传感器的机器人机械手的辊式卷边加工装。本发明提供一种辊式卷边加工装置，能够修正机器人机械手与工件之间的位置误差，以适当的推压力进行良好的预卷边加工或卷边加工。该辊式卷边加工装置包括以下结构用于检测安装于机器人机械手的前端部的辊现在的位置的位置检测部；设于机器人机械手的手腕部与该辊之间的力传感器；以及控制装置；该控制装置使用位置检测部的输出及该力传感器的输出，控制该辊的位置，以使向着底模推压该辊的力达到规定值。
文档编号B21D39/02GK102059295SQ201010517428
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年11月12日
发明者佐藤贵之, 顾义华 申请人:发那科株式会社