一种钣金件开窗的滚动折边装置的制作方法

1.本实用新型属于金属加工设备技术领域，具体涉及一种钣金件开窗的滚动折边装置。


背景技术：

2.有的工业用钣金件设有开窗，例如客车顶盖上设置的空调开窗，在近似矩形的开窗内安装空调，安装前需要对开窗的边缘折边。部分工厂采用人工折边的方法，而开窗的顶角处折边较困难，人工无法实现规则的圆角折边，只能采用直角开缝再进行补焊，该结构如图1所示，通常是在开窗1’的顶角处切缝2’，然后将棱边向上翻折，再于相邻棱边的端部补焊缝2’，这种加工方式的棱边密封性较弱，可能存在雨水渗漏现象；并且尺寸不稳定，一致性较差、外观差。人工折边效率低，熟练工的平均折边速度约10mm/s。
3.此外，现有的滚动折边装置通常采用多个滚轮实现，例如公告号cn107537942b的专利公开了一种用于对板材件的棱边区域折边的滚动折边装置和方法，该滚动折边装置带有机器人引导的滚动折边头，该滚动折边头具有可在折边方向上沿板材件的待折边的棱边区域运动的折边滚轮，并且带有用于将板材件保持在限定的位置中的保持装置，借助于该保持装置可将按压力直接地施加到板材件的棱边区域上，其中，保持装置具有在折边方向上布置在折边滚轮前的第一按压滚轮以及在折边方向上布置在折边滚轮后的第二按压滚轮。该第一按压滚轮与第二按压滚轮均为固定安装，兼容性较低，且难以适应狭小的作业空间。第一按压滚轮和第二按压滚轮与棱边的接触面积较小，影响棱边平面的平整度。该专利也没有公开矩形开窗顶角处如何折边的方案。
4.公告号cn110328266a的专利申请提供了一种折边工具、折边组件及折边方法；折边工具包括支架和折边工件；折边工件包括支架连杆和滚动件，支架连杆的一端固定连接于支架，滚动件转动连接于支架连杆的另一端，用于与钣金件接触以滚动按压钣金件从而对钣金件的边部进行折叠；折边组件包括夹持组件和折边工具；夹持组件安装于机床；支架以能够旋转且能够进给或后退的方式连接于机床，配置成带动滚动件滚动按压或远离夹持于夹持组件的钣金件；该折边方法应用于前述折边组件；该实用新型至少能够缓解现有技术中存在的折边工作主要依靠人工使用折弯钳等工具手动折弯进行，人工操作不方便而效率低、且折叠后边部不整齐的技术问题。该折边工具适用的工件是圆形，与本技术的开窗结构不同，无法解决本技术的矩形开窗顶角处如何折边的方案。该折边工具的两组折边工件之间也是相对固定式的安装，对产品的加工兼容性较低；折边工具的直线运动的气缸结构无法适用于狭窄空间折边；滚轮直径较大，无法用于较小圆角折边。
5.另外，由于钢板厚度对折边完成度影响较大，越厚的钢板在滚圆角处气缸受力越大，普通的直线运动气缸非曲柄连杆机构死点自锁，厚板折边时折弯力较大，会出现气缸无法夹紧的问题。因此上述滚边或者折边机构一般适用于0.6mm左右的薄钢板，而无法满足厚度对大于等于1mm厚的钢板的滚边或者折边。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种钣金件开窗的滚动折边装置，以解决矩形开窗的顶角处折边困难、密封性差，以及厚板折边困难、折边平整度较低的问题。
7.本实用新型提供了如下的技术方案：
8.一种钣金件开窗的滚动折边装置，包括：
9.定位机构，用于将钣金件装夹定位，所述钣金件上设置多个开窗，所述开窗被翻折后出现棱边，所述棱边的顶角处为圆角；所述定位机构的上方安装龙门架；
10.多轴机器人，固定于所述龙门架上，所述多轴机器人的机械臂上安装滚折机构，所述多轴机器人用于移动和旋转所述滚折机构；
11.其中，所述滚折机构包括保持架、折边轮、压轮组件和夹紧驱动件，所述保持架固定于所述机械臂上；
12.所述折边轮滚动式地安装于所述保持架上，所述折边轮具有平面型的端面，所述端面紧贴所述开窗的棱边且与贴着棱边旋转；
13.所述夹紧驱动件固定安装于所述保持架上，所述夹紧驱动件的输出端安装所述压轮组件，所述夹紧驱动件用于旋转所述压轮组件，使所述压轮组件与所述折边轮配合以夹紧所述棱边；
14.所述多轴机器人驱动所述滚折机构沿所述开窗的路径移动、将棱边向上弯折，所述滚折机构对所述棱边进行多次弯折，且弯折角度逐渐增大。
15.优选的，所述保持架的末端固定安装第一转轴；所述折边轮包括安装于所述第一转轴上的安装部和压折部，所述安装部为圆柱体形，所述压折部为圆台形，所述压折部的端面与所述压折部的侧壁之间的夹角为锐角，在所述折边轮滚动的过程中，所述端面的轮缘挤压所述钣金件而形成棱边的压折线。
16.优选的，所述压轮组件包括轮座、第二转轴和压轮，所述轮座固定于所述夹紧驱动件上，所述第二转轴转动式地安装于所述轮座上，所述第二转轴与所述端面的延长线之间有一夹角；所述压轮同轴地固定于所述第二转轴上，所述压轮为上宽下窄的圆台形，且所述压轮的轮壁与所述端面之间设有用于容纳棱边的缝隙，所述压轮的轮壁在所述缝隙处平行于所述端面。
17.优选的，所述夹紧驱动件为焊接型夹紧气缸，所述夹紧驱动件的压臂上由多颗螺栓安装所述轮座，所述夹紧驱动件旋转所述轮座，使所述压轮将棱边压紧于所述折边轮的端面上；所述夹紧驱动件包含行程感应开关，以感应所述夹紧驱动件的旋转行程是否到位。
18.优选的，所述压臂与所述轮座之间安装垫片，以调整所述压轮的轮壁与所述端面之间的缝隙。
19.优选的，所述压臂的背面安装第一限位块，所述保持架上安装第二限位块，在折边过程中，所述第一限位块抵接所述第二限位块，对所述夹紧驱动件的旋转角度限位。
20.优选的，所述棱边的圆角半径大于等于20mm，所述压轮的端部直径大于等于12mm。
21.进一步的，所述定位机构包括固定座、移动座、x轴驱动机构和y轴驱动机构，所述固定座上设有x轴导轨，x轴驱动机构可驱动所述移动座沿所述x轴导轨平移，所述x轴驱动机构包括电机、齿轮和齿条，所述电机固定于所述移动座上，所述齿轮固定于所述电机的输出轴上，所述齿条沿x轴方向固定于所述固定座上；所述移动座的x轴方向的端部设有挡杆，
用于对钣金件的端部限位。
22.优选的，所述钣金件为底部敞口的盖体；所述移动座上沿y轴方向设有双向丝杠，所述双向丝杠的两端设有反旋螺纹，两段反旋螺纹上对称地安装抵块，旋转所述双向丝杠使两块抵块抵接于钣金件的内侧而对所述钣金件居中定位。
23.上述钣金件开窗的滚动折边方法包括以下步骤：
24.在钣金件上切割开窗，开窗的顶角处为无切缝的圆角结构；
25.将钣金件固定于所述定位机构上，使钣金件的开窗位于所述多轴机器人的作业范围内；
26.所述多轴机器人将所述折边轮以30
°
倾角压在开窗的棱边上，所述压轮相对于所述折边轮张开且伸入所述开窗内；
27.所述夹紧驱动件旋转所述压轮，使所述压轮压在棱边的下方，与所述折边轮配合向上弯折所述棱边，所述折边轮的端面与所述压轮的轮壁均紧贴所述棱边；
28.所述多轴机器人驱动所述滚折机构沿所述开窗的路径移动，完成一个折边节拍；在折边过程中，所述端面的轮缘旋转地挤压所述钣金件而形成棱边的压折线，所述压轮自动贴合所述棱边旋转；
29.所述多轴机器人调整所述折边轮，先后以60
°
和90
°
的倾角压在开窗的棱边上，对棱边完成两次折边节拍，将棱边翻折为90
°
；
30.所述夹紧驱动件张开复位所述压轮，所述多轴机器人将所述滚折机构从钣金件上方移走，取走所述钣金件。
31.本实用新型的有益效果是：
32.本实用新型在开窗的顶角处设置圆角，在圆角处连续折边，且折角为多次渐进式弯折，解决了人工在顶角切缝断开、再将断开的棱边补焊，无法实现规则的圆角折边的问题，本实用新型使翻折后形成一体式的连续的折边，提高了棱边的密封性，更适用于对密封性、渗水性要求较高的场合，例如客车顶盖的空调口。
33.本实用新型将多轴机器人安装于龙门架上，利用多轴机器人移动和旋转滚折机构，使滚折机构按设定的路径对开窗的边缘折边，自动化程度高，作业精度高，折边效果平整光滑。其中滚折机构包括固定于机械臂上的折边轮和可相对于折边轮移动的压轮，折边轮的压折部为圆台形，紧贴棱边的端面位于压折部上，端面与棱边之间滚动摩擦，在滚动过程中，端面的轮缘挤压钣金件而形成棱边的压折线，使折边效果更平滑、工整、精度高。
34.本实用新型的压轮固定于第二转轴上，第二转轴与折边轮端面的延长线之间有一夹角，利用该夹角，使夹紧驱动件对压轮施加的夹紧力具有垂直于端面的分力，增加了对棱边弯折的力矩，夹紧、折边效果更可靠，且可减少折边次数，提高了加工效率。
35.本实用新型的压轮安装于焊接型夹紧气缸的压臂上，该夹紧气缸占用空间小，使用灵活。当开窗面积较小时，普通的直线驱动模块与压轮组件无法在开窗内移动开来，而本实用新型的夹紧气缸位于开窗外部，夹紧气缸以其压臂的铰接点为圆心旋转压轮组件，使压轮组件相对于折边轮转动，实现了对棱边夹紧折边，解决了因开窗面积小而难以移动压轮组件的问题。
附图说明
36.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
37.图1是现有的对钣金件折边前的开窗结构示意图；
38.图2是本实用新型的实施例1的整体结构示意图；
39.图3是本实用新型实施例1的x轴驱动机构放大结构图；
40.图4是本实用新型实施例1的另一视角的局部结构示意图；
41.图5是本实用新型实施例1的滚折机构的示意图；
42.图6是本实用新型实施例1的滚折机构的另一视角示意图；
43.图7是本实用新型实施例1的滚折机构的再一视角示意图；
44.图8是本实用新型实施例1的开窗结构示意图；
45.图9是本实用新型实施例1的折边过程示意图；
46.图10是本实用新型的钣金件背面结构示意图；
47.图11是本实用新型实施例2的整体结构示意图；
48.图12是本实用新型实施例2的局部结构示意图。
49.图中标记为：1.钣金件；2.开窗；3.棱边；4.棱边的顶角；5.固定座；6.移动座；7.电机；8.齿轮；9.齿条；10.挡杆；11.双向丝杠；12.抵块；13.龙门架；14.多轴机器人；15.保持架；16.折边轮；17.压轮组件；18.夹紧驱动件；19.支撑块；20.第一转轴；21.端面；22.安装部；23.压折部；24.端面的轮缘；25.电磁阀；26.行程感应开关；27.压臂；28.轮座；29.第二转轴；30.压轮；31.缝隙；32.垫片；33.第一限位块；34.第二限位块；35.定位块；36.龙门架导轨；37.第二电机；38.第二齿条；39.第二齿轮；40.x轴导轨；41.作业台；42.直线驱动装置；43.压折线；44.支撑加强件。
具体实施方式
50.实施例1
51.如图2至图9所示，本实施例公开一种钣金件开窗的滚动折边装置，该钣金件1为底部敞口的盖体，例如客车顶盖，钣金件1上设置多个开窗2，例如空调装配窗，开窗2的大小可以相同，也可以不相同。请参考图8，开窗2的边缘被翻折后出现棱边3，棱边的顶角4处为圆角，该圆角与棱边3一体式结构，无切割和焊缝。
52.本滚动折边装置包括：定位机构、多轴机器人和滚折机构。
53.请参考图2至图4，定位机构用于将钣金件1装夹定位，定位机构包括固定座5、移动座6、x轴驱动机构和y轴驱动机构，固定座5水平地固定于作业台41上，固定座5上设有两根平行的x轴导轨40，x轴驱动机构可驱动移动座6沿x轴导轨40平移，x轴驱动机构包括电机7、齿轮8和与齿轮8啮合的齿条9，电机7固定于移动座6上，齿轮8固定于电机7的输出轴上，齿条9沿x轴方向固定于固定座5上，移动座6的端部设有挡杆10，用于对钣金件1的端部限位和标定起点。将钣金件1放置于移动座6上，使钣金件1的端部抵靠挡杆10，然后启动电机7，通过齿轮齿条组件驱动移动座6沿x轴方向移动，将开窗2移动至折边起点对应的坐标处。
54.请参考图4，移动座6上沿y轴方向安装有双向丝杠11，双向丝杠11的两端设有反旋螺纹，例如一端为左旋螺纹，另一端为右旋螺纹，两段反旋螺纹上对称地安装抵块12，旋转
双向丝杠11，可使两块抵块12抵接于钣金件1的内侧，对钣金件1在y轴方向上居中定位，保证了折边精度。
55.定位机构的上方安装龙门架13。多轴机器人14固定于龙门架13的横梁上，其可下探式作业，操作空间充足。多轴机器人14可选用六轴机器人，多轴机器人14的机械臂上安装滚折机构，其可在六自由度内移动和旋转滚折机构，对棱边3进行柔性弯折。在多轴机器人14内存入与开窗2形状匹配的移动轨迹，多轴机器人14驱动滚折机构沿开窗2的路径移动、将棱边3向上弯折。如图9所示，滚折机构可对棱边3进行多道弯折工序，且弯折角度逐渐增大，直至将棱边弯折成直角，例如依次进行30
°
、60
°
、90
°
弯折，该弯折次数和角度的选择，同时保证了加工效率和弯折质量。
56.其中，滚折机构包括保持架15、折边轮16、压轮组件17和夹紧驱动件18。
57.请参考图5至图7，保持架15固定于机械臂上，保持架15的下端安装支撑块19，支撑块19与保持架15之间有一夹角，支撑块19的另一端安装第一转轴20，第一转轴20上同轴地安装折边轮16，折边轮16与第一转轴20之间安装轴承以提高折边轮16转动的灵活性。
58.折边轮16具有平面型的端面21，在折边过程中，该端面21紧贴开窗2的棱边3旋转，二者之间为面接触，保证了棱边的平整度。
59.折边轮16包括一体成型的安装部22和压折部23，安装部22为圆柱体形，压折部23为圆台形，压折部23的端面21与压折部的圆台侧壁之间的夹角为锐角，因此，在折边轮16沿棱边3滚动的过程中，端面的轮缘24挤压钣金件而形成棱边的压折线43，该压折线43使棱边3的翻折效果工整平滑。
60.夹紧驱动件18固定安装于保持架15上，夹紧驱动件18可选用焊接型夹紧气缸，例如tunkers生产的v/v2 v 63.1，或者亚德客的jck强力焊接夹紧缸。该类型的夹紧气缸自锁力大，其最大保持力矩1500nm，5bar气压夹紧力矩380nm，保证了对棱边折弯力的强度和稳定性，可实现对1.2mm厚的钢板折边，且由于其具有高自锁力，因此折弯时能持续地锁紧压臂27，使圆角处折边光滑平整。且该夹紧气缸为薄型气缸，占用空间小，适用于紧凑型作业空间，例如本实施例中的开窗折边；夹紧驱动件18的压臂27的开口角度通过其内部的调节螺丝调节，在其夹紧行程范围内无极可调，因此折边角度可自由调整，兼容性强。
61.夹紧驱动件18包含行程感应开关26，以感应夹紧驱动件的输出行程是否到位。在保持架15上还安装与夹紧驱动件18电连接的电磁阀25，控制器连接该电磁阀25，控制夹紧驱动件18的动作流程。
62.夹紧驱动件18的输出端铰接压臂27，压臂27的另一端安装压轮组件17，夹紧驱动件18可旋转压臂27和压轮组件17，使压轮30将棱边3压紧于折边轮的端面21上，实现对棱边3的弯折。
63.具体地，压轮组件17包括轮座28、第二转轴29和压轮30。压臂27的下侧设有多个螺纹孔，轮座28通过多颗螺栓紧固于压臂27上，保证了夹紧驱动件将夹紧力有效地传递至压轮30上。
64.请参考图8，轮座28上安装轴承，第二转轴29转动式地安装于轮座28的轴承上。第二转轴29与端面21的延长线之间有一夹角a；压轮30同轴地固定于第二转轴29上，压轮30为上宽下窄的圆台形，且压轮30的轮壁与端面21之间设有用于容纳棱边的缝隙31，压轮30的轮壁在缝隙处平行于端面21。本实用新型的第二转轴29与端面21的延长线之间有一夹角a，
使夹紧驱动件18对压轮30施加的夹紧力具有垂直于端面21的分力，因此压轮30与端面21配合，可以更可靠、有效地折弯棱边3。压轮30为上宽下窄的圆台形，当夹紧驱动件18将压轮30旋转到位后，压轮30与端面21之间的缝隙31正好容纳棱边3，实现对棱边3的弯折。压轮30的轮壁在缝隙处平行于端面21，即它们同时与棱边滚动摩擦，三者之间互相配合，使棱边的滚动折边效果工整、平滑。
65.压臂27与轮座28之间安装垫片32，垫片32的数量可以灵活调整，以调整压轮与端面之间的缝隙31的宽度，使本装置适用于对不同厚度的棱边折边，兼容性强。
66.压臂27的背面安装第一限位块33，保持架15上安装与第一限位块33咬合的第二限位块34，在折边过程中，第一限位块33抵接第二限位块34，对夹紧驱动件18的旋转角度进行物理限位，防止压轮组件旋转过度。此外，由于夹紧驱动件18输出的夹紧力较大，而第一限位块33抵接第二限位块34，可对压臂27的端部施加反向压力，防止受到较大压力时，压臂27的下端部悬空而使压轮组件17受压时发生变形、影响折边精度和平整度。
67.本实施例中，棱边3的圆角半径大于等于20mm，压轮30的端部直径大于等于15mm。若棱边3的圆角半径较小、压轮30的直径较大，则压轮30滚过圆角处时无法对圆角折边。此外，请参考图10，钣金件背面通常需要安装支撑加强件44(例如管件)，支撑加强件44距离开窗较近，开窗2的横边、竖边至支撑加强件的距离b都至少需要10mm，以保证折边过程顺利完成。本实用新型的开窗的圆角半径大、压轮直径小，压轮30不会与支撑加强件44产生干涉，使折边顺利进行。
68.上述钣金件开窗的滚动折边方法包括以下步骤：
69.在钣金件1上切割开窗2，必要时将开窗边缘打磨光滑，开窗的顶角处为无切缝的圆角结构；
70.将钣金件1固定于定位机构上，将其一端对齐挡杆10，电机7驱动移动座6移动，使开窗2位于作业原点后，关闭电机7，此时钣金件的开窗2位于多轴机器人14的作业范围内；
71.多轴机器人14将折边轮16以30
°
倾角压在开窗的棱边3上，此时压轮30相对于折边轮16张开且伸入开窗2的下方；
72.夹紧驱动件18旋转压轮30，使压轮30压在棱边3的下方，与折边轮16配合向上弯折棱边3，弯折角度为30
°
，折边轮16的端面21与压轮30的轮壁均紧贴棱边3；
73.多轴机器人14驱动滚折机构沿开窗2的路径移动，直至回到起点，完成一个折边节拍；在折边过程中，端面的轮缘24旋转地挤压钣金件1而形成棱边的压折线43，同时压轮30自动贴合棱边3旋转；
74.夹紧驱动件18松开压轮组件17，多轴机器人14的机械臂旋转，调整折边轮16的倾角，先后以60
°
和90
°
的倾角压在开窗的棱边3上，夹紧驱动件18相应地再次压紧压轮组件17，与折边轮16配合，对棱边3完成两个折边节拍，将棱边翻折为90
°
；
75.夹紧驱动件18张开且复位压轮30，多轴机器人14将滚折机构从钣金件1上方移走，取走钣金件1。
76.使用本装置对汽车顶盖空调开窗折边，折边速度可达400mm/s，并且一次折边成型，无需补焊。
77.实施例2
78.如图11和图12所示，本实施例与实施例的区别在于，本实施例的定位机构是固定
的，龙门架相对于定位机构移动，实现对钣金件上的开窗折边。
79.定位机构上设有沿y轴延伸的直线驱动装置42，直线驱动装置42可选用丝杠或者直线模组。前后两组直线驱动装置42上安装两根x轴导轨40；x轴导轨40的两端安装定位块35，直线驱动装置42可改变两根x轴导轨40的间距，使定位块35抵接于钣金件1的盖体侧壁内，对钣金件进行y轴方向的定位。
80.请参考图12，作业台上安装有沿x轴延伸的龙门架导轨36，龙门架13的两根立柱可沿两根龙门架导轨移动。龙门架导轨36的内侧壁上固定有第二齿条38，龙门架13上安装第二电机37，第二电机37的输出轴上安装与第二齿条38啮合的第二齿轮39，启动第二电机37后，第二齿轮39和第二齿条38传动龙门架13沿龙门架导轨36移动，直至使多轴机器人14位于开窗上方的折边原点时停止移动。
81.本实施例的其他结构均与实施例1相同。
82.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。