JP2007054886A - ヘミング加工装置およびヘミング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 設備全体の上下高さ方向の大型化を防止する。
【解決手段】 予備曲げ刃９および本曲げ刃１１を備える可動フレーム７が、ベースフレーム５に対してトグルリンク機構２９によって上下動する。予備曲げ刃９は予備曲げ刃スライドシリンダ５１により水平移動し、本曲げ刃１１は本曲げ刃スライドシリンダにより水平移動する。予備曲げ刃９および本曲げ刃１１を水平方向に前進移動させた状態で可動フレーム７を下降させることで、予備曲げ刃９によりダイ３上のワークＷの縁部Ｆを予備曲げ加工する。その後、予備曲げ刃９のみ後退させた状態で可動フレーム７を下降させることで、本曲げ刃１１により予備曲げ加工後のワークＷの縁部Ｆを本曲げ加工する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダイに設置したワークの縁部に対し、予備曲げ加工を行う予備曲げ刃と、予備曲げ加工後に本曲げ加工を行う本曲げ刃とをそれぞれ備えたヘミング加工装置およびヘミング加工方法に関する。

従来のヘミング加工装置としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。これは、予備曲げ刃および本曲げ刃を備えたフレームを、トグルリンク機構を用いて揺動および直線移動させて、予備曲げ加工および本曲げ加工を行うものである。なお、予備曲げ刃は、本曲げ加工を行う際には、その上方に位置する本曲げ刃とワークとの間から離反するようフレームに対して後退移動する。

動作としては、まず上記フレームを、予備曲げ刃および本曲げ刃がダイ上のワークの縁部の上方となるようベースに対して揺動させた後、下方に向けて直線移動させることで予備曲げ刃をワークに向けて接近させて予備曲げ加工を行い、続いて、予備曲げ刃をフレームに対して後退移動させた状態で、フレームをさらに直線移動させることで、予備曲げ刃より上方位置にある本曲げ刃をワークに接近させて本曲げ加工を行う。この際フレームは、ベースに設けたカム溝にガイドされて揺動および直線運動を行う。
特開２００３−２５１４１７号公報

しかしながら、上記した従来のヘミング加工装置は、予備曲げ刃および本曲げ刃をそれぞれ備えたフレーム全体を、揺動させた後、下方に向けて直線移動させることで、予備曲げ加工および本曲げ加工を行うため、フレームの上下方向のストロークが大きく、したがって設備全体の上下高さ方向が大型化し、ワークの投入および取出作業が煩雑なものとなる。

そこで、本発明は、設備全体の上下高さ方向の大型化を防止することを目的としている。

本発明は、ダイにセットしたワークの縁部に対し、予備曲げ加工を行う予備曲げ刃と、予備曲げ加工後に本曲げ加工を行う本曲げ刃とをそれぞれ備えたヘミング加工装置において、前記予備曲げ刃を、前記ワークの縁部に対して前記ダイと反対側に位置する予備曲げ位置と、この予備曲げ位置から後退した予備曲げ待機位置との間を直線的に移動させる予備曲げ刃駆動源と、前記本曲げ刃を、前記ワークの縁部に対して前記ダイと反対側に位置する本曲げ位置と、この本曲げ位置から後退した本曲げ待機位置との間を直線的に移動させる本曲げ刃駆動源とをそれぞれ設け、前記予備曲げ刃および予備曲げ刃駆動源と、前記本曲げ刃および本曲げ刃駆動源とをそれぞれ設けた可動フレームを、前記ダイ側に設置したベースフレームに対し、トグルリンク機構を介して前記予備曲げ刃駆動源による予備曲げ刃および前記本曲げ刃駆動源による本曲げ刃のそれぞれの前記移動方向と直交する方向に直線的に移動させて、前記予備曲げ加工および本曲げ加工をそれぞれ行わせる曲げ加工駆動源を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、予備曲げ刃および本曲げ刃を、それぞれ直線的に移動させてワークの縁部に対してダイと反対側の予備曲げ位置および本曲げ位置としてワークに接近させ、この移動方向と直交する方向に、予備曲げ刃および本曲げ刃を備えた可動フレームを移動させて、予備曲げ加工および本曲げ加工を行うようにしたため、可動フレームの動きとしては、予備曲げ刃および本曲げ刃をワークに接近させた後の直線運動のみであり、したがってその直線運動のストロークは短くて済み、設備全体の上下高さ方向の大型化を防止することができ、ワークの投入および取出作業が容易なものとなる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態を示すヘミング加工装置１の側面断面図である。ワークＷは、ダイ３上にセットしてあり、このワークＷは、図２にその全体を斜視図で示すように、自動車の車体バネル材であるドアパネルであり、このドアパネルは、特に図示しないがインナパネルとアウタパネルとで構成され、アウタパネルの９０度程度に折り曲げられた縁部Ｆを、インナパネルの縁部に重ねるように縁曲げ加工する。

図２に示すように、上記したヘミング加工装置１は、ワークＷの周囲を囲むように、５台設置している。いずれのへミング加工装置１も、基本的な構造は全く同一である。

図３は、図１の右側面図に相当し、図１は図３のＡ−Ａ断面図である。ただし、図３は、本曲げ加工後の状態（後述する図１１に相当）を示す。へミング加工装置１は、ダイ３の側部にベースフレーム５を設置してあり、ベースフレーム５に対し、その上部に設けてある可動フレーム７が図１，図３中で上下方向に移動可能である。可動フレーム７に、予備曲げ刃９および本曲げ刃１１を設けてある。

ベースフレーム５は、ダイ３側の減速機取付板１３と、減速機構取付板１３の図３中で左右両側に位置する一対の側板１５と、減速機取付板１３および側板１５の上端部に位置する上板１７とを備えている。

図３中で右側の側板１５の下部外側には、曲げ加工駆動源としてのサーボモータ１９を取り付ける一方、減速機取付板１３の図１中で右側には減速機２１を取り付け、これら、サーボモータ１９および減速機２１にそれぞれ設けたプーリ２３および２５相互をタイミングベルト２７により連結する。なお、減速機２１には、遊星歯車機構を使用している。

また、減速機取付板１３の減速機２１と反対側には、トグルリンク機構２９を設けている。このトグルリンク機構２９は、駆動側リンク３１と従動側リンク３３とをそれぞれ備えおり、駆動側リンク３１の一端（図１，３中で上端）を減速機２１の出力軸３５に連結固定し、駆動側リンク３１の他端（図１，３中で下端）を従動側リンク３３の一端（図１，３中で下端）に下部連結軸３７を介して回転可能に連結する。従動側リンク３３の他端（図１，３中で上端）は、上部連結軸３９を介して可動フレーム７のリンク取付部４１に回転可能に取り付ける。

すなわち、サーボモータ１９の駆動によりタイミングベルト２１および減速機２１を介してトグルリンク機構２９の駆動側リンク３１が、減速機２１の出力軸３５を中心として回転し、これに伴い従動側リンク３３が、上部連結軸２９を中心として回転すると同時に上下方向に移動して、可動フレーム７をベースフレーム５に対して上下動させる。

なお、図３は、前述したように、本曲げ刃１１を用いた本曲げ加工後の状態であり、このとき従動側リンク３３は、下部，上部各連結軸３７，３９の中心が図３中で上下方向（鉛直方向）に重なる位置となるよう上下方向に平行となっている。

可動フレーム７は、図１のＢ−Ｂ断面図である図４に示すように、左右の側板４３と、側板４３の上端相互を連結する上板４５と、図１中で右側上部の側板４３相互を連結するシリンダ取付板４７と、側板４３下部の図１中で左端部相互を連結している、前述したリンク取付部４１とをそれぞれ備えている。

そして、図３に示すように、左右の側板４３の内側に、前記したベースフレーム５の左右の側板１５が位置し、この側板１５に対し、可動フレーム７が、ガイド部４９を介して上下動可能となっている。ガイド部４９は、図３の簡略化したＣ−Ｃ断面図である図５に示すように、ベースフレーム５の側板１５に固定してある。

上記したシリンダ取付板４７には、図３中で紙面裏側に、予備曲げ刃駆動源としての予備曲げ刃スライドシリンダ５１と、本曲げ刃駆動源としての本曲げ刃スライドシリンダ５３の後端をそれぞれ固定している。

予備曲げ刃スライドシリンダ５１は、図３中で左側に位置し、そのピストンロッド５５の先端を、図１に示すように、予備曲げ刃保持フレーム５７のロッド取付部５９に連結している。

予備曲げ刃保持フレーム５７は、図６に、上記した各シリンダ５１，５３の後端側上部から見た内部構造を示すように、底板６１と、底板６１の左右両端から上方に延びる一対の側板６３と、前述したロッド取付部５９とをそれぞれ備えている。そして、側板６３がその外側のガイド部６５を介して、図１中で左右方向にスライド移動する。ガイド部６５は、図４に示すように可動フレーム７の側板４３の内面に固定してある。

また、予備曲げ刃保持フレーム５７は、底板６１の図１中で左側の前端に、予備曲げ刃９を固定する予備曲げ刃固定板６７を備えている。

前記したベースフレーム５の上板１７には、上方に突出する予備曲げ刃ガイド部７１を設けている。この予備曲げ刃ガイド部７１は、後述する図９に示すように、予備曲げ刃９が、予備曲げ刃保持フレーム５７とともに図１中で左方向に予備曲げ位置である前進限位置まで移動した状態で、下降する際に、底板６１の後端面６１ａが側面７１ａに接触する。

また、予備曲げ刃保持フレーム５７の底板６１には、後述する本曲げ加工時（図１１参照）に、上記した予備曲げ刃ガイド部７１が入り込む逃げ孔６１ｂを設けてある。

一方本曲げ刃スライドシリンダ５３は、図３中で右側に位置し、そのピストンロッド７３の先端を、図６に示すように、予備曲げ刃保持フレーム５７のロッド取付部５９を貫通して、ロッド取付部７７に連結している。このロッド取付部７７前端面は、本曲げ刃１１を固定している、本曲げ刃保持フレーム７５の本曲げ刃固定板７９に連結固定している。

上記した本曲げ刃保持フレーム７５は、図４に示すように、前記したガイド部６５に対して図４中で紙面に直交する方向（図１中で左右方向）に移動可能な左右の側板８１および、各側板８１の上端相互を連結する上板８３を備えるとともに、左右の側板８１の図１中で左側端部相互を連結する前記した本曲げ刃固定板７９を備えている。なお、図５では上板８３を省略している。

また、図４のＤ−Ｄ断面図である図７に示すように、ベースフレーム５の側板１７の本曲げ刃１１と反対側の後端には、上方に突出する本曲げ刃ガイド部８５を設けている。この本曲げ刃ガイド部８５は、本曲げ刃１１が、本曲げ刃保持フレーム７５とともに図１中で左方向に本曲げ位置である前進限位置まで移動した状態で、下降する際に、側板８１の下部後端面８１ａが側面８５ａに接触する。

上記した本曲げ刃１１は、図１に示すように、後退限位置（本曲げ待機位置）にある状態で、同様に後退限位置（予備曲げ待機位置）ある予備曲げ刃９の直上方に位置している。

次に、上記したヘミング加工装置１の動作を説明する。前記した図１は、予備曲げ刃９および本曲げ刃１１が、それぞれ予備曲げ待機位置および本曲げ待機位置にあり、かつ可動フレーム７が上昇限位置にあり、この状態で、ワークＷをダイ３上にセットする。

その後、図６に示してある本曲げ刃スライドシリンダ５３の駆動により、図８に示すように、本曲げ刃保持フレーム７５を前進させ、これとともに移動する本曲げ刃１１を、ワークＷの縁部Ｆの上方、すなわちワークＷの縁部Ｆに対してダイ３と反対側に位置させる。

さらに、予備曲げ刃スライドシリンダ５１の駆動により、予備曲げ刃保持フレーム５７を前進させ、これとともに移動する予備曲げ刃９を、本曲げ刃１１の下方で、かつワークＷの縁部Ｆの上方、すなわちワークＷの縁部Ｆに対してダイ３と反対側に位置させる。このとき、トグルリンク機構２９は、図３の本曲げ加工後の状態に対し、下部連結軸３７が上部連結軸３９を中心として図３中で時計回り方向に位置して、従動側リンク３３が図３の鉛直状態に対して傾いた状態となっている。

図８の状態から、図２，図３に示してあるサーボモータ１９を駆動し、タイミングベルト２７および減速機２１を介してトグルリンク機構２９の駆動側リンク３１を、減速機２１の出力軸３５を中心として図３中で反時計回り方向に回転させる。これにより、駆動側リンク３１に下部連結軸３７を介して連結している従動側リンク３３が、上部連結軸３９を中心として図３中で反時計回り方向に回転すると同時に下降し、この下降に伴って可動フレーム７も下降する。

そして、可動フレーム７の下降により、図９に示すように、予備曲げ刃９がワークＷの縁部Ｆを、図１の９０度程度から４５度程度となるよう予備曲げ加工する。このとき、予備曲げ刃保持フレーム５７における底板６１の後端面６１ａが、ベースフレーム５に設けた予備曲げ刃ガイド部７１の側面７１ａに接触しながら移動する。このため、予備曲げ刃９のワークＷに対する加圧力の反力を、上記接触部で受けることになり、予備曲げ刃９によるワークＷに対する加圧力を所望に維持することができ、予備曲げ加工を精度よく確実に行うことができる。

上記した予備曲げ加工後の状態でも、トグルリンク機構２９は、図３の状態に対し、下部連結軸３７が上部連結軸３９を中心として図３中で時計回り方向に位置して従動側リンク３３が図３の鉛直状態に対して傾いた状態となっている。

予備曲げ加工後は、サーボモータ１９を逆転駆動して予備曲げ刃９を可動フレーム７とともに上昇させた後、予備曲げ刃スライドシリンダ５１の駆動により、図１０のように、予備曲げ刃９を、予備曲げ刃保持フレーム５７とともに後退させて予備曲げ待機位置とする。

続いて、図１０の状態から、予備曲げ加工時と同様にしてサーボモータ１９を駆動し、タイミングベルト２７および減速機２１を介してトグルリンク機構２９の駆動側リンク３１を、減速機２１の出力軸３５を中心として図３中で反時計回り方向に回転させ、これに伴い従動側リンク３３を、上部連結軸３９を中心として図３中で反時計回り方向に回転させると同時に下降させて、可動フレーム７を下降させる。

そして、可動フレーム７の下降により、図１１に示すように、本曲げ刃１１がワークＷ（アウタパネル）の縁部Ｆをインナパネルの縁部に重なるように本曲げ加工する。このとき、図７に示すように、本曲げ刃保持フレーム７５における側板８１の下部後端面８１ａが、ベースフレーム５における本曲げ刃ガイド部８５の側面８５ａに接触しながら移動する。このため、本曲げ刃１１のワークＷに対する加圧力の反力を、上記接触部で受けることになり、本曲げ刃１１によるワークＷに対する加圧力を所望に維持することができ、本曲げ加工を精度よく確実に行うことができる。

また、上記した本曲げ加工時にて可動フレーム７が下降する際には、図１１に示すように、予備曲げ刃ガイド部７１が予備曲げ刃保持フレーム５７の底板６１に形成した逃げ孔６１ｂに入り込み、予備曲げ刃ガイド部７１の底板６１への干渉を防止している。

本曲げ加工後は、サーボモータ１９を逆転駆動して本曲げ刃１１を可動フレーム７とともにベースフレーム５に対して上昇させた後、本曲げ刃スライドシリンダ５３の駆動により、予備曲げ刃９を予備曲げ刃保持フレーム５７とともに可動フレーム７に対して後退移動させ、図１と同様の状態とする。そして、加工後のワークＷをダイ３から取り出し、次のワークの投入を待つ。

なお、図１，図８〜図１０における下部連結軸３７および上部連結軸３９の上下方向位置は、図３，図１１に対して同等位置としてあるが、実際にはトグルリンク機構２９の駆動により図３，図１１対して上方に位置している。

以上のように、本実施形態のヘミング加工装置によれば、予備曲げ刃９および本曲げ刃１１を、それぞれ直線的に水平移動させてワークＷの縁部Ｆに対してダイ３と反対側の予備曲げ位置および本曲げ位置としてワークＷに接近させ、上記水平移動方向と直交する下方に、予備曲げ刃９および本曲げ刃１１を備えた可動フレーム７を移動させて、予備曲げ加工および本曲げ加工を行うようにしたため、可動フレーム７の動きとしては、予備曲げ刃９および本曲げ刃１１をワークＷに接近させた後の直線運動のみであり、したがってその直線運動のストロークは短くて済み、設備全体の上下高さ方向の大型化を防止することができる。

このように、設備全体の上下高さ方向の大型化を防いで上下高さを低く抑えることで、ダイ３に対するワークＷの投入および取出作業が容易となる。

なお、ダイ３に対するワークＷの投入および取出作業は、例えば図示しないロボットを用いて行い、その際ロボットハンドの位置決め部位を、図２に示してあるハンド置き台８７に位置決め固定し、位置決め固定した状態のロボットがワークＷを把持したまま、前記した予備曲げ加工および本曲げ加工を行う。

また、上記したヘミング加工装置１では、予備曲げ刃９および本曲げ刃１１が、ダイ３に対して加圧方向に垂直に直線的に移動してヘミング加工を行うので、ワークＷに対する進入角度が常に一定となり、加工品質が向上するとともに設計が容易であり、例えばワーク形状によってはヘミング加工装置１全体を傾斜して配置すればよく、ワーク形状に合わせてその都度設計する必要もなく、標準化が容易である。

さらに、加圧源となるトグルリンク機構２９が、予備曲げ刃９および本曲げ刃１１のほぼ直下に位置するので、ワークＷに対するヘミング加工時での加圧力を均一化でき、加工品質も向上する。
上記加圧源である倍力機構となるトグルリンク機構２９を利用し、かつ減速機２１には機械効率がよいとされる遊星歯車機構を使用することにより、サーボモータ１９を小型化でき、省力化を達成することができる。

本発明の一実施形態を示すヘミング加工装置の側面断面図で、図３のＡ−Ａ断面に相当する。 図１のヘミング加工装置を複数台用いて自動車のドアパネルに対してヘミング加工を行っている状態を示す斜視図である。 図１の右側面図に相当するヘミング加工装置の背面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図３の簡略化したＣ−Ｃ断面図である。 ヘミング加工装置の背面側上部から見た内部構造図である。 図４のＤ−Ｄ断面図である。 ヘミング加工装置の動作説明図で、予備曲げ待機時の状態を示す。 ヘミング加工装置の動作説明図で、予備曲げ加工時の状態を示す。 ヘミング加工装置の動作説明図で、本曲げ待機時の状態を示す。 ヘミング加工装置の動作説明図で、本曲げ加工時の状態を示す。

符号の説明

Ｗ ワーク
Ｆ ワークの縁部
１ ヘミング加工装置
３ ダイ
５ ベースフレーム
７ 可動フレーム
９ 予備曲げ刃
１１ 本曲げ刃
１９ サーボモータ（曲げ加工駆動源）
２９ トグルリンク機構
５１ 予備曲げ刃スライドシリンダ（予備曲げ刃駆動源）
５３ 本曲げ刃スライドシリンダ（本曲げ刃駆動源）
６１ａ 予備曲げ刃保持フレームの底板の後端面（予備曲げ刃の予備曲げ待機位置側の基端部の端面）
７１ 予備曲げ刃ガイド部
８５ 本曲げ刃ガイド部
８１ａ 本曲げ刃保持フレームの側板の下部後端面（本曲げ刃の本曲げ待機位置側の基端部の端面）

Claims (4)

1. ダイにセットしたワークの縁部に対し、予備曲げ加工を行う予備曲げ刃と、予備曲げ加工後に本曲げ加工を行う本曲げ刃とをそれぞれ備えたヘミング加工装置において、前記予備曲げ刃を、前記ワークの縁部に対して前記ダイと反対側に位置する予備曲げ位置と、この予備曲げ位置から後退した予備曲げ待機位置との間を直線的に移動させる予備曲げ刃駆動源と、前記本曲げ刃を、前記ワークの縁部に対して前記ダイと反対側に位置する本曲げ位置と、この本曲げ位置から後退した本曲げ待機位置との間を直線的に移動させる本曲げ刃駆動源とをそれぞれ設け、前記予備曲げ刃および予備曲げ刃駆動源と、前記本曲げ刃および本曲げ刃駆動源とをそれぞれ設けた可動フレームを、前記ダイ側に設置したベースフレームに対し、トグルリンク機構を介して前記予備曲げ刃駆動源による予備曲げ刃および前記本曲げ刃駆動源による本曲げ刃のそれぞれの前記移動方向と直交する方向に直線的に移動させて、前記予備曲げ加工および本曲げ加工をそれぞれ行わせる曲げ加工駆動源を設けたことを特徴とするヘミング加工装置。
2. 前記予備曲げ刃を前記可動フレームにおける前記ダイ近傍位置に配置し、前記予備曲げ刃の前記予備曲げ待機位置側の基端部の端面を予備曲げ加工時にガイドする予備曲げ刃ガイド部を、前記ベースフレームに設けたことを特徴とする請求項１に記載のヘミング加工装置。
3. 前記本曲げ刃を前記可動フレームにおける前記ダイ近傍位置に配置し、前記本曲げ刃の前記本曲げ待機位置側の基端部の端面を本曲げ加工時にガイドする本曲げ刃ガイド部を、前記ベースフレームに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のヘミング加工装置。
4. ダイにセットしたワークの縁部に対し、予備曲げ刃を用いて予備曲げ加工を行った後、本曲げ刃を用いて本曲げ加工を行うヘミング加工方法において、前記本曲げ刃を、本曲げ刃駆動源により、可動フレームに対し、本曲げ待機位置から直線的に前進させて前記ワークの縁部に対して前記ダイと反対側に位置する本曲げ位置に移動させるとともに、前記予備曲げ刃を、予備曲げ刃駆動源により、前記可動フレームに対し、予備曲げ待機位置から直線的に前進させて前記ワークの縁部に対して前記ダイと反対側でダイと前記本曲げ刃との間に位置する予備曲げ位置に移動させた状態で、前記可動フレームをベースフレームに対し、トグルリンク機構を介して前記予備曲げ刃駆動源による予備曲げ刃および前記本曲げ刃駆動源による本曲げ刃のそれぞれの前記移動方向と直交する方向に直線的に移動させることで、前記可動フレームに設けた予備曲げ刃を前記ワークの縁部に接近させて予備曲げ加工を行い、この予備曲げ加工後、前記予備曲げ刃を前記予備曲げ待機位置に後退させてから、前記可動フレームをベースフレームに対し、トグルリンク機構を介して前記予備曲げ刃駆動源による予備曲げ刃および前記本曲げ刃駆動源による本曲げ刃のそれぞれの前記移動方向と直交する方向に直線的に移動させることで、前記可動フレームに設けた本曲げ刃を前記ワークの縁部に接近させて本曲げ加工を行うことを特徴とするヘミング加工方法。

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