JP2015147241A - ロールフランジ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パネルの端部に曲げくせがついていない状態でもフランジ部を折曲成形することができて、しかもフランジ部の曲げ点の精度およびフランジ部そのものの形状精度の向上を図ったロールフランジ加工方法を提供する。
【解決手段】アウタパネル１を下型３と上型４とで加圧拘束した上で、ローラ５によるフランジ部２の加工を図２の（Ａ）〜（Ｃ）の３段階に分けて行う。同図（Ａ）の第１段階として、フランジ部２となるべき平板状の端部領域２ａにローラ５を押し当てながら転動させて、折曲基部２ｂに曲げくせをつけながら折り曲げる。（Ｂ）の第２段階では、端部領域２ａの曲げ角度をさらに大きくする。（Ｃ）の第３段階では、下型３とローラ５とで端部領域２ａを加圧拘束してフランジ部２に仕上げる。
【選択図】図２

Description

本発明は、パネルの端部にローラを用いてフランジ部を折曲成形するロールフランジ加工方法に関し、より詳しくは、曲げくせのついていないいわゆる平板状態からパネルの端部にフランジ部を折曲成形するロールフランジ加工方法に関する。

自動車のドアパネルに代表されるようなアウタパネルとインナパネルとからなる開閉体を組み立てるにあたり、ヘミング結合方式が広く採用されている。このヘミング結合方式は、アウタパネルの周縁部に予めヘミングフランジ部を直立形成しておき、アウタパネルとインナパネルとを重ね合わせた上で、ヘミングフランジ部に対しプリへミング加工（予備曲げ）および本ヘミング加工を順次施すことで、ヘミングフランジ部をインナパネル側に折り返していわゆるクリンチ状態とし、これをもってアウタパネルとインナパネルとが堅固にヘミング結合されることになる。そして、上記フランジ立て加工、プリへミング加工および本ヘミング加工のそれぞれにローラを用いたヘミング加工技術が特許文献１に開示されている。

特開平５−２５３６２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、フランジ立てに際して、曲げくせのついていないアウタパネルの端部を一気にフランジ部として折り曲げることは困難であることから、同特許文献１の図２に示されているように、アウタパネルの端部４ａに予め曲げくせをつけておく必要があり、工数増加が余儀なくされる。

また、特許文献１の図２に示されているフランジ部は、その折り曲げ方向が上向きであることから、フランジ部の曲げ点（曲げ角部）の精度は、上型の加圧拘束力のほか、パネルそのものの位置決め精度と上型の位置決め精度の双方に依存することになり、それぞれに高精度な位置決めを行おうとすると設備費の高騰を招く結果となって好ましくない。

その上、フランジ立てを司るローラの圧力はアウタパネルを支えている下型で受ける構造となっているため、ローラが下型に当たった以降は成形されたフランジ部を押しきるかたちで加圧拘束することができず、上記フランジ部の曲げ点（曲げ角部）の精度とともに成形後のフランジ部の位置および形状精度の向上にも限界があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、パネルの端部に曲げくせがついていない状態でもフランジ部を折曲成形することができて、しかもフランジ部の曲げ点の精度およびフランジ部そのものの形状精度の向上を図ることができるロールフランジ加工方法を提供しようとするものである。

本発明は、パネルのうち曲げくせのついていない端部を折り曲げてフランジ部を成形するにあたり、上記パネルのうちフランジ部となるべき端部領域を残して当該端部領域の折曲基部近傍を表裏両面から押さえ型で加圧拘束した上で、産業用ロボットに持たせたローラを上記端部領域に対し折り曲げ方向に押し付けながら長手方向に転動させて、このローラによる押し付け転動作業をもって端部領域のうち押さえ型の角部相当位置を曲げ点として曲げくせをつけながら端部領域を折曲基部から折り曲げるロールフランジ加工方法としたものである。

この場合において、フランジ部の形状精度の向上を図る上では、請求項２に記載のように、パネルのうちフランジ部となるべき端部領域を残して当該端部領域の折曲基部近傍を表裏両面から上型と下型とで加圧拘束し、ローラによる押し付け転動作業をもって端部領域を下向きに折り曲げることが望ましい。

本発明によれば、パネルの端部に曲げくせがついていない状態でその端部領域を折り曲げてフランジ部として仕上げることができるので、パネルの端部に予め曲げくせをつける必要がなく、加工工数の低減を図ることができるほか、フランジ部の曲げ点（曲げ角部）の精度およびフランジ部そのものの位置および形状精度が向上する。

自動車用フロントドアのアウタパネルの一例を示す図で、（Ａ）はその正面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿った拡大断面図。 本発明に係るロールフランジ加工方法の実施の形態を示す図で、（Ａ）は第１段階の工程説明図、（Ｂ）は第２段階の工程説明図、（Ｃ）は第３段階の工程説明図。 図２のロールフランジ加工方法で使用されるローラユニットの一例を示す斜視図。 図３のローラユニットを反対方向から見た斜視図。 図２の（Ａ）の変形例を示す説明図。 図２の（Ａ）の別の変形例を示す説明図。 図２の（Ａ）のさらに別の変形例を示す説明図。 自動車用リアドアのアウタパネルの一例を示す正面説明図。

図１〜７は本発明に係るロールフランジ加工方法を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図１は自動車用フロントドア（サイドドア）のアウタパネルの概略を示している。

図１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、前工程にて所定の三次元形状に絞り成形されたアウタパネル１は、次工程でのインナパネルとのヘミング結合に備えて、ドアウエスト部１ｄを除いた周囲の三辺部１ａ〜１ｃにヘミングフランジ部２を直立成形することが行われる。そして、図２の（Ａ）〜（Ｃ）はそのヘミングフランジ部２のためのロールフランジ加工手順を示している。

図２の（Ａ）に示すように、アウタパネル１は外板面を上側にして押さえ型としての下型３上に図示外のネストブロック等を用いて位置決めされた上で、下型３に対向する同じく押さえ型としての上型４により押し付けられて、それらの下型３と上型４とにより表裏両面側からアウタパネル１が加圧拘束される。

この場合において、アウタパネル１のうちフランジ部２となるべき端部領域２ａは未だ曲げくせのついていないいわゆる真直な平板状態（図１の（Ａ）の仮想線で示す状態）のままであり、その端部領域２ａを残して当該端部領域２ａの曲げ点となる折曲基部２ｂの近傍を表裏両面から下型３と上型４とで加圧拘束することになる。この後、フランジ曲げ加工用の円筒状のローラ５を端部領域２ａに押し当てて当該端部領域２ａの長手方向に沿って転動させることで、図２の（Ｂ）に示したフランジ部２のための曲げ加工を施すものとする。

そして、アウタパネル１の端部領域２ａを図２の（Ａ）の仮想線で示すいわゆる平板状態から図１の（Ｂ）のような直立状態のフランジ部２へと一気に折り曲げることなく、複数段階に分けて、例えば図２の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように３段階に分けてフランジ曲げ加工を施すものとする。なお、図２では、わかりやすくするためにアウタパネル１と下型３および上型４との間に隙間を持たせているが、実際には下型３および上型４はアウタパネル２に密着している。

ローラ５としては、例えば図３，４に示すようにローラユニット６としてユニット化されたものが使用されており、ローラユニット６はブラケット７を連結部として図示外の例えばティーチング・プレイバック型の産業用ロボット（以下、単にロボットと言う。）のアーム先端に支持される。ローラユニット６のホルダ８には直径が異なる回転自在な三種類のローラ９Ａ〜９Ｃを同一軸線上に設けてあり、これら三種類のローラ９Ａ〜９Ｃを必要に応じて選択的に使い分けることで、フランジ部２のためのフランジ曲げ加工のほか、それに続くプリへミング加工および本ヘミング加工にも対応することができる。なお、これらの三種類のローラ９Ａ〜９Ｃのうち真ん中のローラ９Ｂが図２のローラ５に相当していて、ローラ５を動かすべき軌跡（ローラ５の角度または姿勢も含む。）は予めティーチングされている。これにより、ローラ５は予め決められた角度（姿勢）と軌跡のもとで移動することになる。

図２の（Ａ）に示す第１段階では、アウタパネル１のうちいわゆる平板状態にある端部領域２ａ対して所定角度傾斜させたローラ５の円筒外周面５ａを下向きで押し当てながらその端部領域２ａの長手方向に沿って転動させるとともに、下型３の角部３ａに倣わせるようにして曲げ点となる折曲基部２ｂに曲げくせを付けながら、いわゆるフランジダウンのかたちで下向きに折り曲げる加工を行う。

この場合において、ローラ５における円筒外周面５ａと端面５ｂとのなす角部（外隅部またはその稜線）がアウタパネル２の端部領域２ａに強く当たるようなことがあると、フランジ部２となるべき端部領域２ａに傷を付けてしまうおそれがある。

そこで、フランジ部２となるべき端部領域２ａへの傷付き防止を図るべく、ローラ５の角部が端部領域２ａに当たらないように、例えば図５に示すように、第１段階での端部領域２ａの曲げ角度に応じたローラ５の位置を仮想線で示す正規位置Ｐ１と一旦定めたならば、ローラ５の位置をその本来の正規位置Ｐ１から実線で示す退避位置Ｐ２まで所定量だけオフセットさせて、実質的にローラ５の円筒外周面５ａを端部領域２ａの先端位置のみに当接させて転動させるものとする。この時、ローラ５をオフセットさせることにより端部領域２ａの曲げ度合いが小さくなるが、第１段階では端部領域２ａの折曲基部２ｂでの曲げくせを付けることを目的としているため、品質上は何ら問題となることはない。

または、図５の方法に代えて、例えば図６に示すように、ローラ５の姿勢（角度）を仮想線で示す本来の角度位置Ｐ１１から実線で示す過剰角度位置Ｐ１２までわずかに傾斜させて、上記と同様にローラ５の円筒外周面５ａを端部領域２ａの先端位置のみに当接させて転動させるものとする。

さらに、これらの図５，６の方法に代えて、図７に示すように、ローラ５における円筒外周面５ａと端面５ｂとのなす角部（外隅部またはその稜線）に、Ｒ面取りあるいはＣ面取りの面取り部５ｃを形成したものを使用しても良い。

こうして、図５，６に示すようにローラ５の姿勢を積極的に制御したり、あるいは、図７に示すようにローラ５として面取り構造のものを採用することで、フランジ部２となるべき端部領域２ａへの傷付きを未然に防止することができる。

続いて、図２の（Ｂ）に示す第２段階では、同図（Ａ）の第１段階よりも傾斜角度を大きくしたローラ５の円筒外周面５ａを端部領域２ａに下向きで押し当てながらその端部領域２ａの長手方向に沿って転動させて、端部領域２ａの折曲基部２ｂからの折曲角度が一段と大きくなるように折り曲げる加工を行う。この第２位段階においても、必要に応じて、図５〜７に示したような端部領域２ａへの傷付き防止対策を実行しても良い。

なお、図２の（Ａ），（Ｂ）に示す第１，第２段階では、端部領域２ａに対するローラ５の当て角度に自由度を持たせるために、ローラ５は下型３や上型４に接触することはない。

さらに、図２の（Ｃ）に示す第３段階では、回転中心をほぼ直立姿勢としたローラ５の円筒外周面５ａを、端部領域２ａに押し当てながらその端部領域２ａの長手方向に沿って転動させて、その端部領域２ａを目的とするフランジ角度まで折り曲げて略直立姿勢のフランジ部２として仕上げる。この第３段階において、ローラ５は初めて端部領域２ａ（フランジ部２）を介して下型３と当接することになる。

このように本実施の形態によれば、ローラ５の姿勢（角度）と移動軌跡を制御するだけで、いわゆる曲げくせをつけていない平板状態から、ほぼ直立したフランジ部２をスムーズに且つ正確に成形することができる。

この場合において、ローラ５を軸心方向で二分する中心線がフランジ部２の折曲基部２ｂにほぼ一致し、且つフランジ部２の全高がローラ５の円筒外周面５ａに接するようにローラ５の位置を制御して、フランジ部２の長手方向に沿って転圧するものとする。これにより、ローラ５は上型４には接触することがなく、ローラ５による押付力はその全てが下型３に負荷されることとなって、フランジ部２はいわゆる押しきられるようにして下型３とローラ５との間に加圧拘束される。

そのため、折曲基部２ｂにいわゆる「だれ」等の発生がなく、その折曲基部２ｂの角部（外隅部）の精度が向上するとともに、折り曲げ過程でフランジ部２に「しわ」が発生していたとしてもその「しわ」が伸ばされることになり、フランジ部２の形状精度も向上することになる。加えて、下型３上に位置決めされたアウタパネル１の端部領域２ａが実質的に下型３に倣うかたちでフランジ部２として下向きに折り曲げられることになるので、上型４による押し付け力はフランジ部２の位置や形状精度に影響することがなくなり、これによってもまたフランジ部２の精度が向上することになる。

以上により、図１の（Ｂ）に示したフランジ部２の折り曲げ加工が完了する。また、図２の（Ａ）〜（Ｃ）に示した加工方法は、図１の（Ａ）に示したアウタパネル１のうち残された二辺部１ａ，１ｂについても同様とする。

なお、本実施の形態では、図１のような自動車用フロントドアのアウタパネル１を例にとって説明したが、図８のような自動車用リアドアのアウタパネル１１のフランジ曲げ加工をはじめとして、他の開閉体におけるアウタパネルのフランジ曲げ加工にも同様に適用することができる。

１…アウタパネル
２…フランジ部
２ａ…端部領域
２ｂ…折曲基部
３…下型（押さえ型）
４…上型（押さえ型）
５…ローラ
５ａ…円筒外周面
５ｂ…端面

Claims (4)

1. パネルのうち曲げくせのついていない端部を折り曲げてフランジ部を成形する方法であって、
   上記パネルのうちフランジ部となるべき端部領域を残して当該端部領域の折曲基部近傍を表裏両面から押さえ型で加圧拘束した上で、
   産業用ロボットに持たせたローラを上記端部領域に対し折り曲げ方向に押し付けながら長手方向に転動させて、このローラによる押し付け転動作業をもって端部領域のうち押さえ型の角部相当位置を曲げ点として曲げくせをつけながら端部領域を折曲基部から折り曲げることを特徴とするロールフランジ加工方法。
2. 上記パネルのうちフランジ部となるべき端部領域を残して当該端部領域の折曲基部近傍を表裏両面から上型と下型とで加圧拘束し、ローラによる押し付け転動作業をもって端部領域を下向きに折り曲げることを特徴とする請求項１に記載のロールフランジ加工方法。
3. 上記ローラによる押し付け転動作業を、ローラの角度を変えて複数回繰り返すことを特徴とする請求項２に記載のロールフランジ加工方法。
4. 上記ローラによる最後の押し付け転動作業は、折り曲げ成形された端部領域をローラにより下型に押し付けて、当該下型とローラとで端部領域を加圧拘束して略直立姿勢のフランジ部に仕上げるものであることを特徴とする請求項３に記載のロールフランジ加工方法。

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