JP2008093692A - ローラヘミング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フランジにスプリングバックが発生することを防止でき、また、固形材をワークに良好に食い込ませることができ、さらに、フランジにずれが発生することを防止できるローラヘミング加工方法を提供する。
【解決手段】ローラヘミング加工方法は、アウターパネル１７のフランジ１３を略直交するように立て、アウターパネル１７にインナーパネル１８を重ね合わせ、加工用ローラ１４をフランジ１３に沿って移動することで、フランジ１３を周縁部１９に接触するまで折り曲げる方法である。このローラヘミング加工方法は、加工用ローラ１４をフランジ１３に沿って移動させ、フランジ１３を周縁部１９に接触するまで折り曲げる第１工程と、加工用ローラ１４をフランジ１３に沿って再度移動させる第２工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに立てたフランジを加工用ローラで折り曲げるローラヘミング加工方法に関する。

自動車のボンネットやドアパネルなどのワークを加工用ローラを用いてヘミング加工する方法としてローラヘミング装置が知られている。
このローラヘミング装置は、加工用ローラがロボットのアームに設けられ、このアームを三次元方向に移動させることで、加工用ローラをワークのフランジに沿って移動可能に構成されている。

ローラヘミング装置でワークのフランジをヘミング加工する際には、まず、加工用ローラが移動する軌道をティーチング（倣い運転）で求める。そして、求めた軌道の情報をロボットの制御部に記憶させる。
軌道の情報を制御部に記憶させた後、ワークを加工位置に配置する。ワークを加工位置に配置した状態で、軌道情報に基づいて加工用ローラを移動する。

これにより、加工用ローラがワークのフランジ（周縁部）に押し付けられた状態でフランジに沿って移動する。
このように、軌道情報を予めティーチングで求め、求められた軌道情報でロボットを制御することで、加工用ローラがフランジに沿って移動してフランジを折り曲げるヘミング加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−３０５３５７号公報

特許文献１のヘミング加工でフランジを折り曲げる際には、一般に、フランジをワークに対して略直交するように立て、このフランジを仮曲げ加工した後、本曲げ加工する。
具体的には、まず、仮曲げ工程において、加工用ローラをフランジに沿って一回移動させることで略４５°に仮形状に折り曲げる。
つぎに、本曲げ工程において、加工用ローラをフランジに沿って一回移動させることでフランジを最終形状に折り曲げる。

しかし、本曲げ工程において、加工用ローラをフランジに沿って一回移動させてフランジを折り曲げた場合、可動用ローラがフランジから離れると、フランジにスプリングバックが発生することが考えられる。
なお、スプリングバックとは、材料に荷重を加えて塑性変形させた後、荷重を除去すると、材料のもつ弾性のために原形に戻ろうとする現象をいう。

ここで、２枚のワークをヘミング加工で結合するためには、それぞれのワーク間に接着剤（固形材入り）を介在させて結合性を高めることが望ましい。
この場合、加工用ローラの押付力の一部が、固形材をワークに食い込ませるために費やされる。このため、加工用ローラの押付力でフランジを十分に折り曲げることが難しく、スプリングバックがより顕著になることが考えられる。
スプリングバックが顕著になると、ワークが固形材から離れる方向に復元するので、固形材をワークに食い込ませた状態に保つことが困難になる。

さらに、加工用ローラでフランジを折り曲げる際に、加工用ローラがフランジに押し付けられた状態でフランジに沿って移動する。このため、加工用ローラの押付力でフランジが加工用ローラの移動方向にずれが発生する場合がある。
フランジに発生するずれは、スプリングバックを抑える目的で加工用ローラの押付力を高くすると、より顕著に発生することが考えられる。

本発明は、フランジにスプリングバックが発生することを防止でき、また、固形材をワークに良好に食い込ませることができ、さらに、フランジにずれが発生することを防止できるローラヘミング加工方法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、第１ワークのフランジを略直交するように立て、この第１ワークに第２ワークを重ね合わせ、加工用ローラを前記フランジに沿って移動することで、前記フランジを前記第２ワークに接触するまで折り曲げるローラヘミング加工方法において、前記加工用ローラを前記フランジに沿って移動させ、前記フランジを前記第２ワークに接触するまで折り曲げる第１工程と、前記加工用ローラを前記フランジに沿って再度移動させる第２工程と、を有することを特徴とする。

請求項２は、請求項１記載のローラヘミング加工方法において、前記第１ワークと前記第２ワークとの間に固形材を介在させ、前記第２工程では、前記固形材を前記第１ワークおよび前記第２ワークに食い込ませることを特徴とする。

請求項３は、請求項１または請求項２記載のローラヘミング加工方法において、前記第２工程における前記加工用ローラの移動方向を、前記第１工程における前記加工用ローラの移送方向に対して逆向きにすることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、第１工程において、加工用ローラをフランジに沿って移動させて、フランジを第２ワークに接触するまで折り曲げ、第２工程において、加工用ローラをフランジに沿って再度移動させた。
第１工程において、フランジが第２ワークに接触するまで折り曲げられる。よって、第２工程において、加工用ローラによる押付力の略全てをスプリングバックの抑制に費やすことができる。
これにより、フランジにスプリングバックが発生することを防止できるという利点がある。

請求項２に係る発明では、第１ワークと第２ワークとの間に固形材を介在させた。そして、第２工程において固形材を第１、第２のワークにそれぞれ食い込ませることにした。
このように、固形材を第１、第２のワークに食い込ませることで、第１、第２のワークをより強く結合させることができるという利点がある。

請求項３に係る発明では、第２工程における加工用ローラの移動方向を、第１工程の移送方向に対して逆向きにした。
第２工程において、加工用ローラを逆向きに移動させることで、第１工程で発生したフランジのずれに対して、フランジを逆方向に移動させることができる。
よって、第１工程で発生したフランジのずれを、第２工程で相殺してフランジにずれが発生することを防止できるという利点がある。

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加工方法を実施する装置を示す概略図である。
ローラヘミング装置１０は、ワーク１１を加工位置に保持するワーク載置部材１２と、ワーク載置部材１２に保持されたワーク１１のフランジ１３を折曲げ加工する加工用ローラ１４と、加工用ローラ１４を支持するロボット１５とを備える。

ワーク１１は、一例として、自動車用ボンネットの素材であり、アウターパネル（第１ワーク）１７およびインナーパネル（第２ワーク）１８を有する。
アウターパネル１７は、４辺で略矩形状に形成された部材であり、フランジ（周縁部）１３が略９０°に折り曲げられた部材である。
このアウターパネル１７は、ワーク載置部材１２の表面１２ａに載置された状態で、フランジ１３が表面１２ａに対して略直交するように立てられている。

インナーパネル１８は、アウターパネル１７に対して一回り小さく形成された部材である。このインナーパネル１８は、アウターパネル１７に載置された状態で、アウターパネル１７のフランジ近傍部位１７ａに周縁部１９が接触するように形成されている。
周縁部１９とフランジ近傍部位１７ａとの間に接着剤２０が介在されている。

周縁部１９側にフランジ１３を折り曲げることで、周縁部１９がアウターパネル１７間に挟持される。アウターパネル１７およびインナーパネル１８が一体化されて、図２に示す製品（自動車用ボンネット）３１が得られる。

加工用ローラ１４は、ロボット１５のアーム２２に対して回転自在に支持された部材であって、フランジ１３を周縁部１９に当接（接触）するまで略９０°本曲げ状態に折り曲げる本曲げ部２３と、フランジ１３を略４５°仮曲げ状態に折り曲げる仮曲げ部２４とを有する。
すなわち、本曲げ部２３は、フランジ１３を最終形状まで折り曲げる部位である。また、仮曲げ部２４は、フランジ１３を仮の形状まで折り曲げる部位である。

本曲げ部２３は、軸線２６に対して平行に形成された断面円形の周面（以下、「本曲げ周面」という）２３ａを有する。
仮曲げ部２４は、本曲げ部２３の先端部に設けられ、先細状に形成された部材である。この仮曲げ部２４は、軸線２６に対して略４５°に傾斜するように形成された断面円形の周面（以下、「仮曲げ周面」という）２４ａを有する。

ロボット１５は、ロボット本体２８にアーム２２が三次元方向に移動可能に支持されている。アーム２２の先端部２２ａに加工用ローラ１４が回転自在に設けられている。
ロボット１５のアーム２２を三次元方向に移動することで、加工用ローラ１４をワーク１１のフランジ１３に沿って移動することができる。

図２（ａ），（ｂ）は本発明に係る加工用ローラでヘミング加工した製品を説明する図であり、（ａ）は製品を示す斜視図、（ｂ）は製品を示す断面図である。
製品３１は、一例として、図１に示すワーク１１をヘミング加工して得た自動車用ボンネットである。
この製品３１は、インナーパネル１８の周縁部１９と、アウターパネル１７のフランジ近傍部位１７ａとの間に接着剤２０が介在され、アウターパネル１７のフランジ１３が周縁部１９に接触するまで本曲げ状態に折り曲げられている。
接着剤２０には、固形材（一例として、ガラスビーズ）２１…が含まれている。

フランジ１３が周縁部１９に接触するまで本曲げ状態に折り曲げられることで、周縁部１９がフランジ１３およびフランジ近傍部位１７ａ（すなわち、アウターパネル１７）で挟み込まれている。
よって、接着剤２０に含まれたガラスビーズ２１…が、フランジ近傍部位１７ａおよび周縁部１９にそれぞれ食い込んでいる。
このように、ガラスビーズ２１…を、フランジ近傍部位１７ａおよび周縁部１９に食い込ませることで、アウターパネル１７およびインナーパネル１８が強く結合されている。

つぎに、ローラヘミング装置１０でワーク１１をヘミング加工する方法（すなわち、本発明に係るローラヘミング加工方法）を図３〜図８に基づいて説明する。
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係るローラヘミング加工方法においてワークをワーク載置部材に配置する工程を説明する図である。
（ａ）において、ワーク載置部材１２の表面１２ａにアウターパネル１７を載せる。アウターパネル１７はフランジ１３が略直交するように予め立てられている。
アウターパネル１７にインナーパネル１８を重ね合わせるとともに、周縁部１９とフランジ近傍部位１７ａとの間に接着剤２０を介在させる。

（ｂ）において、加工用ローラ１４をフランジ１３に向けて矢印Ａの如く移動して、仮曲げ部２４の仮曲げ周面２４ａをフランジ１３に押し付ける。
フランジ１３のうち、仮曲げ周面２４ａで押し付けられた部位が、周縁部１９側に略４５°折り曲げられる。

図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るローラヘミング加工方法の仮曲げ工程を説明する図である。
（ａ）において、加工用ローラ１４を予め設定した軌道に基づいて移動させる。よって、フランジ１３を仮曲げ周面２４ａで押圧した状態で、加工用ローラ１４がフランジ１３の全周に亘って矢印Ｂの如く移動する。
加工用ローラ１４を矢印Ｂの如く移動させることで、加工用ローラ１４がアーム２２を軸にして矢印Ｃの如く回転する。

（ｂ）において、フランジ１３を仮曲げ周面２４ａで折り曲げることで、フランジ１３を周縁部１９側に略４５°仮の形状に全周に亘って折り曲げる。
つぎに、本曲げ加工の第１工程を実施する。

図５（ａ），（ｂ）は本発明に係るローラヘミング加工方法の第１工程を説明する図である。
（ａ）において、加工用ローラ１４を矢印Ｄの如く移動して、本曲げ部２３の本曲げ周面２３ａをフランジ１３に押し付ける。
フランジ１３のうち、本曲げ周面２３ａで押し付けられた部位が、周縁部１９に当接（接触）するように折り曲げられる。

（ｂ）において、加工用ローラ１４を予め設定した軌道に基づいて移動させる。よって、フランジ１３を本曲げ周面２３ａで押圧した状態で、加工用ローラ１４がフランジ１３の全周に亘って矢印Ｅの如く移動する。
加工用ローラ１４を矢印Ｅの如く移動させることで、加工用ローラ１４がアーム２２を軸にして矢印Ｆの如く回転する。

図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るローラヘミング加工方法の第１工程が完了した状態を説明する図である。
（ａ）において、フランジ１３を本曲げ周面２３ａで折り曲げることで、フランジ１３を全周に亘って周縁部１９に当接（接触）させた最終形状に折り曲げる。
この際、本曲げ周面２３ａの押付力がフランジ１３を介して作用し、その力がフランジ１３を介して周縁部１９に作用する。よって、周縁部１９がフランジ近傍部位１７ａに近づくように矢印Ｇの如く移動する。
このため、周縁部１９やフランジ近傍部位１７ａに、接着剤２０のガラスビーズ２１…が食い込む。

ここで、図５（ｂ）で説明したように、加工用ローラ１４を予め設定した軌道に基づいて矢印Ｅの如く移動させて、フランジ１３を周縁部１９に接触するまで折り曲げる。
このため、フランジ１３が加工用ローラ１４の移動方向にずれることが考えられる。
フランジ１３のずれを相殺する方法は図７（ａ）で詳しく説明する。

（ｂ）において、加工用ローラ１４（図６（ａ）参照）を軌道に基づいて移動させてフランジ１３を最終形状に折り曲げるので、フランジ１３を折り曲げた後、本曲げ周面２３ａはフランジ１３から離れる。
フランジ１３から本曲げ周面２３ａ（図６（ａ）参照）が離れると、折り曲げられたフランジ１３に矢印Ｈの如くスプリングバックが発生する。

よって、周縁部１９に対するフランジ１３の押付力が減少して、周縁部１９がフランジ近傍部位１７ａから離れるように矢印Ｉの如く浮き上がることが考えられる。
このため、周縁部１９やフランジ近傍部位１７ａに対するガラスビーズ２１…の食込み量が減少する。
つぎに、本曲げ加工の第２工程を実施する。

図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るローラヘミング加工方法の第２工程を説明する図である。
（ａ）において、本曲げ周面２３ａでフランジ１３を全周に亘って最終形状に折り曲げた後、加工用ローラ１４を軌道に基づいて再度移動させる。
この際、加工用ローラ１４を第１工程の移動方向に対して逆向きに矢印Ｊの如く移動させる。

加工用ローラ１４を第１工程の移動方向に対して逆向きに移動させることで、図５（ｂ）で発生したフランジ１３のずれに対して、フランジ１３を逆方向にずらすことができる。
これにより、第１工程で発生したフランジ１３のずれを、第２工程で相殺してフランジ１３にずれが発生することを防止できる。

（ｂ）において、スプリングバックな発生したフランジ１３を全周に亘って本曲げ周面２３ａで最終形状に押圧する。
本曲げ周面２３ａの押付力がフランジ１３を介して周縁部１９に作用する。周縁部１９がフランジ近傍部位１７ａに近づくように矢印Ｋの如く移動する。
このため、周縁部１９やフランジ近傍部位１７ａにガラスビーズ２１…が食い込む。

ここで、第１工程において、フランジ１３が周縁部１９に接触するまで折り曲げられている。よって、第２工程において、加工用ローラ１４による押付力の略全てをスプリングバックの抑制に費やすことができる。

図８は本発明に係るローラヘミング加工方法の第２工程が完了した状態を説明する図である。
加工用ローラ１４による押付力の略全てをスプリングバックの抑制に費やすことで、フランジ１３のスプリングバックを除去することができる。
すなわち、フランジ１３にスプリングバックが発生することを防止できる。

よって、本曲げ周面２３ａをフランジ１３から離して本曲げ周面２３ａによる押圧を解除した後でも、フランジ１３を精度よく折り曲げた状態に保つことができる。
これにより、フランジ１３とフランジ近傍部位１７ａ（アウターパネル１７）とで周縁部１９を良好に挟み込むことができる。

さらに、本曲げ周面２３ａによる押圧を解除した後でも、接着剤２０に含まれたガラスビーズ２１…を周縁部１９とフランジ近傍部位１７ａとに良好に食い込ませることができる。
このように、ガラスビーズ２１…を周縁部１９とフランジ近傍部位１７ａとに良好に食い込ませることで、アウターパネル１７およびインナーパネル１８をより強く結合することができる。

ところで、接着剤２０のガラスビーズ２１…を周縁部１９やフランジ近傍部位１７ａに良好に食い込ませる方法として、加工用ローラ１４でフランジ１３を折り曲げる際に、フランジ１３に大きな押付力をかけることが考えられる。
しかし、加工用ローラ１４でフランジ１３に大きな押付力をかけるためには、ローラヘミング装置１０（図１参照）を大型化する必要がある。

これに対して、本発明に係るローラヘミング加工方法によれば、第１工程において、フランジ１３を折り曲げた後、第２工程において、加工用ローラ１４を軌道に基づいて再度移動させてフランジ１３に押付力をかけるので、フランジ１３に大きな押付力をかける必要がない。
よって、ローラヘミング装置１０を大型化する必要がなく、設備のコンパクト化を図ることができる。

なお、前記実施の形態では、ワーク載置部材１２の表面１２ａを上向きに配置した例について説明したが、これに限らないで、例えば、ワーク載置部材１２の表面１２ａを横向きに配置しても同様の効果を得ることができる。

また、前記実施の形態では、ワーク１１として自動車用ボンネットの素材を例示したが、これに限らないで、自動車用サイドドアなどの他の素材をワークとしても同様の効果を得ることができる。

さらに、前記実施の形態では、第１工程の最終形状加工の後、第２工程において加工用ローラ１４を逆向きに再度移動させた例について説明したが、これに限らないで、第２工程において加工用ローラ１４を第１工程と同じ向きに移動させることも可能である。

本発明は、ワークに立てたフランジを加工用ローラで折り曲げるローラヘミング加工方法への適用に好適である。

本発明に係るローラヘミング加工方法を実施する装置を示す概略図である。 本発明に係る加工用ローラでヘミング加工した製品を説明する図である。 本発明に係るローラヘミング加工方法においてワークをワーク載置部材に配置する工程を説明する図である。 本発明に係るローラヘミング加工方法において仮曲げ工程を説明する図である。 本発明に係るローラヘミング加工方法の第１工程を説明する図である。 本発明に係るローラヘミング加工方法の第１工程が完了した状態を説明する図である。 本発明に係るローラヘミング加工方法の第２工程を説明する図である。 本発明に係るローラヘミング加工方法の第２工程が完了した状態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、１３…フランジ、１４…加工用ローラ、１７…アウターパネル（第１ワーク）、１７ａ…フランジ近傍部位、１８…インナーパネル（第２ワーク）、１９…周縁部、２０…接着剤、２１…ガラスビーズ（固形材）、２３…本曲げ部、２３ａ…本曲げ周面、２４…仮曲げ部、２４ａ…仮曲げ周面。

Claims (3)

1. 第１ワークのフランジを略直交するように立て、この第１ワークに第２ワークを重ね合わせ、加工用ローラを前記フランジに沿って移動することで、前記フランジを前記第２ワークに接触するまで折り曲げるローラヘミング加工方法において、
   前記加工用ローラを前記フランジに沿って移動させ、前記フランジを前記第２ワークに接触するまで折り曲げる第１工程と、
   前記加工用ローラを前記フランジに沿って再度移動させる第２工程と、を有することを特徴とするローラヘミング加工方法。
2. 請求項１記載のローラヘミング加工方法において、
   前記第１ワークと前記第２ワークとの間に固形材を介在させ、
   前記第２工程では、前記固形材を前記第１ワークおよび前記第２ワークに食い込ませることを特徴とするローラヘミング加工方法。
3. 請求項１または請求項２記載のローラヘミング加工方法において、
   前記第２工程における前記加工用ローラの移動方向を、前記第１工程における前記加工用ローラの移送方向に対して逆向きにすることを特徴とするローラヘミング加工方法。

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