機(jī)器人滾邊壓合技術(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用于轎車白車身關(guān)鍵部件的包邊制造中，主要部件有頂蓋天窗、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、行李廂蓋、車門、翼子板及輪罩。雖然現(xiàn)在滾邊工藝比較成熟，但滾邊機(jī)器人的應(yīng)用仍是比較復(fù)雜的，滾邊機(jī)器人的程序一般由計(jì)算機(jī)仿真軟件生成，即OLP程序，最后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行精確的示教調(diào)整，一般2臺(tái)機(jī)器人同時(shí)進(jìn)行滾壓作業(yè)。
后輪滾邊
針對(duì)不同車型、不同車身部位，只需變更滾邊機(jī)器人的程序即可加工，所以柔性化程序比較高，根據(jù)不同產(chǎn)品確定1個(gè)主程序，每種車型一般只有1個(gè)主程序，并可調(diào)用子程序，如PNS0031。根據(jù)不同節(jié)拍、不同的安裝模具等，確認(rèn)不同的子程序，子程序的命名需能描述出加工的車型、加工車的部位及進(jìn)行什么操作，名稱要讓使用人員看到后能夠明白其中的意思。圖2所示為程序?yàn)g覽界面。
滾邊機(jī)器人的程序界面
為方便不同人員的理解，機(jī)器人示教程序的命名規(guī)則為“車部位_左右_功能_車型_夾具.TP”，舉例如下：
FR_L_F_42L_A.TP(前門_左_精滾_42L_A夾具)；這是汽車42L車型左前門的精滾程序，針對(duì)A夾具FR_L_P_42L_A.TP(前門_左_預(yù)滾_42L_A夾具)；這是汽車42L車型左前門的預(yù)滾程序。
滾壓頭的介紹
機(jī)器人滾邊中，非常重要的部件是滾壓頭，每個(gè)企業(yè)設(shè)計(jì)的都不同。主要是根據(jù)產(chǎn)品的不同、節(jié)拍的不同以及采用機(jī)器人數(shù)量的不同而進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，圖3所示為不同種類滾壓頭。
同種類滾壓頭
機(jī)器人控制器控制滾輪的運(yùn)動(dòng)軌跡和壓力，滾邊過程由機(jī)器人抓持滾輪架執(zhí)行滾邊程序，依次完成整個(gè)零件的滾邊，滾輪的運(yùn)動(dòng)軌跡和壓力控制通過機(jī)器人的編程實(shí)現(xiàn)，其滾邊過程示意圖如圖4所示，可根據(jù)需要選擇2次滾邊或3次滾邊。
滾邊過程示意
（1）滾壓頭坐標(biāo)系的設(shè)定 應(yīng)用機(jī)器人的操作者，都知道用戶坐標(biāo)系及工具坐標(biāo)系的設(shè)定，可在現(xiàn)場(chǎng)示教時(shí)設(shè)置出來，但由于滾壓頭的特殊性，只能采用直接輸入法輸入工具坐標(biāo)系的理論值。如圖5所示，工具坐標(biāo)系1：終滾壓頭下斜面的中心上，離外邊緣10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系2：預(yù)滾壓頭下面的中心上，離外側(cè)端面10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系3：小徑下錐面的中心上，離外邊緣10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系4：小徑滾壓頭下面，離錐大端圓周線10mm的地方作成。工具坐標(biāo)系5：設(shè)定二級(jí)工具找正銷的坐標(biāo)。找正銷是用于找正OLP程序理論位置與實(shí)際位置偏差的二級(jí)工具，也需前期指定理論坐標(biāo)值，零件精度必須符合圖樣要求。
工具坐標(biāo)系的設(shè)定
OLP程序到現(xiàn)場(chǎng)后通過程序變換（PROGRAM SHIFT)的操作方法，來進(jìn)行理論數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的統(tǒng)一。并在實(shí)際滾壓時(shí)，各個(gè)坐標(biāo)系的點(diǎn)與模具的45°倒角棱重合，精確保證理論位置與實(shí)際位置一致。
（2）滾壓頭壓緊力的設(shè)定：機(jī)器人滾邊過程中，對(duì)滾壓頭施加合理壓力是滾邊質(zhì)量的重要保證。壓力大會(huì)破壞鈑金件，造成零件漆邊開裂缺陷，同時(shí)可能在外板面表面形成包邊印；滾邊壓力小可能造成包邊過松，滾邊起皺等缺陷。現(xiàn)介紹壓力控制由彈簧施壓的控制方法。
在無件滾壓、帶件滾壓時(shí)，通過控制程序中PR[5]的數(shù)值來控制滾壓壓力的大小。程序段為：24:L P[4] 50mm/sec CNT20 Tool_Offset,PR[5:Off set];滾壓頭上有刻度尺，主要計(jì)量滾壓頭的伸縮量，同時(shí)換算成牛頓力或公斤力，各廠家有不同的標(biāo)準(zhǔn)。
滾壓頭3部分的伸縮量及力的選擇。①預(yù)滾壓壓頭：1～3mm行程、0.4～0.6kN、40～60kg。②終滾壓壓頭：5～8mm行程、1.2～2.0kN、120～195kg。③小徑的滾壓頭：沒有下壓壓力（工件0touch的狀態(tài)示教）。
實(shí)際加壓動(dòng)作點(diǎn)，在單步無工件狀態(tài)下慢速移動(dòng)滾壓頭，保證滾壓頭的中線與模具倒角的內(nèi)輪廓線接觸，用手盤轉(zhuǎn)滾壓頭，用適當(dāng)?shù)牧α磕軌蛐D(zhuǎn)。
（3）預(yù)滾壓及精滾壓的基本動(dòng)作：滾壓有6個(gè)基本動(dòng)作要實(shí)現(xiàn)，如圖6所示。其控制語句及滾壓參數(shù)程序如下：
23:L P[3] 1000mm/sec CNT30;①接近；
24:L P[4] 50mm/sec CNT20 Tool_Offset,PR[5:Off set];②滾輪貼上滾壓邊位置；
25:L P[5] 600mm/sec CNT100 Tool_Offset,PR[5:Off set];③加壓動(dòng)作；
26:L P[6] 600mm/sec CNT100 Tool_Offset,PR[5:Off set];④開始滾壓；
…
37:L P[17] 600mm/sec CNT50 Tool_Offset,PR[5:Off set];⑤終點(diǎn)動(dòng)作；
38:L P[18] 50mm/sec CNT30 ;⑥滾輪離開滾壓邊位置；
39:L P[19] 1500mm/sec CNT50 ;
預(yù)滾壓及精滾壓的基本動(dòng)作
示教時(shí)注意要點(diǎn)：①6個(gè)基本動(dòng)作一個(gè)都不能少，省略的話非常可能會(huì)影響品質(zhì)（如零件彎曲、板圧不良、外形歪斜等）。②注意速度的變化，貼上滾壓位置及離開滾壓邊位置時(shí)速度要慢。③定位類型指令的變化，慢速時(shí)采用接近直線的運(yùn)行方式，更準(zhǔn)確的到達(dá)所需位置，實(shí)際加工時(shí)采用CNT100，運(yùn)行時(shí)不減速，路徑比較平滑。④直接刀具補(bǔ)償指令中位置寄存器固定應(yīng)用PR[5]，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，盡可能不要變更。
（4）滾壓頭和模具的位置關(guān)系及注意事項(xiàng)：模具除了汽車模型面外，輪廓線處有45°的倒角面，主要用于預(yù)滾壓時(shí)的導(dǎo)向及角度控制。滾壓模具表面質(zhì)量、與板件的貼合度、倒角的質(zhì)量等，在與滾壓頭的配合滾壓時(shí)，都可能影響最終質(zhì)量，所以滾壓模具的質(zhì)量一定重點(diǎn)檢驗(yàn)。
普通預(yù)滾壓時(shí)注意事項(xiàng)：①滾壓頭和內(nèi)板件沒有干涉。②折彎的外板件的外邊緣沒有超出滾壓頭的端面。③折彎后板件角度成45°±5°。④工件彎曲的時(shí)候，模具上曲面和滾壓頭沒有干涉。⑤滾壓頭的側(cè)面相對(duì)于模具的45°倒角來說是平行的。⑥滾壓頭的中心（即工具坐標(biāo)系位置）與模具45°倒角的內(nèi)棱線重合。⑦模具和滾壓頭的交面是直的。⑧預(yù)滾時(shí)壓頭下壓的初始量：鐵質(zhì)模具為2mm下壓量，樹脂模具為3mm下壓量。
水滴狀滾壓邊時(shí)的二次預(yù)滾壓注意事項(xiàng)：①在前面罩的一側(cè)一般是水滴狀的滾壓邊，先進(jìn)行普通預(yù)滾壓，然后進(jìn)行二次預(yù)滾壓。②二次預(yù)滾壓時(shí)滾壓頭的角度相對(duì)于45°倒角邊成+3°~+5°。③二次預(yù)滾壓時(shí)滾壓頭與模具之間有固定的間隙，下壓量為-4mm。
水滴狀滾壓邊時(shí)注意事項(xiàng)
普通終滾壓注意事項(xiàng)：①滾壓頭和內(nèi)板件沒有干涉。②折彎的外板件的外邊緣沒有超出滾壓頭的端面。③工件終彎曲的時(shí)候，模具上曲面和滾壓頭是貼合的。④滾壓頭的中心（即工具坐標(biāo)系位置）與模具45°倒角的內(nèi)棱線重合，如果是臺(tái)階式的滾壓頭，需注意壓頭的上、下端面超出折彎的板件。⑤終滾時(shí)壓頭下壓的量：鐵質(zhì)模具為5mm下壓量，樹脂模具為6mm下壓量。
水滴狀滾壓邊時(shí)的終滾壓注意事項(xiàng)：①滾壓頭和內(nèi)板件沒有干涉。②折彎的外板件的外邊緣沒有超出滾壓頭的端面。③在工件彎曲的時(shí)間，零件和滾壓頭之間的間隙是固定的。④工件終彎曲的時(shí)候，模具上曲面和滾壓頭是貼合的，不是彎曲的。⑤有臺(tái)階的滾輪中心在模具的上端面附近。⑥終滾時(shí)壓頭下壓的量：鐵質(zhì)模具為5mm下壓量，樹脂模具為6mm下壓量。
滾壓頭工具的傾斜角度如圖8所示，左側(cè)在30°以內(nèi)，右側(cè)在30°以外。傾斜超過30°時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題。
滾壓頭工具的傾斜角度
機(jī)器人的動(dòng)作軌跡
滾壓程序的動(dòng)作類型基本為直線動(dòng)作，相鄰兩點(diǎn)之間有一定的距離，劃分這個(gè)距離可按如下標(biāo)準(zhǔn)：
（1）示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為直線，模具曲面平緩，間距可為200~400mm。
（2）示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為圓弧，模具曲面平緩，間距如下：①半徑為1000～2000mm、間距為30～50mm；②半徑為100～1000mm、間距為20～30mm；③半徑小于100mm、間距為5～20mm。
（3）示教兩點(diǎn)之間模具曲面波動(dòng)大，間距如下：①半徑為100～1000mm、 間距為20～30mm；②半徑小于100mm、間距為5～20mm。
理論上這些距離是在OLP程序中劃分好，但現(xiàn)場(chǎng)程序示教時(shí)需注意這些值，單步運(yùn)動(dòng)時(shí)注意一下運(yùn)行的距離，根據(jù)情況自己可以增加一些點(diǎn)。
機(jī)器人速度及軌跡的平滑過渡
（1）示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為直線，模具曲面平緩，速度為200～600mm/s之間。
（2）示教兩點(diǎn)之間模具外輪廓為圓弧，模具曲面平緩，連續(xù)的速度變化為：600mm/s→300mm/s→100mm/s→300mm/s→600mm/s；具體程序如下:
53:L P[30]600mm/sec CNT100 Tool_Offset,PR[5:Off set];
54:L P[31] 300mm/sec CNT60Tool_Offset,PR[5:Off set];
55:L P[32] 50deg/sec CNT60Tool_Offset,PR[5:Off set];
56:L P[33] 30deg/sec CNT60Tool_Offset,PR[5:Off set];
57:L P[34] 30deg/sec CNT60Tool_Offset,PR[5:Off set];
58:L P[35] 30deg/sec CNT60Tool_Offset,PR[5:Off set];
59:L P[36] 50deg/sec CNT60Tool_Offset,PR[5:Off set];
60:L P[37] 100mm/sec CNT60Tool_Offset,PR[5:Off set];
61:L P[38] 300mm/sec CNT100Tool_Offset,PR[5:Off set];
62:L P[39] 600mm/sec CNT100Tool_Offset,PR[5:Off set];
從以上程序可以看出，根據(jù)被滾邊表面的情況不同，滾壓速度是變化的，特別是在圓弧曲率變化比較大的情況下，移動(dòng)方法為在滾輪附近旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的情況，單位為30°/s。
結(jié)語
機(jī)器人滾邊的基本動(dòng)作與理論位置的修正，不要只憑眼睛去進(jìn)行理論位置修正，這樣易出現(xiàn)板件曲折和壓緊量太少的情況，而是需用手去感覺，因?yàn)镺LP程序中的數(shù)值是按3D數(shù)據(jù)作成，角度、下壓力、位置都與實(shí)際情況有出入。調(diào)整機(jī)器人滾邊動(dòng)作時(shí)，在前期不需工件，直接示教滾輪在模具上的位置，這時(shí)注意示教動(dòng)作順序與速度，不要撞傷模具（滾輪比模具硬）。通過系列工作，才能保證機(jī)器人滾邊動(dòng)作正確，才能高效地保證產(chǎn)品質(zhì)量。
視頻來源：中國(guó)機(jī)器人網(wǎng)、汽車之家、騰訊視頻
文章來源：《金屬加工（冷加工）》2015年第22期，作者陳君寶
轉(zhuǎn)自：工業(yè)機(jī)器人
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