JP2001071065A - ロボット装着式ヘミング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの関節ユニットにヘミング装置を取
り付けたものが実用化されている。しかし、ヘミング装
置の押付け方向とヘム刃の進退方向とがオフセットして
いるので、関節ユニットに作用するモーメントが過大に
なる。したがって、ロボット系が変形してヘム刃とワー
クとの接触箇所が狂ったりする問題がある。 【解決手段】 上述の課題を解決するために、関節ユニ
ット２の押付け方向線Ｏ１−Ｏ１が、ヘム刃１６とワー
ク１８の接触箇所またはその近傍に向けられていること
によって、前述のモーメントの問題を解消している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】多関節ロボットの関節ユニッ
トにヘミング装置が取り付けられ、そのヘム刃が進退運
動をする形式のものにおいては、ワークに対するヘム刃
の衝撃反力ができるだけ悪影響を及ぼさないように配慮
する必要がある。本発明は、このような技術分野に属し
ている。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関する従来技術としては、特開
平１０−２４９４５５号公報が挙げられる。これの要点
を図２にしたがって説明すると、符号１は多関節ロボッ
トのアームでありその先端に関節ユニット２が取り付け
てある。この関節ユニット２は内部に駆動機構を備えて
いて、手首軸３を中心にして向きが変えられるようにな
っている。すなわち、関節ユニット２にはヘミング装置
４が結合してあり、関節ユニット２によってヘミング装
置４の変向ができるようになっている。なお、この多関
節ロボットは一般的に採用されている６軸タイプのもの
である。そして、自動車用ドアの周縁部をヘミングする
ようなときには、ヘミング箇所が３次元的に形状変化を
しているので、６軸の全てあるいは大半の軸が、時々刻
々と角度変化をしながらヘミング装置４の向きが変えら
れてゆくようになっている。

【０００３】ヘミング装置４について説明すると、関節
ユニット２に結合された接合ブラケット５に基板６が溶
接してあり、これと直交する向きに支持板７、８が上下
に結合してある。起振ユニット９は両支持板７、８の間
に配置されており、同ユニットの上下に固定されている
補助板１０、１１が上下の結合弾性体１２、１３を介し
て支持板７、８に取り付けられている。他に、起振ユニ
ット９と基板６との間にも結合弾性体１４が配置され
て、起振ユニット９が基板６に取り付けられている。結
合弾性体１２、１３および１４は金属製のばねや非金属
材料製のばねでよいのであり、ここではゴム製のものを
採用している。

【０００４】起振ユニット９から出力軸１５が伸びてお
り、補助板１１や支持板８を貫通し、その先端部にヘム
刃１６が固定されている。同ユニット９の出力は進退運
動であり、これによってヘム刃１６が上下に振動する。
なお、起振ユニット９はエアシリンダを用いたもの、あ
るいは偏心ウエイトを電動モータで回転させるものなど
を、適宜、採用している。

【０００５】ここでヘミングされるワーク１７は、鋼板
製の自動車用ドアであり、外板１８の周縁部を内板１９
に対して折り曲げるもので、図３はプリヘミングの段階
を、図４は本ヘミングの段階を示している。なお、符号
２０は支持金型である。使用されるヘム刃１６は図５の
ような形状の部材であり、これは工具鋼のような高硬度
の材料を用いてブロック状の形に作られている。連続的
に移動しながらヘミングをするので、前後には丸みのあ
る曲面部２１、２１が形成してある。

【０００６】プリヘミングの段階では、図３のようにヘ
ム刃１６が斜め上方から押付けられ、外板１８が図３の
程度に折り曲げられると、今度は、ヘム刃１６が徐々に
起立させられて、図４の紙面に対して垂直方向に移動す
る。このようにヘム刃１６が作動するときには、起振ユ
ニット９によってヘム刃１６が、外板１８の端部にイン
パクトを繰り返しながら移動をしてヘミングが完了す
る。なお、ヘム刃１６が連続的に外板１８の端部を叩い
てゆくのであるが、この時の衝撃反力がロボット、とく
に関節ユニットに過度に伝達されることを防止しなけれ
ばならないので、結合弾性体１２、１３および１４によ
って反力吸収をおこなっている。

【０００７】関節ユニット２は、内蔵している駆動機構
によってヘミング装置４の向きを手首軸３を中心にして
変化させ、かつアーム１とヘミング装置４との相対位置
を確定させるもので、こうすることによって、ヘム刃１
６がワークの正しい位置に接触するのである。このよう
に接触位置を確定させるために、ヘミング装置４の押付
けは線Ｏ１−Ｏ１の方向であり、その押付け力は符号２
２で示してある。上述のようにアーム１とヘミング装置
４との相対位置を確定させるというのは、三次元的に形
状変化をしているワークにヘム刃１６を追従させること
が前提になっている。この追従のためにアーム１とヘミ
ング装置４との相対位置は、時々刻々と変化させられて
いる。一方、ヘム刃１６の進退方向は符号２３の矢線で
示してあり、Ｏ２−Ｏ２が進退方向線である。また、ヘ
ム刃１６の衝撃力は符号Ｐで示されている。押付け方向
線Ｏ１−Ｏ１上の押付け力２２は、ヘム刃１６がワーク
に軽く接触するか、あるいはやや強く接触する程度のも
ので、ヘム刃１６がワークの正しい箇所に接触し続ける
ようにするためのものである。また、上記のような接触
ではなく僅かな隙間が空いていても、ヘム刃１６の位置
が正しく維持されれば、隙間は許容される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図２のような従来技術
であると、ヘミング装置の押付け方向線Ｏ１−Ｏ１とヘ
ム刃の進退方向線Ｏ２−Ｏ２が距離ａの分だけずれてい
るので、関節ユニット２には過大な負担がかかることに
なる。すなわち、手首軸３にかかるモーメントＭはＭ＝
ａ×Ｐとなり、距離ａが図示のように大きいのでモーメ
ントＭも著しく大きくなる。このような事情によって、
関節ユニット２の剛性を高めなければならず、大型のロ
ボットや特別に強化されたロボットが必要となり、汎用
のロボットを利用することが不可能となり、不経済であ
る。

【０００９】上述のような事情でロボットの剛性が不足
すると、ヘム刃とワークとの接触箇所に狂いが発生し、
正しい箇所のヘミングが不可能となり、製品の精度が低
下するという問題が発生する。

【００１０】さらに、距離ａの存在によって、また、結
合弾性体１２、１３および１４が介在されていることに
よって、ロボットのティーチング挙動とヘム刃１６の挙
動にずれが発生してヘミング軌跡が正しく維持できない
という問題がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段とその作用】本発明は、上
述の問題点を解決するために発案されたもので、その基
本的な考え方は、前述の距離ａを実害のない値まで小さ
くするか、あるいはａをなくしてしまうことである。

【００１２】請求項１の発明は、多関節ロボットの関節
ユニットにヘミング装置が取り付けられそのヘム刃が進
退運動をする形式のものにおいて、前記関節ユニットの
押付け方向がヘム刃とワークとの接触箇所またはその近
傍に向けられていることを特徴としている。したがっ
て、距離ａによるモーメント上の問題が解消されるので
ある。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１において、ヘ
ム刃の進退方向線と関節ユニットの押付け方向線とが交
差していることを特徴としている。したがって、距離ａ
によるモーメント上の問題が解消されるのである。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１において、ヘ
ム刃の進退方向線と関節ユニットの押付け方向線とがほ
ぼ共通軸線となっていることを特徴としている。したが
って、距離ａによるモーメント上の問題が解消されるの
である。さらに、上述のような交差した状態ではないの
で、ヘム刃の進退方向に直交する分力の問題も発生しな
い。

【００１５】請求項４の発明は、請求項２において、関
節ユニットの押付け力によってヘム刃とワークとの接触
部にヘミング部の幅方向の力を発生させ、この力と同方
向にヘミング端が向けられていることを特徴としてい
る。したがって、横方向の力成分が発生するので、ヘミ
ング端をこの力成分の方向に向けておくことによって、
折り曲げ部の膨らみを防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１の実施形態にしたがっ
て本発明をくわしく説明する。なお、図２から図５にし
たがって説明した部材と同じ機能を果たすものには、同
じ符号を図１に記載して詳細な説明は省略してある。関
節ユニット２によってアーム１とヘミング装置４との相
対位置関係が不変の状態に設定され、この状態において
アーム１を押付け方向線Ｏ１−Ｏ１の方へ押すのであ
り、このときに線Ｏ１−Ｏ１はヘム刃１６とワーク（外
板１８の折り曲げ部分）との接触箇所またはその近傍を
通過している。すなわち、関節ユニット２の押付け方向
がヘム刃１６とワーク１８との接触箇所またはその近傍
に向けられているのである。そして、押付け方向線Ｏ１
−Ｏ１とヘム刃１６の進退方向線Ｏ２−Ｏ２とは交差し
た状態になっている。さらに、両線の交差角はできるだ
け小さくするのが得策であり、図示のようにかなり小さ
な鋭角とされている。なお、上述の相対位置関係が不変
というのは、前述のとおり、ワークの形状変化にヘム刃
を追従させることが前提になった上でのことである。

【００１７】押付け方向線Ｏ１−Ｏ１はヘム刃１６とワ
ーク（外板１８の折り曲げ部分）との接触箇所またはそ
の近傍を通過しているのであるが、これの一つとして押
付け方向線Ｏ１−Ｏ１と進退方向線Ｏ２−Ｏ２とが完全
に重複した共通軸線の形態がある。これを実現する構造
が、図１の二点鎖線図示のものである。なお、本発明に
おける押付け方向線上の「押付け力」は、図２で説明し
た符号２２の力と同じ性質のものである。

【００１８】以上のような各「線」の配置によって、前
述の距離ａを消去することができるので、関節ユニット
２に課せられるモーメントの問題を回避することができ
る。両線Ｏ１−Ｏ１とＯ２−Ｏ２とが交差しているもの
においては、図６のようにヘミング部２４の幅方向の力
成分Ｆが発生するので、ヘミング端２５を力Ｆの方向に
向けておくことによって、符号２６で示したような折り
曲げ部の膨らみを防止することができる。ヘム刃１６の
衝撃力に比べれば、関節ユニット２の押付け力は極めて
小さいものであるが、図６の力Ｆを受けながらインパク
トが繰り返されることによって、上記の膨らみを防止す
ることができるのである。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、多関節ロボットの関節
ユニットにヘミング装置が取り付けられそのヘム刃が進
退運動をする形式のものにおいて、前記関節ユニットの
押付け方向がヘム刃とワークとの接触箇所またはその近
傍に向けられているものであるから、距離ａによるモー
メント上の問題が解消されるのである。このような事情
によって、関節ユニットの剛性を特別に高めるようなこ
とが回避でき、あるいは敢えて大型のロボットを準備す
る必要がなく、汎用のロボットを利用することができて
経済的になるのである。

【００２０】上述のような事情により、異常に大きなモ
ーメントがロボットの関節ユニットに作用しないので、
ロボット全体に弾性的な変形が発生したりせず、したが
ってヘム刃とワークとの接触箇所に狂いが発生ししたり
しない。このようにして正しい箇所のヘミングが可能と
なり、製品の精度を向上させるのに有効である。さら
に、距離ａの消去によって、ロボットのティーチング挙
動とヘム刃の挙動がずれたりせず、ヘミング軌跡を正し
く維持できる。

【００２１】ヘム刃の進退方向線と関節ユニットの押付
け方向線とがほぼ共通軸線となっていることによって、
ヘム刃のインパクト方向と関節ユニットの押付け方向が
完全に一致するので、ワークに対しては不要な方向の力
成分が一切作用することがない。したがって、ヘミング
による折り曲げ線を設計どおりに正確に求めることが可
能となる。

【００２２】図６のように、押付け方向線と進退方向線
とが交差しているものにおいては、横方向の力成分が発
生するので、ヘミング端をこの力成分の方向に向けてお
くことによって、同図に二点鎖線で示したような折り曲
げ部の膨らみを防止することができる。このことは、自
動車用ドアのように外形線を正確に求めて、ドア割線を
美しく仕上げるようなときに非常に重要なことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す側面図である。

【図２】従来例の側面図である。

【図３】プリヘミングの状態を示す部分的な側面図であ
る。

【図４】本ヘミングの状態を示す部分的な側面図であ
る。

【図５】ヘム刃の立体図である。

【図６】本ヘミング時の力の方向を示す側面図である。

【符号の説明】

２ 関節ユニット ４ ヘミング装置 １６ ヘム刃 Ｏ１−Ｏ１ 押付け方向線 Ｏ２−Ｏ２ 進退方向線 Ｆ ヘミング部の幅方向の力 ２４ ヘミング部 ２５ ヘミング端

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多関節ロボットの関節ユニットにヘミン
   グ装置が取り付けられそのヘム刃が進退運動をする形式
   のものにおいて、前記関節ユニットの押付け方向がヘム
   刃とワークとの接触箇所またはその近傍に向けられてい
   ることを特徴とするロボット装着式ヘミング装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、ヘム刃の進退方向線
   と関節ユニットの押付け方向線とが交差していることを
   特徴とするロボット装着式ヘミング装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、ヘム刃の進退方向線
   と関節ユニットの押付け方向線とがほぼ共通軸線となっ
   ていることを特徴とするロボット装着式ヘミング装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、関節ユニットの押付
   け力によってヘム刃とワークとの接触部にヘミング部の
   幅方向の力を発生させ、この力と同方向にヘミング端が
   向けられていることを特徴とするロボット装着式ヘミン
   グ装置。