[发明专利]卷边装置及用于工件卷边的方法

说明书

本发明涉及一种卷边装置，其具有一多轴的工业机器人，尤其是在其手 中持有卷边工具的工业机器人，其中，所述卷边工具带有一卷边头和至少一 个位于卷边头上的卷边辊。

例如，DE-U-29910871公开了这类卷边装置。其中的由机器人操作的卷 边工具具有一卷边辊，该卷边辊可使工件上的卷边凸缘弯折并下压。必要时， 预卷边和精卷边可在多道工序中进行。

然而在使用这类卷边装置时，凸缘材料中经常会在预卷边时起皱。为了 在精卷边步骤中提供一个无缺陷的表面，这些皱痕必须被消除，然而典型的 是，皱痕仅可以在有限的范围内消除，而且很费劲。

因此本发明所要解决的问题在于，提供一种允许以尽可能简单的方式对 工件进行无皱卷边的卷边装置。

此外，本发明所要解决的另一问题为，提供一种对工件卷边的方法，通 过该方法可以可靠地避免起皱。

按本发明，上述问题分别通过各独立权利要求的技术方案解决。本发明 有利的进一步发展是各从属权利要求的技术方案。

按本发明的卷边装置包括设计用于承接工件的卷边床，一多轴的机械 手，尤其是工业机器人，该工业机器人在其手中持有带有至少一个卷边辊的 卷边工具。卷边辊至少一部分呈圆锥形或截锥形并带有一锥顶、一延伸过锥 顶的对称轴线以及锥顶角，其中，该圆锥顶角α适用下列关系式： 180°>α≥140°。

本发明源于这样的考虑，即一开始就应避免在预卷边时形成皱痕。正如 实验和模拟中能够表明的那样，皱痕的形成是因为预卷边时，特别是凸缘边 缘附近的材料发生了局部应变。

因此，特别是应在凸缘边缘区域内使材料的局部应变保持得相对较小。 因凸缘材料围绕卷边辊的“卷绕”所引起的应变可由此尤其是在凸缘边缘区 域内减少，即，选用圆锥形的卷边辊替代传统的圆柱形的卷边辊，其中“圆 锥形的”在这里和下文中将用作缩写，并指代卷边辊，该卷边辊在外形上可 以是全锥形，也可以是截锥形，或者至少在某些区域具有一个全锥或截锥的 形状。

这类圆锥形的卷边辊由于其受机器人直线引导，所以它不在圆锥的整个 外表面上滚动，而是严格来说，只在一圆周线上滚动。外表面上的其它区域 向凸缘施加一个明显较小的压紧力。因此，压紧力沿着在底面和圆锥顶之间 的外表面上的一线段具有一梯度，该梯度适合用于防止凸缘边缘的局部应 变。

正如所证实的那样，压紧力的梯度强度在圆锥的顶角α至少为140°时， 优选为160°时最佳。

除圆锥的顶角外，还有其它一些参数对于避免局部应变来说很重要，如 卷边辊的直径。圆锥形卷边辊的底面直径d优选为至少60毫米。

在本发明的一种实施形式中，圆锥形的卷边辊设计为预卷边辊，另一圆 柱形的卷边辊则设计为精卷边辊。然而，卷边辊也可以这样设计，即，它一 部分区域为圆锥形或截锥形，此外还具有一圆柱形区域，这种设计使它既可 以用作预卷边辊，也可以用作精卷边辊。

卷边辊优选固定设置在驱动装置的输出轴上，通过该驱动装置可在卷边 时以确定的转速驱动卷边辊。卷边辊的转动方向和工业机器人的行驶方向一 致，其中，卷边辊的转速要大于工业机器人的行驶速度。

待卷边的卷边凸缘与加工卷边凸缘的卷边辊的表面之间的摩擦应尽可 能地高。被驱动的卷边辊在卷边凸缘上的“打滑”无论如何都要避免。业已证 明，用硬质合金的内芯，优选为钢，以及位于其上的硬橡胶外套共同构成的 卷边辊是一种相宜的设计。此外，硬橡胶外套可以被硫化。

按本发明的装置的优点在于，相比传统的卷边辊，卷边辊优化的圆锥几 何形状使得凸缘材料的局部应变程度减弱。工件因此极少起皱，并且也能省 去为减少精卷边时的皱痕而耗费的精力，或者避免平移速度的降低。

按本发明，用于金属件滚边的方法包括以下步骤：首先准备一待卷边的、 带有凸缘的工件，将其放置在一卷边床上。该凸缘被一个由多轴机械手，如 工业机器人操作的预卷边辊预卷边，其中，卷边辊的形状为圆锥形或截锥形 并具有一对称轴线，一锥顶和一顶角α，并且该锥顶角α至少为140°。最后 凸缘优选用一个圆柱形的精卷边辊进行精卷边。

相比传统的方法，卷边辊优化的圆锥几何形状使得会导致在凸缘边缘附 近起皱的局部应变程度减弱。卷边辊的引导存在两种可能性：