JP2008264824A - ヘミング加工方法及びヘミング加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のパネルをヘミング加工により結合するに際し、パネル同士の接合を行った場合であってもヘミング加工後のワークにおける歪みの発生を防止する。
【解決手段】ヘミング加工装置１０ａは、ワークＷであるアウタパネル１２及びインナパネル１４を支持する治具本体２０ａ（２０ｂ）と、治具本体２０ａ（２０ｂ）で支持されたワークＷの接合及びヘミング加工を行う第１ロボット２４及び第２ロボット２８とを備える。治具本体２０ａ（２０ｂ）には、第１ロボット２４によりワークＷを接合する場合に、ワークＷを把持可能なクランプ機構３６と、第２ロボット２８によりアウタパネル１２の縁部を折り曲げてインナパネル１４の縁部を挟み込むヘミング加工を行う場合に、アウタパネル１２のヘミング加工が行われる部位に当接可能に配置された裏当て部材３８とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のワークを結合す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、サイドパネル及びドア等の各種ワークの縁部に対し、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ている。

このような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、パネル縁部のフランジに対して加工ローラを押しつけながら折り曲げるロールヘミング加工や、位置決め保持されたパネルを上下２つの金型により挟み込み前記フランジを折り曲げる金型ヘミング加工が挙げられる。

前記ロールヘミング加工や金型ヘミング加工（以下単に、ヘミング加工という）では、一般に、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）や仕上げ曲げ（本ヘミング）といった複数段階の工程を経て加工を行っている。

特許文献１には、基台を挟んで配置されるヘムローラ及び従動ローラにより、２枚のパネルの縁部へのヘミング加工を行い、これら両パネルを結合するヘミング加工装置が開示されている。

特開２００３−１０３３２５号公報

ところで、ワークの種類によっては、パネルの結合強度を一層増加させるため、ヘミング加工による結合に加えて、２枚のパネルを溶接により接合する場合がある。

このような場合には、通常、先ず、溶接ステーションにて２枚のパネル、例えば、自動車ドアのアウタパネルとインナパネルとを溶接により接合し、両パネルを互いに固定する。次に、固定された両パネルをヘミングステーションに搬送した後、金型によるヘミング加工を行っていた。

しかしながら、ヘミング加工前に溶接により両パネルを接合する場合には、該溶接により両パネルが互いに略完全に固定された状態でヘミング加工が行われる。従って、ヘミング加工時に発生するパネルの撓み等をワーク全体として吸収することが困難であり、加工後のヘミング加工部位に歪みが現れることが指摘されている。なお、パネル縁部に略９０°で起立されたフランジを折り曲げるヘミング加工の初期では、該フランジの折り曲げに伴いワークが内側に押圧されることになり、加工後期よりもワークの撓みが大きいものとなる。そして、通常、ワークのヘミング加工部位は製品の外観を構成するため、前記のようなワークの歪みは製品の外観を損ねる要因となり、その発生を防止することが加工品質（製品品質）の向上につながることになる。

一方、前記溶接によりワークの接合を行わない場合には、ヘミング加工中にパネル同士がずれ、結果として加工品質を低下させる可能性がある。

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、複数のパネルをヘミング加工により結合するに際し、パネル同士の接合を行った場合であってもヘミング加工後のワークにおける歪みの発生を防止することが可能な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。

本発明に係るヘミング加工方法は、少なくとも第１のワークと第２のワークとを結合するヘミング加工方法であって、前記第１のワーク及び前記第２のワークを接合する接合工程と、前記接合工程中に、前記第１のワークの縁部を折り曲げて前記第２のワークの縁部を挟み込むヘミング加工を行うヘミング工程とを有することを特徴とする。

このような方法によれば、第１及び第２のワークを、例えば溶接により接合する接合工程中に、第１のワークの縁部を折り曲げるヘミング工程を実行する。これにより、ヘミング工程時のワークのずれを効果的に防止することができる。さらに、ワークの撓みが大きい傾向にある加工初期において、ワークの接合点のうちの一部のみを接合しておくようにすると、ヘミング工程で発生するワークの撓みを該ワーク全体で効果的に吸収することができ、加工後の歪みを抑えることができる。しかも、接合工程とヘミング工程とを並列的に行うようにすると、ヘミング工程の進行に伴い、その状況に応じてワークを次第に強固に接合することが可能となる。これにより、ヘミング加工初期におけるワークの撓みを好適に吸収しながらも、加工後期にはワークを略完全に接合した状態でヘミング加工を行うことができ、ヘミング加工の品質を向上させることができる。

この場合、前記接合工程における最初の接合から最後の接合までの間に、前記ヘミング工程が開始され且つ終了されるように設定されていると、第１のワークと第２のワークとの動きが多少なりとも許容された状態でヘミング工程を完了することができる。このため、ヘミング工程時のワークに生じる撓みをより確実にワーク全体として吸収することができ、加工後のワークの歪みを一層確実に防止することができるため一層好ましい。

また、前記ヘミング加工を行うヘミングローラにより少なくとも前記第１のワークを狭持した後であり、且つ、前記ヘミングローラの転動開始前に、前記第１のワーク及び前記第２のワークの接合を行うと、ヘミングローラ転動中のワークのずれを有効に防止することができるため好ましい。

さらにまた、請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘミング加工方法において、前記ヘミングローラの転動終了後であり、且つ、前記ヘミングローラによる前記第１のワーク及び前記第２のワークへの加圧を開放する前に、前記第１のワーク及び前記第２のワークの接合を行うと、ワークにスプリングバックが発生し、第１のワークと第２のワークとの間のずれを有効に防止できるため好ましい。

また、本発明に係るヘミング加工装置は、重ねられた第１のワーク及び第２のワークを支持する治具本体と、前記治具本体で支持された前記第１のワーク及び前記第２のワークの接合及びヘミング加工を行う１台又は複数台の加工駆動部とを備え、前記治具本体は、前記第１のワーク及び前記第２のワークを把持可能な把持機構と、前記第１ワークのヘミング加工が行われる部位に当接可能に配置された裏当て部材とを有することを特徴とする。

このような装置によれば、ワークに対する接合工程とヘミング工程とを同一の治具本体を用いて行うことができるため、それぞれの工程のための治具や加工ステーションを個別に用意する必要がなく、装置全体として大幅な省スペース化や、設備コストの削減、さらには２つの工程が凝縮されることによる作業効率の向上が可能となる。しかも、接合工程からヘミング工程へのワークの搬送作業が不要となるため、該搬送作業に伴うワークのずれや撓み等を有効に防止することができる。

また、前記裏当て部材が、前記治具本体に対してフローティング可能な状態で取り付けられていると、ワークの表面形状と裏当て部材の表面形状との間に多少の誤差がある場合であっても、ヘミング工程時にワークが裏当て部材に強制的に押付けられ、変形してしまうことを有効に防止することができる。

本発明に係るヘミング加工方法によれば、第１及び第２のワークを接合する接合工程中に、第１のワークの縁部を折り曲げるヘミング工程を実行することにより、ヘミング工程時のワークのずれや、ヘミング加工後のワークの歪みを防止することができる。

また、本発明に係るヘミング加工装置によれば、ワークに対する接合工程とヘミング工程とを同一の治具本体を用いて行うことが可能となる。その結果、それぞれの工程のための治具や加工ステーションを個別に用意する必要がなく、装置全体として大幅な省スペース化や設備コストの削減が可能となり、さらには２つの工程を凝縮することができるため作業効率の向上が可能となる。

以下、本発明に係るヘミング加工方法について、その加工方法を実施するヘミング加工装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るヘミング加工装置１０ａにより、アウタパネル（第１のワーク）１２とインナパネル（第２のワーク）１４とから構成されるワークＷの縁部に対してヘミング加工を行う様子を説明するための斜視図である。図２は、図１に示すヘミング加工装置１０ａの平面説明図である。本実施形態に係るヘミング加工装置１０ａは、アウタパネル１２及びインナパネル１４をスポット溶接等により接合する接合工程と、アウタパネル１２の縁部から略直角に起立形成されたフランジを折り曲げてインナパネル１４の縁部を挟み込むことで両パネルを結合するヘミング工程とを同時並行的に実施する装置である。

以下、本実施形態ではヘミング加工装置１０ａによりヘミング加工を行うワークＷとして、自動車用フロントドアを例示して説明するが、本発明はこれに限られるものではないことは勿論である。

図３に示すように、ワークＷは、アウタパネル１２とインナパネル１４との重ねられた各部が溶接により接合されると共に、両パネルの縁部がヘミング加工により結合されて形成されている。また、アウタパネル１２を構成する窓枠１６のインナパネル１４側（車内側）には、該窓枠１６の剛性を向上させる補強材１８が、例えば２本固定されている。アウタパネル１２及びインナパネル１４は、例えば、所定の形状に打抜き加工されている板金素材（金属製）で構成される。

このようなワークＷに対するヘミング加工を行うヘミング加工装置１０ａは、図１に示すように、前記接合工程やヘミング工程中にワークＷを位置決め保持する加工テーブルとして機能する一対の治具本体２０ａ、２０ｂと、アーム先端にスポット溶接ツール２２を支持した第１ロボット（加工駆動部）２４と、アーム先端にヘミング加工ツール２６を支持した第２ロボット（加工駆動部）２８とから構成される。

図１及び図２に示すように、一対の治具本体２０ａ、２０ｂは、互いの上端側が連結されると共に、下端部が離間した状態でベース３０により固定されることで、側面視で略三角形状に配置されており、前記ベース３０の下面には回転自在に構成されたターンテーブル３２が設けられている。

従って、作業者が、ワークＷを治具本体２０ａ又は２０ｂのいずれかに取り付ける場合や、ヘミング加工済みのワークＷを治具本体２０ａ又は２０ｂのいずれかから取り外す場合には、一方の治具本体２０ａ又は２０ｂがターンテーブル３２により旋回されて第１ロボット２４等が可動する加工室側から作業者側に配置される。このため、作業者は加工室内に立ち入ることなく、ワークＷの搬入又は搬出を行うことができる。しかも、一対の治具本体２０ａ、２０ｂは前記三角形状により互いに傾斜して配置されているため、作業者は一層容易にワークＷを治具本体２０ａ、２０ｂに対して位置決め固定することができる。なお、ワークＷは、所定のワーク自動交換手段や作業者の搬送を補助する手段を用いて治具本体２０ａ、２０ｂに搬入又は搬出されるようにしてもよい。

図４は、治具本体２０ａ（２０ｂ）の概略正面図であり、ワークＷが固定されていない状態を示している。図５は、治具本体２０ａ（２０ｂ）にワークＷを固定した状態を示す概略正面図である。

図４に示すように、治具本体２０ａは、略中央部に開口部３４ａが形成された平板状の機枠３４と、該機枠３４の表面側で開口部３４ａの側部から上部にかけて、前記アウタパネル１２（窓枠１６）の形状に沿うようにして複数（本実施形態の場合、９個）配置されたクランプ機構（把持機構）３６と、前記機枠３４の表面側でクランプ機構３６より下方の大部分を隠すように配置された裏当て部材（ガイド部材、金型）３８とを有する。

前記裏当て部材３８は、機枠３４の表面に設けられたフローティング支持部材４０を介して該機枠３４の表面から所定距離離間した位置で固定されている（図４及び図６Ａ参照）。本実施形態の場合、フローティング支持部材４０は、裏当て部材３８の長手方向（幅方向）に３個均等な間隔で配置されているが（図４参照）、例えば２個や４個でもよく、幅方向に長い１個でもよい。

このようなフローティング支持部材４０は、例えば、硬質のゴム部材により構成されたブロックであり、図７に示すように、裏当て部材３８と機枠３４との間に狭持された状態で中心に設けられた取付孔部４０ａを介して、ボルト４２及びナット４４により固定される。これにより、前記裏当て部材３８は、フローティング支持部材４０により機枠３４の表面からオフセットした状態で確実に固定される一方、該フローティング支持部材４０の弾性（柔軟性）によって、例えば、図６Ａ及び図７中の矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向にフローティング可能とされている。

また、裏当て部材３８の機枠３４と対向する裏面において、その下端側及び両側端側には、それぞれ水平方向及び鉛直方向に延在する２本の溝部である第１溝４６ａ及び第２溝４６ｂが形成されている（図４及び図７参照）。これら第１溝４６ａ及び第２溝４６ｂには、前記ヘミング加工ツール２６を構成するガイドローラが係合されるが、詳細は後述する。

図４及び図５に示すように、クランプ機構３６は、ワークＷを構成するアウタパネル１２（窓枠１６）が当てられ、該ワークＷを位置決めするための受け部４８と、該受け部４８との間でワークＷを把持する可動部５０とから構成される。

前記可動部５０は、図８に示すように、受け部４８に固定された回転軸５４により回動自在に支承された第１ガイドフレーム５６と、該第１ガイドフレーム５６の軸線方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に設けられた第１スライダ部材５８と、前記第１ガイドフレーム５６と直交するように第１スライダ部材５８に固定された第２ガイドフレーム６０と、該第２ガイドフレーム６０の軸線方向（矢印Ｙ方向）に移動可能に設けられた第２スライダ部材６２とを有する。さらに、該第２スライダ部材６２には、アーム部材６４が連結されると共に、該アーム部材６４の先端には、矢印Ｘ方向に沿って延びた把持部６６が固定されている。

また、前記第１ガイドフレーム５６は、回転軸５４に対してサーボモータ６８の駆動作用下に図８の矢印θ方向に回動可能である。前記第１スライダ部材５８、すなわち、第２ガイドフレーム６０はサーボモータ７０の駆動作用下に、送りねじ機構（図示せず）を介して矢印Ｘ方向に移動可能である。前記第２スライダ部材６２、すなわち、アーム部材６４はサーボモータ７２の駆動作用下に、送りねじ機構（図示せず）を介して矢印Ｙ方向に移動可能である。

従って、クランプ機構３６では、把持部６６が矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に位置調整可能であり、該把持部６６の先端面と受け部４８との間にワークＷを狭持することで該ワークＷを位置決めした状態で把持（固定）することができる（図５及び図６Ａ参照）。また、ワークＷの着脱時には回転軸５４を介して可動部５０（把持部６６）を上方に回動させることで、該ワークＷの着脱を容易に行うことができる。

なお、ワークＷを位置決め固定するクランプ機構としては、前記クランプ機構３６のように把持部６６と受け部４８との間でワークＷを狭持する構造以外にも、例えば、把持部６６の代わりにワークＷを把持可能なクリップ状の開閉手段等を用いることができる。

以上のような治具本体２０ａを構成する裏当て部材３８及び受け部４８は、図５に示すように、全体としてアウタパネル１２を所望の姿勢で位置決め可能に構成され、アウタパネル１２が当接する各表面は該アウタパネル１２の形状に対応した形状とされている。これにより、ワークＷを確実に且つ正確に位置決め固定することができる。

なお、このような治具本体２０ａと対で用いられる治具本体２０ｂは、該治具本体２０ａと略同一に構成されるため詳細な説明は省略する。

図１に戻り、第１及び第２ロボット２４及び２８は、産業用多関節型であって、プログラム動作によりスポット溶接ツール２２やヘミング加工ツール２６を任意の位置に且つ任意の姿勢に移動可能であり、当然、相互に干渉しないように駆動制御される。これら第１及び第２ロボット２４及び２８は、図示しないティーチングペンダントの操作により、実際に動作を行わせながら動作ティーチングを行うことができる。さらに、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）等を用いたオフライン処理によって、実際にロボットを動作させることなく動作ティーチングを行うことも可能である。このような第１及び第２ロボット２４及び２８は、ターンテーブル３２やクランプ機構３６等と共に制御装置であるコントローラ７４の制御下に動作する。

前記スポット溶接ツール２２は、例えば、Ｃガン型のスポット溶接装置として構成されており、アウタパネル１２とインナパネル１４とを一対の電極チップ２２ａ、２２ａで挟み込み十分に加圧した状態で溶接電流を導通することにより、これらアウタパネル１２及びインナパネル１４を接合する（図６Ａ参照）。

前記ヘミング加工ツール２６は、ローラ対として構成されるヘミングローラ（加工ローラ）７６及びガイドローラ７８を有する（図６Ａ参照）。これらヘミングローラ７６及びガイドローラ７８は、それぞれの回転軸が平行に配置されることで、互いの直径方向（円板の向き）が平行に構成されている。このようなヘミングローラ７６及びガイドローラ７８は、互いに近接又は離間可能に構成される。

前記ヘミングローラ７６は、アウタパネル１２のフランジ１２ａに対する予備曲げ（例えば、９０°に起立した状態から４５°までの曲げ）を行うために先端側に設けられたテーパローラ８０と、該テーパローラ８０と一体構造で基端側に設けられた円筒ローラ８２とから構成される（図９参照）。一方、前記ガイドローラ７８は、周囲が狭幅に設定された円盤形状であり、裏当て部材３８の機枠３４側の裏面に平行に形成された第１溝４６ａ及び第２溝４６ｂに係合可能である（図９参照）。このようなガイドローラ７８は、第１溝４６ａや第２溝４６ｂとの係合作用により、ヘミングローラ７６をフランジ１２ａに沿って正確にガイドする機能を果たす。

次に、基本的には以上のように構成される本実施形態に係るヘミング加工装置１０ａによるワークＷに対するヘミング加工方法につき、図１０のフローチャートに基づいて説明する。

先ず、図１０のステップＳ１及びＳ２において、作業者が、ワークＷが固定されていない治具本体２０ａ（２０ｂ）又は前回のヘミング加工で加工された後のワークＷを搬出した後の治具本体２０ａ（２０ｂ）に対して、今回ヘミング加工を行うワークＷであるアウタパネル１２及びインナパネル１４をセットする（図５参照）。この際、アウタパネル１２の下部を裏当て部材３８に位置決め当接させると共に、上部（窓枠１６）を受け部４８に当接させ、さらに、インナパネル１４及び補強材１８を所定の位置に重ねる。

次いで、所定の位置に位置決めされたワークＷをクランプ機構３６により把持することで、治具本体２０ａに対して確実に固定する（ステップＳ３）。この際、受け部４８及び裏当て部材３８のワークＷ（アウタパネル１２）に当接する面は、該ワークＷの形状に対応した形状とされているため、ワークＷを所望の位置に所望の姿勢で確実にクランプすることができる。

このようにワークＷの治具本体２０ａへの位置決め固定が完了した後、ターンテーブル３２が旋回され、ワークＷが第１及び第２ロボット２４及び２８が備えられた加工室側に配置されると、次に、第１及び第２ロボット２４及び２８による接合工程及びヘミング工程が開始される。

すなわち、コントローラ７４の制御下に、先ず、第１ロボット２４に支持されたスポット溶接ツール２２によるアウタパネル１２とインナパネル１４との溶接接合を開始する（ステップＳ４）。

続けて、ステップＳ５では、アウタパネル１２とインナパネル１４とを完全に固定せず、互いにある程度の動きが許容され、ヘミング工程でのずれを防止できる程度の接合（仮接合）から開始して、最終的にアウタパネル１２とインナパネル１４とを完全に固定する強固な接合（本接合）までを実行する。すなわち、仮接合では、ワークＷにて接合する予定の接合点のうちの一部の接合を行い、本接合では残りの全ての接合点の接合を行う。この場合、ワークＷの接合に必要とされる全接合点数を、例えば３０点とすると、そのうちの、例えば１０点を仮接合により接合し、残りの２０点を本接合により接合する。

なお、本実施形態の場合、第１ロボット２４による接合工程が施される接合点の位置は、アウタパネル１２とインナパネル１４とを確実に接合することができる位置であればよく、例えば、図５中のスポット溶接Ｓとして示されるように、ワークＷの全体に均等に振り分けられる。

一方、ヘミング加工ツール２６を支持した第２ロボット２８は、コントローラ７４の制御下に、前記ステップＳ４にてワークＷの接合が開始されると同時に又は多少遅れたタイミング、例えば前記仮接合の終了後に、その動作を開始する。すなわち、第１ロボット２４によるワークＷの接合工程（ステップＳ５）と同時並行的に、第２ロボット２８によるヘミング工程が開始される（ステップＳ６）。

このヘミング工程では、先ず、アウタパネル１２及びインナパネル１４を挟み込んだ状態でヘミングローラ７６及びガイドローラ７８を配置して、裏当て部材３８の第１溝４６ａにガイドローラ７８を係合させると共に、ヘミングローラ７６を構成するテーパローラ８０をフランジ１２ａに当接させる（図６Ａ参照）。従って、図９に示すように、第１溝４６ａにガイドローラ７８を係合させながら、該ガイドローラ７８及びテーパローラ８０を転動させることにより、フランジ１２ａを内側方向へ４５°傾斜屈曲させる予備曲げ工程（プリヘミング工程）を連続的に実行する。この際、テーパローラ８０とガイドローラ７８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ることで、テーパローラ８０の円錐面によりフランジ１２ａを連続的に曲げることができる。

なお、本実施形態の場合、第２ロボット２８によるヘミング工程が施される部位は、アウタパネル１２の縁部とインナパネル１４の縁部とをヘミング加工により結合する必要がある部位であり、例えば、図５中の矢印Ｈで示す範囲とされる。

このようなヘミング工程において、前記予備曲げ工程が終了すると、次に、仕上げ曲げ工程（本ヘミング工程）が行われる。すなわち、裏当て部材３８の第２溝４６ｂにガイドローラ７８を係合させると共に、円筒ローラ８２を前記予備曲げ工程により４５°に屈曲されたフランジ１２ａに当接させ、該フランジ１２ａがインナパネル１４に接触するまで屈曲させる（図６Ｂ参照）。これにより、フランジ１２ａは当初の角度から９０°屈曲することになる。従って、第２溝４６ｂにガイドローラ７８を係合させながら、該ガイドローラ７８及び円筒ローラ８２を転動させることにより、フランジ１２ａを前記予備曲げ工程により屈曲された状態からさらに４５°傾斜屈曲させる仕上げ曲げ工程（本ヘミング工程）を連続的に実行する。

一方、第１ロボット２４による接合工程（ステップＳ５）では、第２ロボット２８によるヘミング工程中に、仮接合により接合された接合点に加えて、残りの接合点についての接合を行う。そして、ステップＳ７においてヘミング工程が終了し、ステップＳ８において接合工程が終了すると、アウタパネル１２とインナパネル１４とは溶接による接合と、ヘミング加工による結合により、互いに強固に結合される。

この場合、ヘミング工程の終了（ステップＳ７）後にステップＳ５による本接合を実施して全ての接合点を接合してもよく、また、ヘミング工程と同時に本接合を含む全ての接合工程を終了するようにしてもよい。

次いで、ヘミング工程及び接合工程が終了した後、コントローラ７４の制御下にターンテーブル３２が半回転され、アウタパネル１２とインナパネル１４との結合が完了したワークＷが加工室側から作業者側に臨む位置とされると、作業者は、治具本体２０ａから加工後のワークＷを取り外す（ステップＳ９）。これにより、当該ワークＷに係るヘミング加工方法の全工程が完了する。

なお、前記補強材１８のアウタパネル１２への結合は、例えば、スポット溶接ツール２２による接合のみであっても、該接合と共にヘミング加工ツール２６によるヘミング加工を施すようにしてもよい。また、補強材１８をインナパネル１４と一体として構成して、接合やヘミング加工を施すこともできる。ところで、補強材１８の結合に際しては、クランプ機構３６がスポット溶接ツール２２やヘミング加工ツール２６の動作を妨害することになる。そこで、このような場合には、所定のクランプ機構３６を構成するサーボモータ６８を駆動させて可動部５０を旋回させ、そのクランプ機構３６によるクランプ動作を一旦解除すればよい。

以上のように、本実施形態に係るヘミング加工装置１０ａ及びヘミング加工方法によれば、接合工程とヘミング工程とを同一の治具本体２０ａ（２０ｂ）を用いて行うことができるため、それぞれの工程のための治具や加工ステーションを個別に用意する必要がない。その結果、装置全体として大幅な省スペース化や、設備コストの削減、さらには２つの工程が凝縮されるため作業効率の向上が可能となる。しかも、接合工程からヘミング工程へのワークＷの搬送作業が不要となるため、該搬送作業に伴うワークＷのずれや撓み等を有効に防止することができる。

また、ヘミング工程の開始前に接合工程を開始することにより、ヘミング工程時のアウタパネル１２とインナパネル１４とのずれを有効に防止することができる。しかも、ヘミング工程において、ワークＷの撓みが大きい傾向にある加工初期には、前記仮接合のようにワークＷの一部のみが接合されているため、ワークＷの撓みをワークＷの全体で効果的に吸収することができ、加工後の歪みを抑えることができる。この場合、ヘミング工程が進行し、ヘミング加工によるワークＷの撓みが次第に減少するのに合わせて、接合工程を進行させることができる。

すなわち、本実施形態によれば、接合工程中にヘミング工程を行うことにより、ヘミング工程の進行に伴い、その状況に応じてワークＷを次第に強固に接合することができるため、前記のような加工初期のワークＷの撓みを好適に吸収しながらも、加工後期にはワークＷを確実に固定した状態でヘミング加工を行うことができ、ヘミング加工の品質を向上させることができる。ワークＷに撓みが発生しない状況では、ワークＷを確実に固定しておく方が、ヘミング加工精度が向上するからである。このように本実施形態によれば、接合工程とヘミング工程とを同時並行的に行うことにより、各工程を個別に行うのに比べて、サイクルタイムの短縮のみならず、前記のような相乗的な効果が得られることになる。

この場合、例えば、ヘミング工程において予備曲げを行う場合に、該予備曲げを行うヘミング加工ツール２６の前方を、同一方向でスポット溶接ツール２２がワークＷを接合するように動作させると、ワークＷのヘミング加工時のずれや歪みを効果的に一層防止しながら、より効率的に接合及びヘミング加工を行うことが可能となる。

また、本実施形態の場合、ヘミング工程時にワークＷを保護し且つ支持する裏当て部材３８が、機枠３４に対してフローティング支持部材４０を介して支持されている。これにより、例えば、ワークＷ（アウタパネル１２）の表面形状と、これに当接する裏当て部材３８の表面形状との間に多少の形状誤差がある場合であっても、ヘミング工程時にワークＷが裏当て部材３８に強制的に押付けられ、変形してしまうことを有効に防止することができる。なお、ヘミング加工ツール２６をロボット２８に対してフローティング可能な状態で支持しておくと、前記ワークＷの変形を一層効果的に防止することが可能となる。

ところで、本実施形態の場合、ヘミング工程の終了（ステップＳ７）と接合工程の終了（ステップＳ８）のタイミングは、上記のように、ヘミング工程が先に終了した後、接合工程が終了するタイミング以外にも、図１０中の破線Ｃで示されるように、先に接合工程を終了させた後、ヘミング工程を終了させるように設定することもできる。なお、通常、このように接合工程に続いてヘミング工程を終了させるよりも、上記のように、ヘミング工程に続いて接合工程を終了させる方が好適である。すなわち、後者の場合には、アウタパネル１２とインナパネル１４との動きが多少なりとも許容された状態でヘミング工程を完了することができるため、ヘミング工程時のワークＷに生じる撓みをより確実にワークＷ全体として吸収することができ、加工後のワークＷの歪みを一層確実に防止することができるからである。勿論、ヘミング工程の加工後期では、上記のようにワークＷの撓みはほとんど発生しないため、ワークＷの用途によっては、先に接合工程を終了させた後、ヘミング工程を終了させるようにする方法も有効である。

なお、通常、ワークＷの撓みは、ヘミングローラ７６によりワークＷを加圧し狭持する際が最も大きくなる。そこで、この時点ではワークＷの接合を行わないか又は少なくともヘミングローラ７６の転動開始点付近の接合を行わないようにすると、ワークＷ全体の撓みを有効に吸収することができる。そして、ヘミングローラ７６でワークＷを狭持した後であって、当該ヘミングローラ７６の転動開始前に、特に前記転動開始点付近の接合を行うと、転動中のワークＷのずれを効果的に防止することができるため好適である。

また、ヘミングローラ７６の転動が終了するまでは、当該ヘミングローラ７６の転動終了点付近の接合を行わなくすると、転動中のワークＷの撓みを適切に許容して吸収することができる。そこで、ヘミングローラ７６の転動終了後であって、ヘミングローラ７６をワークＷから離間させる（加圧による狭持を開放する）前に、特に前記転動終了点付近の接合を行うと、ワークＷでのスプリングバックの発生を防止でき、アウタパネル１２とインナパネル１４のずれを一層確実に防止できるため好適である。

次に、本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置１０ｂ及びこのヘミング加工装置１０ｂを用いたヘミング加工方法につき、図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１〜図１２において、図１〜図１０に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして、詳細な説明を省略する。

この第２の実施形態に係るヘミング加工装置１０ｂは、１台のロボット（加工駆動部）８４を備え、該ロボット８４のアーム先端に支持されるツール、すなわち、スポット溶接ツール２２とヘミング加工ツール２６とが交換可能に構成されている（図１１参照）。

次に、本実施形態に係るヘミング加工装置１０ｂによるワークＷに対するヘミング加工方法につき、図１２のフローチャートに基づいて説明する。

図１２のステップＳ１１〜Ｓ１３は、図１０のステップＳ１〜Ｓ３と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態の場合、先ず、ロボット８４にはスポット溶接ツール２２が連結されているものとする。

ステップＳ１４において、コントローラ７４の制御下に、先ず、スポット溶接ツール２２によるアウタパネル１２とインナパネル１４との溶接接合を行う。これにより、本実施形態での接合工程が開始される。

なお、このステップＳ１４では、アウタパネル１２とインナパネル１４とを完全に固定せず、互いにある程度の動きが許容され、ヘミング工程でのずれを防止できる程度の接合、すなわち仮接合が行われ、ワークＷにて接合する予定の接合点のうちの一部の接合点につき接合を実行する。

次いで、ステップＳ１５において、ロボット８４に支持されたスポット溶接ツール２２がヘミング加工ツール２６に交換される。

ステップＳ１６では、ヘミング工程が行われる。すなわち、アウタパネル１２のフランジ１２ａを先ず４５°折り曲げる予備曲げ工程と、さらに４５°折り曲げる仕上げ曲げ工程とが行われる。この際、ワークＷは前記仮接合により多少の余裕を持って接合されているため、ヘミング工程時のアウタパネル１２とインナパネル１４とのずれが防止されると共に、ワークＷの撓みが吸収され、ワークＷでの歪みの発生を確実に防止することができる。

続いて、ステップＳ１７において、ロボット８４に支持されたヘミング加工ツール２６が再度スポット溶接ツール２２に交換される。

ステップＳ１８では、前記ステップＳ１４で開始された接合工程の第２段階として、アウタパネル１２とインナパネル１４との本接合が行われる。すなわち、前記ステップＳ１４の仮接合で接合されなかった残りの接合点について、溶接接合を行う。これにより、このステップＳ１８が終了し接合工程が終了すると、アウタパネル１２とインナパネル１４とは溶接による接合と、ヘミング加工による結合により、互いに強固に結合されることになる。

従って、コントローラ７４の制御下にターンテーブル３２が半回転され、アウタパネル１２とインナパネル１４との結合が完了したワークＷが加工室側から作業者側に臨む位置とされると、作業者は、治具本体２０ａ（２０ｂ）から加工後のワークＷを取り外す（ステップＳ１９）。これにより、当該ワークＷに係るヘミング加工方法の全工程が完了する。

以上のように、本実施形態に係るヘミング加工装置１０ｂ及びヘミング加工方法によれば、接合工程とヘミング工程とを同一の治具本体２０ａ（２０ｂ）を用いて行うことができ、さらに、１台のロボット８４を用いて接合工程とヘミング工程とを順次行うことができる。このため、上記第１の実施形態に係るヘミング加工装置１０ａに比べて、さらなる省スペース化と設備コストの低減が可能となる。

また、ステップＳ１４〜Ｓ１８の接合工程の間に、ステップＳ１５及びＳ１７でのツールチェンジを行うことにより、ステップＳ１６でのヘミング工程を行うことが可能となっている。これにより、仮接合でずれを防止されたワークＷに対してヘミング加工を行うことができるため、ヘミング加工後のワークＷでの歪みの発生を防止することができる。しかも、接合工程とヘミング工程とでワークＷの搬送が不要であるため、該ワークＷの搬送に伴うずれや撓み等を有効に防止することができる。

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、前記スポット溶接ツール２２としては、上記したＣガン型以外のものであっても適用可能であることは言うまでもなく、スポット溶接装置以外にも、ＭＩＧ溶接装置や摩擦攪拌接合装置等、ワークＷの接合が可能なものであれば代替可能である。

また、前記ヘミング加工ツール２６としては、ヘミングローラ７６に加えてガイドローラ７８を設けた構成以外にも、ガイドローラ７８を持たない構成等、各種用いることができる。当然、ヘミングローラ７６はテーパローラ８０と円筒ローラ８２とが一体である必要はなく、ローラを用いる以外のツール、例えば、金型を用いる金型ヘミング装置に代替してもよい。

さらに、上記各実施形態では、ワークＷとして、アウタパネル１２及びインナパネル１４の２枚の板部材を用いるものとしたが、これに限らず、前記板部材を３枚以上としても本発明は適用可能である。

またさらに、上記各実施形態のワークＷについては、自動車フロントドアを例示して説明したが、これに限らず、その他の箇所についても適用することができるのはもちろんである。例えば、ワークＷとしては、自動車のリアドア、ボンネット、トランク及びサイドパネルやフロントフェンダーに形成されたホイールアーチ等を挙げることができる。勿論、ワークＷとしては、自動車用以外のパネルであってもよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に係るヘミング加工装置により、アウタパネルとインナパネルとから構成されるワークの縁部に対してヘミング加工を行う様子を説明するための斜視図である。 図１に示すヘミング加工装置の平面説明図である。 図１に示すワークである自動車フロントドアの一部切欠斜視図である。 図１に示す治具本体の概略正面図である。 図４に示す治具本体にワークを固定した状態を示す概略正面図である。 図６Ａは、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿う一部省略部分断面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す状態からヘミングローラ及びガイドローラを仕上げ曲げ工程の位置に移動させた状態を示す一部省略部分断面図である。 図４に示す治具本体に備えられる裏当て部材を支持するフローティング支持部材の取付構造を説明するための一部省略部分断面分解斜視図である。 図４中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う一部省略部分断面図である。 図１に示すヘミング加工ツールにより、ワークの縁部に対して予備曲げ工程を行っている状態を説明するための図５中のＩＸ−ＩＸ線に沿う一部断面斜視図である。 図１に示す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。 本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置により、アウタパネルとインナパネルとから構成されるワークの縁部に対してヘミング加工を行う様子を説明するための説明図である。 図１１に示す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。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ…ヘミング加工装置 １２…アウタパネル
１２ａ…フランジ １４…インナパネル
２０ａ、２０ｂ…治具本体 ２２…スポット溶接ツール
２２ａ…電極チップ ２４、２８、８４…ロボット
２６…ヘミング加工ツール ３２…ターンテーブル
３４…機枠 ３６…クランプ機構
３８…裏当て部材 ４０…フローティング支持部材
４８…受け部 ５０…可動部
６６…把持部 ７４…コントローラ
７６…ヘミングローラ ７８…ガイドローラ
Ｗ…ワーク

Claims (6)

1. 少なくとも第１のワークと第２のワークとを結合するヘミング加工方法であって、
   前記第１のワーク及び前記第２のワークを接合する接合工程と、
   前記接合工程中に、前記第１のワークの縁部を折り曲げて前記第２のワークの縁部を挟み込むヘミング加工を行うヘミング工程と、
   を有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、
   前記接合工程における最初の接合から最後の接合までの間に、前記ヘミング工程が開始され且つ終了されることを特徴とするヘミング加工方法。
3. 請求項１又は２記載のヘミング加工方法において、
   前記ヘミング加工を行うヘミングローラにより少なくとも前記第１のワークを狭持した後であり、且つ、前記ヘミングローラの転動開始前に、前記第１のワーク及び前記第２のワークの接合を行うことを特徴とするヘミング加工方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘミング加工方法において、
   前記ヘミングローラの転動終了後であり、且つ、前記ヘミングローラによる前記第１のワーク及び前記第２のワークへの加圧を開放する前に、前記第１のワーク及び前記第２のワークの接合を行うことを特徴とするヘミング加工方法。
5. 重ねられた第１のワーク及び第２のワークを支持する治具本体と、
   前記治具本体で支持された前記第１のワーク及び前記第２のワークの接合及びヘミング加工を行う１台又は複数台の加工駆動部と、
   を備え、
   前記治具本体は、前記第１のワーク及び前記第２のワークを把持可能な把持機構と、
   前記第１ワークのヘミング加工が行われる部位に当接可能に配置された裏当て部材と、
   を有することを特徴とするヘミング加工装置。
6. 請求項５記載のヘミング加工装置において、
   前記裏当て部材は、前記治具本体に対してフローティング可能な状態で取り付けられていることを特徴とするヘミング加工装置。

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