JP2015167959A - ロールヘミング加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単且つ小型の設備構成でロールヘミング加工を施すことができるように考慮された簡易タイプの装置を提供する。
【解決手段】ホイールアーチ部2の曲率形状に合致するヘミングダイ6に近接して、プリへミングローラ18を有する加工ヘッド7を配置してある。加工ヘッド7はヘミングダイ6に倣って移動可能であり、且つアーム部材8の先端部に首振り旋回可能に支持され、アーム部材8はスライダ9にスライド可能に支持されている。スライダ9側のナット部材に螺合するスクリューシャフト10にて直線的な送りを与え、加工ヘッド7を首振り旋回させながらヘミングダイ7に倣って移動させる。これにより、プリへミングローラ18がヘミングダイ6と協働してロールヘミング加工を施す。
【選択図】図3

Description

本発明は、パネル端部の縁曲げ加工に多用されるロールヘミング加工装置に関し、特に自動車のホイールアーチ部のようなアーチ状の端部に縁曲げを施すロールヘミング加工装置に関するものである。
従来、自動車のホイールアーチ部でのヘミング加工を目的としたロールヘミング加工装置として特許文献1に記載されたものが提案されている。この特許文献1に記載された従来のロールヘミング加工装置では、ヘミングローラを主要素とするヘミング加工ユニットをロボットに持たせるとともに移動金型を併用して、ロボットの自律動作に基づきヘミング加工ユニットを移動させることで、ホイールアーチ部にヘミング加工を施すようになっている。
特開2008−188662号公報
しかしながら、特許文献1に代表されるような従来のロールヘミング加工装置では、ティーチング・プレイバック型のロボットを母機としつつ移動金型を併用するかたちで装置を構築していることから、生産性に優れる反面、装置全体が複雑且つ大型化し、設備費の高騰を招くとともに、大きな占有スペースを必要とすることとなって好ましくない。
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、例えば他品種少量生産に対応するべく、簡単且つ小型の設備構成でロールヘミング加工を施すことができるように考慮された簡易タイプの装置を提供するものである。
本発明は、ダイに位置決めされたパネルのアーチ状の端部に縁曲げを施すロールヘミング加工装置であって、上記パネルへの縁曲げ加工を司る縁曲げローラと、上記縁曲げローラに対し所定距離隔てながら当該縁曲げローラと対をなすとともに、加工時にその縁曲げローラとの間にパネルをダイとともに挟み込むバックアップローラと、上記ダイをバックアップローラの回転中心方向の両側から挟み込む少なくとも一対の案内部材と、を有し、上記縁曲げローラ、バックアップローラおよび案内部材のそれぞれが共通の支持体に回転可能に支持されて加工ヘッドを形成しているとともに、この加工ヘッドを首振り旋回可能に支持しているアーム部材を備えているものとする。そして、上記アーム部材に対しアーチ状の縁曲げ部位の弦に平行な方向に直線的な送りを付与することにより、加工ヘッドが首振り旋回しながらダイの曲率に倣って移動して縁曲げを施すようになっていることを特徴とする。
したがって、本発明では、加工ヘッドに直線的な送りを付与するだけで、加工ヘッドが首振り旋回しながらダイの曲率に倣って自律的に移動して縁曲げを施すことになる。
本発明によれば、ティーチング・プレイバック型のロボットに代表されるような高価で且つ多機能な母機を必要とすることなく、きわめて簡単且つ小型の設備構成でロールヘミング加工を施すことができ、設備コストを抑制しつつ設備占有スペースを縮小化できる。
自動車の車体の骨格構造を示す斜視図。 本発明に係るロールヘミング加工装置による加工部位の一例を示す図で、図1のa−a線に沿った拡大断面図。 本発明に係るロールヘミング加工装置の概略構造を示す平面説明図。 図3のb−b線に沿った拡大断面説明図。 図3に示したヘミングダイの展開説明図。 図5に対応した従来の加工形態を示す説明図。 図4の加工ヘッドの変形例を示す断面説明図。
図1〜4は本発明に係るロールヘミング加工装置を実施するためのより具体的な第1の形態を示す図で、特に図1は自動車車体の骨格構造を示し、図2は図1のホイールアーチ部2のa−a線に沿った拡大断面図を示している。また、図3は上記ホイールアーチ部2でのロールヘミング加工を司る装置の概略平面説明図を、図4は図3のb−b線に沿った拡大断面図をそれぞれ示している。
図1に示すように、自動車の車体を形成しているボディサイドパネル1のリアフェンダー部では、車輪(タイヤ)を受容するホイールハウス部の外側にホイールアーチ部2が形成される。そして、このホイールアーチ部2は、図2に示すように、ボディサイドアウタパネル1aとホイールハウスアウタパネル3のそれぞれのアーチ部を重合させた上で、ボディサイドアウタパネル1a側のアーチ部の端末のヘミングフランジ部4をホイールハウスアウタパネル3側に折り返してヘミング結合し、実質的に両者をクリンチ状態とすることで構成される。
この場合において、ボディサイドアウタパネル1a側のアーチ部の端末に予め直立形成されたヘミングフランジ部4を折り返すことになるので、ヘミングフランジ部4は長手方向で引張力を受ける伸びフランジ部のかたちとなる。
なお、車体の仕様によっては、ボディサイドアウタパネル1aとホイールハウスアウタパネル3の双方のアーチ部の端末に互いに重合するヘミングフランジ部を形成しておき、これらの双方のヘミングフランジ部を共に折り返す形態とすることもある。
ロールヘミング加工装置は、図3に示すように、水平な台座5の上に下型に相当するヘミングダイ6が固定配置されていて、このヘミングダイ6は図1に示すホイールアーチ部2の曲率に合致する形状のものとして形成されている。ヘミングダイ6は、図4に示すように、上壁部6aと縦壁部6bとからなる断面略アングル状のものであり、その上壁部6aの上に、図2に示したボディサイドアウタパネル1aとホイールハウスアウタパネル3のホイールアーチ部相当部が、ボディサイドアウタパネル1aを下側にして位置決め載置されることになる。その上で、それらの双方のパネル1a,3は図示しない上型に相当するパッドあるいはクランパーによりヘミングダイ6に押し付けられて加圧拘束されることになる。
図3に示すように、ヘミングダイ6に近接してヘミング加工ヘッド7を設けてある。このヘミング加工ヘッド7は、後述するように、ヘミングダイ6と協働して直接ロールヘミング加工を司るものであり、長尺なアーム部材8の先端に首振り旋回可能に装着してあるとともに、アーム部材8は移動体としてのスライダ9に図示外のリニアガイドを介してスライド可能支持されている。また、スライダ9に設けられた図示しないナット部材とそれに螺合するスクリューシャフト10とでボールねじ11が構成されていて、スクリューシャフト10は台座5から立設された支持ブラケット12に回転可能に両持ち支持されている。
さらに、スクリューシャフト10の一端には回転駆動源として例えばモータ13の回転軸が連結される。これにより、スクリューシャフト10を正転または逆転駆動させれば、それに応じてスライダ9がスクリューシャフト10の軸心方向にスライド移動するようになっている。したがって、スクリューシャフト10とそれに螺合する図示外のナット部材とからなるボールねじ11は、モータ13を回転駆動源とする送り付与手段を形成していることになる。
ここで、モータ13としては、電動モータのほか油圧モータや空圧モータを用いることができるほか、モータ13に代えてインパクトレンチやナットランナーを用いることもできる。さらに、作業者による手動操作にてロールヘミング加工を施す場合には、スクリューシャフト10の端部に手動操作のためのハンドルを嵌合させて、このハンドルによる回転操作にてスクリューシャフト10を回転させることも可能である。
ボールねじ11を主要素とする送り駆動系をもう少し詳しく説明するに、ヘミングダイ6が加工対象となるホイールアーチ部2(図1参照)の曲率と同じ曲率を有しているものとすれば、ヘミングダイ6が描く所定曲率の円弧の弦とほぼ並行にスクリューシャフト10が配置されている。そして、そのスクリューシャフト10に螺合するナット部材がスライダ9に設けられているとともに、平面視にてスクリューシャフト10と直交する長尺なアーム部材8がスライダ9にスライド可能に、すなわちヘミングダイ6に対して進退移動可能に軸受支持されている。なお、図3の例では、アーム部材8はヘミングダイ6の長手方向中央部においてはその法線方向を指向していることになる。
アーム部材8の先端部には、図4に示すように、ボールジョイント14を介してヘミング加工ヘッド7を首振り旋回可能に支持させてある。ヘミング加工ヘッド7は、後述するプリへミングローラ18を回転可能に軸受支持している支持体としての軸受ブロック15の下側に、エクステンションブロック16と変形チャンネル状のガイドヨーク部17を延長形成したものである。エクステンションブロック16は先に説明したボールジョイント14との結合部となっているとともに、ガイドヨーク部17はヘミングダイ6の縦壁部6bを跨ぐかたちでこれを受容して、三方向からヘミングダイ6の縦壁部6bを抱持している。
軸受ブロック15には縁曲げローラとしてプリへミング加工のための円錐台状のプリへミングローラ18が軸19を介して回転可能に軸受支持されているとともに、ガイドヨーク部17のうちヘミングダイ6の縦壁部6bを挟んで上下方向でプリへミングローラ18と対向する位置にはバックアップローラ20が回転可能に支持されている。なお、図5に示すように、バックアップローラ20はヘミングダイ6の長手方向に前後一対のものとして配置されていて、ヘミングダイ6における縦壁部6bの下端面を案内面として転動することになる。また、プリへミングローラ18とバックアップローラ20はその回転中心が互いに平行となるように設定されている。
そして、プリへミングローラ18とバックアップローラ20との間に、予めヘミングフランジ部4(図2参照)が直立形成されているパネル1aをヘミングダイ6とともに挟み込むことで、プリへミングローラ18によるプリへミング加工(ロールヘミング加工)が施されることになるので、プリへミングローラ18とバックアップローラ20との相対距離、すなわちプリへミングローラ18とバックアップローラ20との回転中心間距離は、加工完了時のプリヘミングフランジ部4の曲げ度合いに応じて予め設定されている。なお、図4では図2のパネル3は図示省略している。
また、ガイドヨーク部17には、ヘミングダイ6の縦壁部6bを厚み方向の両側(バックアップローラ20の回転中心方向の両側)から挟み込む案内部材としての複数のガイドローラ21,22が回転可能に設けられている。ここでは、縦壁部6bの背面側に単一のガイドローラ21を配置するとともに、縦壁部6bの前面側に上下一対のガイドローラ22を配置してある。これにより、プリへミングローラ18を支持しているヘミング加工ヘッド7は、ヘミングダイ6に対しバックアップローラ20によって上下方向位置が拘束されているとともに、複数のガイドローラ21,22によって図4の左右方向での位置が拘束されている。なお、案内部材としてのガイドローラ21,22に代えて、ニードル、ボール等の他の転動体のほか、摩擦係数の小さな摺動部材を用いても良い。
このように、ヘミング加工ヘッド7側のバックアップローラ20および複数のガイドローラ21,22が実質的にヘミングダイ6の縦壁部6bを抱持しているので、図3のボールねじ11のスクリューシャフト10の軸心方向に沿って直線的な送り、例えば図3のスクリューシャフト10の左端部から右端部側に向かって直線的な送りを付与すれば、ヘミング加工ヘッド7は自律的に首振り旋回しながらヘミングダイ6の曲率に倣ってそのヘミングダイ6の長手方向に移動することになる。そして、ヘミング加工ヘッド7の移動に伴って、プリへミングローラ18がパネル1a側のヘミングフランジ部4に沿って転動するとともに、ヘミングダイ6と協働して、パネル1a側のヘミングフランジ部4に縁曲げとしてプリへミング加工を施すことになる。
ここで、図5はヘミングダイ6の一端部付近の展開図を示している。ヘミングダイ6はその長手方向の大部分を縦壁部6bの幅寸法が一定した一般部L1が占めているものの、一般部L1の端末側には縦壁部6bの幅寸法が一般部L1の幅寸法よりも小さい幅狭部L3と、一般部L1と幅狭部L3との間にあって且つ縦壁部6bの幅寸法が幅狭部L3側から一般部L1側に向かって漸次増加しつつ一般部L1側の幅寸法をもって収束している徐変部L2とが設けられている。すなわち、徐変部L2では、バックアップローラ20のための案内面となる縦壁部6bの下端面が、幅狭部L3側から一般部L1側に向かって下り勾配となる傾斜面6cとして形成されている。なお、符号Qはプリへミングローラ18の中心位置の軌跡を示している。
このような構造は、ヘミングダイ6の一端部とは反対側の他端部側についても同様であり、当該構造は、後述するように、ヘミング加工部位が車体のいゆる外板面を含むものであるために、ヘミング加工に伴うパネル外表面での歪みや凹凸等の二次的不具合の発生を防止するために採用されているものである。
したがって、本実施の形態によれば、先に説明したように、例えば図3のスクリューシャフト10の左端部から右端部側に向かって直線的な送りを付与すれば、ヘミング加工ヘッド7は自律的に首振り旋回しながらヘミングダイ6の曲率に倣ってヘミングダイ6の長手方向に移動し、それに伴いプリへミングローラ18がパネル1a側のヘミングフランジ部4に沿って転動し、ヘミングダイ6と協働してパネル1a側のヘミングフランジ部4にプリへミング加工を施すことになる。なお、ヘミング加工ヘッド7はヘミングダイ6の曲率に倣って移動するために、ボールねじ11による直線的な送りとしては、ヘミング加工ヘッド7が移動することができるだけの推力を与えるだけで足り、よってボールねじ11による直線的な送りとしてはきわめて小さな送り力で済むことになる。
この場合において、図5に示すように、プリへミングローラ18とバックアップローラ20とのなす相対距離が一定であるのに対して、ヘミングダイ6の一端部側では、一般部L1の前段側に、縦壁部6bの幅寸法が小さい幅狭部L3と、縦壁部6bの幅寸法が幅狭部L3側から一般部L1側に向かって徐変する徐変部L2と、を設けてある。
そのため、プリへミングローラ18とバックアップローラ20との間にヘミングダイ6とともにパネル1aを挟み込んだ上で、ヘミング加工ヘッド7がヘミングダイ6の長手方向に移動したとしても、プリへミングローラ18が幅狭部L3を通過し終わるまでは、プリへミングローラ18はパネル1a側のヘミングフランジ部4の端縁にわずかに接触するだけとなる。これは、プリへミングローラ18が幅狭部L3を通過し終わるまでは、プリへミングローラ18がヘミングフランジ部4に対して十分な加圧力を及ぼさず、プリへミング加工が施されないことを意味している。
この後、ヘミング加工ヘッド7のさらなる移動に伴いプリへミングローラ18が徐変部L2に至ると、徐変部L2の下端面が傾斜面6cとなっているために相対的にヘミング加工ヘッド7がへミグダイ6に対し徐々に引き下げられるようになる。そのため、プリへミングローラ18がパネル1a側のヘミングフランジ部4に及ぼす加圧力が徐々に大きくなり、ヘミングフランジ部4では不完全ながら曲げ度合いが徐変するかたちでプリへミング加工が施される。つまり、ヘミングフランジ部4にも徐変部4aが形成される。
さらに、ヘミング加工ヘッド7がヘミングダイ6の一般部L1に至ると、一般部L1では縦壁部6bの幅寸法が一定したものとなるので、パネル1a側のヘミングフランジ部4が予め設定してある曲げ度合いのもとで長手方向で均等にプリへミング加工が施されることになる。このような状態は、ヘミングダイ6の他端部側においても同様であり、プリへミング加工が施されたパネル1aのホイールアーチ部2では、その長手方向両端部に、幅狭部L3に相当するプリヘミング未加工部位と、徐変部L2に相当する不完全プリへミング加工部位である徐変部4aとがそれぞれ付帯したままとなる。
このように本実施の形態によれば、きわめて簡単且つ小型の設備構成でロールヘミング加工を施すことができ、設備コストを抑制しつつ設備占有スペースを縮小化でき、例えば他品種少量生産にとってはきわめて好適なものとなる。
そして、プリヘミング加工が施されたホイールアーチ部2全体についてみた場合、加工始終端と一般部L1との間に、上記のような幅狭部L3に相当するプリヘミング未加工部位と不完全プリへミング加工部位である徐変部4aとが介在しているために、加工始終端と一般部L11との間でのプリへミング加工のための急激な加圧力の変化が緩和もしくは回避され、パネル1aの外表面での歪みや凹凸等の二次的不具合の発生を未然に防止することができるようになる。
なお、ホイールアーチ部2では、上記のようなプリヘミング未加工部位と徐変部4aの存在は機能上許容され、それによってもたらされるパネル1a,3間の隙間は、車体が塗装工程に投入されるまでのシーリング工程において例えばシーラント等で埋められることになる。
ここで、従来の一般的なロールヘミング工法では、例えば特開平6−344037号公報および特開2000−246351号公報のように、へミング加工に必要な加圧力、すなわちヘミングローラとバックアップローラとが互いに接近する方向での一定の加圧力を空圧シリンダあるいは油圧シリンダ等のアクチュエータによって得るようにしていることから、ヘミング加工に必要な加圧力を積極的には可変制御することはできない。
そのため、例えば図6に示すように、特にヘミング加工の始端部では、上記のような徐変区間を経ることなく、部位Rにおいていきなりアクチュエータを加圧源とするヘミングローラ28による大きな加圧力が加わることになるので、母材であるパネル外表面に凹凸や歪み等の品質不具合が発生することがある。この傾向は、パネル自体が所定の三次元形状に予め成形されていて、しかもヘミングフランジ部が伸びフランジ部となるホイールアーチ部では特に顕著となる。これに対して、本実施の形態では、先にも説明したように、かかる二次的不具合を確実に防止することができるほか、空圧シリンダあるいは油圧シリンダ等のアクチュエータを用いることなく所期の目的を達成することができる。
ここで、図5に示した傾斜方向の異なる徐変部L2と幅狭部L3とを併用することを前提とするならば、加工対象となるパネルの造形等によっては、これらの徐変部L2と幅狭部L3とを必要に応じてヘミングダイ6の端部ではなく長手方向中央部に設定するも可能である。
また、図7に示すように、ヘミング加工ヘッド7におけるローラを、図4のプリへミングローラ18からヘミング(本ヘミング)加工のためのヘミングローラ18aに交換するだけで、先のプリへミング加工に続くヘミング加工にもきわめて容易に対応することができる。
さらに、上記実施の形態のロールヘミング加工装置は、ホイールアーチ部2以外の縁曲げにも対応できることはもちろんのこと、曲率を有する部位だけでなく、必要に応じて直線部の縁曲げにも対応することが可能である。
1…ボディサイドパネル
1a…ボディサイドアウタパネル
2…ホイールアーチ部
6…ヘミングダイ
6a…傾斜面
7…ヘミング加工ヘッド
8…アーム部材
9…スライダ(移動体)
10…スクリューシャフト
11…ボールねじ(送り付与手段)
13…モータ(回転駆動手段)
15…軸受ブロック(支持体)
18…プリへミングローラ(縁曲げローラ)
20…バックアップローラ
21…ガイドローラ(案内部材)
22…ガイドローラ(案内部材)
L1…一般部
L2…徐変部

Claims (11)

  1. ダイに位置決めされたパネルのアーチ状の端部に縁曲げを施すロールヘミング加工装置であって、
    上記パネルへの縁曲げ加工を司る縁曲げローラと、
    上記縁曲げローラに対し所定距離隔てながら当該縁曲げローラと対をなすとともに、加工時にその縁曲げローラとの間にパネルをダイとともに挟み込むバックアップローラと、
    上記ダイをバックアップローラの回転中心方向の両側から挟み込む少なくとも一対の案内部材と、
    を有し、
    上記縁曲げローラ、バックアップローラおよび案内部材のそれぞれが共通の支持体に回転可能に支持されて加工ヘッドを形成しているとともに、
    この加工ヘッドを首振り旋回可能に支持しているアーム部材を備えていて、
    上記アーム部材に対しアーチ状の縁曲げ部位の弦に平行な方向に直線的な送りを付与することにより、加工ヘッドが首振り旋回しながらダイの曲率に倣って移動して縁曲げを施すようになっていることを特徴とするロールヘミング加工装置。
  2. 上記アーム部材を上記直線的な送り方向と直交方向にスライド可能に案内支持している移動体と、
    この移動体に上記直線的な送りを付与する送り付与手段と、
    を備えていて、
    上記移動体に上記直線的な送りを付与することにより、アーム部材の進退移動と並行して加工ヘッドが首振り旋回するようになっていることを特徴とする請求項1に記載のロールヘミング加工装置。
  3. 上記送り付与手段は、
    移動体に設けられたナット部材と当該ナット部材に螺合するスクリューシャフトとからなるボールねじと、
    上記スクリューシャフトを回転駆動する回転駆動手段と、
    から構成されていることを特徴とする請求項2に記載のロールヘミング加工装置。
  4. 上記縁曲げとして、自動車のサイドパネルのホイールアーチ部に伸びフランジ部となる縁曲げを施すものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のロールヘミング加工装置。
  5. 加工対象となるパネルが位置決めされるダイと、
    上記パネルへの縁曲げを司る縁曲げローラと、
    上記縁曲げローラに対し所定距離隔てながら当該縁曲げローラと対をなすバックアップローラと、
    を備え、
    上記縁曲げローラとバックアップローラとの間にパネルをダイとともに挟み込んだ上で、双方のローラ同士のなす相対距離を一定に保ちながら当該双方のローラをダイに沿って移動させることにより、パネルの端部に縁曲げを施すようにしたロールヘミング加工装置において、
    上記ダイは、縁曲げローラとバックアップローラとの間に挟み込まれる幅寸法が縁曲げ完了度合いに応じた一定幅寸法のものとして形成されているとともに、
    上記ダイの一部には、上記一定幅寸法を最大幅寸法としてその幅寸法が徐変する徐変部を設けてあることを特徴とするロールヘミング加工装置。
  6. 上記ダイの一般部では、縁曲げローラとバックアップローラとの間に挟み込まれる幅寸法が縁曲げ完了度合いに応じた一定幅寸法のものとして形成されているとともに、
    上記ダイの一般部よりも縁曲げ始端部側には、幅寸法が一般部側に向かって漸次増大しつつ当該一般部の一定幅寸法をもって収束する徐変部を設けてあることを特徴とする請求項5に記載のロールヘミング加工装置。
  7. 上記ダイの一般部よりも縁曲げ終端部側には、幅寸法が漸次減少する徐変部を設けてあることを特徴とする請求項6に記載のロールヘミング加工装置。
  8. 上記ダイの一方の面にパネルが位置決めされるとともに、当該一方の面と反対側のバックアップローラ案内面をバックアップローラが転動するようになっていて、
    上記徐変部では、バックアップローラ案内面が傾斜していることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載のロールヘミング加工装置。
  9. 上記ダイをバックアップローラの回転中心方向の両側から挟み込む少なくとも一対のガイドローラを備えているとともに、
    上記縁曲げローラ、バックアップローラおよびガイドローラのそれぞれが共通の支持体に回転可能に支持されて加工ヘッドを形成していて、
    この加工ヘッドが縁曲げ移動方向に移動可能に支持されていることを特徴とする請求項8に記載のロールヘミング加工装置。
  10. 上記パネルのアーチ状の端部に伸びフランジ部となる縁曲げを施すものであって、
    上記アーチ状の縁曲げ部位の弦に直交する方向を指向するアーム部材と、
    このアーム部材を長手方向でスライド可能に案内支持する移動体と、
    この移動体に対し上記アーチ状の縁曲げ部位の弦と平行な方向に直線的ま送りを付与する送り付与手段と、
    を備えていて、
    上記アーム部材の先端部に加工ヘッドが首振り旋回可能に支持されているとともに、
    上記移動体に上記直線的な送りを付与することにより加工ヘッドが首振り旋回しながらダイの曲率に倣って移動するようになっていることを特徴とする請求項9に記載のロールヘミング加工装置。
  11. 上記縁曲げとして、自動車のサイドパネルのホイールアーチ部に伸びフランジ部となる縁曲げを施すものであることを特徴とする請求項10に記載のロールヘミング加工装置。
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