JP2002542033A - 接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ローラ折り曲げ方法では、折り曲げローラ（４）が工作物（１２）に対して移動する。折り曲げローラ（４）の工作物（１２）に対する押圧力は弾性的で、折り曲げローラ（４）は、制御システムを備えた移動装置によって工作物（１２）に沿った経路を移動する。押圧力は、移動装置に一体化された又は移動装置に含まれたセンサによって感知され、センサの出力信号は制御システムに送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は接合方法に関し、より詳細には、折り曲げローラが、制御システムを
備えた移動装置によって、工作物に対して弾性圧縮力をかけながらその経路に沿
って移動する、ロール折り曲げ方法に関する。

【０００２】 高い表面仕上げが要求される場合に２枚の金属薄板部品を接合する際、折り曲
げ又はローラ折り曲げが溶接よりも優れた代替方法として用いられることがある
。ローラ折り曲げは、一方の工作物のエッジ部分を他方の工作物から突出して配
置し、そのエッジ部分を他方の工作物を包み込むように折り曲げ、他方の工作物
に押し付けることによって他方の工作物のエッジが第１の工作物とその折り曲げ
られたエッジ部分との間に収容されるように、行われる。この作業サイクルの際
、工作物はベッドの上に位置し、これに対して位置的に固定され、最終的な折り
曲げ形状が画定される。

【０００３】 第１の工作物のエッジ部分を上述のように折り曲げる場合、エッジ部分の長手
方向に変位したローラを使用する。折り曲げ作業の前に、第１の工作物のエッジ
部分は、エッジ部分より内側の工作物部分の平面に対してほぼ直角に、又は少な
くともその平面を横断する方向に向いて突出する。次いでローラはエッジ部分に
沿って３つの異なるステップで移動する。その結果、第１の折り曲げステップで
は、エッジ部分は約３０°折り曲げられ、第２の折り曲げステップでは、さらに
約３０°折り曲げられる。続く最後の折り曲げステップは、工作物の表面仕上げ
を決定する重要なステップである。

【０００４】 最初の２つの折り曲げステップは、折り曲げローラと工作物のエッジ部分との
相対位置に高い精度を要求しなくても実行することができる。これは、折り曲げ
ローラとエッジ部分の間にゆきわたる圧縮力にも当てはまる。

【０００５】 一方、折り曲げ作業の最後のステップに関しては、非常に高い移動精度が要求
され、ローラにも一定の弾性能力が要求される。さらに、ベッドに載っているエ
ッジ部分へのローラからの圧縮力は、例えば、このように湾曲した領域は非常に
狭いので、きつく曲げられた「角領域」では圧縮力を弱める必要があるため、エ
ッジ部分の長さに沿って変化しなければなない。

【０００６】 EP 577 876号では、図７、８、９及び１０をそれぞれ参照すると、ローラ折り
曲げ装置が記載されている。これらの実施の形態に共通なのは、産業ロボットが
、２つの主要な部品を有するエンドエフェクタ即ち折り曲げヘッドを有すること
であり、１つの主要な部品は産業ロボットに接続され、もう１つの主要な部品は
第１の部品に対して工作物に接近離間するように移動可能である。この構造はサ
ーボ装置を要し、このサーボ装置によって２つの主要な部品の相互位置を制御す
ることができ、それによって折り曲げローラの工作物に対する当接面の弾性力を
変化させたり実現することができる。

【０００７】 説明した実施の形態は、折り曲げヘッドの主要な部品の接続部分が動くために
、折り曲げローラの当接力の精度及び移動経路の精度に関して重大な欠点がある
。さらに、折り曲げヘッドは、非常に複雑で高価なのが普通である。

【０００８】 先行技術の他の欠点は、装置が、原理上、折り曲げヘッドを変位させる機構と
折り曲げヘッドの折り曲げローラを変位させる機構の２つの異なる移動機構を備
えることにある。このことは、精度上の欠陥の原因が、圧縮力に関するものとロ
ーラの移動経路の精度に関するものと２つあることを意味する。

【０００９】 本発明の目的は、先行技術の方法及び装置固有の欠点をなくした、導入部分に
示した方法を提供することである。特に、本発明の目的は、複雑且つ高価な特別
な装置を使用せずに実施できる方法を実現することである。さらに、本発明の目
的は、従来技術に比べて精度上の利点が得られる方法を実現することである。

【００１０】 本発明の基礎をなす目的は、導入部に示した方法が、弾性が移動装置によって
生成されることを特徴とすることによって、達成される。

【００１１】 この特徴の結果、何よりも装置の単純化という利点を得ることができる。

【００１２】 本発明を、添付図面を参照して、以下により詳細に説明する。

【００１３】 本発明を産業ロボットに適用した例を使用して、本発明を説明する。しかしな
がら、当然、本発明を、制御システムが設けられ、工作物と折り曲げローラの必
要な相対移動パターンを実現できる、任意の他のタイプの移動装置又はマニピュ
レータに適用することができる。したがって、移動装置という用語には、工作物
と折り曲げローラが移動する装置だけでなく、固定して配置された折り曲げロー
ラに対して工作物を変位させる装置も含むような広い解釈が与えられるべきであ
る。

【００１４】 図１では、破線は、産業ロボットに含まれる移動装置又はマニピュレータ１を
示し、マニピュレータは産業ロボットの一部であり、非常に複雑な移動経路に沿
って移動可能で、ロボットを操作する際にこのようなエンドエフェクタ又は装置
を固定する役目を果たす。参照番号２及び３は、第１の及び第２の支持部材を示
し、これらの部材の、第１の即ち上部支持部材２が適切且つ迅速に結合できる結
合装置又はボルト継手によってロボットのマニピュレータ１に固定される支持部
材であり、第２の即ち下部支持部材３が、その各側面で、第２の支持部材に対し
て回転可能に軸支され、共通軸５を中心に回転する折り曲げローラ４を支持する
。折り曲げローラ４は、ベッド１３（図２）上に載せられ、かつ、折り曲げられ
る工作物１２のエッジ部分に接触しこれを押し付けるように構成される。したが
って、折り曲げローラは折り曲げ経路に沿って移動する。

【００１５】 第２の支持部材３は、第１の支持部材２に対して移動可能であり、特に、第１
の軸５から距離を置いて配置され、かつ、マニピュレータ１の第１の支持部材２
の固定物である第２の軸６を中心に第１の支持部材に対してピボット動作可能で
ある。これは、第２の支持部材３が第２の軸６を中心に振り子のようにピボット
動作を行うことを意味し、それによって折り曲げローラ４が工作物のエッジ部分
に接近離間するように移動することができる。

【００１６】 第２の支持部材３の第１の支持部材２に対するピボット能力は、第２の支持部
材が（図面ではラグ９のみが示されているが）２つのラグの間に収容されること
で得られる。ベアリングシャフト１１は２つのラグを通過し、第２のピボット軸
６を画定する。第２の支持部材３の移動範囲は、２つのラグと第２の部材３にあ
る弧状に湾曲した凹部を通って延びるロックピン１４の存在によって制限される
。

【００１７】 ２つの支持部材の間には、空気の取り入れ口１６を有するゴムベロー１５が配
置されている。

【００１８】 ベローの内部に加圧空気が供給されることによって、ベローがばねとして機能
するため、折り曲げローラ４は工作物１２に対して弾性的に押し付けられて保持
される。

【００１９】 しかしながら、第２の支持部材３がロックピン１４に当接した状態でロックさ
れる程度まで、ベロー１５の圧力を増大させることもできる。この状態では、折
り曲げローラ４は産業ロボットのマニピュレータ１に剛性的に相互接続し、その
ため、その移動に追従する。

【００２０】 上記から明らかなように、ベローが、折り曲げローラとマニピュレータが動か
ないほどの高圧力を有する作動状態では、折り曲げローラが、完全な剛体である
接続部分１７（図２）の中間部分を介してマニピュレータに直接接続するほうが
よい。

【００２１】 工作物２の製造については、エッジ部分１０に沿う直線について説明されてお
り、この直線は、図２では点１８で示されている。工作物１２の周囲に沿うこの
直線はコンピュータファイルに記述されており、これらのファイルが産業ロボッ
トの制御システムに転送される。その結果、ロボットは、折り曲げサイクルの実
行時に折り曲げローラ４がたどるべき経路を感知する。

【００２２】 折り曲げローラ４を特定の方法で直線１８に集中させるために、円周線１９を
折り曲げローラ上に画定する。この円周線は図２では点１９で示される。ロボッ
トの制御システムを用いることによって、材料の寸法、折り曲げ幅などに応じて
円周線１９を直線１８に対して変位させることによって、工作物の全円周に沿っ
て、折り曲げローラとエッジ部分１０の所望の相対位置を達成することが できる。したがって、折り曲げローラ４をエッジ部分１０に沿った所望の折り曲
げ経路に沿わせることができる。.

【００２３】 産業ロボットの制御システムに所望の折り曲げ経路について知らせる他の方法
は、特定の狭いエッジのセンサローラを、エッジ部分１０又はエッジ部分に近接
して配置されたベッド１３の一部分に沿わせ走査することである。このような走
査によって、折り曲げローラ４が作業時にたどる経路に関する情報を産業ロボッ
トの制御システムに転送することができる。

【００２４】 折り曲げ作業、特にその最終段階を実行する場合に、最終的な結果が所望する
ものとなるように、ロボットにプログラムされた所望の経路に対して折り曲げロ
ーラ４の経路の補正を行う必要がある。これらの補正には、折り曲げローラの折
り曲げ経路に沿った工作物１２に対する当接力の変化、折り曲げローラにおける
弾性ばねの動きなどが含まれる。

【００２５】 本発明にしたがったロボットが実現する弾性は、受動的でもよく、能動的でも
よい。

【００２６】 螺旋ばね、ねじりばね、弾性ゴム要素、ガスばねなどのばね要素によって、受
動的な弾性を得ることができ、この弾性は、工作物に対するローラ４の当接の感
知を必要としない。

【００２７】 能動的な弾性は、ローラ４の工作物に対する当接力をセンサによって感知する
ことができるという概念に基づいている。動力生成装置が、センサからの出力信
号に応答して、ローラの当接力が所望のレベルに保たれるように、ローラ４を工
作物１２に対して多少強制的に押し付ける。

【００２８】 図２では、エッジ部分１０は工作物１２からほぼ直角に突出しており、図から
分かるように、工作物１２と共に折り曲げられる第２の工作物はこの図では省略
されている。

【００２９】 折り曲げサイクルの第１段階では、エッジ部分１０は、図２の実線で示される
位置から破線２０で示される位置まで折り曲げられ、この場合は、工作物１２の
主要な部分の内側へ約３０°折り返される。折り曲げサイクルにおけるこの第１
段階時で求められる精度は低く、そのため、折り曲げローラ４は堅いままでよく
、マニピュレータ１に対して移動しなくてよい。

【００３０】 エッジ部分が破線２０によって示される位置から破線２１によって示される新
しい位置へと折り曲げられる、折り曲げサイクルの第２段階が実行される。折り
曲げサイクルのこの第２段階でも、折り曲げローラとエッジ部分１０の相対位置
に関して、またエッジ部分に対する折り曲げローラからの当接圧力に関して求め
られる精度は低い。したがって、この第２段階でも、折り曲げローラ４は堅いま
までよく、マニピュレータ１に対して移動しなくてよい。

【００３１】 図１にしたがった折り曲げヘッドの場合、折り曲げプロセスにおける前述の２
つの段階が、下部支持部材３が、ベロー１５によってロックピン１４に対して押
し付けられることで位置的に固定されるように、ベロー１５に高い圧力をかけて
実行されることを示している。

【００３２】 折り曲げサイクルの最終段階が終了したとき、即ち、エッジ部分１０が破線２
１で示される位置から工作物１２の主要な部分にほぼ平行で第２の工作物(図２
には図示されず）に当接する位置まで折り返されたとき、求められる精度、弾性
及び力の制御は著しく高い。

【００３３】 折り曲げサイクルの最終段階では、即ち、最終的な折り曲げでは、折り曲げロ
ーラ４は、工作物１２に対して弾性的に押し付ける力を加えながらその経路に沿
って移動する。起こり得る移動経路における不精密性を補償するために、折り曲
げローラ４がエッジ部分１０に接近離間する方向に弾性的に動くことができるこ
とが必要になる。本発明によると、この弾性機能は産業ロボットで実行できる。
このような場合、折り曲げローラ４のエッジ部分１０に対する押圧力は、産業ロ
ボットに一体化されるか又は含まれるセンサによって感知される。このセンサか
らの出力信号は、産業ロボットの制御システムに送られ、その結果、固有の移動
装置を有する産業ロボット自体が、必要な弾性能力を発揮することができる。

【００３４】 本発明の一実施の形態では、折り曲げローラの工作物１２に対する当接力を測
定するために用いられるセンサは、ロボットに含まれる１つ又はそれ以上の駆動
モータである。一定の電圧で駆動モータに送られる電流を感知することで、実行
することが可能となる。

【００３５】 本発明の他の実施の形態では、折り曲げローラ４とロボットの動力生成装置、
即ちロボットの駆動モータの間に能動的に配置された特定のセンサを使用する。
一実施の形態では、このセンサは、折り曲げヘッドとマニピュレータ１の境界に
配置される。

【００３６】 しかしながら、図１にしたがった一実施の形態では、ロボットの制御システム
に信号を出力するセンサとして、ベロー１５を用いることもでき、ベローが必要
な弾性が得られるようにロボットの駆動モータを制御する。原理上ばねとしては
機能しないが、第２の支持部材３をロックピン１４に対して停止位置まで押圧し
ない程度に高い内圧をベローに加え、その入口１６が閉鎖されると、ベロー１５
の内圧が感知され、これをロボットの制御システムへの入力信号として用いるこ
とができる。

【００３７】 図３は、 少なくとも最終的な折り曲げ時に、よりよい精度を提供するように
設計された改造型の折り曲げヘッドを示す。折り曲げヘッドは、折り曲げローラ
４以外に、ベッド１３上のガイド経路２３に倣うように設計されたガイドローラ
２２を有する。図示された実施の形態では、ガイドローラ２２は回転軸２４を有
し、この軸は、折り曲げヘッドに対して垂直な方向に延び、かつ折り曲げローラ
４が、最終的な折り曲げ時に、工作物に向かって、また該工作物から離れるよう
に弾性移動する方向にほぼ平行に延びる。ガイド経路２３及びガイドローラ２２
の図示された方向付けのためには、折り曲げローラ４が、製造過程にある折り曲
げ部分の長手方向に正確にガイドされることを要する。

【００３８】 図３にしたがった実施の形態では、ガイドローラ２２は、プラスチック又はゴ
ム材料などの、弾性変形可能な材料又は弾性材料のコーティングが施された走行
経路を有することができる。或いは、このような材料をガイド経路２３に配置し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の方法を実施するために用いることが意図された、産業ロボットに取り
付けられた折り曲げヘッドの斜視図である。

【図２】 工作物、工作物が載るベッド及び折り曲げローラの部分断面図である。

【図３】 図１の矢印Ｃの方向から見た、改造型の折り曲げヘッドの下部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動装置によって弾性を得る、折り曲げローラ（４）が、制
   御システムを備えた移動装置によって、工作物（１２）に対して弾性的に押し付
   ける力をかけながら経路に沿って移動するローラ折り曲げ方法。
2. 【請求項２】 押圧力が、移動装置に一体化した又は該移動装置に含まれる
   センサによって感知され、センサの出力信号が制御システムに送られる、請求項
   １に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記センサとして、移動装置に含まれる１つ又はそれ以上の
   駆動モータが使用される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記センサとして、折り曲げローラ（４）と移動装置の間に
   能動的に配置された別個のセンサが使用される、請求項１又は２に記載の方法。
5. 【請求項５】 折り曲げサイクルの少なくとも最終段階、即ち最終的な折り
   曲げ時に、折り曲げローラ（４）が、形成された折り曲げ部分の長手方向、即ち
   ガイドローラ（２２）が工作物（１２）が載っているベッド（１３）上のガイド
   経路（２３）に倣うようにガイドされる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の
   方法。