JP2007229723A - ヘミング加工用ローラ、ローラヘミング装置及びローラヘミング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】縁部が湾曲しているワークに好適なローラヘミング技術を提供することを課題とする。
【解決手段】ローラヘミング装置１０は、ワーク１１を載せるワーク載せ部材２０と、ローラ回転軸３１に対して第１の角度θ１で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面３２及びローラ回転軸３１に対して第２の角度θ２で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面３３とを有するヘミング加工用ローラ３０と、このヘミング加工用ローラ３０を、ワーク１１から立てたフランジ１２に沿って相対的に移動させるローラ移動機構４０と、一次曲げ面３２でフランジ１２を曲げるときに二次曲げ面３３を案内するガイド部２１とを備える。
【効果】二次曲げ面３３とガイド部２１との間に周速差が発生しないため、二次曲げ面３３やガイド部２１に傷や摩耗が発生する心配がない。
【選択図】図１

Description

本発明はワークに立てたフランジをローラで折り曲げるローラヘミング技術に関する。

ワークに立てたフランジをローラで折り曲げる技術は、ローラヘミング法と呼ばれ、各種の手法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特公平７−９０２９９号公報（図１、図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１０は従来の技術の基本原理を説明する図であり、図１０（ａ）に示されるように、ローラヘミング装置１００は、ガイド面１０１が設けられている下型１０２と、ロボットハンド１０３に回転自在に支持されている平ローラ１０４とからなる。

下型１０２にフランジ１０６を有するアウタパネル１０７を載せ、このアウタパネル１０７にインナパネル１０８を載せる。そして、平ローラ１０４をガイド面１０１に沿わせながら回転させて、想像線で示すフランジ１０６を実線で示す位置まで約４５°折り曲げる。この工程は、仮曲げ工程や一次曲げ工程と呼ばれる。

次に、図１０（ｂ）に示されるように、ロボットハンド１０３により平ローラ１０４の向きを変更する。そして、平ローラ１０４を回転させて、想像線で示すフランジ１０６を実線で示す位置まで完全に折り曲げる。この工程は、本曲げ工程や二次曲げ工程と呼ばれる。

図１１は従来の技術の問題点を説明する図であり、図１１（ａ）に示すように、ワーク１１０は前縁部１１１及び後縁部１１２が湾曲しているボンネットであったとする。一次曲げ工程後には、フランジ１１３の基部１１４よりもフランジ１１３の先端部１１５が、湾曲中心１１６から遠くなる。すなわち、基部１１４の半径をＲ１、先端部１１５の半径をＲ２とすれば、Ｒ１＜Ｒ２となる。この結果、基部１１４の周長より、先端部１１５の周長が大きくなる。

同様の周長差は、図１１（ｂ）に示すガイド面１２０にも存在する。ガイド面１２０の一方の縁（湾曲中心に近い方の縁）１２１の半径をＲ３、他方の縁１２２の半径をＲ４とすれば、Ｒ３＜Ｒ４となる。この結果、一方の縁１２１の周長より、他方の縁１２２の周長が大きくなる。

仮に、一方の縁１２１に対して平ローラ１２３が滑らずに回転するとすれば、他方の縁１２２と平ローラ１２３との間に滑りが必然的に発生する。ガイド面１２０を含む下型１２４は硬い鋼で構成し、平ローラ１２３も硬い鋼で構成される。そのため、ガイド面１２０と平ローラ１２３の少なくとも一方は摩耗して、ヘミング加工の継続が困難になる。

特許文献１の技術は、図１１（ａ）に示すような、前縁部１１１や後縁部１１２が湾曲しているワーク１１０を対象とするヘミング加工には適用できない。

本発明は、縁部が湾曲しているワークに好適なローラヘミング技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ワークに立てたフランジを、折り曲げるヘミング加工に用いるローラであって、このヘミング加工用ローラは、ローラ回転軸に対して第１の角度で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面と、ローラ回転軸に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面とを有し、前記一次曲げ面により前記フランジをフランジ総曲げ角の半分程度曲げ、前記二次曲げ面で前記フランジを完全に曲げるところの二段階のヘミング加工に用いることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ワークに立てたフランジを、折り曲げるヘミング加工に用いるローラヘミング装置において、
このローラヘミング装置は、ワークを載せるワーク載せ部材と、ローラ回転軸に対して第１の角度で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面及びローラ回転軸に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面とを有するヘミング加工用ローラと、このヘミング加工用ローラを前記フランジに沿ってワークに相対的に移動させるローラ移動機構と、前記一次曲げ面で前記フランジを曲げるときに前記二次曲げ面を案内するガイド部とを含むことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、ワークに立てたフランジをローラで折り曲げるローラヘミング加工方法であって、
ローラ回転軸に対して第１の角度で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面及びローラ回転軸に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面とを有するヘミング加工用ローラと、前記一次曲げ面で前記フランジを曲げるときに前記二次曲げ面を案内するガイド部とを準備する準備工程と、
前記ガイド部に前記二次曲げ面を沿わせながら、前記一次曲げ面で前記フランジをフランジ総曲げ角の半分程度曲げる一次曲げ工程と、
前記二次曲げ面でフランジを完全に曲げる二次曲げ工程とからなることを特徴とする。

請求項１に係るヘミング加工用ローラは、縁部が湾曲しているワークに好適なローラであって、テーパ面からなる一次曲げ面及びテーパ面からなる二次曲げ面を備える。一次曲げ面で一次曲げを実施するときに、二次曲げ面をガイド部に沿わせることができる。このときに二次曲げ面とガイド部との間に周速差が発生しないため、二次曲げ面やガイド部に傷や摩耗が発生する心配がない。

請求項２に係るローラへミング装置は、縁部が湾曲しているワークに好適なローラヘミング装置であって、テーパ面からなる一次曲げ面及びテーパ面からなる二次曲げ面を有するヘミング加工用ローラを備える。
一次曲げ面で一次曲げを実施するときに、二次曲げ面をガイド部に沿わせることができる。このときに二次曲げ面とガイド部との間に周速差が発生しないため、二次曲げ面やガイド部に傷や摩耗が発生する心配がない。

請求項３に係るローラへミング方法は、縁部が湾曲しているワークに好適なローラヘミング方法であって、テーパ面からなる一次曲げ面及びテーパ面からなる二次曲げ面を有するヘミング加工用ローラでヘミングを実施する。
一次曲げ面で一次曲げを実施するときに、二次曲げ面をガイド部に沿わせることができる。このときに二次曲げ面とガイド部との間に周速差が発生しないため、二次曲げ面やガイド部に傷や摩耗が発生する心配がない。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係るローラヘミング装置の側面図であり、ローラヘミング装置１０は、ワーク１１を載せるワーク載せ部材２０と、ローラ回転軸３１に対して第１の角度θ１で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面３２及びローラ回転軸３１に対して第２の角度θ２で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面３３とを有するヘミング加工用ローラ３０と、このヘミング加工用ローラ３０を、ワーク１１から直角又はほぼ直角に立てたフランジ１２に沿って相対的に移動させるローラ移動機構４０と、一次曲げ面３２でフランジ１２を曲げるときに二次曲げ面３３を案内するガイド部２１とを備える。

ワーク載せ部材２０は、下型と呼ばれる丈夫な部材、好ましくは硬い鋼で製造した金型であって、上面端部にガイド部２１を有すると共に、下面に第１ガイド溝２２及び第２ガイド溝２３を備える。

ローラ移動機構４０は、ロボットアーム４１と、このロボットアーム４１に設けるＬ字フレーム４２と、このＬ字フレーム４２の上部に設け、ヘミング加工用ローラ３０を回転可能に支えるローラ支持ブロック４３と、Ｌ字フレーム４２の下部に設けたシリンダユニット４４と、このシリンダユニット４４のピストンロッド４５に設けたガイド支持ブロック４６と、このガイド支持ブロック４６に回転自在に設けたガイドローラ４７とからなる。

ガイドローラ４７は第１ガイド溝２２と第２ガイド溝２３に選択的に嵌合させる回転体である。シリンダユニット４４は、油圧シリンダが好適であり、ガイドローラ４７をヘミング加工用ローラ３０に接近させる役割を果たす。

図２は本発明に係るローラヘミング装置の平面図であり、フランジ１２が凹状に湾曲しており、このようなフランジ１２に倣って、ガイド部２１、第１ガイド溝２２及び第２ガイド溝２３を湾曲させる。

図３は本発明に係るヘミング加工用ローラの側面図であり、図３（ａ）に示すように、ヘミング加工用ローラ３０は、ローラ回転軸３１に対して第１の角度θ１で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面３２と、ローラ回転軸３１に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面３３とを有する。
一次曲げ面３２と二次曲げ面３３とがなす角度は、θ０と定義する。

角度θ０、第１の角度θ１及び第２の角度θ２について、説明する。
角度θ０は、後述の図４（ｂ）から容易に理解できるように、フランジの一次曲げ角度に相当し、フランジの総曲げ角の約半分に相当する角度である。一般にフランジの総曲げ角は約９０°である。このときにはθ０は４５°程度に設定される。

第２の角度θ２は、図２において、湾曲させたガイド部２１に対応して決定される。すなわち、湾曲させたガイド部２１に二次曲げ面３３を回転させても、ガイド部２１と二次曲げ面３３との間に、周速差がでないようにテーパ角度を設定する。このときのテーパ角度が第２の角度θ２になる。

図３（ａ）に示される角度θ０、θ１、θ２を、図３（ｂ）に示される三角形ＡＢＣに移すことができる。角Ａがθ１、角Ｂがθ２とすれば、θ０は角Ｃの外角になり、θ０＝θ１＋θ２の関係となる。この式から、第１の角度θ１は、（θ０−θ２）の計算式で定めることができる。

以上に述べたヘミング加工用ローラ３０及びローラヘミング装置１０の作用を図４（一次曲げ工程を説明する図）、図５（二次曲げ工程を説明する図）に基づいて説明する。
図４（ａ）において、ワーク載せ部材２０に、ワーク１１を載せてクランプする。ワーク１１にはフランジ１２が立っている。ヘミング加工用ローラ３０を矢印のごとく移動させて、ガイド部２１に当てる。同時にガイドローラ４７を矢印のごとく移動させて、第１ガイド溝２２に当てる。

図４（ｂ）において、ヘミング加工用ローラ３０を図表から図奥へ回転させながら移動する。第１ガイド溝２２にガイドローラ４７が嵌合しているため、ヘミング加工用ローラ３０が図面左右に振れる心配はない。一次曲げ面３２の作用で、想像線で示すフランジ１２は実線で示すように、一次曲げが施される。

図４（ｂ）の平面図である図４（ｃ）に示すように、フランジ１２は一次曲げ面３２の作用で一次曲げされている。ガイド部２１は湾曲しているが、二次曲げ面３３がテーパ面であるため、ガイド部２１と二次曲げ面３３との間ではスリップは発生しない。そのため、ガイド部２１や二次曲げ面３３に有害な摩耗や擦り傷が発生する心配はない。

一次曲げに続いて二次曲げを実施する。
図５（ａ）において、ヘミング加工用ローラ３０を上昇させる。そしてガイドローラ４７を下降させる。ヘミング加工用ローラ３０及びガイドローラ４７を図左に移動し、ガイドローラ４７は第２ガイド溝２３に嵌合する。
図５（ｂ）において、想像線で示すフランジ１２を、二次曲げ面３３で実線の位置まで完全に曲げる。

図５（ｂ）の平面図である図５（ｃ）に示すように、フランジ１２は二次曲げ面３３の作用で二次曲げされている。フランジ１２は湾曲しているが、二次曲げ面３３がテーパ面であるため、フランジ１２と二次曲げ面３３との間では、ほとんどスリップは発生しない。そのため、フランジ１２に有害な擦り傷が発生する心配はない。

次に、別実施例に係るローラヘミング装置を説明する。
図６は図１の別実施例図であり、図１のヘミング加工用ローラ３０を、ヘミング加工用ローラ３０Ｂに変更した。その他は図１の符号を流用することで、詳細な説明は省略する。
すなわち、ヘミング加工用ローラ３０Ｂはワーク１１に向かって下へ斜めに設ける。

図７は図６の平面図であり、ワーク１１のフランジ１２は、ヘミング加工用ローラ３０Ｂ側へ凸になるように湾曲している。これは、ボンネットの前縁に相当する。
ガイド部２１、第１ガイド溝２２及び第２ガイド溝２３もヘミング加工用ローラ３０Ｂ側へ凸になるように湾曲している。

図８は図３の別実施例図であり、図８（ａ）に示すように、ヘミング加工用ローラ３０Ｂは、ローラ回転軸３１に対して第１の角度θ１で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面３２と、ローラ回転軸３１に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面３３とを有する。θ０は、一次曲げ面３２と二次曲げ面３３とがなす角度である。

角度θ０、第１の角度θ１及び第２の角度θ２について、説明する。
角度θ０は、フランジの一次曲げ角度に相当し、フランジの総曲げ角の約半分に相当する角度である。一般にフランジの総曲げ角は約９０°である。このときにはθ０は４５°程度に設定される。

第２の角度θ２は、湾曲させたガイド部２１に対応して決定される。すなわち、湾曲させたガイド部２１に回転させても、二次曲げ面３３とガイド部２１との間に、周速差がでないようにテーパ角度を設定する。このときのテーパ角度が第２の角度θ２になる。

図８（ａ）に示される角度θ０、θ１、θ２を、図８（ｂ）に示される台形ＤＥＦＧに移すことができる。辺ＤＧと辺ＥＦとは平行である。角Ｄがθ１、角Ｅの外角が（θ０＋θ２）となる。この結果、θ１＝（θ０＋θ２）の関係が成立し、第１の角度θ１は、（θ０＋θ２）と定めることができる。

以上に述べたヘミング加工用ローラ３０Ｂの作用を図９に基づいて説明する。
図９（ａ）において、ヘミング加工用ローラ３０Ｂを図表から図奥へ回転させながら移動する。

図９（ａ）の平面図である図９（ｂ）に示すように、フランジ１２は一次曲げ面３２の作用で一次曲げされている。ガイド部２１は湾曲しているが、二次曲げ面３３がテーパ面であるため、ガイド部２１と二次曲げ面３３との間ではスリップは発生しない。そのため、ガイド部２１や二次曲げ面３３に有害な摩耗や擦り傷が発生する心配はない。

一次曲げに続いて二次曲げを実施する。
図９（ｃ）において、ヘミング加工用ローラ３０Ｂを図表から図奥へ回転させながら移動する。
図９（ｃ）の平面図である図９（ｄ）に示すように、フランジ１２は二次曲げ面３３の作用で二次曲げされている。

尚、本発明は、車両のボンネット、ルーフなどの湾曲した縁を折り曲げるヘミング技術に好適である。ワークは縁が湾曲していれば、種類は問わない。
また、ローラ移動機構４０は、駆動源をロボットアームとしたが、電動モータや油圧シリンダを駆動源とした移動機構であってもよい。

さらには、ガイド部２１は、ワーク載せ部材２０に一体形成する他、ワーク載せ部材２０から分離し、独立して設けてもよい。

本発明は、車両のボンネットのヘミング加工に好適である。

本発明に係るローラヘミング装置の側面図である。 本発明に係るローラヘミング装置の平面図である。 本発明に係るヘミング加工用ローラの側面図である。 本発明に係る一次曲げ工程の説明図である。 本発明に係る二次曲げ工程の説明図である。 図１の別実施例図である。 図６の平面図である。 図３の別実施例図である。 別実施例のための工程説明図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。 従来の技術の問題点を説明する図である。

符号の説明

１０…ローラヘミング装置、１１…ワーク、１２…ワークに立てたフランジ、２０…ワーク載せ部材、２１…ガイド部、２２…第１ガイド溝、２３…第２ガイド溝、３０、３０Ｂ…ヘミング加工用ローラ、３１…ローラ回転軸、３２…一次曲げ面、３３…二次曲げ面、４０…ローラ移動機構、４１…ロボットアーム、４７…ガイドローラ、θ１…第１の角度、θ２…第２の角度。

Claims (3)

1. ワークに立てたフランジを、折り曲げるヘミング加工に用いるローラであって、このヘミング加工用ローラは、ローラ回転軸に対して第１の角度で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面と、ローラ回転軸に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面とを有し、前記一次曲げ面により前記フランジをフランジ総曲げ角の半分程度曲げ、前記二次曲げ面で前記フランジを完全に曲げるところの二段階のヘミング加工に用いることを特徴とするヘミング加工用ローラ。
2. ワークに立てたフランジを、折り曲げるヘミング加工に用いるローラヘミング装置において、
   このローラヘミング装置は、ワークを載せるワーク載せ部材と、ローラ回転軸に対して第１の角度で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面及びローラ回転軸に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面とを有するヘミング加工用ローラと、このヘミング加工用ローラを前記フランジに沿ってワークに相対的に移動させるローラ移動機構と、前記一次曲げ面で前記フランジを曲げるときに前記二次曲げ面を案内するガイド部とを含むことを特徴とするローラヘミング装置。
3. ワークに立てたフランジをローラで折り曲げるローラヘミング加工方法であって、
   ローラ回転軸に対して第１の角度で傾斜するテーパ面からなる一次曲げ面及びローラ回転軸に対して第２の角度で傾斜するテーパ面からなる二次曲げ面とを有するヘミング加工用ローラと、前記一次曲げ面で前記フランジを曲げるときに前記二次曲げ面を案内するガイド部とを準備する準備工程と、
   前記ガイド部に前記二次曲げ面を沿わせながら、前記一次曲げ面で前記フランジをフランジ総曲げ角の半分程度曲げる一次曲げ工程と、
   前記二次曲げ面でフランジを完全に曲げる二次曲げ工程とからなることを特徴とするローラヘミング加工方法。

Images