JP2007152391A - ヘミング加工方法及びヘミング加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘミング加工時において、ローラをフランジに沿って高速且つ正確に追従させる。
【解決手段】ヘミングユニット２０は、フランジ１７に対してヘミング加工を行うヘミングローラ３０と、ヘミングローラ３０をフランジ１７の延在する方向に沿ってガイドする第１溝５２及び第２溝５４と、該第１溝５２及び第２溝５４と係合するガイドローラ３２と、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近及び離間させるシリンダ１０６とを有し、第１支持手段１２６、第２支持手段１２７及び第３支持手段１３８と、リニアガイド１１２、１３０及び１３２とにより構成されるフローティング機構を介して、ロボット２２に支持される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワークの端部に設けられたフランジを折り曲げるヘミング加工方法及びヘミング加工装置に関する。

例えば、自動車のボンネット、トランク、ドア及びホイールハウスの縁部に対しては、パネルの縁部が起立したフランジをパネルの内側方向へ折り曲げるヘミング加工が行われることがある。このヘミング加工としては、固定金型の上にパネルを位置決め保持しておき、該パネルにおける端部のフランジに対してローラを押しつけながら折り曲げるというロールヘミング加工を挙げることができる。ロールヘミング加工（以下単に、ヘミング加工という）では、折り曲げ角度が大きいため折り曲げ精度を考慮して予備曲げ（プリヘミング）、仕上げ曲げ（本ヘミング）といった複数段階の工程を経て加工が行われることがある。

このようなヘミング加工としては、専用工程を営むために専用スペースに設けられた金型にワークをセットすると共に、ロボット先端に保持されたユニットをフランジに沿って転動させることによりヘミング加工を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平７−６０３７０号公報 特許第２９２４５６９号公報

ところで、近時の自動車産業では製品を短期間で開発すると共に、多くの車種を同時期に製造することが望まれており、より一層の生産性向上やサイクルタイム短縮の観点から、ヘミング加工用のローラの転動速度を高速にして、ヘミング加工時間を短縮することが希求されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載された方法では、ヘミング加工用のローラである押圧ローラのヘミング加工時での移動が、ロボットの移動でのみ制御されており、特に予備曲げ時には前記押圧ローラの姿勢及び加圧力の規制が困難であって、例えば、該押圧ローラの転動速度を高速にした場合には、フランジが過度に折れ曲がり又は波立つような加工不良が生じるおそれがある。

また、上記特許文献２に記載された方法では、ヘミング加工用のローラであるヘム用ローラの転動方向をガイドするガイド部が設けられてはいるが、ガイド用の溝が１条のみであることから、予備曲げ時と仕上げ曲げ時で異なるヘミングローラを用いなければならず、ローラ交換のための余分な時間を要する。また、ヘム用ローラの転動速度を高速にすると、ロボットの移動軌跡とティーチング軌跡（ガイド溝のガイド方向）とが大きくずれ、ガイド部とガイド溝との摩擦が大きくなり、場合によっては、ガイド部がガイド溝から乗り上げるおそれがある。さらに、ヘム用ローラとガイド部とが、同軸で一体的に構成されているため、ガイド部がガイド溝から乗り上げた場合には、ヘム用ローラがフランジから浮いてしまい、極度の加工不良を生じるおそれがある。

なお、上記特許文献２に記載された方法では、ヘム用ローラとガイド部とを同軸で一体的に支持するローラ軸は、ユニバーサルジョイントによって水平状態を保ちながら上下動し得るように構成されており、ヘミング加工前の位置決め時には、ユニバーサルジョイントとガイド部との間に設けられ、該ローラ軸を上下動させる狭持用シリンダにより、ガイド部を下方に移動させてガイド溝に設置することができる。しかしながら、ヘミング加工時には、狭持用シリンダの押圧力によりローラ軸がロボットの手首部分に対して固定されるため、上記のように、ガイド部とガイド溝との間の摩擦が大きくなることでガイド部がガイド溝から乗り上げ、ヘム用ローラがフランジから浮いてしまい、極度の加工不良を生じるおそれがある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、ヘミング加工時においてローラを柔軟に支持することにより、該ローラをフランジに沿って高速且つ正確に追従させることができるヘミング加工方法及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記のようにヘミング加工時においてローラを柔軟に支持する構成においても、ヘミング加工前におけるローラの位置決めを迅速に行うことができるヘミング加工方法及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。

本発明のヘミング加工方法は、ワークのフランジに対して、移動機構に変位自在に支持されるヘミングローラを用いて、ヘミング加工を行うヘミング加工方法であって、前記移動機構により前記ヘミングローラを前記ワークに接近させる時には、前記ヘミングローラの前記移動機構に対する変位を規制した状態とし、前記ヘミング加工時には、前記ヘミングローラを前記移動機構に対して変位自在な状態とすることを特徴とする。

このように、ヘミングローラをワークに接近させる時に、ヘミングローラの移動機構に対する変位を規制した状態とすることで、ヘミングローラが揺れやがたつきを生じることがなく、正確且つ迅速に位置決めをすることができる。また、ヘミング加工時に、ヘミングローラを移動機構に対して変位自在な状態とすることで、ヘミングローラをワークのフランジに対して、より一層高速且つ正確に追従させることができる。

また、前記ヘミングローラと共に前記ワークを挟み且つ前記移動機構に変位自在に支持される受けローラを用い、前記ヘミングローラを前記ワークに接近させる時には、前記ヘミングローラ及び前記受けローラの前記移動機構に対する変位を規制した状態とし、前記ヘミング加工時には、前記ヘミングローラと前記受けローラとの間の加圧力又は距離を所定値に保持した状態で、前記ヘミングローラ及び前記受けローラを前記移動機構に対して変位自在な状態とすることが好ましい。

これにより、ヘミングローラをワークに接近させる際の位置決めを、より正確且つ迅速にすることができる。また、ヘミング加工時において、ヘミングローラをワークのフランジに対して、より一層高速且つ正確に追従させることができると共に、より均一なヘミング加工を施すことが可能となる。

本発明のヘミング加工装置は、ワークのフランジに対してヘミング加工を行うヘミングローラと、該ヘミングローラと共に前記ワークを挟む受けローラと、前記ヘミングローラと前記受けローラとを接近及び離間させる可動機構とを含むヘミングユニットと、該ヘミングユニットを支持すると共に、前記ヘミングユニットを所定の位置に移動させる移動機構とを有し、前記ヘミングユニットを前記移動機構に対して、変位自在に連結するフローティング機構を備えることを特徴とする。

このように、ヘミングユニットを移動機構に対して変位自在に連結するフローティング機構を用いることにより、ヘミングローラをフランジに対して、より高速且つ正確に追従させることが可能となる。

また、前記ヘミングユニットの前記移動機構に対する、前記フローティング機構による変位を規制可能な規制手段を備えると、作業工程に応じてフローティング機構の作用を規制することが可能となる。

さらに、前記可動機構は、前記移動機構に前記フローティング機構を介して連結される基部と、該基部に対して、前記ヘミングローラと前記受けローラとを接近及び離間させる方向に変位可能に構成され、前記ヘミングローラの回転軸又は前記受けローラの回転軸が設けられる可動部とを有し、前記規制手段は、前記可動部に設けられる第１の係止部と、前記移動機構に設けられると共に、前記第１の係止部と係合する第２の係止部とを有するものとしてもよい。

このような構成とすることにより、より簡単な構成で、フローティング機構の使用及び規制を制御することができ、装置の簡略化と低コスト化を図ることができる。

本発明によれば、ローラをフランジに沿って高速且つ正確に追従させることができ、ヘミング加工時間の短縮及び加工不良の回避が可能となる。さらに、本発明によれば、ヘミング加工前に、ヘミング加工用のローラをワークに対して迅速に位置決めでき、サイクルタイムを短縮することができる。

以下、本発明に係るヘミング加工方法について、それを実施するヘミング加工装置との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図１〜図１１を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのヘミング加工装置により、車両のホイールアーチ部のフランジに対してヘミング加工を行う様子を説明するための概略斜視図である。本実施形態に係るヘミング加工装置１０は、いわゆるホワイトボディの状態のワークとしての車両１２について組み立て及び加工を行う生産ライン１４における途中工程に設定されており、左後輪側のホイールアーチ部１６のフランジ１７についてヘミング加工を行うための装置である。ホイールアーチ部１６は略１８０°の略円弧形状となっている。ヘミング加工装置１０による加工前の状態において、フランジ１７はホイールアーチ部１６の端部１６ａ（図７の二点鎖線部参照）から内側に向かって９０°の屈曲形状となっている。

図１に示すように、ヘミング加工装置１０は、車両１２のホイールアーチ部１６に接触させる移動金型１８と、該移動金型１８を移動させると共に、先端にヘミングユニット２０を支持する移動機構としてのロボット２２と、生産ライン１４における所定の位置に車両１２が搬送されてきたことを検出する光電センサ２３と、統括的な制御を行うコントローラ２４とを有する。

ロボット２２は、産業用多関節型であって、プログラム動作によってヘミングユニット２０を任意の位置で且つ任意の姿勢に移動可能である。また、ロボット２２の近傍には、車両１２の種類に応じた複数種の移動金型１８が配置される格納台２６が設けられており、該格納台２６の位置データはコントローラ２４に記憶されている。該コントローラ２４は、生産ライン１４の運行制御を行う図示しない外部の生産管理コンピュータに接続され、生産ライン１４上を搬送される車両１２の種類等を示す情報がコントローラ２４に供給される。

ヘミングユニット２０は、図２に示すように、ロボット２２の先端に固定されるブラケット２２ａを介して支持され、該ブラケット２２ａに取り付けられる外箱２１内に収納されるものであり、該外箱２１の上面の孔部２１ａから突出するように設けられるヘミングローラ３０と、受けローラとしてのガイドローラ３２とを有する。また、外箱２１の先端面にはチャック３４が設けられる。チャック３４は、コントローラ２４の作用下に開閉する一対のフィンガー３６を有し、移動金型１８の移動用に用いられる。

ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、支軸３０ａ、３２ａに対して回転自在に軸支されている。また、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、Ｘ方向（支軸３０ａ、３２ａが並ぶ方向）に移動可能であって、支軸３０ａと支軸３２ａとの間隔が調整されることで、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２により挟まれる部材に対して加圧が可能である。さらに、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、後述するフローティング機構を介してロボット２２に支持されており、相対的な位置を保持しながらＸ方向及びＹ方向（支軸３０ａ、３２ａの軸方向）に移動可能であり、外力によって従動的且つ弾性的に移動する。つまり、支軸３０ａと支軸３２ａは、調整された間隔を維持したままＸ方向に連動して移動可能となる。

ヘミングローラ３０は、先端側に設けられるテーパローラ３８と、該テーパローラ３８と一体構造で基端側に設けられる円筒ローラ４０とからなる。テーパローラ３８は、側面視で４５°に傾斜した先細り形状の円錐台であり、稜線長さＬ１（図７参照）はフランジ１７の高さＨよりやや長く設定されている。円筒ローラ４０は、テーパローラ３８の基端側最大径部よりもやや大径の円筒形状である。

ガイドローラ３２は、周囲が狭幅に設定された円盤形状であり、移動金型１８に設けられた第１溝５２又は第２溝５４（図７参照）に係合可能である。すなわち、ガイド部材として作用する第１溝５２と第２溝５４及びガイドローラ３２により、ヘミングローラ３０の支軸３０ａの軸方向であるＹ方向及び支軸３０ａ、３２ａが並ぶ方向であるＸ方向のフランジ１７に対する変位を規制しながら、ヘミングローラ３０をフランジ１７に沿ってガイドする。また、ガイドローラ３２のＹ方向位置は、ヘミングローラ３０の円筒ローラ４０の高さＬ２の中心（Ｌ２／２）の位置に一致している（図７参照）。

ここで、ヘミングユニット２０について、図３〜図５を参照して詳細に説明する。図３は、ヘミングユニット２０の斜視図であり、図４は、ヘミング加工前のヘミングユニット２０を示す一部断面側面図であり、図５は、ヘミング加工時のヘミングユニット２０を示す一部断面側面図である。なお、図３〜図５では、ヘミングユニット２０の構造が視認可能となるように外箱２１を二点鎖線で透明状に図示している。

ヘミングユニット２０は、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２と、これらを軸支する支軸３０ａ及び３２ａと、支軸３０ａを上端面に有する可動部としての第１可動部１００と、支軸３２ａを上端面に有する可動部としての第２可動部１０２と、第１可動部１００及び第２可動部１０２の下部にて対向する側面１００ａ及び１０２ａにロッド１０４を連結して配設され、第１可動部１００及び第２可動部１０２を連結すると共にＸ方向に変位させるシリンダ１０６と、第１可動部１００、第２可動部１０２及びシリンダ１０６をロボット２２に対して支持する基部１１０とを備える。

基部１１０は、側面視（図４参照）で下辺が上辺より長い略コの字型の形状であって、該基部１１０は、ブラケット２２ａに固定され側面視（図４参照）で略コの字型の支持部材２２ｂによってＹ方向に延在支持される第２レール２５に対して、リニアガイド１１２を介してＹ方向に変位可能に支持される第３可動部１１４と、該第３可動部１１４のＹ方向中央やや下部からＸ方向に向けて突設される矩形状のベース１１６と、該ベース１１６の先端面に設けられる矩形状の先端支持部材１１８と、第３可動部１１４の上部からベース１１６と平行な方向に突設される矩形状の平板１２０ａと、該平板１２０ａの先端部に第３可動部１１４と平行に設けられる矩形状の仕切部１２０ｂとを有する。また、第２可動部１０２上部における第３可動部１１４側の側面１０２ｂと、第２可動部１０２から第３可動部１１４側に延出される延出部１２２の先端部からＹ方向に向かって、平板１２０ａに接触しないように突設される支持部材１２４の側面１２４ａとの間には、第１支持手段１２６及び第２支持手段１２７が直列に配設され、これらの間を仕切るように仕切部１２０ｂが設けられる。

また、第３可動部１１４と先端支持部材１１８とが向かい合うベース１１６の上部空間には、該ベース１１６と平行に第１レール１２８が延在する。そして、第１可動部１００及び第２可動部１０２は、第１レール１２８に対して、夫々リニアガイド１３０、１３２を介してＸ方向に変位可能に支持される。つまり、第１可動部１００及び第２可動部１０２は、リニアガイド１３０、１３２等を介して、基部１１０に支持され、これらが可動機構として機能する。また、第２可動部１０２は、上記のような仕切部１２０ｂの介在により、第１支持手段１２６及び第２支持手段１２７にて、Ｘ方向に従動的且つ弾性的に支持される。すなわち、第２可動部１０２が第１可動部１００から離間する方向に変位すると、第２支持手段１２７が仕切部１２０ｂによって縮められ、第２可動部１０２が第１可動部１００に接近する方向に変位すると、第１支持手段１２６が仕切部１２０ｂによって縮められる。

さらに、支持部材２２ｂの下部端面からＸ方向に突設される横出部２２ｃとベース１１６とが、第３支持手段１３８により従動的且つ弾性的に支持される。該第３支持手段は、横出部２２ｃとベース１１６の両側端部を連結するように２個一対で設けるものとするが、横出部２２ｃとベース１１６の幅方向の中心部を連結するように１個としてもよいのはもちろんである。

また、第１支持手段１２６、第２支持手段１２７及び第３支持手段１３８は、いずれも同様な構成であって、第１支持手段１２６は、軸部１２６ａと、該軸部１２６ａの周囲に設置されるスプリング１２６ｂとから構成され、第２支持手段１２７は、軸部１２７ａと、該軸部１２７ａの周囲に配置されるスプリング１２７ｂとから構成される。同様に、第３支持手段１３８は、軸部１３８ａと、該軸部１３８ａの周囲に設置されるスプリング１３８ｂとから構成される。なお、上記各軸部１２６ａ、１２７ａ、１３８ａは、例えば油圧式ダンパ又は空気式ダンパ等により構成してもよい。

第１支持手段１２６及び第２支持手段１２７が上記のような構成を有するため、上記のように、第２可動部１０２は、リニアガイド１３２により基部１１０に対してＸ方向に変位自在に支持されると共に、第１支持手段１２６及び第２支持手段１２７により仕切部１２０ｂを介して基部１１０に対して、Ｘ方向に従動的且つ弾性的に支持される。同様に、第３支持手段が上記のような構成を有するため、ベース１１６は、第３支持手段によりロボット２２に固定される横出部２２ｃに対して、Ｙ方向に従動的且つ弾性的に支持される。

ところで、第２可動部１０２は、下方に延在する一方の側面１０２ａと、他方の側面１０２ｃとを有し、前記他方の側面１０２ｃには、第１の係止部としての第１ストッパ１３４が設けられ、該第１ストッパ１３４は、横出部２２ｃの先端部に設けられる第２ストッパ１３６と係合自在である。すなわち、第１ストッパ１３４の先端が略円錐台状の凸部とされ、第２ストッパ１３６が、前記第１ストッパ１３４の先端が挿入可能な略すり鉢状の凹部とされる。このため、図４に示すように、シリンダ１０６のロッド１０４が延出して、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間隔が最大限に開いている状態、すなわち後述するヘミング加工前又は加工後におけるヘミングローラ３０が車両１２と離間している状態で、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とは係合する。一方、図５に示すようにシリンダ１０６のロッド１０４が縮退して、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間隔が狭持されている状態、すなわち後述するヘミング加工時におけるヘミングローラ３０が車両１２と接触している状態では、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とは係合しない。

なお、第１可動部１００は、シリンダ１０６のロッド１０４が延出し、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とが係合している状態（図４参照）では、当該シリンダ１０６に連結されるロッド１０４による第２可動部１０２側とは反対方向への押圧力により、先端支持部材１１８に接触支持される。一方、シリンダ１０６のロッド１０４が縮退し、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とが係合していない状態（図５参照）では、第１可動部１００は、ロッド１０４による第２可動部１０２側への引き付け力により、第２可動部１０２と接近した状態で保持される。

本実施形態におけるヘミングユニット２０は、以上のように構成される。このため、図５に示すように、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とが係合していない状態では、第１可動部１００及び第２可動部１０２が、リニアガイド１３０、１３２を介して、基部１１０に対してＸ方向に一体的に変位自在に支持されると共に、該Ｘ方向への変位は、第１支持手段１２６及び第２支持手段１２７により従動的且つ弾性的に支持される。そして、このように、第１可動部１００及び第２可動部１０２を支持する基部１１０は、リニアガイド１１２を介して、ロボット２２に対してＹ方向に変位自在に支持されると共に、該Ｙ方向への変位は、第３支持手段１３８により従動的且つ弾性的に支持される。従って、この場合には、第１可動部１００及び第２可動部１０２、換言すれば、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、ロボット２２に対して、Ｘ方向及びＹ方向に変位自在に、従動的且つ弾性的に支持されることになる。すなわち、リニアガイド１１２、１３０及び１３２と、第１支持手段１２６、第２支持手段１２７及び第３支持手段１３８とが、ヘミングユニット２０とロボット２２との間に介在するフローティング機構として作用し、ヘミング加工時におけるガイドローラ３２の第１溝５２又は第２溝５４への追従性が著しく向上し、ヘミングローラ３０をフランジ１７に対して高速且つ正確に追従させることが可能となるが、詳細は後述する（図９及び図１１参照）。

一方、図４に示すように、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とが係合している状態では、第１可動部１００及び第２可動部１０２のＸ方向への変位が、シリンダ１０６のロッド１０４の延出力により規制され、また、基部１１０のＹ方向への変位が第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６との係合により規制される。すなわち、この場合には、上記フローティング機構によるフローティング作用が規制され、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、ロボット２２に対して、固定支持される。このため、例えばヘミング加工前において、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２を、車両１２及び移動金型１８へ接近させて位置決めする際に、フローティング機構を規制しておくことにより、前記位置決めを迅速に行うことができるようになるが、詳細は後述する。

次に、移動金型１８について説明する。図６に示すように、移動金型１８は、金型板４９をベースに構成されている。金型板４９は板形状であり、ホイールアーチ部１６に接触する側を表面４９ａ（図７参照）、その反対側の面を裏面４９ｂと呼んで区別する。また、ホイールアーチ部１６の端部１６ａからみてワーク側（図７では上側）を内側、その反対側（図７では下側）を外側と呼んで区別する。

金型板４９は、ホイールアーチ部１６の周囲に表面４９ａが当接するアーチ形の板形状であって、表面４９ａは車両１２の表面形状に合わせた３次元的な曲面に設定される。従って、移動金型１８がホイールアーチ部１６に取り付けられるとき、第１溝５２及び第２溝５４はフランジ１７と平行に配設されると共に、表面４９ａは車両１２に対して広い面積で面接触する。

移動金型１８は、ホイールアーチ部１６の端部１６ａよりやや外側に沿って形成される外側円弧部５０と、裏面４９ｂにおいて外側円弧部５０に沿って平行に設けられる第１溝５２及び第２溝５４と、裏面４９ｂに設けられるノブ５６と、周囲に設けられる３つのクランプ機構５８と、該クランプ機構５８に圧縮流体を供給及び回収する配管６０と、該配管６０の流体供給方向の切換制御等を行う制御弁６２とを有する。制御弁６２は、コントローラ２４により制御される。第１溝５２は、金型板４９上でフランジ１７の端部１６ａよりも突出した外側に設けられ、第２溝５４は端部１６ａよりも内側に設けられている。

移動金型１８は、ホイールアーチ部１６の周囲にのみ当接することから小型である。また、車両１２に対して側面から当接することから車両１２の重量が加わることがなく、耐荷重構造でないことから軽量に設定される。従って、移動金型１８は、ノブ５６をチャック３４で把持することによりロボット２２により簡便に移動可能である（図１及び図２参照）。

クランプ機構５８は、金型板４９の端部から延出するステー６４と、該ステー６４に対して揺動自在に設けられるシリンダ６６と、ステー６４に設けられる支軸を中心として傾動する開閉レバー６８とを有する。開閉レバー６８の一端は、車両１２の基準位置に係合及び保持するグリップ部６８ａとなっており、支軸を介して反対側端部はシリンダ６６のロッド６６ａに対して回転自在に結合されている。つまり、シリンダ６６のロッド６６ａを延出させることにより開閉レバー６８が閉じてグリップ部６８ａにより車両１２を保持し、ロッド６６ａを縮退させることにより開閉レバー６８が開いて（図６の二点鎖線部参照）移動金型１８を車両１２から接近又は離間させることができる。車両１２は、生産ライン１４上における停止位置が規定値から多少ずれる場合があるが、このクランプ機構５８により移動金型１８はホイールアーチ部１６に対して正確に位置決めされる。

クランプ機構５８によって移動金型１８がホイールアーチ部１６に固定されると、図７に示すように、外側円弧部５０はホイールアーチ部１６の端部１６ａよりも外側（図７における下側）に配置される。第１溝５２は、端部１６ａよりやや外側であり、また、第２溝５４は端部１６ａより内側である。つまり、第１溝５２と第２溝５４は端部１６ａを基準として略対称位置で、端部１６ａに沿って平行配置される。

次に、以上のように構成されるヘミング加工装置１０を用いて、ホイールアーチ部１６のフランジ１７についてヘミング加工を行う加工方法について図８を参照しながら説明する。図８に示す処理は、主にコントローラ２４による制御下において、移動金型１８、ヘミングユニット２０及びロボット２２によって実行される。

先ず、ステップＳ１において、生産管理コンピュータから、次に搬送されてくる車両１２の車種の情報を確認した後、ロボット２２は現在把持している移動金型１８を格納台２６の規定位置に戻し、車種に対応する別の移動金型１８をチャック３４により把持する。すでに対応する移動金型１８を保持している場合には、この持ち替え作業は不要であり、また、同じ車種の車両１２が複数台連続して搬送される際には、移動金型１８を持ち変える必要がないことはもちろんである。

ステップＳ２において、光電センサ２３の信号を確認して車両１２が搬送されてくるまで待機する。車両１２は、生産ライン１４により搬送され、ロボット２２の近傍における所定位置で停止する。光電センサ２３により車両１２の搬送が確認された時点でステップＳ３へ移る。

ステップＳ３において、ロボット２２を動作させて移動金型１８の表面４９ａを車両１２のホイールアーチ部１６に当接させ、制御弁６２を切換駆動することによりクランプ機構５８の開閉レバー６８を閉じさせる。これにより、移動金型１８はホイールアーチ部１６に対して取着され、正確に位置決め固定される。つまり、このステップＳ３においては大型の重量物である車両１２は完全に停止しており、小型軽量な移動金型１８を接近させていることにより、位置決め固定が簡便になされる。

なお、所定のセンサによりホイールアーチ部１６に対する移動金型１８の相対的な位置をリアルタイムで確認しながらロボット２２の移動経路を補正しながら接近させるようにしてもよい。また、移動金型１８に基準ピンを設けておき、該基準ピンを車両１２の所定の基準孔に挿入させることにより位置決めをしてもよい。これらの位置決め手段は併用してもよいことはもちろんである。

ステップＳ４において、チャック３４のフィンガー３６を開いた後、ヘミングユニット２０を移動金型１８から一旦離間させる。

ステップＳ５において、ヘミングユニット２０の向きを変えた後、移動金型１８の外側円弧部５０に接近させて位置決めをして、ガイドローラ３２を第１溝５２に係合させる。

このとき、ヘミングユニット２０においては、シリンダ１０６のロッド１０４を延出させた状態として、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とを係合させておく。これにより、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間は最大限に離間した状態となって、その離間した部分に、フランジ１７及び金型板４９を容易に挿入させることが可能となり、さらに、ヘミングユニット２０における上記フローティング作用が規制された状態が維持されることで、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は揺れやがたつきを生じることがなく、ロボット２２に一体的に固定された状態で位置決めされる。つまり、本実施形態のヘミング加工装置１０は、シリンダ１０６のロッド１０４を延出させるだけで、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間が十分に離間され、同時にフローティング機構が規制されてヘミングローラ３０及びガイドローラ３２を含むヘミングユニット２０の揺れやがたつきも防止されるという、簡単で優れた位置決め性能を奏する。

このため、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の位置決めを、迅速且つ正確に行うことが可能となり、サイクルタイムを短縮することができる。なお、上記ステップＳ４においても、ステップＳ５と同様に、ヘミングユニット２０におけるフローティング作用を規制しておいてもよく、この場合には、ロボット２２の移動動作中に、ヘミングユニット２０が揺れやがたつきに起因する、ロボット２２の先端部での異音や振動の発生を抑制することができる。

ステップＳ６において、シリンダ１０６のロッド１０４を縮退させて、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させ、図７に示すようにガイドローラ３２と円筒ローラ４０により移動金型１８を挟み込む。このとき、フランジ１７はテーパローラ３８により押圧されて錐面に沿って４５°傾斜して屈曲することになる。また、図７から明らかなように、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０との距離は、第１溝５２の底部と表面４９ａとの幅ｗに規定されて、過度に接近することがない。従って、フランジ１７が規定量以上に屈曲し、又は波立つ形状となることがない。さらに、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０のＹ方向位置が一致するように対向配置されていることから移動金型１８を確実に挟み込むことができる。これにより、移動金型１８にモーメント力が加わることがなく、弾性変形やずれが生じることが防止される。

さらに、このとき、シリンダ１０６のロッド１０４の縮退によるフランジ１７へのテーパローラ３８での押圧動作と同時に、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６との間の係合が外れて、ヘミングユニット２０でのフローティング機構の規制が解除される。つまり、本実施形態のヘミング加工装置１０は、シリンダ１０６のロッド１０４を縮退させるという簡単な動作で、テーパローラ３８によるフランジ１７への押圧動作が行われ、さらに、フローティング機構の規制も解除され、以下のステップにて説明するヘミング加工に備えることが可能となる。

ステップＳ７において、図９に示すように、第１溝５２にガイドローラ３２を係合させながら転動させることにより、フランジ１７を内側方向へ４５°傾斜屈曲させる第１ヘミング工程を連続的に行う。つまり、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間の加圧力や距離を所定値に保持した状態で、互いに逆方向に回転させながら転動させ、テーパローラ３８の円錐面によりフランジ１７を連続的に曲げて第１ヘミング工程が行われる。このとき、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、上記のようにフローティング機構により支持されていることから、相対的な位置を保持したままＸ方向及びＹ方向に変位可能であり、ロボット２２の動作軌跡に多少の誤差があっても、ガイドローラ３２は第１溝５２に正確に倣って移動することができ、このため、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の転動速度を高速にすることも可能となる。

従って、テーパローラ３８はフランジ１７を規定の向きに押圧、変形させることができる。また、ロボット２２の動作精度は極度に高精度である必要はなく、動作速度の高速化及び制御手順の簡便化が図られる。第１ヘミング工程によるヘミング加工は、フランジ１７の全長にわたって行われる。

ステップＳ８において、図１０の二点鎖線部で示すように、シリンダ１０６のロッド１０４を若干延出させ、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離をやや遠ざけて車両１２及び移動金型１８から離間させる。なお、この場合、シリンダ１０６のロッド１０４を最大限に延出させると、ヘミングユニット２０のフローティング機構が規制され、以下のステップＳ９における位置決めを迅速に行うことができるが、本実施形態では、以下のステップＳ９でのヘミングユニット２０の移動距離が比較的短いこと等を考慮して、上記のようにロッド１０４を若干延出させるものとする。

ステップＳ９において、ヘミングユニット２０を移動させることによりヘミングローラ３０及びガイドローラ３２を矢印Ｙ１方向に移動させる。この移動距離は、第１溝５２と第２溝５４との距離に等しい。

ステップＳ１０において、シリンダ１０６のロッド１０４を縮退させて、ガイドローラ３２を第２溝５４に係合させる。さらに、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させ、図１０に示すように、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０により移動金型１８を挟み込み押圧する。このように、ガイドローラ３２を第１溝５２から第２溝５４に移動させる際の動作手順は単純であって、ヘミングユニット２０の向きは一定のまま矢印Ｙ１方向に移動させるだけでよい。また、移動距離も比較的短いことから移行は短時間で終了する。

またこのとき、フランジ１７は円筒ローラ４０により押圧されて、ホイールアーチ部１６の裏面に接触するまで屈曲する。つまり、フランジ１７は、第１ヘミング工程時からさらに４５°、すなわち当初の角度から９０°屈曲することになる。

ステップＳ１１において、図１１に示すように、第２溝５４にガイドローラ３２を係合させながら転動させることにより、フランジ１７をホイールアーチ部１６の裏面に接触するまで折り曲げる第２ヘミング工程を連続的に行う。つまり、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間の加圧力や距離を所定値に保持した状態で、互いに逆方向に回転させながら転動させ、円筒ローラ４０の外周円筒面によりフランジ１７を連続的に曲げて、第２ヘミング工程が行われる。

また、第２溝５４は金型板４９の裏面４９ｂ側に設けられていることから、フランジ１７及び金型板４９は円筒ローラ４０及びガイドローラ３２に挟み込まれて確実に押圧され、しかも加圧力は他の箇所に分散することなく且つ加圧力を制限するストッパはなく、フランジ１７に集中して作用する。これにより、フランジ１７は確実に屈曲する。

第２ヘミング工程についても第１ヘミング工程と同様に、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２が、フローティング機構の作用により第２溝５４に沿った正確な経路を移動し、フランジ１７の全長にわたって加工が行われる。

ステップＳ１２において、ステップＳ８と同様に、シリンダ１０６のロッド１０４を縮退させて、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離をやや遠ざけて移動金型１８から離間させる。さらに、ヘミングユニット２０を移動金型１８から一旦離間させる。

ステップＳ１３において、移動金型１８の開放処理を行う。つまり、ヘミングユニット２０の向きを変えた後、裏面４９ｂに接近させてチャック３４によりノブ５６を把持し、さらに、制御弁６２を切換駆動することによりクランプ機構５８の開閉レバー６８を開く。

ステップＳ１４において待機処理を行う。すなわち、ロボット２２を所定の待機位置まで移動させて移動金型１８を車両１２から離間させる。コントローラ２４は生産管理コンピュータにヘミング加工が正常に終了したことを通知する。通知を受けた生産管理コンピュータは、その他の所定要件についても条件が成立したことを確認して生産ライン１４を駆動し、ヘミング加工の終了した車両１２を次工程へ搬送する。

以上のように、本実施形態に係るヘミング加工方法及びヘミング加工装置によれば、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２を備えるヘミングユニット２０が、リニアガイド１１２、１３０及び１３２と、第１支持手段１２６、第２支持手段１２７及び第３支持手段１３８とにより構成されるフローティング機構を介して、支軸３０ａと支軸３２ａとが並ぶ方向であるＸ方向、及び支軸３０ａ及び支軸３２ａの軸方向であるＹ方向に変位自在に、ロボット２２により支持されているので、ヘミング加工時におけるガイドローラ３２の第１溝５２及び第２溝５４への追従性が著しく向上し、ヘミングローラ３０をフランジ１７に対して正確に追従させることが可能となり、ガイドローラ３２が第１溝５２又は第２溝５４に乗り上げるような不都合を回避することが可能となる。さらに、上記フローティング機構によって、ロボット２２の動作軌跡に多少の誤差があっても、ガイドローラ３２は第１溝５２に正確に倣って移動することができる。このため、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の転動速度を高速にすることができ、ヘミング加工に要する作業時間を短縮することができる。

さらにまた、ヘミング加工装置１０は、フローティング機構を規制するための規制手段である第１ストッパ１３４及び第２ストッパ１３６を備えるため、各作業工程に応じてフローティング機構の作用を規制することが可能となる。このため、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の位置決め時に、前記フローティング機構の作用を規制しておくことにより、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は揺れやがたつきを生じることがなく、ロボット２２に一体的に固定された状態で、正確且つ迅速に位置決めすることが可能となる。

さらに、本実施形態によれば、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２とを接近及び離間させるシリンダ１０６のロッド１０４の延出動作又は縮退動作と一体的に、各作業工程に応じたフローティング機構の使用又は規制を選択することができる。すなわち、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の位置決め時では、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２とを離間させておくためにロッド１０４を延出させることで、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６とが係合して、フローティング機構が規制される。一方、ヘミング加工時では、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２とを接近させておくためにロッド１０４を縮退させることで、第１ストッパ１３４と第２ストッパ１３６との係合が外れて、フローティング機構が作用するようになる。このため、ヘミング加工装置１０では、フローティング機構の使用及び規制が簡単な機構により実現されており、装置の簡素化と低コスト化が可能となる。

また、ヘミング加工装置１０によれば、小型軽量な移動金型１８を用いることにより生産ライン１４上を搬送される車両１２に当接させてヘミング加工をすることができ、ヘミング加工のための専用スペースが不要である。また、他の組立及び加工工程と同様に生産ライン１４においてヘミング加工を行うことからヘミング加工だけのために車両１２を他の専用スペースに搬送する手間がなく、生産性が向上する。さらに、ヘミング加工装置１０によれば、移動金型１８をワークの加工部分に当接させながら加工を行うことから、ワークの大きさに関わらずに適用される。移動金型１８は小型軽量であることから格納台２６に複数台を格納可能であって、保管及び管理が簡便であると共に、ロボット２２は車種に対した移動金型１８を選択してヘミング加工を行うことができ、汎用性が向上する。

さらにまた、ヘミングローラ３０は第１ロールヘミング時及び第２ロールヘミング時に共用できるため、ローラの交換が不要である。第１溝５２及び第２溝５４は裏面４９ｂ側に設けられていることから、第２ヘミング工程時に、フランジ１７及び金型板４９を円筒ローラ４０とガイドローラ３２により挟み込んで加圧することができる。

さらに、ヘミング加工装置１０によれば一台のロボット２２を移動金型１８の移動手段、及びヘミング加工の加工手段に兼用することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上記実施形態では、機構及び制御の簡素化ため、フローティング機構の規制手段としての第１ストッパ１３４及び第２ストッパ１３６の係合動作を、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２の接近及び離間動作と一体的に動作させるようにしたが、これに限らず、上記規制手段を、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２の接近及び離間動作とは別体で動作するように構成して、コントローラ２４等により制御するようにしてもよい。

なお、上記の第１溝５２及び第２溝５４はガイドローラ３２を案内するものであれば必ずしも溝形状に限らず、例えば凸のレール（ガイド条）として、ガイドローラ３２の周面に環状溝を設けてもよい。

また、上記フローティング機構は、上記実施形態のようにガイドローラ３２を用いるヘミング加工装置以外にも適用可能であって、例えば、ガイドローラ３２を省略した装置では、第１可動部１００を省略して、第２可動部１０２の上端面にヘミングローラ３０を配設すると共に、先端支持部材１１８を下方に延出させて、該先端支持部材１１８にシリンダ１０６のロッド１０４を固定するように構成すればよい。さらに、上記フローティング機構は、ヘミング加工装置の使用条件等に応じて、ガイドローラ３２側又はヘミングローラ３０側のいずれか一方のみに作用するように設けることも当然可能である。

上記のヘミング加工装置１０では、車両１２における左後輪のホイールアーチ部１６に対してヘミング加工を行う例について示したが、これに限らず、その他の箇所についても対応する移動金型を設定することにより適用可能となることはもちろんである。例えば、ヘミング加工を行う適用箇所としては、車両１２におけるフロントホイールハウス縁部、ドア縁部、ボンネット縁部及びトランク縁部等を挙げることができる。また、ロールヘミングは１枚の薄板を折り曲げる場合だけでなく、例えば、フランジ１７を折り曲げることにより、別に設けられた薄板であるインナパネルの端部を挟み込むようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るヘミング加工装置により、車両のホイールアーチ部のフランジに対してヘミング加工を行う様子を説明するための概略斜視図である。 前記実施形態に係るヘミング加工装置で、ロボットの先端に設けられたヘミングユニットの斜視図である。 前記実施形態に係るヘミングユニットの斜視図である。 ヘミング加工前のヘミングユニットを示す一部断面側面図である。 ヘミング加工時のヘミングユニットを示す一部断面側面図である。 ホイールアーチ部に固定された移動金型の斜視図である。 図６中に示すＶＩＩ−ＶＩＩ矢視の拡大断面図である。 前記実施形態に係るヘミング加工装置によるヘミング加工方法の手順を示すフローチャートである。 第１ヘミング工程を行っている際の車両のホイールアーチ部、ヘミングローラ及びガイドローラの一部断面斜視図である。 第２ヘミング工程時のヘミングローラ、ガイドローラ、フランジ及び移動金型の位置を示す断面図である。 第２ヘミング工程を行っている際の車両のホイールアーチ部、ヘミングローラ及びガイドローラの一部断面斜視図である。

符号の説明

１０…ヘミング加工装置 １２…車両
１４…生産ライン １６…ホイールアーチ部
１７…フランジ １８…移動金型
２０…ヘミングユニット ２１…外箱
２２…ロボット ２２ｂ、１２４…支持部材
２４…コントローラ ２５…第２レール
２６…格納台 ３０…ヘミングローラ
３２…ガイドローラ ３８…テーパローラ
４０…円筒ローラ ４９…金型板
５０…外側円弧部 ５２…第１溝
５４…第２溝 ５８…クランプ機構
１００…第１可動部 １０２…第２可動部
１０４…ロッド １０６…シリンダ
１１０…基部 １１２、１３０、１３２…リニアガイド
１１４…第３可動部 １１６…ベース
１１８…先端支持部材 １２０ａ…平板
１２０ｂ…仕切部 １２２…延出部
１２６…第１支持手段 １２７…第２支持手段
１２８…第１レール １３４…第１ストッパ
１３６…第２ストッパ １３８…第３支持手段

Claims (5)

1. ワークのフランジに対して、移動機構に変位自在に支持されるヘミングローラを用いて、ヘミング加工を行うヘミング加工方法であって、
   前記移動機構により前記ヘミングローラを前記ワークに接近させる時には、前記ヘミングローラの前記移動機構に対する変位を規制した状態とし、
   前記ヘミング加工時には、前記ヘミングローラを前記移動機構に対して変位自在な状態とすることを特徴とするヘミング加工方法。
2. 請求項１記載のヘミング加工方法において、
   前記ヘミングローラと共に前記ワークを挟み且つ前記移動機構に変位自在に支持される受けローラを用い、
   前記ヘミングローラを前記ワークに接近させる時には、前記ヘミングローラ及び前記受けローラの前記移動機構に対する変位を規制した状態とし、
   前記ヘミング加工時には、前記ヘミングローラと前記受けローラとの間の加圧力又は距離を所定値に保持した状態で、前記ヘミングローラ及び前記受けローラを前記移動機構に対して変位自在な状態とすることを特徴とするヘミング加工方法。
3. ワークのフランジに対してヘミング加工を行うヘミングローラと、該ヘミングローラと共に前記ワークを挟む受けローラと、前記ヘミングローラと前記受けローラとを接近及び離間させる可動機構とを含むヘミングユニットと、
   該ヘミングユニットを支持すると共に、前記ヘミングユニットを所定の位置に移動させる移動機構とを有し、
   前記ヘミングユニットを前記移動機構に対して、変位自在に連結するフローティング機構を備えることを特徴とするヘミング加工装置。
4. 請求項３記載のヘミング加工装置において、
   前記ヘミングユニットの前記移動機構に対する、前記フローティング機構による変位を規制可能な規制手段を備えることを特徴とするヘミング加工装置。
5. 請求項４記載のヘミング加工装置において、
   前記可動機構は、前記移動機構に前記フローティング機構を介して連結される基部と、該基部に対して、前記ヘミングローラと前記受けローラとを接近及び離間させる方向に変位可能に構成され、前記ヘミングローラの回転軸又は前記受けローラの回転軸が設けられる可動部とを有し、
   前記規制手段は、前記可動部に設けられる第１の係止部と、前記移動機構に設けられると共に、前記第１の係止部と係合する第２の係止部とを有することを特徴とするヘミング加工装置。

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