JP2010194568A - ヘミング装置およびヘミング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットハンドに装着したローラヘッドの可動部には、支持ブラケットのスライド孔に挿入することなく、ロードセルを不要にし、部品点数が少なくてコンパクトなヘミング装置を提供する。
【解決手段】ロボット１に取り付けた加圧ローラ２をアンビル８に載置したワークＷに押圧しながらヘミング加工するヘミング装置１０であって、先端部で加圧ローラ２を回転自在に支持する支持アーム３と、この支持アーム３の基端部に軸支され、前記基端部の回りに前記支持アーム３を回転させるモータ４と、このモータ４をロボット１に固定する支持ヘッド５と、を備え、モータ４の回転トルクで加圧ローラ２の押圧力を制御するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧ローラでワークに押圧しながら加工するヘミング装置およびヘミング加工方法に関する。

図１１は、従来のローラ式ヘミング装置の全体図である。図１１に示すように、従来のローラ式ヘミング装置７０は、予め所定の軌跡がティーチングされて多軸制御が可能なロボットハンド７２と、このロボットハンド７２の先端部に装着されたヘムローラ支持部７３と、このヘムローラ支持部７３に変位可能に支持されてワークＷに押圧されるヘムローラ７４とを有している。なお、ワークＷは例えば、アウタパネルＷ_o とインナパネルＷ_i とによって構成される車両用ドア等である。

ロボットハンド７２は、多関節ロボットの上腕部であり、従来より公知であるので詳細な説明は省略し、以下ヘムローラ支持部７３とヘムローラ７４について説明する。
図１２の（ａ）は、従来のヘムローラ支持部の従来例１を示す縦断面図である。
図１２の（ａ）に示すように、ロボットハンド７２の先端部には支持ブラケット１１がボルト１２…によって固定されている。この支持ブラケット１１は、所定形状のブロック体にスライド孔１１ｃ，スプリング孔１１ｂが同心状にして形成されている。スライド孔１１ｃの断面は、例えば、正方形の角孔である。
スプリング１０ａは、スプリング孔１１ｂとスライドブロック１３の間に介在されており、スライドブロック１３を下方に押圧する押圧手段になっている。スライドブロック１３は、スライド孔１１ｃ内を変位可能に移動するようになっている。

図１２の（ｂ）は、従来のヘムローラ支持部の従来例２を示す縦断面図である。
図１２の（ｂ）に示すように、この従来例２は、サーボモータ方式である。
支持ブラケット５１の上面には、ロータリエンコーダ５２を有するサーボモータ５０が取り付けられている。このサーボモータ５０の出力軸５０ａには、カップリング５３を介してボールネジのネジ軸５４ａが連結されている。スライドブロック５５の上面から下面に亘って摺動孔５５ａが形成され、この摺動孔５５ａにはナット５４ｂが軸方向に摺動可能に嵌め込まれている。また、このナット５４ｂは、キー５７によってスライドブロック５５に対して回り止めがなされている。
このようにして、ナット５４ｂは支持孔５５ａ内を摺動可能であり、この摺動可能な範囲は、ナット５４ｂの鍔５４ｃが保持孔５５ｂの底面とリテーナ５６との間であり、この範囲でスライドブロック５５が変位可能に構成されている。
さらに、ナット５４ｂの下端と支持孔５５ａの底面との間には、荷重測定用のロードセル５８が取り付けられている。このロードセル５８は、サーボ増幅器を介して外部制御装置に継電接続されている。

エンコーダ５２およびロードセル５８は、サーボ増幅器を経て、例えば、シーケンサ等の外部制御装置に継電接続され、サーボモータ５０はモータドライバに接続され、このモータドライバも外部制御装置に接続されている。
そして、実際のヘミング加工時においては、サーボモータ５０を所定回転数だけ回転してスライドブロック５５をティーチングレベルＬ_T から距離δだけ上方に変位して、ヘムローラ７４をヘミングレベルＬ_H に変位させる。
ここで、距離δは、アウタパネルＷｏの板厚×２＋インナパネルＷｉ（図１１参照）の板厚をいう。

このような状態にした後、ヘムローラ７４がワークＷの折曲げ部に転圧されてヘミング加工が行われる。実際のヘミング加工において、ロボットハンド７２がたわむと、ヘムローラ７４の押圧力は不十分なものとなる。この時、ロードセル５８が所定の押圧力を検知するまでモータ５０が回転されてヘムローラ７４の位置が修正され、これによりヘムローラ７４の適正な押圧力が常時確保される。
このようにして、ロボットハンド７２のたわみは吸収され、ヘムローラ７４は常にヘミングレベルＬ_H に保持されて良好なヘミング加工を行うことができる。この従来例においては、モータ５０、ボールネジ５４およびナット５４ｂがヘムローラ７４を押圧するための押圧手段に相当し、かつティーチングレベルＬ_T に変位させるための変位手段に相当する。

さらに、ヘムローラ支持部７３のスライドブロック５５は、ロボットハンド７２のヘムローラ移動手段に対してヘムローラ７４を変位可能に構成して、このヘムローラ７４の位置を位置制御装置によって制御すればよく、これによってロボットハンド７２のティーチングを簡便に行うことができるとともに、ヘミング加工時にはこのヘムローラ７４の位置を常時ヘミングレベルＬ_H に保持することができ、よって常時良好なヘミング加工を行うことができる、と開示されている。

特許２６９３２８２号公報（段落００１４〜００２８、図２、図１２）

しかしながら、図１２の（ａ）に示すような従来例１では、支持ブラケット１１のスライド孔１１ｃの形状は、正方形の角孔であるため、内面を高精度に仕上げることは困難であるという問題があった。
また、図１２の（ｂ）に示すような従来例２では、支持ブラケット５１のスライド孔５１ａをスライドブロック５５が摺動する際、ヘムローラ７４が押圧すると、その反力を受けて偏荷重を受けるため、正方形の角孔の壁面のこすりによる摺動抵抗が発生し、追従性に問題があった。
さらに、従来例２では、ボールネジ５４の下部に荷重測定用のロードセル５８が取り付けられ、このロードセル５８の電線が引き回されており、加工中、ワークのエッジと電線が干渉し、破断する恐れがあった。さらに、ローラ式のヘミング加工の予備曲げ工程においては、コーナー部の縮みフランジの部分が均等に予備曲げできないため、本曲げ後、コーナー部に飛び出しが発生し、コーナー部の仕上がりが悪く、ヘム品質を低下させるという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑み創案されたものであり、ロボットハンドに装着したローラヘッドの可動部は、シンプルな構成とし、追従性がよく、部品点数が少なくてコンパクトなヘミング装置およびヘミング加工方法を提供することを課題とする。さらに、ヘミング加工のコーナー部の予備曲げ工程においては、本曲げ後、不具合の飛び出しの発生がなく、ヘム品質を向上させることを課題とする。

前記課題を解決した請求項１に記載されたヘミング装置（１０）の発明は、ロボット（１）に取り付けた加圧ローラ（２）をアンビル（８）に載置したワーク（Ｗ）に押圧しながら加工するヘミング装置（１０）であって、先端部で前記加圧ローラ（２）を回転自在に支持する支持アーム（３）と、この支持アーム（３）の基端部に軸支され、前記基端部の回りに前記支持アーム（３）を回転させるモータ（４）と、前記モータ（４）を前記ロボット（１）に固定する支持ヘッド（５）と、を備え、前記モータ（４）の回転トルクで前記加圧ローラ（２）の押圧力を制御するようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたヘミング装置（１０）であって、前記支持アーム（３）は、前記モータ（４）のモータ出力フランジ（４ｃ）を中心として放射状に配設された複数の加圧ローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）を回転自在に支持したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載されたヘミング装置（１０）であって、前記モータ（４）はサーボモータ（４ａ）であり、割り出し制御して前記複数の加圧ローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）を、ヘミング加工位置に割り出すことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載されたヘミング装置（１０）であって、前記モータ（４）のモータ出力フランジ（４ｃ）の中心から前記複数の加圧ローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）にそれぞれ押圧される前記ワーク（Ｗ）の押圧点までの距離は、等距離であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載されたヘミング装置（１０）であって、前記アンビル（８）のコーナー部には、予備曲げ加工をするためにアクチュエータ（９ａ）で動作する予備曲げパンチ（９ｄ）を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載されたヘミング装置（１０）であって、前記予備曲げパンチ（９ｄ）の加工面は、予備曲げ加工をするときアウターパネル（Ｗｏ）の外周フランジに波型形状を加工するために、波型（９ｅ）に形成したことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、ロボット（１）に取り付けた予備曲げ用加圧ローラ（２ａ）と、小径用加圧ローラ（２ｂ）と、本曲げ用加圧ローラ（２ｃ）と、極小径用加圧ローラ（２ｋ）からなる加圧ローラ（２）をアンビル（８）に載置したワーク（Ｗ）に押圧しながら加工するヘミング加工方法であって、前記ワーク（Ｗ）に、前記加圧ローラ（２）をモータ（４）の回転トルクで押圧力を制御し、揺動させながら押圧して波型形状に予備曲げ加工する第１工程と、前記モータ（４）の回転トルクで前記本曲げ用加圧ローラ（２ｃ）の押圧力を制御し、押圧して波型形状を解消させて均等な本曲げ加工する第２工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１に係るヘミング装置の発明によれば、先端部で前記加圧ローラを回転自在に支持する支持アームと、この支持アームの基端部に軸支され、前記基端部の回りに前記支持アームを回転させるモータと、前記モータを前記ロボットに固定する支持ヘッドと、を備え、前記モータの回転トルクで前記加圧ローラの押圧力を制御するようにしたことにより、シンプルな構成となり、追従性がよく、しかも、部品点数が少なくてコンパクトなヘミング装置を提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、支持アームは、モータのモータ出力フランジを中心として放射状に配設された複数の加圧ローラを回転自在に支持することにより、例えば、複数の加圧ローラの一つは予備曲げ用ローラ、ドアのキャラクターライン等用の小径ローラ、そして、主ヘム用ローラを支持できるため、必要とするローラへの入れ替えがスピーディにできる。

請求項３に係る発明によれば、モータは、サーボモータであり、このサーボモータによる割り出し制御により、複数の加圧ローラを、それぞれのヘミング加工位置に割り出すことにより、追従性がよく、また、加圧ローラの押圧力を制御し、ヘミング加工場所によって押圧力を変えることができるため、ヘミング品質の向上を図ることが可能である。しかも、部品点数が少なくてコンパクトなヘミング装置を提供することができる。

請求項４に係る発明によれば、モータのモータ出力フランジの中心から複数の加圧ローラのワークの押圧点までの距離を等距離にしたことにより、ティーチング作業が簡素であり、無駄な動作を解消することができるため、効率のよいヘム加工ができる。

請求項５に係る発明によれば、これまで、コーナー部のヘミング加工は何度も往復して徐々に加工しなければならなかったが、アンビルのコーナー部には、予備曲げ加工をするためにアクチュエータで動作する予備曲げパンチを備えたことにより、徐々に加工することを解消することができたため、ヘミング加工時間の短縮が図れる。

請求項６に係る発明によれば、予備曲げパンチは波型形状に加工するために波型形状をした予備曲げパンチとしたことにより、ダレ、シャクレ及びコーナー部の飛び出しのない、良質のヘム加工を行うことができる。

請求項７に係る発明によれば、ワークに押圧しながら加工するヘミング加工方法は、第１工程において、モータの回転トルクで加圧ローラの押圧力を制御して、コーナー部であっても、湾曲部であっても波型形状に加工し、均等なしわを形成することにより、第２工程で、本曲げ用加圧ローラの押圧力を制御して連続に押圧することにより、波型形状のしわを解消させ、均等な折り曲げ加工することが容易にできる。

本発明のヘミング装置の全体を示す斜視図である。 本発明のヘミング装置のローラヘッドを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線の断面図である。 本発明のヘミング装置のローラヘッドの変形例を示す斜視図である。 本発明のヘミング装置のローラヘッドを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は支持アームの変形例を説明する説明図である。 各種加圧ローラによるヘム加工を示し、（ａ）は予備曲げ用加圧ローラの正面図、（ｂ）は予備曲げ用加圧ローラの断面図、（ｃ）は小段差用加圧ローラの正面図、（ｄ）は小段差用加圧ローラの断面図、（ｅ）は本曲げ用加圧ローラの正面図、（ｆ）は本曲げ用加圧ローラの断面図である。 予備曲げ用加圧ローラと本曲げ用加圧ローラとを比較した比較図である。 アンビルのコーナー部の予備曲げ装置を示し、（ａ）は側面から見た断面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ矢視図である。 予備曲げパンチの波型形状を示す３面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図である。 予備曲げ加工後の波型形状のヘムフランジを示し、（ａ）は伸びフランジ部を示す斜視図、（ｂ）は縮みフランジ部を示す斜視図である。 ヘミング加工方法を説明する図であり、（ａ）は支持アームの断面図、（ｂ）は（ａ）の背面図である。また、（ｃ）は工具の断面図、（ｄ）は（ｃ）の背面図である。（ｅ）はワークの一例を示す平面図、（ｆ）は（ｅ）に示すＢ部の波型の加工方法の説明する斜視図である。さらに、（ｇ）は予備曲げ用加圧ローラによる波型の加工方法を説明図、（ｈ）は（ｅ）に示すＣ部の波型の加工方法を説明する斜視図である。 従来のヘミング装置の全体図である。 従来のローラ支持部の構成を示し、（ａ）はスプリング方式の断面図、（ｂ）はサーボモータ方式を示す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、ヘミング装置１０は、多関節のロボット１と、このロボット１のロボットハンド部１ａの先端部に装着されたローラヘッド６と、ワークＷを載置するアンビル８とによって構成されている。

＜ロボットの構成＞
図１に示すように、ロボット１は、多関節ロボットであり、ここでは、基本３軸と手首３軸の計６軸が制御されている。基本３軸は、ロボット１の本体をベース１ｆ上で旋回させるＳ軸と、下腕１ｄを動かすＬ軸、上腕１ｃを回転させるＵ軸があり、ロボットハンド１ａ（エンドエフェクタ）の位置を定めている。手首３軸は、上腕を旋回するＲ軸、手首を振るＢ軸、手首回転するＴ軸を有している。
このロボットハンド部１ａは、上腕１ｃの先端部に設けられた屈曲自在の関節部１ｂを介してフランジ状の接続部が形成されている。ロボットハンド部１ａは、位置制御されている。
なお、ロボット１は例えば、ＭＯＴＯＭＡＮ（登録商標）ＥＳ１６５Ｎが好適である。

＜アンビルの構成＞
図１に示すように、アンビル８は、ロボット１の近傍に配置されている。アンビル８は、ヘミング加工の金床であり、横幅は、例えば、１．１ｍであり、ワークＷの形状に合わせて形成されている。また、ロット番号の変更やメンテナンスの際には、アンビル８が交換される。アンビル８の本体は、例えば、車両のドアのアウタパネルの外形に合わせた曲面を有するフレーム８ａ（図７参照）から形成されている。
また、アンビル８の４箇所のコーナー部には、予備曲げ加工をするために予備曲げ装置９が設けられている。この予備曲げ装置９は、予備曲げパンチ９ｄと、この予備曲げパンチ９ｄを動作させるエア用アクチュエータ９ａと、から構成されている。
また、アンビル８の略四辺形の各辺には、ワークＷを固定するクランパ９ｄ，９ｅ，９ｆ…が各辺に１個、または、２個ずつ配置されている。これらのクランパ９ｄ，９ｅ，９ｆ…にもエア用アクチュエータが配置されている。

≪ローラヘッドの構成≫
ローラヘッド６は、図２（ｂ）に示すように、先端部に本曲げ用の加圧ローラ２を回転自在に支持する支持アーム３と、この支持アーム３の基端部に軸支され、基端部の回りに支持アーム３を回転させるモータ４と、モータ４をロボット１に固定する支持ヘッド５と、を備えた部材である。ローラヘッド６は、ロボットハンド１ａの接続部に一つのユニットとして接続される。

＜支持ヘッドの構成＞
支持ヘッド５は、図２（ｂ）に示すように、断面視ではＴ字状に形成された部材である。支持ヘッド５は、板状の垂直部に開口部が設けられ、その開口部にモータ４を通して支持するモータ支持部５ａと、モータ４をロボット１に固定する円盤状のフランジ部５ｂとから構成されている。
＜モータ支持部＞
モータ支持部５ａは、モータ４の外径の寸法に合わせた穴５ｃが形成されており、この穴５ｃにモータ４の本体が挿入された後、モータ４のフランジ部４ｂに設けられた１２本のボルトによってモータ支持部５ａの側面に固定されている。
＜フランジ部の構成＞
フランジ部５ｂは、ロボットハンド１ａの接続部と同類のフランジが形成されている。支持ヘッド５のフランジ部５ｄは、フランジ部５ｄの中央に設けられた凸状のインロー部とロボットハンド１ａの接続部との穴によって芯出しが行われ、６本のボルトによってロボットハンド１ａの接続部に固定されている。

＜モータの構成＞
モータ４は、サーボモータ４ａである。このサーボモータ４ａには、減速比が１／９０
の減速機が内蔵されている。定格回転速度は、３．３７min^-1である。また、このサーボモータ４ａには、ロータリエンコーダと電磁ブレーキが内蔵されている。このロータリエンコーダは、回転の機械的変位量を電気信号に変換し、この電気信号を処理して回転角度（位置）・回転速度などを検出する。電磁ブレーキは位置を保持するために機能する。また、サーボモータ４ａは、電流を制御してモータの発生トルクを制御することができる。回転トルクは、このトルク制御に相当する。

≪サーボモータの働き≫
サーボモータ４ａの働きには、トルク制御と、速度制御と、位置制御との３つの制御がある。
＜トルク制御＞
・トルク制御とは、モータ４に流す電流を制御してモータ４の発生トルクを制御する。
つまり、トルク指令によりモータ４の発生トルクをコントロールできる。トルク制御モード（モード1）では、速度に関係なく一定のトルクでモータ４を駆動する。
＜速度制御＞
・速度制御とは、速度指令電圧に応じて無断階にモータ４の回転速度を変える。
つまり、速度の指令によりモータ４の回転速度をコントロールできる。速度制御モード（モード2）では、負荷に関係なく一定の速度でモータ４を回転させる。
＜位置制御＞
・位置制御とは、位置指令により、モータ４の回転角度（位置）と回転速度（移動速度）を制御する。つまり、位置指令により、複数の加圧ローラを、それぞれヘミング加工位置に割り出すことができる。
位置制御モード（モード３）はサーボモータの最も一般的な動作であり、指令された位置にモータ４を動かし、その位置に保持する。別の位置が指令されればすぐにその位置へ移動できる。
したがって、サーボモータ４ａの回転トルクで加圧ローラ２の押圧力を制御するように構成されているため、たとえ、ロボットハンド系のたわみがあったとしても、前記したティーチングレベルＬ_TとヘミングレベルＬ_Hとの差である距離δを吸収することができることから、従来の加圧センサであるロードセルが不要にできる。

＜支持アームの構成＞
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、支持アーム３は、正面視で両端部がＲに形成された「腕」である。支持アーム３は、前記したモータ４の出力軸に１２本のボルトによって固定されている。
図３は、本発明の変形例を示すヘミング装置の斜視図である。
図１と図３の相違点は、プログラムの他に、支持アーム３と支持アーム３ａの形状にある。図４は、図３に示すヘッドローラ６ａ′を拡大した拡大図であり、ロボットハンドに装着されたローラヘッドを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は請求項４に係る支持アームの変形例を説明する説明図である。
図４の（ａ）に示すように、支持アーム３ａは、略３等分にしたベルクランク状に形成され、モータ４のモータ出力フランジ４ｃを中心として放射状に配設された複数の加圧ローラ２ａ，２ｂ，２ｃが回転自在に支持されている。モータ出力フランジ４ｃの中心から加圧ローラ２ａ，２ｂ，２ｃまでの距離は寸法ａ，ａ，ａで同じになっている。小径加圧ローラ２ｃの直径が異なるため、モータ出力フランジ４ｃの中心から押圧点Ｐまでの距離Ｈが異なる。したがって、ロボット１へのティーチングは、各種加圧ローラごとにティーチングしなければならず、多大な工数が必要である。
これを改善したのが、図４の（ｃ）である。
図４の（ｃ）に示す支持アーム３ａ’は、モータ４のモータ出力フランジ４ｃの中心から複数の加圧ローラ２ａ，２ｂ，２ｃのワークＷの押圧点Ｐからモータ４の軸心までの高さＨの距離は、それぞれが等距離になるように、加圧ローラ２ａ，２ｂ，２ｃの大きさ（直径）に合わせてアーム３ａの長さを変えている。例えば、加圧ローラ２ｃの位置は寸法ｂと角度αに変えている。
なお、厚みＴは、アウタパネルＷｏの板厚ｔｏ×２＋インナパネルＷｉの板厚ｔｉをいう。

＜加圧ローラの構成＞
加圧ローラ２は、図２の（ｂ）に示すように、転動しながらワークＷを押圧し、へム加工を施すローラである。加圧ローラ２の外周は、熱処理が施されており、耐摩耗性を高めた部材から構成されている。
加圧ローラ２は、図２の（ｂ）に示すように、中心に設けた貫通穴の内周面にベアリング２ｅが装着され、スナップリング２ｆによって保持されている。また、このベアリング２ｅの内輪の穴にはシャフト２ｄが挿通され、シャフト２ｄはカラー２ｇを介してアーム３に装着され、スリーブ２ｈを介してナット２ｎによってアーム３に固定されている。
図２の（ｂ）に示す加圧ローラ２の交換は、シャフト２ｄの頭部に設けられた六角穴に六角棒レンチを装着し、ナット回し工具でナット２ｎのゆるめ作業を行い、アーム３からに一体になったシャフト２ｄを抜き取る抜き取り作業が随時必要になる。

図５は、各種加圧ローラによるヘム加工を示し、（ａ）は予備曲げ用加圧ローラの正面図、（ｂ）は予備曲げ用加圧ローラの断面図、（ｃ）は小段差用加圧ローラの正面図、（ｄ）は小段差用加圧ローラの断面図、（ｅ）は本曲げ用加圧ローラの正面図、（ｆ）は本曲げ用加圧ローラの断面図である。
加圧ローラ２は、ここでは３種類用意されている。図４の（ｂ）に示すように、加圧ローラ２は、例えば、予備曲げ用ローラ２ａと、本曲げ用ローラ２ｂと、小径の小段差用加圧ローラ２ｃ等であり、これらの加圧ローラ２を取り外すことなく瞬時に入れ替えることができる。

＜予備曲げ用加圧ローラの構成＞
図５の（ｂ）に示すように、予備曲げ用加圧ローラ２ａは、４５度の折り曲げ加工用であり、４５度面取りをした９０度テーパ面を有するローラが好適である。
なお、押圧点Ｐのずれがないように、その誤差分の位置補正を不要にしたのが、図４の（ｃ）に示す支持アーム３ａ’である。図４の（ｃ）に示すように、モータ出力フランジ４ｃの中心から加圧ローラ２ａ，２ｂまでの距離は寸法ａ，ａで同じになっている。それであっても、加圧ローラ２ａ，２ｂのワークＷの押圧点Ｐからモータ４の軸心までの高さＨの距離を同じにすることができる。その理由を説明したのが、図６である。
図６は、予備曲げ用加圧ローラと本曲げ用加圧ローラとを比較した比較図である。
図６に示すように、予備曲げ用加圧ローラ２ａのローラ半径は、本曲げ用加圧ローラ２ｂのローラ半径よりもワークＷの板厚ｔｏ＋ｔｉの２枚分大きくなっているのが判る。このように、予備曲げ用加圧ローラ２ａのローラ半径をｔｏ＋ｔｉ分大きくすることにより、本曲げ用加圧ローラ２ｂの押圧位置と同じ位置で、予備曲げ用ローラ加圧２ａによって４５度傾斜加工ができる。
なお、もう一つの方法は、予備曲げ用加圧ローラ２ａのローラ半径がもっと大きくして、予備曲げ用加圧ローラ２ａと干渉しないようにアンビル８の角部に面取りを施すことにより、予備曲げ用加圧ローラ２ａの回転芯を同じにすることができる。

＜本曲げ用加圧ローラの構成＞
本曲げ用加圧ローラ２ｂは、図５の（ｆ）に示すように、予備曲げ用加圧ローラ２ａの後を受けて仕上げ加工を施す本曲げ用の加圧ローラである。

＜小段差用加圧ローラの構成＞
小段差用加圧ローラ２ｃは、図５の（ｄ）に示すように、ドアのキャラクターライン等の小段差用のヘム加工用であり、先端が小径のローラである。
同様に、ローラ径が縮小しても押圧点Ｐのずれがないようにしたのが、図４の（ｃ）に示す支持アーム３ａ’である。小段差用加圧ローラ２ｃの場合は、図４の（ｃ）に示すように、角度α分だけ位置を変え、アームの長さも長さａから長さｂに延長されている。このようにして、本曲げ用加圧ローラ２ｂの押圧点Ｐと、小段差用加圧ローラ２ｃの押圧点Ｐを一致させている。
つまり、モータ４の中心から本曲げ用加圧ローラ２ｂと小段差用加圧ローラ２ｃのワークＷの押圧点Ｐからモータ４の軸心までの高さＨの距離は、等距離になっている。
このようにすることにより、本曲げ用加圧ローラ２ｂから小段差用加圧ローラ２ｃに代えても、押圧点Ｐからモータ４の軸心までの高さＨの距離がずれないため、その誤差分の位置補正を行う必要がないため、ティーチングが容易になる。

図７は、アンビルのコーナー部の予備曲げ装置を示し、（ａ）は側面から見た断面図である。図７の（ａ）に示すように、コーナー部の予備曲げ装置９は、アンビル８のフレーム８ａの下面にはステー８ｂがボルトによって固定され、そのステー８ｂの下面には、Ｌ形のプレート８ｃがボルトによって固定されている。
さらに、Ｌ形のプレート８ｃの側面には、くの字状に屈曲したサポート９ｆが固定されている。このサポート９ｆの下端部にはピンＰ１が設けられ、また、屈曲したコーナー部にもピンＰ２が設けられている。一方、タンブラ９ｇはＬ字状に形成され、中間部の左側には、前記したピンＰ２によって、回動自在に保持されており、その上端部には、予備曲げパンチ９ｄがボルトによって固定されている。
アクチュエータ９ａは、エアシリンダ９ｂとシリンダロッド９ｃから構成されたロッド側トラニオン形になっており、このロッド側トラニオン形のエアシリンダ９ｂのピンが前記したピンＰ１である。また、シリンダロッド９ｃの端部は２山クレビス形になっており、前記したタンブラ９ｇの端部とはピンＰ３によって回動自在に支持されている。

この結果、アクチュエータ９ａのエアシリンダ９ｂの一方に高圧エアが供給され、シリンダロッド９ｃが短縮すると、アクチュエータ９ａはピンＰ１を支点にして２点鎖線に示すように右の位置へ回動する。また、タンブラ９ｇはピンＰ３を中心にして回動して離間し、待機位置に移動する。
一度、駆動指令が出ると、エアシリンダ９ｂの他方に高圧エアが供給され、シリンダロッド９ｃが伸張し、予備曲げパンチ９ｄは実線に示す位置にすばやく移動し、波型形状の予備曲げ加工を行う。

図７の（ｂ）は、（ａ）に示すＣ矢視図である。図７の（ｂ）に示すように、アンビルに載置されたワークＷのコーナー部にあって、予備曲げパンチ９ｄにより波型形状の予備曲げ加工を行う様子が判る。

図８は、予備曲げパンチの波型形状を示す３面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図である。図８の（ｂ）、（ｃ）に示すように、予備曲げパンチ９ｄの先端部は、下面が切りかかれ、波型形状を成形するための突起９ｅが設けられている。

図９は、予備曲げパンチによる波型形状（アウターパネル（Ｗｏ）の外周フランジ）の加工例を示し、図９の（ａ）は、伸びフランジ部を示す斜視図、（ｂ）は縮みフランジ部を示す斜視図である。図９の（ｂ）に示すように、コーナー部の縮みフランジ部の場合、アウタパネルＷｏは、特に、本曲げパンチによる加工の前に、波型形状をした予備曲げパンチ９ｄにより、均等な波型形状の均等に収縮した形状に加工ができるため、その後の仕上がりに特に効果がある。
つまり、コーナー部は、予備曲げパンチにより最適な、波型のしわ形状を統制して形成する。これにより、その後工程である本曲げ用加圧ローラ２ｂの加圧により、このしわ形状が塑性変形によって縮む箇所が均等に分散されるので、容易に平らにできる。
また、図９の（ａ）に示すように、コーナー部以外の箇所であっても構わない。アウタパネルＷｏは、タイヤアーチ部の伸びフランジ部であっても、通常の予備曲げローラ２ａにより波型形状にすることができる。
このように、つぎの工程の本曲げ加工をする際、縮む箇所や伸びる箇所を均等に分散することができるため、結果として本曲げ加工においては、きれいな仕上がりのヘミング加工ができる。

ここで、本発明のヘミング装置１０の動作について、図３、図４を参照して説明する。
ロボット１のティーチングとは、リモコン操作でプログラムを作成する方法をいう。
ロボット１のような多関節ロボットに代表される産業用ロボットは、ＮＣ工作機械と同様にプログラムにより動作する。したがって、多関節ロボットを動作させて作業させるにはＮＣ工作機械と同様にプログラムを作成する必要がある。しかしながら、多関節ロボットは、６軸（Ｂ，Ｌ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ軸）の制御軸を有するため、プログラムの作成は複雑で難解になるため、多関節ロボットのロボットバンド１ａに固定された加圧ローラ２で押付けながら機体をリモコンで操作し、その姿勢を記憶させる方法が採用されている。つまり、所定の軌跡を加圧ローラ２でなぞり、その動作を記憶させることでプログラムを作成する方法である。
ロボット１にティーチング作業は終了したものとし、その後の動作を説明する。

＜第１工程＞
起動釦を押すと、ヘミング装置１０の動作が開始する。
図３に示すように、第１工程は段取り工程である。ロボット１のロボットハンド１ａは図示しない後方の待機位置に移動している。図示しない隣接されたワーク搬送ロボットがアウタパネルＷｉ（図６参照）をアンビル３の上面に載置する。つづいて、同じワーク搬送ロボットがアウタパネルＷｉの上面にインナパネルＷｏ（図６参照）を載置する。
そうすると、ワーク固定用のクランパ １１ａ，１１ｂ…１１ｈが一斉に駆動し、ワークＷをアンビル３の上面に固定する。

＜第２工程＞
図３に示すように、第２工程は、アンビル３の４隅のコーナー部の予備曲げパンチ９ｄ，９ｄ…が一斉に駆動する。図８の（ｂ）、（ｃ）に示すように、予備曲げパンチ９ｄ，９ｄ…の形状はブロック状であり、この端面に波型９ｅ…を有する成形面が形成されている。予備曲げパンチ９ｄ，９ｄ…は、この波型９ｅ…の成形面を使用してワークＷを波型に形成する予備曲げ加工をする。

＜第３工程＞
第３工程は、予備曲げヘム加工である。ロボット１の上腕１ｃと、下腕１ｄの体勢がワークＷの上方に移動し、各関節が回動し、ロボット１の姿勢を変え、図３に２点鎖線で示すローラヘッド６ａ’をワークＷの加工箇所の上部に移動する。
加圧ローラ２の最初のローラである予備曲げ用加圧ローラ２ａは、図４の（ｃ）に示すように、支持アーム３ａをサーボモータ４ａの回転位置制御の割り出し制御により１２０度回動すると、予備曲げ用加圧ローラ２ａに入れ替わる。この入れ替えがあっても、サーボモータ４ａの中心と押圧点Ｐまでの高さＨは同じになっているため、ロボットハンド１ａの余分な動作は一切必要ない。

第３工程において、予備曲げ用加圧ローラ２ａと第１工程でワークＷを固定したクランパ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…とが順番に干渉するため、この干渉を回避するために、予備曲げ用加圧ローラ２ａが接近してきたら、干渉する前に事前に各アクチュエータ９ｂが作動して固定位置から開放され、予備曲げ用加圧ローラ２ａとの干渉が回避される。
また、予備曲げ用加圧ローラ２ａが予備曲げ加工を完了させて、不干渉領域に移動すると順番に各アクチュエータ９ｂ…が作動して固定位置に戻る。

第４工程は、本曲げヘム加工である。図３に示すように、予備曲げ用加圧ローラ２ａによる予備曲げ加工が終わると、ロボットハンド１ａが上昇し、予備曲げ用加圧ローラ２ａから本曲げ用加圧ローラ２ｂへ入れ替えを行う。
そして、予備曲げ用加圧ローラ２ａが転動した奇跡と同様に本曲げ用加圧ローラ２ｂが転動する。とくに、ワークＷのコーナー部の４隅は、図９に示すように、ワークＷが波型形状にヘム加工された後を受けて、本曲げ用加圧ローラ２ｂによって複数回の往復転動による押圧を経て、仕上げられる。
コーナー部からコーナー部までは、より回数の少ない往復転動による押圧を経て、仕上げられる。

このように、ヘミング装置１０は、従来のローラ式ヘミング装置とは比較にならないほど簡素な構成と、サーボモータ４ａのトルク制御、回転位置制御により、従来のロードワッシャの機能を補完することができることから、シンプルな構成となり、追従性がよく、しかも、部品点数が少なくてコンパクトなヘミング装置を提供することができる。かつ、仕上がり精度、と見栄えに遜色ないヘミング装置１０を提供することができる。

請求項７に係るヘミング加工方法について説明する。
このヘミング加工方法は、コーナー部においては、ロボット１に取り付けた予備曲げ用加圧ローラ２ａにてアンビル８に載置したワークＷに、積極的にしわを加工し、本曲げ用加圧ローラ２ｃにて仕上げ加工をする方法である。
第１工程は、ワークＷのヘムフランジの縮みフランジ部のコーナー部Ｂ（図１０（ｅ）参照）や伸びフランジ部のタイヤアーチ部Ｃと（図１０（ｅ）参照）は、加圧ローラ２をモータ４の回転トルクで押圧力を制御し、揺動させながら押圧して波型形状に予備曲げ加工する。
第２工程は、モータ４の回転トルクで前記本曲げ用加圧ローラ２ｃの押圧力を制御して押圧し、波型形状を解消させて均等な本曲げ加工する。

図１０の（ｅ）に示すように、例えば、リヤードアの場合、ドアにはストレート部Ａと、コーナー部Ｂと、タイヤアーチ部Ｃと、湾曲部Ｄとから構成されているが、波型形状の予備曲げ加工は、コーナー部Ｂとタイヤアーチ部Ｃが好適である。
コーナー部Ｂは極小径用加圧ローラ２ｋをモータ４の回転トルクで押圧力を制御し、揺動させながら押圧して波型形状に予備曲げ加工する。
タイヤアーチ部Ｃは予備曲げ用加圧ローラ２ａ、または、本曲げ用加圧ローラ２ｃをモータ４の回転トルクで押圧力を制御し、揺動させながら押圧して波型形状に予備曲げ加工するのが第１工程である。
第２工程は、モータ４の回転トルクで本曲げ用加圧ローラ２ｃの押圧力を制御し、押圧して波型形状を解消させて均等な本曲げ加工する。この第１、第２工程を含むことを特徴とするヘミング加工方法である。
このように、ワークＷの予備曲げ加工で波型形状にする部位は、曲げ加工したときにヘム品質に悪影響を及ぼす縮みフランジになるコーナー部Ｂと、伸びフランジになるタイヤアーチ部Ｃである。図１０の（ｆ）、（ｈ）に示すように、加圧ローラ２を揺動させながら押圧して波型形状に予備曲げ加工する部位は、ワークＷのアウタパネルＷｏの外周フランジ（ヘムフランジとも言う）である。

図１０の（ａ）、（ｂ）に示すように、支持アーム３に装着された本曲げ用加圧ローラ２ｃの反対側には、極小径用加圧ローラ２ｋが固定されている。この極小径用加圧ローラ２ｋを使用して、（ｅ）に示すコーナー部Ｂを、（ｆ）に示す斜視図のように、揺動させながら押圧して木目細かに波型形状のしわを加工する。このように、極小径用加圧ローラ２ｋの軸線を絶えず変更して押圧する制御は、６軸制御の多関節ロボットであれば、容易にティーチングができる。なお、極小径用加圧ローラ２ｋは、他の予備曲げ用加圧ローラ２ａや小径用加圧ローラ２ｂの反対側に設けても構わない。

図１０の（ｇ）に示すように、アウタパネルＷｏを４５度に傾斜させるのは、予備曲げ用加圧ローラ２ａであるが、その４５度よりもさらに深く押圧し、揺動させながら押圧して波型形状に加工する。（ｈ）に示すように、湾曲部Ｃは、この予備曲げ用加圧ローラ２ａの揺動と押圧により、波型形状のしわを加工する。このように、予備曲げ用加圧ローラ２ａの軸線を絶えず変更して押圧する制御は、６軸制御の多関節ロボットであれば、容易にティーチングができる。

図１０の（ｅ）に示すように、特に自動車用リヤードアのタイヤアーチ部のヘミング加工においては、アウタパネルＷｏの外周フランジ（以下、ヘムフランジ）が、約９０度直立している状態から、予備曲げ加工で約４５度の曲げ加工をして、本曲げ加工で０度の曲げ加工をするとき、この部位のヘムフランジには、先端部行くほど材料の伸ばし加工の量が多くなりへミング加工時、材料を伸ばした反発として縮もうとする力が発生して、アウター側に歪が発生しヘミング品質上好ましくないという問題がある。
そこで、この部位のヘムフランジにおいては、予備曲げ加工時にヘムローラの角度を変えずに、または、ヘムローラの角度を変えながら押圧して波型形状に成形することにより、あらかじめ、ヘムフランジの先端部領域を伸ばしておいて、本曲げ加工をすることにより、アウター側に歪が発生することなく、良好なヘミング品質を得ることができる。

また、上記とは逆にワークのコーナー部のヘミング加工においては、ヘムフランジが、約９０度直立している状態から、予備曲げ加工で約４５度の曲げ加工をして、本曲げ加工で０度の曲げ加工をするとき、この部位のヘムフランジには、先端部行くほど材料が圧縮（縮む）されなければならないが、実際は、材料が圧縮（縮む）することは困難であり、しわができてヘミング加工が完了するのであるが、そのしわの出来る箇所が偏ったり、1つの大きなしわになったりしてヘミング品質上好ましくないという問題がある。
そこで、この部位のヘムフランジにおいては、コーナー部のＲが大きいときは、予備曲げ加工時にヘムローラの角度を変えながら押圧して波型形状に成形し、しわの出来る箇所を複数箇所に分散することにより、しわの出来る箇所が偏ったり、1つの大きなしわになることなく、良好なヘミング品質を得ることが可能になった。

本発明は、その技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。例えば、アームの変形例は、ローラ３個までに限定するものではなく、４個、５個と増やしてもよい。
なお、従来の技術との大きな相違点は、図１２の（ｂ）に示すように、ボールネジのネジ軸５４ａの転方向にヘムローラ７４を加圧するのに対し、本発明は、支持アーム３の回動方向へ加圧するため、この加圧方向が９０度相違して点にある。
さらに、方法の発明では、コーナー部Ｂの加工方法は、極小径用加圧ローラ２ｋを紹介したが、図１０の（ｃ）、（ｄ）に示すように、ローラをなくした押圧工具としても構わない。

１ ロボット（多関節ロボット）
１ａ ロボットハンド（接続部）
１ｂ 関節
１ｃ 上腕
１ｄ 下腕
１ｅ バランサ
１ｆ ベース
２ 加圧ローラ（ローラ）
２ａ 予備曲げ用加圧ローラ
２ｂ 小径用加圧ローラ
２ｃ 本曲げ用加圧ローラ
２ｄ シャフト
２ｅ ベアリング
２ｆ スナップリング
２ｇ カラー
２ｈ スリーブ
２ｋ 極小径用加圧ローラ
２ｎ ナット
２ｓ 押付工具
３，３ａ， 支持アーム（アーム）
４ モータ（サーボモータ）
４ａ サーボモータ
４ｂ フランジ部
４ｃ モータ出力フランジ
５ 支持ヘッド
５ａ モータ支持部
５ｂ フランジ部
５ｃ 穴
６，６ａ ローラヘッド
８ アンビル
８ａ フレーム
８ｂ ステー
８ｃ プレート
９ 予備曲げ装置
９ａ アクチュエータ
９ｂ エアシリンダ
９ｃ シリンダロッド
９ｄ 予備曲げパンチ
９ｅ 波型
９ｆ サポート
９ｇ タンブラ
１０ アームローラヘミング装置
１１ａ，１１ｂ…１１ｈ クランパ
Ａ ストレート部
Ｂ コーナー部
Ｃ タイヤアーチ部
Ｄ 湾曲部
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ ピン
Ｗ ワーク
Ｗｉ インナパネル
Ｗｏ アウタパネル

Claims (7)

1. ロボット（１）に取り付けた加圧ローラ（２）をアンビル（８）に載置したワーク（Ｗ）に押圧しながら加工するヘミング装置（１０）であって、
   先端部で前記加圧ローラ（２）を回転自在に支持する支持アーム（３）と、
   この支持アーム（３）の基端部に軸支され、前記基端部の回りに前記支持アーム（３）を回転させるモータ（４）と、
   前記モータ（４）を前記ロボット（１）に固定する支持ヘッド（５）と、を備え、
   前記モータ（４）の回転トルクで前記加圧ローラ（２）の押圧力を制御するようにしたことを特徴とするヘミング装置（１０）。
2. 前記支持アーム（３）は、前記モータ（４）のモータ出力フランジ（４ｃ）を中心として放射状に配設された複数の加圧ローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）を回転自在に支持したことを特徴とする請求項１に記載のヘミング装置（１０）。
3. 前記モータ（４）はサーボモータ（４ａ）であり、
   割り出し制御して前記複数の加圧ローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）を、ヘミング加工位置に割り出すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘミング装置（１０）。
4. 前記モータ（４）のモータ出力フランジ（４ｃ）の中心から前記複数の加圧ローラ（２ａ，２ｂ，２ｃ）にそれぞれ押圧される前記ワーク（Ｗ）の押圧点までの距離は、等距離であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のヘミング装置（１０）。
5. 前記アンビル（８）のコーナー部には、前記コーナー部の予備曲げ加工をするためにアクチュエータ（９ａ）で動作する予備曲げパンチ（９ｄ）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヘミング装置（１０）。
6. 前記予備曲げパンチ（９ｄ）の加工面は、予備曲げ加工をするときアウターパネル（Ｗｏ）の外周フランジに波型形状を加工するために、波型（９ｅ）に形成したことを特徴とする請求項５に記載のヘミング装置（１０）。
7. ロボット（１）に取り付けた予備曲げ用加圧ローラ（２ａ）と、小径用加圧ローラ（２ｂ）と、本曲げ用加圧ローラ（２ｃ）と、極小径用加圧ローラ（２ｋ）からなる加圧ローラ（２）をアンビル（８）に載置したワーク（Ｗ）に押圧しながら加工するヘミング加工方法であって、
   前記ワーク（Ｗ）に、前記加圧ローラ（２）をモータ（４）の回転トルクで押圧力を制御して揺動させながら押圧して波型形状に予備曲げ加工する第１工程と、
   前記モータ（４）の回転トルクで前記本曲げ用加圧ローラ（２ｃ）の押圧力を制御し、押圧して波型形状を解消させて均等な本曲げ加工する第２工程と、
   を含むことを特徴とするヘミング加工方法。
   

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