JP2010284692A - ローラヘミング装置およびローラヘミング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘミング加工後のワークのフランジ形状を一定にできるローラヘミング装置およびローラヘミング方法を提供すること。
【解決手段】ローラヘミング装置１０は、本体１１に回転可能に支持された円柱形状のヘミングローラ１２と、ヘミングローラ１２の回転軸方向に直交する方向の位置を調整する加圧機構１３と、ヘミングローラ１２の回転軸方向の位置を調整する押出機構１４と、加圧機構１３および押出機構１４を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、加圧機構１３を制御して、アウタパネル２０のフランジ２２の折り曲げ点から所定距離だけ離れた位置にヘミングローラ１２を当接させるとともに、ヘミングローラ１２のサーボモータ１４１のトルクと所定のトルク基準値との差分に応じて押出機構１４を制御して、ヘミングローラ１２の回転軸方向の位置を調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ローラヘミング装置およびローラヘミング方法に関する。詳しくは、フランジが形成されたワークをヘミング加工するローラヘミング装置およびローラヘミング方法に関する。

従来より、自動車のドアパネルやサイドパネルやボンネットなどのパネルは、外側のアウタパネルと内側のインナパネルとが一体化されて構成されている。
このパネルを一体化させる工程は、例えば、上方に向かって形成されたフランジを有するアウタパネルに、インナパネルを重ね合わせるマリッジ工程と、ローラヘミング装置によりアウタパネルのフランジを内側に向かって屈曲させるヘミング工程と、からなる。

このローラヘミング装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されたローラと、本体に設けられてローラを回転軸方向に移動する移動機構と、を備える（特許文献１参照）。
このローラヘミング装置では、予め、アウタパネルの特性に応じてローラの回転軸方向の位置を調整しておく。そして、アウタパネルの端縁に沿ってローラヘミング装置を移動することで、アウタパネルのフランジをローラで押圧して内側に向かって屈曲させる。

特開２００８−０２３５８７号公報

ところで、以上のヘミング工程で使用されるアウタパネルは、ロットごとに、材質やフランジ長さに多少のばらつきが生じる場合がある。この場合、フランジの変形抵抗も一定ではないので、ヘミング加工後のフランジのスプリングバック量が一定にならず、ヘミング加工後のフランジの角度にばらつきが生じる、という問題がある。

本発明は、ヘミング加工後のワークのフランジ形状を一定にできるローラヘミング装置およびローラヘミング方法を提供することを目的とする。

本発明のローラヘミング装置（例えば、後述のローラヘミング装置１０）は、フランジ（例えば、後述のフランジ２２）が形成されたワーク（例えば、後述のアウタパネル２０）をヘミング加工するローラヘミング装置であって、本体（例えば、後述の本体１１）に回転可能に支持された円柱形状のローラ（例えば、後述のヘミングローラ１２）と、前記ローラの回転軸方向に直交する方向の位置を調整する第１位置調整機構（例えば、後述の加圧機構１３）と、前記ローラの回転軸方向の位置を調整する第２位置調整機構（例えば、後述の押出機構１４）と、当該第１位置調整機構および第２位置調整機構を制御する制御手段（例えば、後述のコントローラ５０）と、を備え、前記制御手段は、前記第１位置調整機構を制御して、前記フランジの折り曲げ点から所定距離だけ離れた位置に前記ローラを当接させるとともに、前記ローラの軸方向に作用する負荷を駆動負荷（例えば、後述のトルク）として検出し、当該検出した駆動負荷と所定のマスター負荷との差分を算出し、当該差分に応じて前記第２位置調整機構を制御して、前記ローラの回転軸方向の位置を調整することを特徴とする。

本発明のローラヘミング方法は、フランジが形成されたワークをヘミング加工するローラヘミング方法であって、本体に回転可能に支持された円柱形状のローラと、前記ローラの回転軸方向に直交する方向の位置を調整する第１位置調整機構と、前記ローラの回転軸方向の位置を調整する第２位置調整機構と、を備えるローラヘミング装置を用いて、前記ローラの軸方向に作用する負荷を駆動負荷として検出する検出工程と、当該検出した駆動負荷と所定のマスター負荷との差分を算出する差分算出工程と、当該差分に応じて前記第２位置調整機構を制御して、前記ローラの回転軸方向の位置を調整する位置調整工程と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、以下のようにして、ヘミング工程を行う。すなわち、ワークのフランジにローラヘミング装置のローラを当接させた状態で、このローラヘミング装置をフランジに沿って移動させる。すると、フランジは、ローラに押圧されて屈曲される。
ここで、第１位置調整機構を制御して、ローラのテーパ面の角部を、フランジの折り曲げ点から所定距離だけ離れた位置に当接させる。
また、ローラの軸方向に作用する負荷を駆動負荷として検出し、この検出した駆動負荷と所定のマスター負荷との差分を算出する。そして、この差分に応じて第２位置調整機構を制御して、ローラの回転軸方向の位置を調整する。

ワークの変形抵抗は、ローラの軸方向に作用する駆動負荷として検出できる。よって、上述のように、第２位置調整機構により、駆動負荷に応じてローラの回転軸方向の位置を調整することで、ワークの変形抵抗に応じてローラのフランジに対する押圧力を変化させることができる。よって、ロットごとにワークの材質やフランジ長さに多少のばらつきがあっても、ヘミング加工の加工条件を適宜変更して、ヘミング加工後のワークのフランジ形状を一定にできる。
また、第２位置調整機構を制御して、フランジの折り曲げ点からのローラの押圧点の距離を調整したので、ワークの座屈を防止できる。

この場合、前記駆動負荷が前記マスター負荷より大きい場合、前記位置調整工程では、前記フランジが大きく曲がる方向に前記ローラを位置させることが好ましい。

この発明によれば、駆動負荷がマスター負荷より大きい場合、フランジが大きく曲がる方向にローラを位置させた。すなわち、ワークの変形抵抗が大きい場合には、ローラの回転軸方向の位置を調整して、ローラのフランジに対する押圧力を増大させる。よって、ヘミング加工後のワークのフランジ形状を確実に一定にできる。

本発明によれば、第２位置調整機構により、駆動負荷に応じてローラの回転軸方向の位置を調整することで、ワークの変形抵抗に応じてローラのフランジに対する押圧力を変化させることができる。よって、ロットごとにワークの材質やフランジ長さに多少のばらつきがあっても、ヘミング加工の加工条件を適宜変更して、ヘミング加工後のワークのフランジ形状を一定にできる。
また、第２位置調整機構を制御して、フランジの折り曲げ点からのローラの押圧点の距離を調整したので、ワークの座屈を防止できる。

本発明の一実施形態に係るローラヘミング装置が適用されたローラヘミングシステムの全体斜視図である。 前記実施形態に係るローラヘミングシステムの加工テーブルの拡大斜視図である。 前記実施形態に係るローラヘミング装置の斜視図である。 前記実施形態に係るローラヘミング装置の制御手段の構成を示す図である。 前記実施形態に係るローラヘミング装置のヘミングローラの回転軸方向の位置を調整する動作のフローチャートである。 前記実施形態に係るローラヘミング装置のヘミングローラをワークのフランジに当接する動作を示す図である。 前記実施形態に係るローラヘミング装置のヘミングローラをワークのフランジに当接する動作を示す別の図である。 前記実施形態に係るローラヘミング装置のヘミングローラをワークのフランジに当接する動作を示す別の図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るローラヘミング装置１０が適用されたローラヘミングシステム１の全体斜視図である。

ローラヘミングシステム１は、ワークとしてのアウタパネル２０が載置された加工テーブル３０と、この加工テーブル３０の近傍に設置されたロボット４０と、このロボット４０を制御するコントローラ５０と、を備える。
アウタパネル２０は、１枚のパネルを屈曲して形成したものであり、平板状の基部２１と、この基部２１の周縁に形成されたフランジ２２と、を備える。

図２は、加工テーブル３０の拡大斜視図である。
加工テーブル３０は、床面に設けられた支持台３１と、この支持台３１に支持された金型３２と、を備える。
金型３２の上面の周縁部分は、中央部分よりも高くなっており、これにより、周縁部に沿って段差面３２１が形成されている。上述のアウタパネル２０は、フランジ２２が段差面３２１に当接するように配置される。
また、この金型３２の下面には、周縁部に沿って、溝３２２が形成されている。よって、この溝３２２は、アウタパネル２０のフランジ２２の延出方向に平行となっている。

ロボット４０は、床面に固定された基部４１と、この基部に設けられてローラヘミング装置１０の３次元空間上の位置および姿勢を調整するロボットアーム４２と、を備える。

図３は、ローラヘミング装置１０の斜視図である。
ローラヘミング装置１０は、ロボットアーム４２の先端フランジ４２ａに取り付けられている。このローラヘミング装置１０は、本体１１と、本体１１に回転可能に支持された円柱形状のローラとしてのヘミングローラ１２と、本体１１に設けられてヘミングローラ１２の回転軸方向に直交する方向の位置を調整する第１位置調整機構としての加圧機構１３と、本体１１に設けられてヘミングローラ１２を回転軸方向の位置を調整する第２位置調整機構としての押出機構１４と、を備える。

本体１１は、長尺な孔部１５ａが形成された外箱１５と、この外箱１５の孔部１５ａから突出し、ヘミングローラ１２を回転可能に支持するヘミングローラ支持部１６と、このヘミングローラ支持部１６の位置を調整する押出機構１４と、ヘミングローラ１２に対向して設けられた円盤状のガイドローラ１７と、外箱１５の孔部１５ａから突出し、ガイドローラ１７を回転可能に支持するガイドローラ支持部１８と、を備える。

ガイドローラ支持部１８は、ガイドローラ１７を回転可能に支持する支持部本体１８ａと、外箱１５の孔部１５ａから突出しヘミングローラ１２の回転軸に対して直交する方向を回転軸として、支持部本体１８ａを回転可能に支持するアーム１８ｂと、を備える。これにより、ガイドローラ１７の回転軸は、ヘミングローラ１２の回転軸に平行となったり、あるいは、ヘミングローラ１２の回転軸に対して傾斜したりする。

ヘミングローラ１２の先端面１２１は、面取りされて、第１位置調整機構としての２つのテーパ面を形成している（図６参照）。これら２つのテーパ面は、ヘミングローラ１２の先端側に形成された第１テーパ面１２２と、この第１テーパ面よりも基端側に形成されて回転軸に対する傾斜角度が第１テーパ面よりも小さい第２テーパ面１２３と、からなる。
ヘミングローラ１２の回転軸は、外箱１５の孔部１５ａから突没する方向に延びている。

押出機構１４は、サーボモータ１４１と、このサーボモータの回転軸に連結されたボールねじと、ヘミングローラ支持部１６に固定されてこのボールねじと螺合する図示されないナット部と、サーボモータ１４１に作用する駆動負荷としてのトルクを検出する負荷検出センサ１４２と、ヘミングローラ１２の軸方向の位置を検出する位置検出センサ１４３と、を備えている。

この押出機構１４は、サーボモータ１４１を駆動してボールねじを回転させることにより、ヘミングローラ支持部１６を外箱１５に対して突没する方向に移動させる。つまり、ヘミングローラ支持部１６を、ヘミングローラ１２の回転軸方向に沿って移動させる。

加圧機構１３は、ヘミングローラ支持部１６およびガイドローラ支持部１８のうち少なくとも一方を移動させることで、ヘミングローラ１２とガイドローラ１７との間隔を調整する。
ガイドローラ１７は、周縁で上述の金型３２に設けられた溝３２２に嵌合可能である。

図４は、コントローラ５０の構成を示す図である。
コントローラ５０は、各機能の処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、データを記憶するテーブルや各機能を実行するプログラムを記憶するメモリなどにより構成され、ロボット４０のロボットアーム４２を制御したり、ローラヘミング装置１０を制御したりする。

コントローラ５０は、ロボット４０のロボットアーム４２を制御するアーム制御部５１と、加圧機構１３を制御する加圧制御部５２と、ヘミングローラ１２の回転軸方向の位置の指令値を位置指令値として記憶する位置指令値データテーブル５３と、位置指令値データテーブル５３に記憶した位置指令値に基づいて押出機構１４のサーボモータ１４１を制御する押出制御部５４と、マスター負荷としてのトルク基準値を記憶するマスター負荷データテーブル５５と、負荷検出センサ１４２により検出したトルクとマスター負荷データテーブル５５に記憶したトルク基準値との差分を算出する差分負荷算出部５６と、差分負荷算出部５６で算出した差分に応じて位置指令値を算出する位置指令値算出部５７と、位置指令値算出部５７で算出された位置指令値を位置指令値データテーブル５３に記憶させる位置指令値変更部５８と、差分負荷算出部５６で算出した差分に応じて新たなトルク基準値を算出してマスター負荷データテーブル５５に記憶させるマスター負荷変更部５９と、を備える。

押出制御部５４は、位置指令値データテーブル５３に記憶した位置指令値を読み出し、この読み出した位置指令値に応じた所定位置にヘミングローラ１２が位置するように、位置検出センサ１４３によりヘミングローラ１２の位置を監視しながら、サーボモータ１４１に供給する電流を制御する。

差分負荷算出部５６は、マスター負荷データテーブル５５に記憶したトルク基準値を読み出し、負荷検出センサ１４２により検出したトルクから、この読み出したトルク基準値を減算することで、トルクの差分を算出する。

位置指令値算出部５７は、差分負荷算出部５６により算出した差分が正である場合、ヘミングローラ１２の回転軸方向の位置指令値を増加させる。
つまり、負荷検出センサ１４２により検出したトルクがトルク基準値より大きい場合、アウタパネル２０の変形抵抗が高いと判定し、位置指令値を増加させて、ヘミングローラ１２の位置を外箱１５からより突出させる。

マスター負荷変更部５９は、負荷検出センサ１４２により検出したトルクがトルク基準値より大きい場合、すなわち、差分負荷算出部５６により算出した差分が正である場合、負荷検出センサ１４２により検出したトルクを新たなトルク基準値とし、この新たなトルク基準値をマスター負荷データテーブル５５に記憶させる。

図５は、ヘミングローラ１２の回転軸方向の位置を調整する動作のフローチャートである。
ステップＳ１では、押出制御部５４により、位置指令値データテーブル５３に記憶した位置指令値を読み出し、この読み出した位置指令値に応じた所定位置にヘミングローラ１２が位置するように、押出機構１４に設けられたサーボモータ１４１に供給する電流を制御して、ヘミングローラ１２を回転軸方向の所定位置に向かって移動させる。

ステップＳ２では、押出制御部５４により、位置検出センサ１４３で検出したヘミングローラ１２の位置が、所定位置に到達したか否かを判定する。
この判定がＹＥＳである場合、ステップＳ４に移り、ＮＯである場合には、ステップＳ３に移る。

ステップＳ３では、押出制御部５４により、押出機構１４に設けられたサーボモータ１４１に入力する電流を増加して、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ４では、読み出した位置指令値に応じた所定位置にヘミングローラ１２が到達したため、差分負荷算出部５６により、負荷検出センサ１４２で検出したトルクと、マスター負荷データテーブル５５に記憶したトルク基準値との差分を算出する。

ステップＳ５では、位置指令値算出部５７により、差分負荷算出部５６で算出した差分が正であるか否かを判定する。この判定がＹＥＳである場合、ステップＳ６に移り、ＮＯである場合には、処理を終了する。

ステップＳ６では、差分負荷算出部５６で算出した差分が正であるため、アウタパネル２０の変形抵抗が高いと判定し、位置指令値算出部５７により、位置指令値を増加させて、位置指令値変更部５８により、この増加した位置指令値を位置指令値データテーブル５３に記憶させる。
ステップＳ７では、マスター負荷変更部５９により、負荷検出センサ１４２で検出したトルクを新たなトルク基準値とし、この新たなトルク基準値をマスター負荷データテーブル５５に記憶させて、ステップＳ１に戻る。

続いて、ローラヘミングシステム１の動作について説明する。
ローラヘミングシステム１は、以下のように動作する。
初期状態では、アウタパネル２０は、フランジ２２が段差面３２１に当接するように、金型３２上に配置されている。なお、このアウタパネル２０上には、図示しないインナパネルが配置されている。

まず、コントローラ５０のアーム制御部５１により、ロボット４０のロボットアーム４２を制御して、ローラヘミング装置１０を加工テーブル３０に接近させ、ローラヘミング装置１０のガイドローラ１７を金型３２下面の溝３２２に嵌合させる。

次に、コントローラ５０の加圧制御部５２により、加圧機構１３を制御して、ヘミングローラ１２とガイドローラ１７との間隔を接近させて、ヘミングローラ１２を金型３２上面の周縁部分上に配置する。
次に、押出機構１４によりヘミングローラ１２を外箱１５から突出させて、図６に示すように、ヘミングローラ１２の先端面１２１をアウタパネル２０のフランジ２２に当接させる。

次に、押出機構１４によりヘミングローラ１２をさらに外箱１５から突出させて、図７に示すように、ヘミングローラ１２の先端面１２１と第１テーパ面１２２との角部を、アウタパネル２０のフランジ２２に当接させて、このフランジ２２を押圧する。このヘミングローラ１２の当接位置は、フランジ２２の折り曲げ点Ａから所定距離Ｂ_１だけ離れた位置となっている。

次に、ガイドローラ１７を溝３２２に沿って移動させることで、このローラヘミング装置１０をフランジ２２に沿って移動させる。すると、フランジ２２は、ヘミングローラ１２に押圧されて屈曲される。

このローラヘミング装置１０をフランジ２２に沿って移動させる期間、コントローラ５０によりヘミングローラ１２の回転軸方向の位置を調整する。
具体的には、上述のフローチャートに従い、サーボモータ１４１のトルクが所定の基準トルク値よりも大きいか否かを判定し、サーボモータ１４１のトルクが所定のトルク基準値よりも大きい場合には、ヘミングローラ１２の位置を外箱１５からより突出させる。つまり、押出機構１４によりヘミングローラ１２をさらに外箱１５から突出させて、図８に示すように、ヘミングローラ１２の第１テーパ面１２２と第２テーパ面１２３との角部を、アウタパネル２０のフランジ２２に当接させて、フランジ２２を押圧する。
これにより、フランジ２２が大きく曲がる方向にヘミングローラ１２が位置することになる。また、ヘミングローラ１２の当接位置と折り曲げ点Ａとの距離は、所定距離Ｂ_１よりも短いＢ_２となる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）アウタパネル２０の変形抵抗は、ヘミングローラ１２の軸方向に作用する負荷として検出できる。この変形抵抗は、サーボモータ１４１のトルクに比例する。よって、押出機構１４により、トルクに応じてヘミングローラ１２の回転軸方向の位置を調整することで、アウタパネル２０の変形抵抗に応じてヘミングローラ１２のフランジ２２に対する押圧力を変化させることができる。
よって、ロットごとにアウタパネル２０の材質やフランジ２２の長さに多少のばらつきがあっても、ヘミング加工の加工条件を適宜変更して、ヘミング加工後のアウタパネル２０のフランジ２２の形状を一定にできる。
また、押出機構１４を制御して、フランジ２２の折り曲げ点Ａからのヘミングローラ１２の押圧点の距離を調整したので、アウタパネル２０の座屈を防止できる。

（２）負荷検出センサ１４２により検出したトルクがトルク基準値より大きい場合、フランジ２２が大きく曲がる方向にヘミングローラ１２を位置させた。すなわち、アウタパネル２０の変形抵抗が大きい場合には、ヘミングローラ１２の回転軸方向の位置を調整して、ヘミングローラ１２のフランジ２２に対する押圧力を増大させる。よって、ヘミング加工後のアウタパネル２０のフランジ２２の形状を確実に一定にできる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。

例えば、本実施形態では、フランジ２２に対するヘミングローラ１２の当接位置を決めるために、金型３２に段差面３２１を設けたが、これに限らない。例えば、ヘミングローラ１２を回転軸方向と垂直方向に対して位置制御したり、ヘミングローラ１２の先端面１２１に段差を設けたりして、フランジ２２に対するヘミングローラ１２の当接位置を決定してもよい。

また、本実施形態では、差分負荷算出部５６で算出した差分が正である場合、位置指令値算出部５７により、この差分の大きさに比例して、常に位置指令値を増加させることとしたが、これに限らない。例えば、差分が正であっても、この差分の大きさが所定範囲を超えている場合、ヘミング加工の継続を不可と判定し、エラーであることを報知するとともに、ローラヘミング装置１０の駆動を停止して、ヘミング加工を中止してもよい。

１０ ローラヘミング装置
１１ 本体
１２ ヘミングローラ（ローラ）
１３ 加圧機構（第１位置調整機構）
１４ 押出機構（第２位置調整機構）
２０ アウタパネル（ワーク）
２２ フランジ
５０ コントローラ（制御手段）

Claims (3)

1. フランジが形成されたワークをヘミング加工するローラヘミング装置であって、
   本体に回転可能に支持された円柱形状のローラと、前記ローラの回転軸方向に直交する方向の位置を調整する第１位置調整機構と、前記ローラの回転軸方向の位置を調整する第２位置調整機構と、当該第１位置調整機構および第２位置調整機構を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第１位置調整機構を制御して、前記フランジの折り曲げ点から所定距離だけ離れた位置に前記ローラを当接させるとともに、
   前記ローラの軸方向に作用する負荷を駆動負荷として検出し、当該検出した駆動負荷と所定のマスター負荷との差分を算出し、当該差分に応じて前記第２位置調整機構を制御して、前記ローラの回転軸方向の位置を調整することを特徴とするローラヘミング装置。
2. フランジが形成されたワークをヘミング加工するローラヘミング方法であって、
   本体に回転可能に支持された円柱形状のローラと、前記ローラの回転軸方向に直交する方向の位置を調整する第１位置調整機構と、前記ローラの回転軸方向の位置を調整する第２位置調整機構と、を備えるローラヘミング装置を用いて、
   前記ローラの軸方向に作用する負荷を駆動負荷として検出する検出工程と、
   当該検出した駆動負荷と所定のマスター負荷との差分を算出する差分算出工程と、
   当該差分に応じて前記第２位置調整機構を制御して、前記ローラの回転軸方向の位置を調整する位置調整工程と、を備えることを特徴とするローラヘミング方法。
3. 請求項２に記載のローラヘミング方法は、
   前記駆動負荷が前記マスター負荷より大きい場合、
   前記位置調整工程では、前記フランジが大きく曲がる方向に前記ローラを位置させることを特徴とするローラヘミング方法。

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