JP2014188564A - プレス加工装置及びプレス加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス加工装置の小型化及び低コスト化を図る。
【解決手段】本発明のプレス加工装置２００は、ベース２０１及びラム２０２と、ラム２０２を昇降駆動する第１駆動手段２０５と、ラム２０２の昇降をガイドするガイド部材２０７と、ラム２０２に固定された上型２００ｂと、ベース２０１に対し、昇降可能に取り付けられた下型２００ａと、ベース２０１に対して下型２００ａを昇降させる第２駆動手段２０６と、ベース２０１とラム２０２とを連結可能なロック機構２３０とを備える。ロック機構２３０でベース２０１とラム２０２とを連結してラム２０２の上昇を規制した状態で、第２駆動手段２０６で下型２００ａを上昇させてワークにプレス加工を施す。
【選択図】図１８

Description

本発明は、プレス加工装置及びプレス加工方法に関する。

プレス加工装置は、ベースに対してラムを降下させて、ベースに設けられた下型とラムに設けられた上型とでワークを挟持することで、ワークに対してプレス加工を施すものである。この種のプレス加工装置には、通常、ラムを降下させるための駆動手段が設けられる。例えば、特許文献１に示されているプレス加工装置は、ラムの上方に設けられた上梁に油圧シリンダを固定し、この油圧シリンダでラムを押し下げてプレス加工を施す。また、特許文献２に示されているプレス加工装置は、ラムの昇降をガイドするガイドチューブの内部に油圧シリンダを設け、この油圧シリンダでラムを引き下げることによりプレス加工を施す。

特開２０００−２６３１５８号公報 特開平７−２８４８５８号公報

上記のようなプレス加工装置では、プレス加工の全工程を一種類の駆動手段で行う必要があるため、プレス加工を効率的に行うことができない恐れがある。例えば、上型を上端位置からプレス位置直前まで降下させるとき（空ストローク時）は、上型を降下させるだけでよいため高出力は不要である一方で、ストロークが長いため降下速度をなるべく速くすることが好ましい。一方、プレス加工時は、大きな出力が要求される一方で、ストロークは短いため降下速度はほとんど要求されない。一般に、駆動手段の出力と駆動速度とは反比例する関係にある。このため、出力の大きい駆動手段を用いると、駆動速度が遅くなるため、空ストローク時の降下時間が長くなり、プレス加工全体のタクトタイムが長くなってしまう。一方、駆動速度の早い駆動手段を用いると、出力が小さくなるため、プレス加工が完全に施されずに加工不良を招く恐れがある。

そこで、本発明者らは、上型と下型を別個の駆動手段（第１駆動手段及び第２駆動手段）で駆動することを検討した。これにより、プレス加工の各段階に適した駆動手段で上型及び下型を駆動することができる。すなわち、空ストローク時は、駆動速度の速い第１駆動手段で上型を駆動することで、タクトタイムを短縮することができる。また、プレス加工時は、出力の大きい第２駆動手段で下型を駆動することで、プレス加工を完全に施して加工不良を防止できる。

しかし、この場合、以下のような問題が生じることが明らかになった。すなわち、第１駆動手段で上型を所定の位置に配置した後、第２駆動手段で下型を上昇させてプレス加工を行う際、ワークにプレス圧を加えるためには上型の上昇を規制する必要がある。例えば、上型を、上型の昇降をガイドするガイド部材に対して固定すれば、上型の上昇を規制することができる。しかし、このように上型をガイドに固定した状態で、第２駆動手段で下型を上昇させてプレス加工を行うと、上型を上昇させる大きな力がガイドに加わるため、ガイドの強度を高くする必要が生じる。このため、ガイドを太くしたり高強度材料で形成したりする必要が生じ、装置の大型化やコスト高を招く。

本発明が解決すべき技術的課題は、一対の金型を別個の駆動装置で駆動するプレス加工装置において、小型化及び低コスト化を図ることにある。

前記課題を解決するために、本発明は、ベースと、前記ベースに対して型締め型開き方向でスライド可能なラムと、前記ラムのスライドを駆動する第１駆動手段と、前記ラムのスライドをガイドするガイド部材と、前記ベースと前記ラムの一方に固定された一方の金型と、前記ベースと前記ラムの他方に対し、型締め型開き方向でスライド可能に取り付けられた他方の金型と、前記ベースと前記ラムの他方に対して前記他方の金型をスライドさせる第２駆動手段と、前記ベースと前記ラムとを連結可能なロック機構とを備えたプレス加工装置を提供する。

また、前記課題を解決するために、本発明は、ベースと、前記ベースに対して型締め型開き方向でスライド可能なラムと、前記ラムのスライドをガイドするガイド部材と、前記ベースと前記ラムの一方に固定された一方の金型と、前記ベースと前記ラムの他方に対し、型締め型開き方向でスライド可能に取り付けられた他方の金型とを備えたプレス加工装置を用いて行うプレス加工方法であって、前記ラムをスライドさせて所定の位置に配置するステップと、前記ベースと前記ラムとを連結して、前記ラムの型開き方向のスライドを規制するステップと、前記ラムの型開き方向のスライドを規制した状態で、前記他方の金型を型締め方向にスライドさせてワークにプレス加工を施すプレス加工方法を提供する。

このように、ロック機構でベースに対するラムの移動を規制した状態で、第２駆動手段で他方の金型を駆動してプレス加工を施すことにより、プレス加工時に加わる大きな負荷をロック機構で受け持つことができる。すなわち、プレス加工時に負荷が加わる「系」からガイド部材を除外することができる。これにより、ガイド部材にはプレス加工時の大きな負荷は加わらないため、ガイド部材はラムのスライドをガイドする機能のみを果たすものであればよく、簡素な構成とすることができる。

以上のように、本発明によれば、ガイド部材に大きな負荷が加わらないため、ガイド部材を太くしたりガイド部材に高強度材料を使用したりする必要がなく、ガイド部材の小型化及び低コスト化、ひいてはプレス加工装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

ワークの断面図である。 治具の平面図である。 上記治具をワークに装着した状態を示す断面図である。 上記治具の位置決めピンの拡大断面図である。 上記治具をワークに装着した状態を示す平面図である。 ヘミング加工装置の側面図であり、図８のＡ方向から見た図である。 ヘミング加工装置の側面図であり、図８のＢ方向から見た図である。 ヘミング加工装置の下型の上面図である。 ヘミング加工装置の上型の下面図である。 ヘミング加工装置のガイドピンを（ａ）伸ばした状態及び（ｂ）縮めた状態を示す断面図である。 下型にセットしたワークを、ガイドピンで位置決めする様子を示す断面図である。 ヘミング加工装置の断面図である（プリヘム加工直前）。 ヘミング加工装置の断面図である（プリヘム加工時）。 ヘミング加工装置の断面図である（プリヘム加工後）。 ヘミング加工装置の断面図である（本ヘム加工直前）。 ヘミング加工装置のロック機構の断面図である。 ヘミング加工装置の断面図である（本ヘム加工直前）。 ヘミング加工装置の断面図である（本ヘム加工時）。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、ワークが自動車車体のドアのインナパネル１及びアウタパネル２であり（図１参照）、アウタパネル２のフランジ部２ａにヘミング加工を施すことによりインナパネル１と一体化するヘミング加工方法を示す。このヘミング加工方法は、治具１００と、ヘミング加工装置２００とを用いて行われる。

治具１００は、図２及び図３に示すように、フレーム１０１と、アーム装着部１０２と、ガイド受け部１０３と、インナ押さえ部１０４と、アウタ押さえ部１０５とを備える。

アーム装着部１０２は、搬送手段としてのロボットアームの保持部（図示省略）が装着される第１装着部として機能する。アーム装着部１０２にはエア流路１０２ａが開口している。ロボットアームをアーム装着部１０２に装着することで、ロボットアームに設けられたエア供給路とアーム装着部１０２のエア流路１０２ａとが連通する。

ガイド受け部１０３は、同一直線上に無い少なくとも３箇所に設けられる。各ガイド受け部１０３は、上面に開口したガイド穴１０３ａを有する。図示例のガイド穴１０３ａは、下方に向けて縮径したテーパ面状を成している。このガイド穴１０３ａに、後述するヘミング加工装置２００のガイドピン２１０を挿入することで、治具１００が上型２００ｂに対して水平方向で位置決めされる。

インナ押さえ部１０４は、インナパネル１に装着される第２装着部として機能する。インナ押さえ部１０４は、図３に示すように、インナパネル１の上面に当接する第１押圧面１０４ａと、インナパネル１に設けられた穴１ｃに挿入される位置決めピン１０４ｂとを備える。第１押圧面１０４ａは、水平方向の平坦面である。位置決めピン１０４ｂは、穴１ｃよりも僅かに小さい外径を有し、下端が先細り形状とされる。図示例では、位置決めピン１０４ｂが第１押圧面１０４ａから下方に突出している。

インナ押さえ部１０４は、治具１００を持ち上げたときにインナパネル１と上下方向で係合する係止部を有する。本実施形態では、図４に示すように、係止部として、位置決めピン１０４ｂの外周面から外径向きに突出可能な複数の係止ピン１０４ｃが設けられる。各係止ピン１０４ｃの後方端部（位置決めピン１０４ｂの内径側の端部）には、フランジ部１０４ｄが設けられる。係止ピン１０４ｃのフランジ部１０４ｄの後方の空間にエアを供給することで、係止ピン１０４ｃを位置決めピン１０４ｂの外周面から突出させることができる（図４の点線参照）。一方、係止ピン１０４ｃのフランジ部１０４ｄの前方の空間にエアを供給することで、係止ピン１０４ｃを位置決めピン１０４ｂの内部に退入させることができる（図４の実線参照）。係止ピン１０４ｃは、図示しないロック手段により、位置決めピン１０４ｂの外周面から突出させた状態でロック可能とされる。

アウタ押さえ部１０５は、アウタパネル２の上面に当接する第２押圧面１０５ａを有する。アウタ押さえ部１０５の第２押圧面１０５ａは、インナ押さえ部１０４の第１押圧面１０４ａよりも下方に設けられる（図３参照）。第１押圧面１０４ａと第２押圧面１０５ａとの上下方向距離Ｈは、予め所定値に設定される。

ヘミング加工装置２００は、互いに接近離反可能な一対の金型（下型２００ａ及び上型２００ｂ）と、一対の金型を駆動するプレス機とを備える。本実施形態のヘミング加工装置２００は、図６及び図７に示すように、ベース２０１、ラム２０２、及びラム２０２を昇降駆動する第１駆動手段２０５を有するプレス機と、ベース２０１に設けられた下型２００ａ及びラム２０２に設けられた上型２００ｂとを備える。下型２００ａ及び上型２００ｂは、ワークの形状によって異なる汎用部であり、それぞれベース２０１及びラム２０２に対して着脱可能とされる。

ベース２０１は、床面に載置される第１ベース２０１ａと、第１ベース２０１ａの上方に配された第２ベース２０１ｂと、第２ベース２０１ｂの上方に配された第３ベース２０８ａとを有する。第１ベース２０１ａは、平面視で略矩形状を成し、第１ベース２０１ａの上面の四隅にガイド部材２０７が立設される。第２ベース２０１ｂは、平面視で略矩形状を成した枠体である。第２ベース２０１ｂの上面には、平行に延びる複数のレール２０１ｄが配される。第３ベース２０８ａは、略矩形状を成した板材であり、中央に穴を有する。第３ベース２０８ａは、レール２０１ｄの上に載置され、図示しない固定手段により第２ベース２０１ｂに固定される。

下型２００ａは、可動ベース２０８ｂと、下部成形型として機能するワーク受け部２０３とを備える。可動ベース２０８ｂは、第３ベース２０８ａの中央に設けられた穴に配され、ベース２０１に対して昇降可能とされる。可動ベース２０８ｂが第３ベース２０８ａの穴に嵌合することで、一枚のプレート２０８として一体化される。可動ベース２０８ｂは、後述する第２駆動手段により昇降駆動される。可動ベース２０８ｂの四隅にはガイド２０８ａが設けられ、第３ベース２０８ａにはガイド受け２０１ｅが設けられる。ガイド２０８ａとガイド受け２０１ｅとが摺動することにより、可動ベース２０８ｂの第３ベース２０８ａに対する昇降がガイドされる。

下型２００ａは、レール２０１ｄに沿ってベース２０１に対してスライド可能とされる。成形型（本実施形態ではワーク受け部２０３）等を交換する際には、第２ベース２０１ｂと第３ベース２０８ａとを固定する固定手段（図示省略）を解除し、下型２００ａ及び第３ベース２０８ａを、レール２０１ｄ上を図８の上下方向にスライドさせてベース２０１から取り外す。そして、可動ベース２０８ｂ上のワーク受け部２０３等を交換した後、下型２００ａを、レール２０１ｄ上を図８の上下方向にスライドさせてベース２０１上の所定位置に配し、第２ベース２０１ｂと第３ベース２０８ａとを図示しない固定手段で固定する。

ワーク受け部２０３は、可動ベース２０８ｂの上面に固定される。ワーク受け部２０３は、ワークを下方から支持するものであり、図示例では、環状部２０３ａと、環状部２０３ａの内側に設けられた複数の補助部２０３ｂとからなる。環状部２０３ａは、インナパネル１及びアウタパネル２の周縁部（フランジ部１ａ，２ａ）を下方から支持する位置に設けられる。環状部２０３ａは、上型２００ｂに設けられた本ヘム刃２０４と協働してワークにプレス加工を施す成形型として機能する。環状部２０３ａ及び補助部２０３ｂの上面は、アウタパネル２の形状に倣って形成される。尚、図示例では、簡略化のため、アウタパネル２やこれを押圧するワーク受け部２０３の上面及び本ヘム刃２０４の下面を平坦面で示しているが、実際にはこれらの面は曲面である。

第２駆動手段２０６は、下型２００ａをベース２０１に対して昇降駆動するものである。第２駆動手段２０６は、第１駆動手段２０５よりも出力（最大出力）が大きいものが使用され、本実施形態では油圧シリンダ２０６ａ及びこれを駆動するサーボモータ２０６ｂで構成される（図６参照）。第２駆動手段２０６は、第１ベース２０１ａと可動ベース２０８ｂとの間の空間に収容される。油圧シリンダ２０６ａの本体は第１ベース２０１ａに固定される。油圧シリンダ２０６ａのピン２０６ａ１の上端は、可動ベース２０８ｂの下方に隙間を介して配される。油圧シリンダ２０６ａを駆動してピン２０６ａ１を上昇させることで、ピン２０６ａ１の上端で可動ベース２０８ｂが押し上げられる。第２駆動手段２０６は例えば複数箇所に設けられ、本実施形態では４箇所に設けられる（図８参照）。

ラム２０２は、ベース２０１に対して型締め型開き方向でスライド可能とされ、本実施形態では昇降可能とされる。ラム２０２は、図９に示すように平面視で略矩形状をなし、四隅にガイド部材２０７が挿通されるガイド穴２０２ａが設けられる。ガイド部材２０７は、鉛直方向に延びる棒状部材であり、ガイド穴２０２ａと摺動することでラム２０２の昇降をガイドしている。各ガイド部材２０７の上端は水平方向に延びる連結部材２０７ａで連結される（図６参照）。尚、ガイド部材２０７は、必ずしも四隅に設ける必要はなく、例えば対角２箇所のみに設けてもよい。

上型２００ｂは、ラム２０２に固定されるプレート２０９と、上部成形型として機能する本ヘム刃２０４とを備える。プレート２０９は、ラム２０２の下面中央部に着脱可能に固定される。本ヘム刃２０４は、本ヘム加工を行うものであり、プレート２０９の下面に固定される。本ヘム刃２０４は、アウタパネル２の周縁に沿って環状に設けられ、ワーク受け部２０３の環状部２０３ａと上下方向で対向している。

第１駆動手段２０５は、ラム２０２及び上型２００ｂを昇降するものであり、第２駆動手段２０６よりも駆動速度（最高速度）が速いものが使用される。本実施形態の第１駆動手段２０５は、チェーン及びこれを駆動するモータとで構成され、具体的には、図７に示すように一対のチェーン２０５ａと、一対のチェーン２０５ａを駆動するモータ２０５ｂと、各チェーン２０５ａを収容する一対の収容箱２０５ｃとからなる。各収容箱２０５ｃから供給された一対のチェーン２０５ａが、各収容箱２０５ｃの間で互いに噛み合って一本の鉛直方向の棒状部分２０５ｄが形成され、この棒状部分２０５ｄの上端にラム２０２が取り付けられる。モータ２０５ｂを図７の矢印方向に回転させることにより、各チェーン２０５ａが収容箱２０５ｃから棒状部分２０５ｄに供給されて棒状部分２０５ｄが上方に延び、これにより上型２００ｂが上昇する。一方、モータ２０５ｂを上記と反対方向に回転させることにより、各チェーン２０５ａが棒状部分２０５ｄから収容箱２０５ｃに戻されて棒状部分が縮みながら降下し、これにより上型２００ｂが降下する。

上型２００ｂには、ワークに装着した治具１００を位置決めすると共に、治具１００を上方から押圧する複数のガイドピン２１０が設けられる。ガイドピン２１０は、図１０に示すように、プレート２０９から下方に突出して設けられる。各ガイドピン２１０は、ワーク受け部２０３にワークをセットした状態で、ワークに装着された治具１００のガイド受け部１０３のほぼ真上にそれぞれ設けられる。本実施形態のガイドピン２１０は、ガイド部２１１と、ガイド部２１１をラム２０２に対して上下方向に進退可能に保持する進退機構２１２と、ガイド部２１１及び進退機構２１２の周囲に設けられた伸縮部材２１３とからなる。

ガイド部２１１は、先端に先細りのテーパ面２１１ａを有する。このテーパ面２１１ａが、治具１００のガイド受け部１０３のガイド穴１０３ａに嵌合することで、治具１００が水平方向で位置決めされる（図１１参照）。

進退機構２１２は、ワークに対するラム２０２の昇降を許容しながら、ワークに装着した治具１００に下向きの一定の付勢力を付与するものである。進退機構２１２に所定圧力が加わると、ガイド部２１１が後退する（すなわちラム２０２に対して上昇する）と共に、ガイド部２１１が下向きに一定圧力で付勢される。進退機構２１２としては、ガイド部２１１を常に下向きに付勢するものであればよく、例えば各種バネ機構（ガススプリングや金属バネ等）を使用することができ、特にガススプリングは、常に一定圧力で付勢することができるため好ましい。図示例では、進退機構２１２の本体部２１２ａがプレート２０９に固定され、本体部２１２ａから下方に突出した進退可能なピン２１２ｂの下端に、ガイド部２１１が固定される。

伸縮部材２１３は、ガイドピン２１０の外周に設けられ、ガイド部２１１とプレート２０９とを連結しながら、ガイドピン２１０の伸縮を許容するものである。本実施形態の伸縮部材２１３は、径の異なる複数の円筒部材からなり、ガイド部２１１の進退に追従して伸縮可能とされる。これにより、ガイドピン２１０の伸縮を許容しながら、ガイドピン２１０の剛性、特に水平方向の負荷に対する剛性を高めることができる。

ヘミング加工装置２００には、プリヘム機構２２０が設けられる。本実施形態のプリヘム機構２２０は、図１２に示すように、下型２００ａ側（プレート２０８上）に設けられたプリヘム刃２２１及びカム機構２２２と、上型２００ｂに設けられたカムドライバ２２３とからなる。プリヘム刃２２１は、図８に示すようにワーク受け部２０３の周囲に設けられ、水平方向でワークに接近離反する方向にスライド自在とされる。図示例では、略矩形のベース２０１（第３ベース２０８ａ）の各辺に沿ってプリヘム刃２２１が設けられ、各プリヘム刃２２１が、ベース２０１の各辺と直交する方向にスライド自在とされる。

カム機構２２２は、上型２００ｂの降下による押し下げ力を、プリヘム刃２２１をワーク側へスライドさせる力に変換するものである。本実施形態のカム機構２２２は、プレート２０８（図示例では第３ベース２０８ａ）に固定された下側カム２２４と、下側カム２２４に沿ってスライドする上側カム２２５とからなる。上側カム２２５の上面２２５ａには、水平方向の平坦面が設けられる。上側カム２２５の下面及び下側カム２２４の上面には、下方に向けて内側（ワーク側）へ傾斜した平行且つ平坦な傾斜面２２５ｂ，２２４ａが設けられる。上側カム２２５は、下側カム２２４の傾斜面２２４ａに沿ってスライド可能とされる。上側カム２２５のワーク側の側面に、プリヘム刃２２１が固定される。

カム機構２２２には、プリヘム刃２２１のワークに近接する側の移動を所定位置で規制するストッパ２２６が設けられる。図示例では、下側カム２２４の傾斜面２２４ａの下端に、上側カム２２５の斜め下方向へのスライドを規制するストッパ２２６が設けられる。カム機構２２２には、上側カム２２５及びプリヘム刃２２１をワークから離反する側（図１２の右側）に付勢する付勢手段２２７が設けられる。図示例では、付勢手段２２７がエアシリンダで構成され、上側カム２２５及びプリヘム刃２２１がワークから離反する側に常に付勢される。

カムドライバ２２３は、上型２００ｂのプレート２０９に固定された本体部２２３ａと、本体部２２３ａの下端に設けられた可動部２２３ｂとを有する。可動部２２３ｂは、カム機構２２２に当接する位置としない位置との間で移動可能とされる。図示例では、可動部２２３ｂが、図示しない駆動部によりピン２２３ｃを中心に回転可能とされる。本体部２２３ａ及び可動部２２３ｂの下面には、水平方向の平坦面が設けられる。

ヘミング加工装置２００は、ベース２０１とラム２０２とを連結してラム２０２の上昇を規制するロック機構２３０を有する。ロック機構２３０は、矩形状のベース２０１及びラム２０２の各コーナー付近に設けられる。ロック機構２３０は、図６及び図７に示すように、ラム２０２に設けられた上側ロック部材２３１と、ベース２０１に設けられた下側ロック部材２３２と、両ロック部材２３１，２３２を上下方向でロックする係止手段２３３とを有する。本実施形態では、図１６に示すように、両ロック部材２３１，２３２に水平方向の貫通穴２３１ａ，２３２ａが形成される。各貫通穴２３１ａ，２３２ａは、それぞれ同径の円筒面状の内周面を有する。図示例では、各ロック機構２３０において、上側ロック部材２３１の両側に下側ロック部材２３２が設けられる。上側ロック部材２３１の上端には水平方向に突出した突出部２３１ｂが設けられ、この突出部２３１ｂをラム２０２に上方から当接させることにより、上側ロック部材２３１がラム２０２に吊り下げ状態で取り付けられる。下側ロック部材２３２は、第３ベース２０８ａの上面に固定される。

係止手段２３３は、ロック部材２３１，２３２の双方と上下方向で係合することで、これらの相対的な上下方向移動（特に型開き方向の移動）を規制するものである。本実施形態では、係止手段２３３が、係止ピン２３３ａと、係止ピン２３３ａを水平方向に進退させる駆動部２３３ｂ（例えば電動シリンダやエアシリンダ）とで構成される。係止ピン２３３ａは、円筒面状の外周面を有し、本実施形態では中実の円柱状を成している。係止ピン２３３ａの外径は、第１及び第２ロック部材２３１，２３２の貫通穴２３１ａ，２３２ａの内径よりも若干小さい。図８及び図９に示すように、各係止ピン２３３ａ及び貫通穴２３１ａ，２３２ａの軸心方向Ｐは、当該係止ピン２３３ａとラム２０２の中心Ｏ（ベース２０１の中心とほぼ一致）とを結ぶ直線Ｌ（本実施形態では、ベース２０１及びラム２０２の各コーナーにおける対角線）と略直交している。

以下、本実施形態のヘミング加工方法の手順を説明する。このヘミング加工方法は、仮組工程、搬入工程、ヘミング加工工程（プレス工程）、搬出工程を順に経て行われる。

仮組工程では、図１に示すように、アウタパネル２のフランジ部２ａの内側にシーラＳを供給した後、そのシーラＳの上にインナパネル１を重ねて配置する。これにより、インナパネル１とアウタパネル２との重合部において、両パネル１，２の間にシーラＳが配された状態となる。その後、略鉛直上方に立ち上がったアウタパネル２のフランジ部２ａの一部（例えば、アウタパネル２の周縁方向に離隔した複数箇所）を内側に若干折り曲げて、そのフランジ部２ａの上端をインナパネル１のフランジ部１ａ上に配置する。これにより、インナパネル１を持ち上げたときに、インナパネル１のフランジ部１ａがアウタパネル２のフランジ部２ａと係合し、インナパネル１及びアウタパネル２を一体に持ち上げることができる。換言すると、インナパネル１を持ち上げたときに、アウタパネル２も一体に持ち上がる程度に、アウタパネル２のフランジ部２ａの折り曲げ箇所や折り曲げ角度を設定する。

次に、搬入工程では、仮組したワークのインナパネル１に治具１００を装着する。具体的には、まず、治具１００のアウタ押さえ部１０５をインナパネル１に設けられた大穴１ｂに挿入すると共に、インナ押さえ部１０４の位置決めピン１０４ｂをインナパネル１に設けられた小穴１ｃに挿入する（図３及び図５参照）。これにより、インナ押さえ部１０４の第１押圧面１０４ａがインナパネル１の上面に当接した状態で、治具１００がワーク上に載置される。このとき、アウタ押さえ部１０５の第２押圧面１０５ａはアウタパネル２から若干離反している。

こうしてワークにセットした治具１００のアーム装着部１０２に、図示しないロボットアームを装着する。そして、ロボットアームから供給したエアを、アーム装着部１０２のエア流路１０２ａを介してインナ押さえ部１０４の係止ピン１０４ｃのフランジ部１０４ｄの後方の空間に供給して位置決めピン１０４ｂから係止ピン１０４ｃを突出させ、この状態で図示しないロック手段により係止ピン１０４ｃをロックする（図４の点線参照）。これにより、ロボットアームからのエア供給を停止しても、係止ピン１０４ｃが位置決めピン１０４ｂから突出した状態で維持される。この状態で、ロボットアームにより治具１００を持ち上げると、係止ピン１０４ｃがインナパネル１に下方から係合してインナパネル１が持ち上げられると共に、アウタパネル２のフランジ部２ａがインナパネル１と係合してアウタパネル２が持ち上げられる。こうして、インナパネル１及びアウタパネル２を一体に持ち上げて搬送し、ヘミング加工装置２００内に搬入して、ワーク受け部２０３の上にセットする。このとき、アウタパネル２は、同形状のワーク受け部２０３に倣って所定位置に配置される。

ワークがヘミング加工装置２００内に搬入されたら、ロボットアームをアーム装着部１０２から取り外してヘミング加工装置２００から退避させる。その後、インナパネル１に治具１００を装着した状態のまま、ヘミング加工工程が行われる。

ヘミング加工工程では、ワークに対してプリヘム加工及び本ヘム加工が施される。まず、上述の搬入工程によりワーク受け部２０３の上にワークがセットされた状態で、第１駆動手段２０５を駆動してラム２０２及び上型２００ｂを上端位置から降下させる。このとき、ガイドピン２１０は、図１０（ａ）に示すように最も伸長させた状態としておく。そして、上型２００ｂの降下に伴って、図１１に示すようにガイドピン２１０のガイド部２１１のテーパ面２１１ａが治具１００のガイド受け部１０３のガイド穴１０３ａにテーパ嵌合する。これにより、インナパネル１が、治具１００のガイド受け部１０３及び位置決めピン１０４ｂを介して、上型２００ｂに対して水平方向で位置決めされる。

さらに上型２００ｂを降下させると、進退機構２１２のピン２１２ｂが退入し始め、ガイド部２１１に下向きの所定圧力を付加しながらラム２０２が降下し続ける（図１１の点線参照）。このとき、治具１００のインナ押さえ部１０４の第１押圧面１０４ａでインナパネル１を下向きに押圧することで、インナパネル１が所定位置で保持される。このガイドピン２１０による治具１００及びワークの押圧は、後述するプリヘム加工及び本ヘム加工の間ずっと行われている。尚、本実施形態では、治具１００のインナ押さえ部１０４でインナパネル１を上方から押圧すると同時に、治具１００のアウタ押さえ部１０５の押さえ面１０５ａでアウタパネル２を上方から押圧する。また、アウタパネル２のうち、アウタ押さえ部１０５で押圧される領域が下型２０３のワーク受け部２０３ａで下方から支持されている。

その後、さらに上型２００ｂを第１駆動手段２０５により降下させ続けて、ワークに対してプリヘム加工を施す。このとき、図１２に示すように、カムドライバ２２３は、その下面２２３ｄとカム機構２２２の上面（上側カム２２５の上面２２５ａ）との上下方向距離を小さくした状態となっている。具体的には、カムドライバ２２３の可動部２２３ｂを、カム機構２２２に当接可能な位置（本体部２２３ａの下方）に配した状態となっている。この状態で上型２００ｂを降下させることで、上型２００ｂに設けたカムドライバ２２３がカム機構２２２の上側カム２２５の上方から当接する（図１２の点線参照）。そのまま上型２００ｂを降下させ続けることでカムドライバ２２３が上側カム２２５を下向きに押圧し、上側カム２２５及びプリヘム刃２２１が下側カム２２４の傾斜面２２４ａに沿って内側（ワーク側）にスライドする（図１３参照）。これにより、プリヘム刃２２１でアウタパネル２のフランジ部２ａが内側に折り曲げられ、プリヘム加工が施される。尚、プリヘム加工を施す間、本ヘム刃２０４はワーク、特にアウタパネル２のフランジ部２ａに当接しない。

プリヘム加工が完了したら、上型２００ｂを第１駆動手段２０５により一旦上昇させる（図１４参照）。このとき、プリヘム機構２２２の付勢手段２２７の付勢力で、上側カム２２５及びプリヘム刃２２１がワークから離反する側に移動し、初期位置に戻される。そして、上型２００ｂを停止させた状態で、カムドライバ２２３の下面２２３ｄとカム機構２２２の上面（上側カム２２５の上面２２５ａ）との上下方向距離を大きくする。具体的には、カムドライバ２２３の可動部２２３ｂをピン２２３ｃを中心に回転させて、可動部２２３ｂをカム機構２２２と当接しない位置（本体部２２３ａの側方）に退避させる。これにより、上下方向で対向するカムドライバ２２３の下面２２３ｄ（本体部２２３ａの下面）とカム機構２２２の上側カム２２５の上面２２５ａとの上下方向距離Ｈ２が、可動部２２３ｂを回転させる前の上下方向距離Ｈ１よりも大きくなる（Ｈ２＞Ｈ１）。この状態で再び上型２００ｂを第１駆動手段２０５により降下させ、アウタパネル２のフランジ部２ａの直上に本ヘム刃２０４が配されたら、上型２００ｂを停止する（図１５参照）。このとき、カムドライバ２２３と上側カム２２５は当接せず、プリヘム刃２２１はワークから退避した位置（詳しくは、本ヘム刃２０４及びワーク受け部２０３の上下方向間から退避した位置）に保持される。

このとき、図１６に示すように、ロック機構２３０を構成する上側ロック部材２３１が下側ロック部材２３２の間に挿入され、上側ロック部材２３１の下端が下側ロック部材２３２に当接することで、両ロック部材２３１，２３２の貫通穴２３１ａ，２３２ａが同心上に配された状態となる。この状態で、ベース２０１とラム２０２とをロック機構２３０で連結する。本実施形態では、係止手段２３３の駆動部２３３ｂを駆動して係止ピン２３３ａを前進させ、係止ピン２３３ａが両ロック部材２３１，２３２の貫通穴２３１ａ，２３２ａに挿通される（図１６の点線参照）。こうして係止ピン２３３ａが両ロック部材２３１，２３２と上下方向で係合することにより、ベース２０１とラム２０２との相対的な上下方向移動（本実施形態ではラム２０２の上昇）が規制される。

こうしてベース２０１とラム２０２とがロック機構２３０で連結された状態で、アウタパネル２のフランジ部２ａに本ヘム加工を施す。具体的には、図１７及び図１８に示すように、ロック機構２３０によりベース２０１とラム２０２とを連結した状態で、第２駆動手段２０６により下型２００ａを押し上げる。これにより、ベース２０１、ロック機構２３０、ラム２０２、及び本ヘム刃２０４を固定した状態で、可動ベース２０８ｂ、ワーク受け部２０３、及びワーク（インナパネル１及びアウタパネル２）が上昇し、プリヘム加工が施されたアウタパネル２のフランジ部２ａが本ヘム刃２０４に下方から押し付けられて、フランジ部２ａがさらに折り曲げられる。このとき、複数（図示例では４個）の油圧シリンダ２０６ａのピン２０６ａ１の突出量が等しくなるように、すなわち可動ベース２０８ｂが水平状態のまま上昇するように、各油圧シリンダ２０６ａに接続されたサーボモータ２０６ｂが制御される。そして、第２駆動手段２０６の油圧シリンダ２０６ａ内の圧力が所定値となったら、サーボモータ２０６ｂを停止する。このとき、各油圧シリンダ２０６ａを停止する圧力の所定値は、各部位に応じた値に設定される。以上により、アウタパネル２のフランジ部２ａが完全に折り曲げられ、本ヘム加工が完了する。尚、図１７及び図１８では、便宜上、第２ベース２０１ｂやレール２０１ｄを省略している。

このように、本ヘム加工を施すときに、ロック機構２３０でベース２０１とラム２０２とを連結することで、本ヘム加工時の大きな負荷、すなわち油圧シリンダ２０６ａによりベース２０１とラム２０２とを離反させる大きな力を、ロック機構２３０で受け持つことができる。従って、本ヘム加工時の大きな負荷がガイド部材２０７に伝わらないため、ガイド部材２０７はラム２０２の昇降をガイドする機能のみを果たせばよい。よって、プレス加工時の負荷をガイドで受け持つ場合と比べて、ガイド部材の強度を緩和できるため、ガイド部材の小型化（小径化）及び低コスト化が図られる。

また、本ヘム加工時には、ラム２０２の四隅がロック機構２３０によりベース２０１に連結された状態で、油圧シリンダ２０６ａにより可動ベース２０８ｂ及びワーク受け部２０３が押し上げられる。すなわち、ラム２０２の四隅を固定した状態で、ラム２０２の中央側（本ヘム刃２０４が取り付けられた箇所）が押し上げられるため、図１８に点線で誇張して示すように、ラム２０２の中央側が若干盛り上るように湾曲する。このラム２０２の湾曲により、第１ロック部材２３１は当初の姿勢（鉛直方向）に対して若干傾斜する。例えば、ロック機構２３０が、第１ロック部材２３１と第２ロック部材２３２とを完全にロックするもの（例えば、両ロック部材２３１，２３２の複数箇所にピンを挿通するもの）であれば、上記のような第１ロック部材２３１の傾斜により、係止ピン２３３ａによる係止部が損傷する恐れがある。本実施形態では、各ロック機構２３０を構成する第１ロック部材２３１と第２ロック部材２３２とを一本の円柱状の係止ピン２３３ａで係止し、各係止ピン２３３ａの軸心方向を、各係止ピン２３３ａとベース２０１又はラム２０２の中心とを結ぶ直線（本実施形態ではベース２０１又はラム２０２の対角線）と略直交させているため、第１ロック部材２３１の第２ロック部材２３２に対する係止ピン２３３ａを中心とした回転が許容される。従って、ラム２０２の湾曲に伴う第１ロック部材２３１の傾斜を、係止ピン２３３ａを中心とした回転で吸収することができるため、ロック機構２３０の損傷を防止できる。これにより、ラム２０２の湾曲がある程度許容されるため、ラム２０２に要求される剛性が緩和され、ラム２０２を簡素化して上型２００ｂのさらなる軽量化を図ることが可能となる。

その後、ワーク（インナパネル１及びアウタパネル２の一体品）を、治具１００を装着した状態のまま、ヘミング加工装置２００から搬出する（搬出工程）。具体的には、第２駆動手段２０６の油圧シリンダ２０６ａを降下させ、可動ベース２０８ｂを第３ベース２０８ａの上に載置した後、ロック機構２３０の係止ピン２３３ａを後退させてロックを解除する。そして、第１駆動手段２０５でラム２０２及び上型２００ｂを上昇させて、ワーク及び治具１００を搬出する。ワークの搬出は、搬入時と同様に、ワークに装着された治具１００のアーム装着部１０２にロボットアームを装着し、位置決めピン１０４ｂから係止ピン１０４ｃを突出させた状態（図４の点線参照）で、ロボットアームによりワークをヘミング加工装置２００から搬出する。搬出後、図示しないロック手段による係止ピン１０４ｃのロックを解除すると共に、ロボットアームから係止ピン１０４ｃのフランジ部１０４ｄの前方の空間にエアを供給して係止ピン１０４ｃを後退させる（図４の実線参照）。これにより、治具１００とワークとの係合を解除し、ロボットアームで治具１００をワークから取り外す。ワークから取り外した治具１００は、そのままロボットアームで搬送され、これからヘミング加工装置２００に搬入される新たなワークに装着された治具に取り付けられる。尚、ワークから取り外した治具１００を、一旦ストックエリアにストックしてもよい。また、ヘミング加工装置２００に対するワークの搬入出は、同一の搬送手段を用いて行っても良いし、別個の搬送手段で行っても良い。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、ワークは車体のドアのインナパネル１及びアウタパネル２に限られないことはもちろんであり、例えば車体のフードやバックドアのインナパネル及びアウタパネルであってもよい。また、ヘミング加工に限らず、絞り加工や曲げ加工等、他のプレス加工方法に本発明を適用してもよい。

１ インナパネル
２ アウタパネル
１００ 治具
２００ ヘミング加工装置
２００ａ 下型（他方の金型）
２００ｂ 上型（一方の金型）
２０１ ベース
２０２ ラム
２０３ ワーク受け部
２０４ 本ヘム刃
２０５ 第１駆動手段
２０６ 第２駆動手段
２０７ ガイド部材
２０８ｂ 可動ベース
２１０ ガイドピン
２２０ プリヘム機構
２３０ ロック機構
２３１ 上側ロック部材
２３２ 下側ロック部材
２３３ 係止手段
２３３ａ 係止ピン
２３３ｂ 駆動部

Claims (2)

1. ベースと、前記ベースに対して型締め型開き方向でスライド可能なラムと、前記ラムのスライドを駆動する第１駆動手段と、前記ラムのスライドをガイドするガイド部材と、前記ベースと前記ラムの一方に固定された一方の金型と、前記ベースと前記ラムの他方に対し、型締め型開き方向でスライド可能に取り付けられた他方の金型と、前記ベースと前記ラムの他方に対して前記他方の金型をスライドさせる第２駆動手段と、前記ベースと前記ラムとを連結可能なロック機構とを備えたプレス加工装置。
2. ベースと、前記ベースに対して型締め型開き方向でスライド可能なラムと、前記ラムのスライドをガイドするガイド部材と、前記ベースと前記ラムの一方に固定された一方の金型と、前記ベースと前記ラムの他方に対し、型締め型開き方向でスライド可能に取り付けられた他方の金型とを備えたプレス加工装置を用いて行うプレス加工方法であって、
   前記ラムをスライドさせて所定の位置に配置するステップと、前記ベースと前記ラムとを連結して、前記ラムの型開き方向のスライドを規制するステップと、前記ラムの型開き方向のスライドを規制した状態で、前記他方の金型を型締め方向にスライドさせてワークにプレス加工を施すプレス加工方法。

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