JP2019025529A - ローラヘミング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラヘミング加工方法において、パネル部材の折返し部分の曲率半径を小さくし、加工後の部分についてシャープな形状を成形可能とするとともに、割れやシワ等の不良の発生を抑制する。【解決手段】フランジ部３にローラ１０を作用させることで、アウタパネル１の縁部にヘミング加工を施すローラヘミング加工方法であって、フランジ部３をパネル本体部２に対して所定の角度折り曲げる第１の加工工程と、第１の加工工程により折り曲げられたフランジ部３を、パネル本体部２に対してさらに折り曲げる第２の加工工程と、を有し、第２の加工工程では、ローラ１０として、円筒面状の円筒状ローラ面４５とテーパ状ローラ面４６とを有する第２ローラ１２を用い、円筒状ローラ面４５をフランジ部３の基端側の部分に作用させるとともに、テーパ状ローラ面４６をフランジ部３の先端側の部分に作用させ、フランジ部３に対して折曲げ加工および潰し加工を施す。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば自動車のドアを構成するパネル部材にヘミング加工を施すためのローラヘミング加工方法に関する。

従来、例えば自動車のドアを構成するパネル部材に施されるヘミング加工として、ヘミング加工用のローラを用いたローラヘミング加工が行われている。ローラヘミング加工としては、例えば、自動車のドアを構成するパネル部材であるアウタパネルおよびインナパネルを対象として、次のような加工が行われている。

ロボットに支持されたヘミング加工用のローラが、ロボットの動作によって、所定の加工台上にセットされたアウタパネルの縁部に沿って移動させられながら、アウタパネルの縁部に形成されたフランジ部に作用する。フランジ部は、アウタパネルの縁部においてパネル本体部に対して直角状をなすように形成された屈曲面部であり、ローラからの押圧作用を受けて内側に折り曲げられる。また、アウタパネルのパネル本体部上には、フランジ部の内側に縁端を位置させるようにインナパネルが載置されており、ヘミング加工によれば、最終的に、インナパネルの縁端部が、アウタパネルのパネル本体部と、直立状態からパネル本体部に重なるように折り曲げられたフランジ部とにより挟まれた状態となる（例えば、特許文献１参照。）。

このようなローラヘミング加工に関し、特許文献１には、縁部が湾曲しているワークに対してローラの滑りによってローラの表面等に生じる傷や摩耗を低減することを目的として、次のようなローラヘミング技術が開示されている。すなわち、それぞれ所定の角度で傾斜したテーパ面からなる一次曲げ面及び二次曲げ面を有するヘミング加工用ローラを用い、一次曲げ面でフランジを曲げるときにガイド部によって二次曲げ面を案内する技術が開示されている。

特許第４５５９３７４号公報

ところで、自動車のドアを構成するパネル部材として、従来、鉄製のパネルが主に用いられているが、近年、軽量化等を目的として、アルミニウムを材料としたアルミパネルが用いられている。しかしながら、パネル部材としてアルミパネルを用いた場合、上述したようなローラヘミング加工において、次のような問題がある。

パネル部材としてアルミパネルを用いた場合、剛性を確保するため、鉄製のパネルを用いた場合との比較において、パネル部材の板厚を厚くする必要が生じる。具体的には、アルミパネルの場合、鉄製のパネルと比べて例えば２倍程度の板厚となる。パネル部材の板厚が増加すると、ローラヘミング加工によるアウタパネルの折返し部分である縁端部（以下「ヘム端部」という。）の曲率半径が大きくなる。すなわち、ローラヘミング加工後においてインナパネルを介して互いに重なった状態となっているアウタパネルのパネル本体部とフランジ部とを繋ぐ湾曲部分がヘム端部となり、このヘム端部の曲率半径は、アウタパネルおよびインナパネルの板厚の増加にともなって大きくなる。ヘム端部の曲率半径が大きくなると、ローラヘミング加工による加工後の部分について外観的なシャープさが損なわれる。

また、自動車のドアに関しては、例えばドアと車体本体との間、あるいはフロントドアおよびリアドアのドア同士の間に、見切り隙と呼ばれるクリアランスが存在する。見切り隙は、自動車の外観上、黒い線として表れ、見栄えに影響する。特に、ドアは、自動車において比較的目に付きやすい位置に存在するため、ドアの周囲における見切り隙が見栄えに与える影響は比較的大きい。そして、見切り隙は、一般的に、自動車の外観上、狭い（小さい）ほど好ましい。

しかしながら、ヘム端部の曲率半径の増大は、見切り隙としてのクリアランス自体の寸法は同じであっても、見る角度等によって、見かけ上の見切り隙を広く感じさせる。このように、ヘム端部の曲率半径が大きくなることは、自動車の外観上の精緻感を低下させ、デザイン性を低下させる原因となる。

また、ローラヘミング加工は、曲げ加工としては最終的にフランジ部をパネル本体部に対して略１８０°をなすように折り曲げるという厳しい加工であるため、加工対象としてアルミパネルを用いた場合、鉄製のパネルと比べて、割れやシワ等の不良が発生しやすいという問題がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、パネル部材の折返し部分の曲率半径を小さくすることができ、加工後の部分についてシャープな形状を成形することができるとともに、加工後の部分において割れやシワ等の不良の発生を抑制することができるローラヘミング加工方法を提供することを目的とする。

本発明に係るローラヘミング加工方法は、パネル部材の縁部にパネル本体部に対して屈曲状に形成されたフランジ部にローラ治具を作用させることで、前記パネル部材の縁部にヘミング加工を施すローラヘミング加工方法であって、前記パネル本体部と前記フランジ部とのなす角度が所定の角度となるように、前記フランジ部を前記パネル本体部に対して折り曲げる第１の加工工程と、前記第１の加工工程により折り曲げられたフランジ部を、前記パネル本体部に対してさらに折り曲げる第２の加工工程と、を有し、前記第２の加工工程では、前記ローラ治具として、円筒面状の第１ローラ面と、該第１ローラ面に対して前記ローラ治具の回転軸方向の一側に設けられ、前記回転軸方向の他側から前記一側にかけて徐々に拡径するように形成されたテーパ面状の第２ローラ面と、を有するローラを用い、前記第１ローラ面および前記第２ローラ面のいずれか一方のローラ面を、前記フランジ部の基端側の部分に作用させるとともに、前記第１ローラ面および前記第２ローラ面のいずれか他方のローラ面を、前記フランジ部の先端側の部分に作用させ、前記フランジ部に対して折曲げ加工および潰し加工を施すものである。

また、本発明に係るローラヘミング加工方法の他の態様は、前記ローラヘミング加工方法において、前記ヘミング加工は、前記パネル本体部上に第２のパネル部材を載置し、前記第２のパネル部材の縁部を、前記パネル本体部と前記フランジ部とで挟持させるものであり、前記第２の加工工程は、前記フランジ部を前記パネル本体部に対して折り曲げるとともに前記第１ローラ面および前記第２ローラ面がなす角度にならって前記フランジ部の先端側の部分を基端側の部分に対して折り曲げる折曲げ加工、および前記フランジ部に対する潰し加工を行う前段工程と、前記前段工程よりも大きい押圧力で前記フランジ部に対する潰し加工を行う後段工程と、を含むものである。

また、本発明に係るローラヘミング加工方法の他の態様は、前記ローラヘミング加工方法において、前記第２の加工工程では、前記第２ローラ面を、前記フランジ部の基端側の部分に作用させるとともに、前記第１ローラ面を、前記フランジ部の先端側の部分に作用させ、前記フランジ部に対して折曲げ加工および潰し加工を施すものである。

また、本発明に係るローラヘミング加工方法の他の態様は、前記ローラヘミング加工方法において、前記第１の加工工程では、前記ローラ治具として、円筒面状のローラ面を有する円柱状ローラを用い、前記第１の加工工程は、前記パネル本体部と前記フランジ部とのなす角度が所定の予備曲げ角度となるように、前記フランジ部を前記パネル本体部に対して折り曲げる第１の曲げ工程と、前記第１の曲げ工程により折り曲げられたフランジ部を、前記パネル本体部と前記フランジ部とのなす角度が前記所定の角度となるように、前記パネル本体部に対してさらに折り曲げる第２の曲げ工程と、を含むものである。

また、本発明に係るローラヘミング加工方法の他の態様は、前記ローラヘミング加工方法において、前記ローラ治具を、シリンダ機構を介してロボットに支持させ、前記ロボットの動作により、前記ローラ治具を前記パネル部材の縁部に沿って移動させるとともに、前記シリンダ機構により、ローラ治具から前記フランジ部に作用する押圧荷重が一定となるように、前記ロボットおよび前記シリンダ機構を制御するものである。

本発明によれば、パネル部材の折返し部分の曲率半径を小さくすることができ、加工後の部分についてシャープな形状を成形することができるとともに、加工後の部分において割れやシワ等の不良の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るローラヘミング加工装置の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るワークおよびヘミング加工についての説明図である。 本発明の一実施形態に係るローラを示す図である。（ａ）は第１ローラを示す図であり、（ｂ）は第２ローラを示す図である。 本発明の一実施形態に係るローラヘミング加工方法についての説明図である。 本発明の一実施形態に係るローラヘミング加工方法の第２の加工工程の後段工程についての説明図である。 本発明の一実施形態に係るローラヘミング加工方法の作用についての説明図である。 本発明の一実施形態に係るローラヘミング加工方法の作用についての説明図である。 本発明の一実施形態に係るローラヘミング加工方法に対する比較例のヘミング加工についての説明図である。 本発明の一実施形態に係るローラヘミング加工方法に対する比較例のヘミング加工による不具合についての説明図である。 本発明の他の実施形態に係るローラを示す図である。 本発明の他の実施形態に係るローラヘミング加工方法の第２の加工工程についての説明図である。 本発明の他の実施形態に係るローラヘミング加工方法の第２の加工工程の後段工程についての説明図である。

本発明は、パネル部材の縁部にパネル本体部に対して屈曲状に形成されたフランジ部にローラ治具を作用させることで、パネル部材の縁部にヘミング加工を施すローラヘミング加工において、ローラ治具の構成およびフランジ部に対するローラ治具の作用のさせ方を工夫することにより、ヘミング加工の加工後の部分について、割れ等の不具合の発生を抑制しながら、意匠的に優れたシャープな形状の成形を可能とするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。

本実施形態では、自動車のドアを構成するパネル部材であるアウタパネルおよびインナパネルをローラヘミング加工の加工対象とする場合を例にとって説明する。すなわち、図１に示すように、本実施形態に係るローラヘミング加工方法は、パネル部材としてのアウタパネル１の縁部に、パネル本体部２に対して屈曲状に形成されたフランジ部３にローラ治具としてのローラ１０（第１ローラ１１、第２ローラ１２）を作用させることで、アウタパネル１の縁部にヘミング加工を施す方法である。

そして、本実施形態に係るヘミング加工は、互いに屈曲部をなす第１の面部としてのパネル本体部２と第２の面部としてのフランジ部３を含むアウタパネル１のパネル本体部２上に第２のパネル部材であるインナパネル４を重ねて、フランジ部３をインナパネル４の縁部であるインナ縁部４ａに重なるように折り曲げて潰し加工を行う加工である。すなわち、本実施形態に係るヘミング加工は、図２（ａ）に示すように、アウタパネル１のパネル本体部２上にインナパネル４を載置し、図２（ｂ）に示すように、インナ縁部４ａを、アウタパネル１のパネル本体部２とフランジ部３とで挟持させるものである。

本実施形態に係るローラヘミング加工は、直接的にローラ１０を作用させる対象をアウタパネル１とし、ローラ１０によってフランジ部３をパネル本体部２に対して折り曲げることで（図２（ｂ）、矢印Ａ１参照）、パネル本体部２とフランジ部３とにより、インナ縁部４ａを挟み込み、アウタパネル１に対してインナパネル４を拘束し、パネル同士をかしめて接合するものである。なお、アウタパネル１とインナパネル４の接合部分、つまりヘミング加工による加工部分には、シーラ等の接合剤が適宜塗布ないし充填されている。

アウタパネル１は、自動車のフロントドアあるいはリアドアの車両外側の部分を構成する板状の部材である。アウタパネル１は、アルミニウムを材料としたアルミパネルであり、例えばケイ素（Ｓｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）等を含むアルミニウム合金板材に所定の成形加工を施したものである。

アウタパネル１は、その大部分をなすパネル本体部２と、パネル本体部２の周囲に形成されたフランジ部３とを有する。フランジ部３は、アウタパネル１の縁部においてパネル本体部２に対して直角状をなすように形成された屈曲面部であり、上述のとおりヘミング加工においてローラ１０からの押圧作用を受けて内側に折り曲げられる部分となる。ヘミング加工に際し、フランジ部３は、アウタパネル１を成形するためのプレス成形等によってあらかじめ所定の形状に形成されている。ただし、フランジ部３は、ローラヘミング加工により形成されてもよい。つまり、フランジ部３は、ローラ１０を用いてアウタパネル１の縁端部をフラットな状態から屈曲させることで形成された部分であってもよい。また、フランジ部３は、パネル本体部２に対して直角状に形成された部分に限らず、パネル本体部２とともに鈍角あるいは鋭角をなすようにパネル本体部２に対して屈曲形成された部分であればよい。

インナパネル４は、自動車のフロントドアあるいはリアドアの車両内側の部分を構成する板状の部材である。インナパネル４は、アウタパネル１と同様、アルミニウムを材料としたアルミパネルである。インナパネル４は、その周縁部に、本体部４ｂに対して段差状に形成されたインナ縁部４ａを有する。

インナパネル４は、インナ縁部４ａをアウタパネル１のパネル本体部２の内面２ａに合わせるとともに、フランジ部３の内側に縁端を位置させるように、パネル本体部２上に載置される。インナパネル４は、パネル本体部２上に載置された状態において、アウタパネル１のパネル本体部２とともに中空部５を形成する。インナ縁部４ａの端面４ｃと、アウタパネル１のフランジ部３の内面３ａとの間隔ｄ１（図２（ａ）参照）は、例えば数ミリメートル程度である。

アウタパネル１およびインナパネル４は、図１に示すように、ヘミング加工に際し、水平面状の所定の支持面６ａを有する加工台６上にセットされる。加工台６は、ヘミング加工において下型として機能し、支持面６ａ上における所定の位置に、アウタパネル１が保持され、アウタパネル１上における所定の位置にインナパネル４がセットされ保持される。そして、加工台６上にセットされたアウタパネル１およびインナパネル４に対し、ロボット８により、ローラ１０を移動操作しながら、ローラヘミング加工が行われる。

すなわち、図１に示すように、本実施形態に係るローラヘミング加工装置７は、ローラ１０を回転自在に支持した状態で、フランジ部３が形成されたアウタパネル１の外形に沿ってローラ１０を移動させるロボット８と、ロボット８に支持されたローラ１０である第１ローラ１１および第２ローラ１２と、ワークとしてのアウタパネル１およびインナパネル４を支持する加工台６とを備える。

ロボット８は、加工台６上のワークに対して、ローラ１０を支持した状態でローラ１０の位置および姿勢を変化させるローラ移動装置として機能する。図１に示すように、ロボット８は、ベース部８ａと、ベース部８ａ上に設けられるロボットアーム部８ｂとを有し、様々な位置および角度に姿勢制御されるフレキシブルなロボットアーム（多関節ロボット）として構成されている。ロボットアーム部８ｂの動作により、その可動範囲においてローラ１０が３次元的に任意の方向に移動する。ロボット８は、例えば、６つの関節を有する６軸ロボットである。

ロボット８は、ロボット８の動作等を制御する制御部としてのロボット制御部１８に接続されており、ロボット制御部１８からの制御信号を受けて動作する。ロボット制御部１８は、ティーチングにより設定された所定の動作をロボット８に行わせる。ロボット８の動作により、ワークに対するローラ１０の位置や向き（姿勢）が制御されながら、フランジ部３が形成されたアウタパネル１の外形に沿ってローラ１０が移動する。

ロボット８においては、ロボットアーム部８ｂの先端側に、シリンダ機構１５を介して第１ローラ１１および第２ローラ１２が支持されている。シリンダ機構１５は、エアシリンダ機構であり、ロボットアーム部８ｂの先端側に固定されたシリンダ本体部１５ａと、シリンダ本体部１５ａの一側（図１において下側）から突出したロッド部１５ｂとを有する。

シリンダ本体部１５ａには、シリンダ機構１５に対するエアの給排を行うための配管（図示略）が接続されている。ロッド部１５ｂは、シリンダ本体部１５ａ内において摺動可能に設けられたピストン部と一体に設けられ、シリンダ本体部１５ａに対するエアの給排により往復摺動し、シリンダ本体部１５ａからの突出量を変化させる。シリンダ機構１５に対するエアの給排が図示せぬシリンダ制御部によって制御されることで、シリンダ機構１５の動作が制御される。シリンダ制御部は、例えば、ロボット制御部１８の一部であったり、ロボット制御部１８とは別途設けられた制御装置等であったりする。シリンダ機構１５の動作制御は、ヘミング加工においてワークに対するローラ１０による押圧力の制御に用いられる。

ロッド部１５ｂの先端側に、ローラ支持部材１６を介して、第１ローラ１１および第２ローラ１２が支持されている。ローラ支持部材１６においてローラ１０を支持するローラ支持部１６ａは、シリンダ機構１５の伸縮方向に沿う所定の回転軸Ｏ１を中心に回転動作するように設けられている。回転軸Ｏ１を中心とするローラ支持部１６ａの回転動作は、ワークに作用させるローラ１０を選択的に切り換えるためのものである。このため、ローラ支持部１６ａの回転動作は、ロボット８の先端部に対する回転動作であればよく、ローラ支持部１６ａを回転軸Ｏ１回りに回転させるための構造は、特に限定されず、ロボット８、シリンダ機構１５、およびローラ支持部材１６の少なくともいずれかに設けられる。また、ローラ支持部１６ａの回転動作は、例えばロボット制御部１８等の所定の制御部により制御される。

ローラ支持部１６ａは、ブロック状の部分であり、その一側の側面に、支持ステー１６ｂを介して第１ローラ１１が所定の回転軸Ｒ１を中心に回転可能に支持されている。回転軸Ｒ１の方向は、回転軸Ｏ１に垂直な面に沿う方向（図１においては図面に垂直方向）である。また、ローラ支持部１６ａの他の側面には、第２ローラ１２が所定の回転軸Ｒ２を中心に回転可能に支持されている。回転軸Ｒ２の方向は、第１ローラ１１の回転軸Ｒ１と同様にローラ支持部１６ａの回転軸Ｏ１に垂直な面に沿う方向であり、回転軸Ｏ１の軸方向視で回転軸Ｒ１に直交する方向（図１においては左右方向）である。また、第１ローラ１１の回転軸Ｒ１は、ローラ支持部１６ａの回転軸Ｏ１を鉛直方向とした場合に、第２ローラ１２の回転軸Ｒ２よりも低い位置に位置する。ただし、ロボット８に対するローラ１０の支持構成や各ローラ１０の配置構成等は本実施形態に限定されるものではない。

以上のような構成により、ロボット８の先端側において、ローラ支持部１６ａの回転動作によってヘミング加工に用いられるローラ１０がロボット８に対して所定の向きに位置するようにセットされる。そして、ロボットアーム部８ｂの動作およびシリンダ機構１５の動作により、ローラ１０が、加工台６上にセットされたワークに対して所定の経路に沿って移動しながらフランジ部３に作用し、ローラヘミング加工が行われる。

本実施形態に係るローラ１０としての第１ローラ１１および第２ローラ１２について、図３を用いて説明する。

まず、図３（ａ）を用いて、第１ローラ１１について説明する。図３（ａ）に示すように、第１ローラ１１は、ローラ本体部３１と、ローラ軸部３２とを有する。ローラ本体部３１は、回転軸Ｒ１を中心とする所定の回転体形状を有する部分であり、ローラ本体部３１に対して回転軸Ｒ１の軸方向（ローラ軸方向）の一側（図３（ａ）において上側）にローラ軸部３２が設けられている。

ローラ本体部３１は、鉄鋼等の金属製の部材により構成されており、全体として略円柱形状を有し、その外周面をワークに作用するローラ面３３とする。つまり、ローラ本体部３１は、円筒面状のローラ面３３を有する円柱状ローラである。

ローラ軸部３２は、略円柱状の外形を有し、ローラ本体部３１に対してローラ軸方向の一側から同軸心状に突設されている。ローラ軸部３２は、円柱状の軸本体部３２ａと、軸本体部３２ａの両端に設けられたフランジ部３２ｂ、３２ｃを有する。

ローラ軸部３２は、基端側のフランジ部３２ｃを内側に嵌合させた態様で設けられた円環状の取付板３８を介して、ローラ本体部３１に取り付けられている。取付板３８は、ローラ本体部３１のローラ軸部３２側の端面部に形成された凹部３１ｂに嵌合した状態で、回転軸Ｒ２を中心とした周方向について所定の間隔を隔てた複数箇所で、固定ボルト３９によりローラ本体部３１に対して固定されている。取付板３８は、ローラ軸部３２に対してベアリング等を介してローラ軸部３２の中心軸を回転軸として相対回転自在に支持されている。このような構成により、ローラ軸部３２は、ローラ本体部３１に対して、回転軸Ｒ２回りに相対回転自在に設けられている。

そして、ローラ軸部３２は、支持ステー１６ｂを介したローラ支持部１６ａに対する第１ローラ１１の取付部分となり、ローラ本体部３１を回転自在に支持する。すなわち、第１ローラ１１は、ローラ軸部３２の先端側を支持ステー１６ｂに固定させることで、ローラ支持部１６ａに対してローラ本体部３１を回転自在に支持させた状態となる。

次に、図３（ｂ）を用いて、第２ローラ１２について説明する。図３（ｂ）に示すように、第２ローラ１２は、ローラ本体部４１と、ローラ軸部４２とを有し、基本的な構成を第１ローラ１１と同じとする。ローラ本体部４１は、回転軸Ｒ２を中心とする所定の回転体形状を有する部分であり、ローラ本体部４１に対して回転軸Ｒ２の軸方向（ローラ軸方向）の一側に、ローラ軸部４２が設けられている。

ローラ本体部４１は、鉄鋼等の金属製の部材により構成されており、ワークに作用するローラ面を形成する部分として、円柱形状ないし円板形状に沿う外形をなす部分である円柱部４３と、截頭円錐形状に沿う外形をなす部分であるテーパ部４４とを有する。テーパ部４４は、円柱部４３に対して、ローラ軸部４２が設けられる側と反対側（図３（ｂ）における下側）に設けられている。テーパ部４４は、円柱部４３に対する拡径部分であり、ローラ軸方向について、ローラ軸部４２側からその反対側にかけて徐々に拡径する円錐台形状に沿う部分である。

ローラ本体部４１において、円柱部４３の外周面が円筒状ローラ面４５となり、テーパ部４４の外周面がテーパ状ローラ面４６となる。このように、第２ローラ１２は、円筒面状の第１ローラ面として円筒状ローラ面４５を有し、テーパ面状の第２ローラ面としてテーパ状ローラ面４６を有する。テーパ状ローラ面４６は、円筒状ローラ面４５のローラ軸方向の一側（図３（ｂ）において下側）に設けられ、ローラ軸方向の他側（図３（ｂ）において上側）から一側にかけて徐々に拡径するように形成されている。

円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６は、ローラ本体部４１の外周面として、互いに連続的に設けられている。すなわち、第２ローラ１２の縦断面視において、円筒状ローラ面４５は、ローラ軸方向に沿う直線をなし、テーパ状ローラ面４６は、ローラ軸方向に対して傾斜した斜線をなし、これらは互いに角度α１の屈曲線をなす。なお、角度α１の大きさは特に限定されるものではないが、例えば１４０°以上、１８０°未満である。

また、本実施形態に係る第２ローラ１２においては、テーパ部４４の円柱部４３側と反対側に、円板形状に沿う外形を有しローラ本体部４１の端部をなす拡径端部４７が形成されている。拡径端部４７の外周面４７ａは、円筒面であり、テーパ状ローラ面４６に連続している。このようなローラ本体部４１において、テーパ状ローラ面４６をなすテーパ部４４の円柱部４３側端の外径は、円柱部４３の外径と同じであり、テーパ部４４の拡径端部４７側端の外径は、拡径端部４７の外径と同じである。

ローラ軸部４２は、略円柱状の外形を有し、ローラ本体部４１に対してローラ軸方向の円柱部４３側から同軸心状に突設されている。ローラ軸部４２は、円柱状の軸本体部４２ａと、軸本体部４２ａの両端に設けられたフランジ部４２ｂ、４２ｃを有する。

ローラ軸部４２は、基端側のフランジ部４２ｃを内側に嵌合させた態様で設けられた円環状の取付板４８を介して、ローラ本体部４１に取り付けられている。取付板４８は、回転軸Ｒ２を中心とした周方向について所定の間隔を隔てた複数箇所で、固定ボルト４９により、ローラ本体部４１のローラ軸部４２側の端面４１ａに対して固定されている。取付板４８は、ローラ軸部４２に対してベアリング等を介してローラ軸部４２の中心軸を回転軸として相対回転自在に支持されている。このような構成により、ローラ軸部４２は、ローラ本体部４１に対して、回転軸Ｒ２回りに相対回転自在に設けられている。

そして、ローラ軸部４２は、ローラ支持部１６ａに対する第２ローラ１２の取付部分となり、ローラ本体部４１を回転自在に支持する。すなわち、第２ローラ１２は、ローラ軸部４２の先端側をローラ支持部１６ａに固定させることで、ローラ支持部１６ａに対してローラ本体部４１を回転自在に支持させた状態となる。

以上のような構成を備えた本実施形態に係るローラヘミング加工装置７により行われるローラヘミング加工方法について、図４および図５を用いて説明する。

本実施形態に係るローラヘミング加工方法は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、アウタパネル１のパネル本体部２とフランジ部３とのなす角度が所定の角度θ１となるように、フランジ部３をパネル本体部２に対して折り曲げる第１の加工工程と、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１の加工工程により折り曲げられたフランジ部３を、パネル本体部２に対してさらに折り曲げる第２の加工工程とを有する。

すなわち、本実施形態に係るローラヘミング加工方法は、第１の加工工程により、フランジ部３を、パネル本体部２に対して直角状態からインナ縁部４ａに重なるまでの間における中間の角度状態となるまで折り曲げた後、第２の加工工程により、フランジ部３をさらに折り曲げ、最終的にパネル本体部２とフランジ部３とによってインナ縁部４ａを圧縮挟持させた状態とする。以下、本実施形態に係る第１の加工工程および第２の加工工程の各工程について詳細に説明する。

まず、第１の加工工程について説明する。第１の加工工程では、ローラ治具として、図３（ａ）に示すような円柱状ローラである第１ローラ１１が用いられる。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ローラ１１は、ロボットアーム部８ｂの動作により移動させられ、加工台６上にセットされたワークに対し、ローラ面３３をフランジ部３の外面３ｂに沿わせるようにあてがわれる。つまり、第１ローラ１１は、回転軸Ｒ１がフランジ部３の板面に沿うように、ローラ面３３をフランジ部３の外面３ｂに面接触させた状態で、フランジ部３に作用する。

そして、第１ローラ１１は、ロボットアーム部８ｂの動作およびシリンダ機構１５の動作によってフランジ部３に対して押圧力を作用させながら、フランジ部３が形成されたアウタパネル１の外形に応じた所定の経路に沿って回転軸Ｒ１を中心として転動しながら移動する（矢印Ｑ１参照）。第１の加工工程において、第１ローラ１１は、回転軸Ｒ１に対して直交する方向を、フランジ部３に対する押圧力の主な作用方向とする（図４（ａ）、矢印Ｐ１、図４（ｂ）、矢印Ｐ２参照）。なお、図４（ａ）、（ｂ）においては、第１ローラ１１の図示を簡略化しローラ本体部３１のみ示している。

第１の加工工程は、アウタパネル１のパネル本体部２とフランジ部３とのなす角度が所定の予備曲げ角度θ０となるように、フランジ部３をパネル本体部２に対して折り曲げる第１の曲げ工程と（図４（ａ）参照）、第１の曲げ工程により折り曲げられたフランジ部３を、パネル本体部２とフランジ部３とのなす角度が所定の角度θ１となるように、パネル本体部２に対してさらに折り曲げる第２の曲げ工程と（図４（ｂ）参照）を含む。

第１の曲げ工程は、図４（ａ）に示すように、パネル本体部２に対して直角をなす鉛直状態のフランジ部３に第１ローラ１１を押圧作用させることで（矢印Ｐ１参照）、フランジ部３を、鉛直状態から予備曲げ角度θ０分折り曲げて傾斜させる。予備曲げ角度θ０は、フランジ部３の板面が鉛直線（鉛直面）Ｔ１に対してなす角度である。すなわち、第１の曲げ工程によれば、第１ローラ１１の押圧作用によって、フランジ部３が、鉛直線Ｔ１に沿うようにパネル本体部２に対して直角をなす状態から、鉛直線Ｔ１に対して予備曲げ角度θ０をなす状態となるまで折り曲げられ、全体的に傾斜させられる。ここで、予備曲げ角度θ０は、特に限定されるものではないが、例えば３０°程度である。

第２の曲げ工程は、図４（ｂ）に示すように、第１の曲げ工程により鉛直方向（支持面６ａに垂直な方向）に対して予備曲げ角度θ０折り曲げられたフランジ部３に第１ローラ１１を押圧作用させることで（矢印Ｐ２参照）、フランジ部３を、鉛直方向に対する角度が所定の角度θ１となるまで折り曲げる。所定の角度θ１は、フランジ部３の板面が鉛直線Ｔ１に対してなす角度である。すなわち、第２の曲げ工程によれば、第１ローラ１１の押圧作用によって、フランジ部３が、鉛直線Ｔ１に対して予備曲げ角度θ０をなす状態から、鉛直線Ｔ１に対して所定の角度θ１をなす状態となるまで折り曲げられ、全体的に傾斜させられる。ここで、所定の角度θ１は、特に限定されるものではないが、例えば６０°程度である。

このように、第１の加工工程は、アウタパネル１に対し、第１の曲げ工程および第２の曲げ工程による段階的な（２段階の）曲げ加工を行う。各曲げ工程においては、ロボットアーム部８ｂの動作により、第１ローラ１１が、ワークに対して所定の姿勢を維持しながら所定の経路に沿って転動移動することで、フランジ部３が第１ローラ１１の作用を受ける部分から順次屈曲加工される。

そして、第１の曲げ工程および第２の曲げ工程は、ロボットアーム部８ｂの動作による所定の経路に沿う第１ローラ１１の移動に関し、例えば、第１の曲げ工程が所定の経路の始端から終端までの往路移動として行われ、第２の曲げ工程が所定の経路の終端から始端までの復路移動として行われる。ただし、第１の曲げ工程および第２の曲げ工程のいずれもが所定の経路における始端から終端までの往路移動として行われてもよい。以上のように第１ローラ１１を用いた第１の加工工程が行われた後、加工台６上のワークに対して第２の加工工程が行われる。

次に、第２の加工工程について説明する。第２の加工工程では、ローラ治具として、図３（ｂ）に示すようなテーパ面を有する第２ローラ１２が用いられる。すなわち、第１の加工工程後、回転軸Ｏ１を中心とするローラ支持部１６ａの回転動作により（図１参照）、加工に使用されるローラ１０が第１ローラ１１から第２ローラ１２に切り換えられ、第２の加工工程が行われる。

図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、第２ローラ１２は、ロボットアーム部８ｂの動作により移動させられ、加工台６上において第１の加工工程による加工を受けたワークに対し、円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６をフランジ部３の外面３ｂに沿わせるようにあてがわれる。つまり、第２ローラ１２は、回転軸Ｒ２がフランジ部３の板面に沿うように、円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６のそれぞれの一部または全部をフランジ部３の外面３ｂに接触させた状態で、フランジ部３に作用する。

そして、第２ローラ１２は、ロボットアーム部８ｂの動作およびシリンダ機構１５の動作によってフランジ部３に対して押圧力を作用させながら、フランジ部３が形成されたアウタパネル１の外形に応じた所定の経路に沿って回転軸Ｒ２を中心に転動しながら移動する（矢印Ｑ２参照）。第２の加工工程において、第２ローラ１２は、回転軸Ｒ２に対して直交する方向を、フランジ部３に対する押圧力の主な作用方向とする（図４（ｃ）、矢印Ｐ３、図４（ｄ）、矢印Ｐ４参照）。なお、図４（ｃ）、（ｄ）においては、第２ローラ１２の図示を簡略化しローラ本体部４１のみ示している。

第２の加工工程は、円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６のいずれか一方のローラ面を、フランジ部３の基端側（パネル本体部２側）の部分に作用させるとともに、円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６のいずれか他方のローラ面を、フランジ部３の先端側の部分に作用させ、フランジ部３に対して折曲げ加工および潰し加工を施す工程である。本実施形態では、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、第２の加工工程において、円筒状ローラ面４５をフランジ部３の基端部に作用させるとともに、テーパ状ローラ面４６をフランジ部の先端部に作用させることで、フランジ部３に対する折曲げ加工および潰し加工が行われる。

具体的には、第２の加工工程は、フランジ部３をパネル本体部２に対して折り曲げるとともに円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６がなす角度α１にならってフランジ部３の先端側の部分を基端側の部分に対して折り曲げる折曲げ加工、およびフランジ部３に対する潰し加工を行う前段工程と（図４（ｃ）参照）、前段工程よりも大きい押圧力でフランジ部３に対する潰し加工を行う後段工程と（図４（ｄ）参照）を含む。

第２の加工工程の前段工程は、図４（ｃ）に示すように、第１の加工工程により鉛直方向に対して所定の角度θ１に折り曲げられたフランジ部３に第２ローラ１２を押圧作用させることで（矢印Ｐ３参照）、フランジ部３をさらに折り曲げてインナ縁部４ａに圧接させるとともに、フランジ部３が屈曲して円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６に外面３ｂを面接触させた状態となるようにフランジ部３に対して全体的に潰しの作用を加える。すなわち、第２の加工工程の前段工程によれば、第２ローラ１２の押圧作用によって、フランジ部３が、鉛直線Ｔ１に対して所定の角度θ１をなす状態からさらに折り曲げられるとともに、第２ローラ１２の円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６がなす屈曲面形状に沿って屈曲して押し潰された状態となる。

より詳細には、第２の加工工程の前段工程においては、図５に示すように、第２ローラ１２の押圧作用によって、フランジ部３において、円筒状ローラ面４５に沿う斜面部５１と、テーパ状ローラ面４６に沿う水平部５２とが同時に形成される。斜面部５１は、フランジ部３の基端側の部分であって、パネル本体部２に対して鋭角（例えば１０〜３０°）をなす面部である。水平部５２は、フランジ部３の先端側の部分であって、斜面部５１に対して鈍角（例えば１４０〜１６０°）をなすパネル本体部２と平行状の面部である。すなわち、この前段工程によって、フランジ部３は、第２ローラ１２における円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６による屈曲形状が転写された態様で、円筒状ローラ面４５とテーパ状ローラ面４６がなす角度α１と同様の角度で屈曲した屈曲面形状となる。

また、第２の加工工程の前段工程において、第２ローラ１２による加工部位、つまりフランジ部３における第２ローラ１２の当接部位に関し、円筒状ローラ面４５は、斜面部５１となる部分に対して幅方向（ローラの進行方向に対して直交する方向）について全体的に接触（線接触）しており、テーパ状ローラ面４６は、水平部５２となる部分に対して幅方向について基端側（斜面部５１側）からの過半部分に接触（線接触）している。ただし、円筒状ローラ面４５は、斜面部５１となる部分に対して部分的に線接触してもよく、テーパ状ローラ面４６は、水平部５２となる部分に対して全体的に線接触してもよい。

第２の加工工程の後段工程は、図４（ｄ）に示すように、前段工程により折り曲げられ潰されたフランジ部３に第２ローラ１２を追加的に押圧作用させることで（矢印Ｐ４参照）、パネル本体部２とともにインナ縁部４ａを挟持したフランジ部３に対して更に全体的に潰しの作用を加える。この後段工程における第２ローラ１２によるフランジ部３に対する押圧作用（矢印Ｐ４参照）は、前段工程の同押圧作用（図４（ｃ）、矢印Ｐ６参照）よりも大きい。すなわち、第２の加工工程の後段工程によれば、フランジ部３が、前段工程における押圧作用と比べて大きな押圧作用を第２ローラ１２から受け、第２ローラ１２の円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６がなす屈曲面形状に沿って追加的に加圧される。

このように、第２の加工工程は、アウタパネル１に対し、前段工程および後段工程による段階的な（２段階の）曲げ加工および潰し加工を行う。すなわち、本実施形態に係る第２の加工工程は、前段工程と、前段工程よりもワークに対する押圧力を増加させた後段工程とによって、フランジ部３を２度押しする加工を行っている。前段工程および後段工程の各工程においては、ロボットアーム部８ｂの動作により、第２ローラ１２が、ワークに対して所定の姿勢を維持しながら所定の経路に沿って転動移動することで、フランジ部３が第２ローラ１２の作用を受ける部分から順次加工される。

また、第２の加工工程の前段工程および後段工程の各工程におけるロボットアーム部８ｂの動作による第２ローラ１２の操作は、ワークに作用させる押圧力の点を除き、互いに共通している。つまり、第２の加工工程の前段工程および後段工程の各工程におけるロボット８の動作は共通のティーチング内容に基づくものであり、各工程において所定の経路に沿って移動する第２ローラ１２に関し、第２ローラ１２のワークに対する向き（姿勢）や位置関係は互いに同じである。したがって、ロボット８およびシリンダ機構１５の動作制御に関し、第２の加工工程の前段工程と後段工程とは、後段工程の方が前段工程よりもワークに対する押圧力が高く設定されている点でのみ異なっている。

そして、第２の加工工程の前段工程および後段工程は、ロボットアーム部８ｂの動作による所定の経路に沿う第２ローラ１２の移動に関し、例えば、前段工程が所定の経路の始端から終端までの往路移動として行われ、後段工程が所定の経路の終端から始端までの復路移動として行われる。ただし、前段工程および後段工程のいずれもが所定の経路における始端から終端までの往路移動として行われてもよい。

また、第２の加工工程で用いられる第２ローラ１２に関し、円筒状ローラ面４５とテーパ状ローラ面４６がなす角度α１の大きさは、上記のとおり例えば１４０°以上、１８０°未満であるが、第２の加工工程において、フランジ部３に対する十分な潰しの作用を得ながら、第２ローラ１２による加工部分について良好な面品質を得る観点からは、角度α１の大きさは、好ましくは１４０〜１６０°であり、より好ましくは約１５０°である。すなわち、角度α１が大きくなる（１８０°に近付く）ほど、フランジ部３に対する潰しの作用が得にくくなる一方、角度α１が小さくなる（１４０°に近付く）ほど、フランジ部３に対する押圧力が強くなり、第２ローラ１２による加工部分の外面の面品質への影響が大きくなることから、角度α１の大きさしては上記のとおり好ましい角度が採用される。以上のように第２ローラ１２を用いた第２の加工工程が行われることで、本実施形態に係るローラヘミング加工が終了する。

以上のようなローラヘミング加工において、ロボット８およびシリンダ機構１５の動作制御により、ローラ１０からワークに作用する押圧荷重が一定となるように加工が行われる。すなわち、第１の加工工程の第１の曲げ工程および第２の曲げ工程の各工程では、第１ローラ１１からアウタパネル１のフランジ部３に作用する押圧荷重が一定となるようにロボットアーム部８ｂの動作およびシリンダ機構１５の動作が制御され、第２の加工工程の前段工程および後段工程の各工程では、第２ローラ１２からアウタパネル１のフランジ部３に作用する押圧荷重が一定となるようにロボットアーム部８ｂの動作およびシリンダ機構１５の動作が制御される。つまり、ローラ１０がアウタパネル１の外形に応じた所定の経路を所定の向きに移動（往路移動または復路移動）する各工程内における押圧荷重が一定となるように、ロボットアーム部８ｂの動作およびシリンダ機構１５の動作が制御される。

このように、本実施形態に係るローラヘミング加工方法においては、ローラ１０を、シリンダ機構１５を介してロボット８に支持させ、ロボット８の動作により、ローラ１０をアウタパネル１の縁部に沿って移動させるとともに、シリンダ機構１５により、ローラ１０からフランジ部３に作用する押圧荷重が一定となるように、ロボット８およびシリンダ機構１５を制御することが行われている。

具体的には、例えば、ロボットアーム部８ｂの動作による押圧荷重を、ワークに作用させる押圧荷重よりも大きく設定しておき、過荷重分をシリンダ機構１５の伸縮動作により吸収することで、ワークに作用させる押圧荷重を一定とする制御が行われる。他の例としては、ロボットアーム部８ｂの動作による過荷重は作用させずに、シリンダ機構１５の動作によって一定の押圧荷重をワークに作用させる制御が行われる。

以上のような本実施形態に係るローラヘミング加工によれば、アウタパネル１の折返し部分、つまりパネル本体部２に対するフランジ部３による折返し部分の曲率半径を小さくすることができ、加工後の部分についてシャープな形状を成形することができるとともに、加工後の部分において割れやシワ等の不良の発生を抑制することができる。

図６（ａ）に、本実施形態に係るローラヘミング加工の比較例として、単にフランジ部３を略９０°折り曲げてインナ縁部４ａをアウタパネル１のパネル本体部２とフランジ部３とにより挟持するヘミング加工を施した場合のワークを示す。つまり、比較例のヘミング加工は、フランジ部３に対して成り行きで折り曲げ加工を施したものである。

図６（ａ）に示すように、比較例のヘミング加工により得られるヘム端部においては、パネル本体部２に対するフランジ部３の折返し部分として、断面で半円弧状をなす湾曲部３ｃが形成されている。つまり、フランジ部３は、パネル本体部２に対して半円状の断面形状をなす湾曲部３ｃを介してパネル本体部２と平行状をなし、パネル本体部２との間にインナ縁部４ａを挟持している。

図６（ａ）に示すようなヘム端部の形状によれば、湾曲部３ｃの曲率半径ｒ１が、アウタパネル１およびインナパネル４それぞれの板厚の増大の影響を大きく受けて増大することになる。具体的には、例えば、アウタパネル１の板厚が１．２ｍｍ、インナパネル４の板厚が１．６ｍｍの場合、湾曲部３ｃの曲率半径ｒ１の大きさは２．０ｍｍ程度の大きさとなる。このようなヘム端部の形状によれば、ヘミング加工による加工後の部分について形状のシャープさを得ることが困難となる。

この点、図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係るローラヘミング加工により得られるヘム端部においては、フランジ部３が第２ローラ１２により潰しの作用を受けるとともに屈曲して斜面部５１および水平部５２をなし、パネル本体部２に対して鋭角状に屈曲した態様となっており、断面視で先鋭状の鋭角部３ｄが形成されている。つまり、フランジ部３は、パネル本体部２に対して鋭角部３ｄおよび斜面部５１を介して水平部５２によりパネル本体部２と平行状をなし、水平部５２とパネル本体部２との間にインナ縁部４ａを挟持している。

図６（ｂ）に示すようなヘム端部の形状によれば、鋭角部３ｄの曲率半径ｒ２が、アウタパネル１およびインナパネル４それぞれの板厚の増大の影響を大きく受けにくく、ヘム端部の形状の曲率半径を小さくすることが可能となる。具体的には、例えば、上記の場合と同様にアウタパネル１の板厚が１．２ｍｍ、インナパネル４の板厚が１．６ｍｍの場合、鋭角部３ｄの曲率半径ｒ２の大きさは１．２ｍｍ程度の大きさとなる。このようなヘム端部の形状によれば、ヘミング加工による加工後の部分についてシャープな形状を得ることができる。

そして、ヘム端部を構成する斜面部５１および水平部５２は、第２ローラ１２を用いることにより、上述した第２の加工工程において同時的に形成することができる。つまり、第２の加工工程においては、第２ローラ１２を用いることで、ワークに対する潰し加工とフランジ部３に対する曲げ加工を同時に行うことができる。これにより、生産性を向上することができるので、加工対象がアルミパネルであっても、工程数を増やすことなく、ヘム端部をシャープな形状とすることができる。

また、図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係るローラヘミング加工によってヘム端部の曲率半径を小さくすることができることから、自動車のドアに関して、見切り隙を見かけ上小さくすることができ、自動車の外観上の精緻感を向上することができる。

具体的には、図６（ａ）に示すような比較例のヘミング加工によって得られるヘム端部の形状が自動車のフロントドア６１およびリアドア６２に用いられた場合、ドア同士の突き合わせ部分の断面図は、例えば図７（ａ）に示すような態様となる。図７（ａ）に示すように、フロントドア６１およびリアドア６２のドア同士の間には、見切り隙６３として所定の寸法ｘ１のクリアランスが存在する。

見切り隙６３は、自動車の外観上、黒い線として表れ、見栄えに影響する。特に、フロントドア６１およびリアドア６２のドア間の見切り隙６３は、自動車において比較的目に付きやすい位置に存在するため、この見切り隙６３が見栄えに与える影響は比較的大きい。そして、見切り隙６３は、一般的に、自動車の外観上、狭い（小さい）ほど好ましい。

そこで、図６（ｂ）に示すような本実施形態に係るローラヘミング加工によって得られるヘム端部の形状が自動車のフロントドア６１Ａおよびリアドア６２Ｂに用いられた場合、ドア同士の突き合わせ部分の断面図は、例えば図７（ｂ）に示すような態様となる。図７（ｂ）に示すドア同士の突き合わせ部分における見切り隙６３Ａのクリアランスの寸法ｘ２は、図７（ａ）に示す見切り隙６３のクリアランスの寸法ｘ１と同じ大きさである。なお、図７（ａ）、（ｂ）の各図において、下側が車両の幅方向（左右方向）の外側であり、上側が車両の幅方向の内側である。

図７（ａ）と図７（ｂ）の比較からわかるように、ヘム端部の曲率半径が大きい方が、見切り隙６３，６３Ａとしてのクリアランス自体の寸法ｘ１，ｘ２は同じであっても、見る角度等によって、見かけ上の見切り隙を広く感じさせる。つまり、図７（ｂ）に示すヘム端部の形状の場合に比べて、図７（ａ）に示すヘム端部の形状の場合の方が、見かけ上の印象として見切り隙のクリアランスを大きく感じることになる。

このように、ヘム端部の曲率半径が大きくなることは、自動車の外観上の精緻感を低下させ、デザイン性を低下させる原因となる。すなわち、本実施形態に係るローラヘミング加工によって得られるヘム端部の形状によれば、見切り隙６３Ａの見かけ上のクリアランスの大きさを小さくすることができるので、自動車の外観上の精緻感を向上することができ、外観品質を向上することができる。

また、図６（ａ）に示すような比較例のヘミング加工によるヘム端部の形状は、例えば、次のような加工方法により形成される。すなわち、まず、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ローラ１１と同様の円筒状ローラ７１が用いられて、上述した第１の曲げ工程（図４（ａ）参照）および第２の曲げ工程（図４（ｂ）参照）と同様に、アウタパネル１に対し、それぞれフランジ部３をパネル本体部２に対して角度θ０（例えば３０°）、角度θ１（例えば６０°）とする２段階の曲げ加工を行う。

その後、図８（ｃ）に示すように、回転軸Ｓ１を水平方向（支持面６ａに平行な方向）に沿わせた円筒状ローラ７１をアウタパネル１の外形に応じた所定の経路に沿って回転軸Ｓ１を中心として転動しながら移動させることで（矢印Ｕ１参照）、フランジ部３をパネル本体部２と平行となるように鉛直線Ｔ１（図８（ａ）、（ｂ）参照）に対して略９０°屈曲させるとともに、フランジ部３をインナ縁部４ａ側に押し付ける（矢印Ｐ３ａ参照）ヘム工程が行われる。

また、場合によっては、ヘム端部における部品同士の拘束力向上および部品精度向上等を目的として、図８（ｄ）に示すように、４工程目として、第２のヘム工程が行われる。第２のヘム工程では、図８（ｄ）に示すように、図８（ｃ）に示す場合と同様に円筒状ローラ７１の回転軸Ｓ１を水平方向に沿わせた状態で、フランジ部３をインナ縁部４ａ側に押し付ける（矢印Ｐ４ａ参照）ヘム加工が行われる。

そして、円筒状ローラ７１を用いる比較例のヘミング加工において、ヘム端部の先端部の曲率半径を小さくすることを目的として、例えば図６（ｂ）に示すようにフランジ部３が斜面部５１および水平部５２を有するヘム端部の形状を形成しようとした場合、例えば次のような加工が行われる。すなわち、図８（ｃ）に示すようなヘム工程の後に、図９（ａ）に示すように、斜面部５１の傾斜に対応させて回転軸Ｓ１を傾斜させた円筒状ローラ７１によりヘム端部の先端部分となるフランジ部３の基端部分を押圧して（矢印Ｐ５参照）潰し加工を施すことが行われる。しかしながら、円筒状ローラ７１を用いてフランジ部３において斜面部５１を形成しようとした場合、次のような問題がある。

まず、円筒状ローラ７１を用いてフランジ部３において斜面部５１を形成する工程は、上述のとおり図８（ａ）〜（ｄ）に示す加工工程において図８（ｃ）に示すヘム工程の後に追加される工程であるため、合計で５工程となり、工程数が増加することになる。このため、生産性が低下するという問題がある。

また、円筒状ローラ７１を用いてヘム端部の先端部分に対して潰し加工を施した場合、図９（ｂ）に示すように、フランジ部３の基端部が円筒状ローラ７１によって潰し加工を受ける際、フランジ部３の先端側の部分は円筒状ローラ７１に対して開放状態にあるため、フランジ部３の基端側の部分に対する円筒状ローラ７１による押圧作用の反動でフランジ部３の先端側の部分が反り上がり（符号Ｖ１で示す部分参照）、フランジ部３がインナ縁部４ａに対して開いた状態となる。つまり、ヘム端部の先端部分に対する円筒状ローラ７１による押圧作用により、フランジ部３がその内面３ａをインナ縁部４ａから離間させるように変形する口開きが生じるという問題がある。このようにアウタパネル１とインナパネル４との間に口開きが生じることは、ドアの塗装工程においてドア内部にエアが入る原因となったり、自動車においてドア内に雨水が浸入する原因となったりする。

さらに、円筒状ローラ７１によりヘム端部の先端部を潰す加工によれば、高い成形力が必要となる。このため、円筒状ローラ７１によってヘム端部の先端部に作用する押圧力が過荷重となり、意匠面の面品質悪化が懸念されるという問題がある。

そこで、本実施形態に係るローラヘミング加工によれば、これらの問題を解消することができる。すなわち、円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６を有する第２ローラ１２を用いることで、ヘム端部の潰し加工においてローラ面の形状にならって斜面部５１を自動的に形成することができる。このため、フランジ部３において斜面部５１を形成するための工程を追加する必要がないため、工程数の増加による生産性の低下を避けることができる。

また、第２ローラ１２によれば、円筒状ローラ面４５に沿う斜面部５１を形成する際、フランジ部３の先端部側がテーパ状ローラ面４６により押さえられるため、上述したようなフランジ部３の口開きを防止することができる。

さらに、第２ローラ１２によれば、ヘム端部に対する潰し加工においてフランジ部３に作用する押圧力が円筒状ローラ面４５およびテーパ状ローラ面４６に分散されるため、ヘム端部の先端部に対する過荷重を効果的に抑制することができる。これにより、意匠面の面品質悪化を避けることができ、外観品質の向上を図ることができる。

また、本実施形態に係るローラヘミング加工は、第１ローラ１１を用いてフランジ部３をパネル本体部２に対して折り曲げる第１の加工工程と、第２ローラ１２を用いてフランジ部３の折曲げ加工および潰し加工を施す第２の加工工程との２段階の工程を経るものである。これにより、アウタパネル１に対して急激な変形を加えることがないため、加工後の部分において割れやシワ等の不良の発生を抑制することができる。特に、本実施形態のように加工対象がアルミパネルの場合、鉄製のパネルに比べてワレ等の不具合が生じやすいが、本実施形態に係るローラヘミング加工方法によれば、ヘム端部において効果的にワレ等の不具合を抑制することが可能となる。

また、本実施形態に係るローラヘミング加工は、パネル本体部２とフランジ部３とによりインナ縁部４ａを挟持させるものであり、第２の加工工程において、前段工程（図４（ｃ）参照）と、後段工程（図４（ｄ）参照）とを含む。このような加工方法によれば、アウタパネル１およびインナパネル４に対する段階的な潰し加工により、加工後の部分において割れやシワ等の不良の発生を抑制することができるとともに、アウタパネル１によりインナパネル４に対して高い拘束力を得ることができ、ドアとしての部品精度の向上を図ることができる。

また、本実施形態に係るローラヘミング加工は、第１の加工工程において、第１の曲げ工程（図４（ａ）参照）と、第２の曲げ工程（図４（ｂ）参照）とを含む。このような加工方法によれば、アウタパネル１に対して急激な曲げ変形を加えることがないため、加工後の部分において割れやシワ等の不良の発生を抑制することができ、良好な成形性および高い面品質を容易に得ることができる。

また、本実施形態に係るローラヘミング加工は、ローラ１０（第１ローラ１１、第２ローラ１２）を、シリンダ機構１５を介してロボット８に支持させ、ローラ１０によるワークに対する押圧荷重が一定となるようにロボット８およびシリンダ機構１５の動作制御を行うものである。これにより、ワークにおいてローラ１０を作用させる部位による加工のバラつきを低減することができ、加工品質を向上させることができる。

続いて、本実施形態に係るローラヘミング加工の他の実施形態について、図１０から図１２を用いて説明する。この実施形態では、第２の加工工程で用いるローラ１０について、図３（ｂ）に示す第２ローラ１２との対比において、円筒状ローラ面４５とテーパ状ローラ面４６の配設位置がローラ軸方向について反対となっている。

すなわち、この実施形態において第２の加工工程に用いるローラ１０としての第２ローラ８２は、図１０に示すように、回転軸Ｒ２を中心とする所定の回転体形状を有するローラ本体部９１と、ローラ軸部９２とを有する。なお、第２ローラ８２において、図３（ｂ）に示す第２ローラ１２と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

ローラ本体部９１は、鉄鋼等の金属製の部材により構成されており、ワークに作用するローラ面を形成する部分として、截頭円錐形状に沿う外形をなす部分であるテーパ部９３と、円柱形状ないし円板形状に沿う外形をなす部分である円柱部９４とを有する。テーパ部９３は、円柱部９４に対して、ローラ軸部２２が設けられる側（図１０における上側）に設けられている。テーパ部９３は、円柱部９４に対する拡径部分であり、ローラ軸方向について、ローラ軸部２２側からその反対側にかけて徐々に縮径する逆円錐台形状に沿う部分である。

ローラ本体部９１において、テーパ部９３の外周面がテーパ状ローラ面９５となり、円柱部９４の外周面が円筒状ローラ面９６となる。このように、第２ローラ８２は、円筒面状の第１ローラ面として円筒状ローラ面９６を有し、テーパ面状の第２ローラ面としてテーパ状ローラ面９５を有する。テーパ状ローラ面９５は、円筒状ローラ面９６のローラ軸方向の他側（図１０において上側）に設けられ、ローラ軸方向の一側（図１０において下側）から他側にかけて徐々に拡径するように形成されている。

テーパ状ローラ面９５および円筒状ローラ面９６は、ローラ本体部９１の外周面として、互いに連続的に設けられている。すなわち、第２ローラ８２の縦断面視において、テーパ状ローラ面９５は、ローラ軸方向に対して傾斜した斜線をなし、円筒状ローラ面９６は、ローラ軸方向に沿う直線をなし、これらは互いに角度β１の屈曲線をなす。なお、角度β１の大きさは特に限定されるものではないが、例えば１４０°以上、１８０°未満である。

また、この実施形態に係る第２ローラ８２においては、テーパ部９３の円柱部９４側と反対側に、円板形状に沿う外形を有しローラ本体部９１の端部をなす拡径端部９７が形成されている。拡径端部９７の外周面９７ａは、円筒面であり、テーパ状ローラ面９５に連続している。このようなローラ本体部９１において、テーパ状ローラ面９５をなすテーパ部９３の円柱部９４側端の外径は、円柱部９４の外径と同じであり、テーパ部９３の拡径端部９７側端の外径は、拡径端部９７の外径と同じである。

ローラ軸部２２は、基端側のフランジ部２２ｃを内側に嵌合させた態様で設けられた円環状の取付板９８を介して、ローラ本体部９１に取り付けられている。取付板９８は、ローラ本体部９１のローラ軸部２２側の端面部に形成された凹部９１ｂに嵌合した状態で、回転軸Ｒ２を中心とした周方向について所定の間隔を隔てた複数箇所で、固定ボルト９９によりローラ本体部９１に対して固定されている。

そして、ローラ軸部２２は、ローラ支持部１６ａに対する第２ローラ８２の取付部分となり、ローラ本体部９１を回転自在に支持する。すなわち、第２ローラ８２は、ローラ軸部２２の先端側をローラ支持部１６ａに固定させることで、ローラ支持部１６ａに対してローラ本体部９１を回転自在に支持させた状態となる。

このような第２ローラ８２が用いられ、第２の加工工程では、テーパ状ローラ面９５を、フランジ部３の基端側の部分に作用させるとともに、円筒状ローラ面９６を、フランジ部３の先端側の部分に作用させ、フランジ部３に対して折曲げ加工および潰し加工が施される。第２ローラ８２を用いた第２の加工工程は、具体的には次のとおりである。

第２の加工工程の前段工程は、図１１（ａ）に示すように、第１の加工工程により鉛直方向に対して所定の角度θ１に折り曲げられたフランジ部３（図４（ｂ）参照）に、第２ローラ８２を押圧作用させることで（矢印Ｐ６参照）、フランジ部３をさらに折り曲げてインナ縁部４ａに圧接させるとともに、フランジ部３が屈曲してテーパ状ローラ面９５および円筒状ローラ面９６に外面３ｂを面接触させた状態となるようにフランジ部３に対して全体的に潰しの作用を加える。すなわち、第２の加工工程の前段工程によれば、第２ローラ８２の押圧作用によって、フランジ部３が、図４（ｂ）に示すように鉛直線Ｔ１に対して所定の角度θ１をなす状態からさらに折り曲げられるとともに、第２ローラ８２のテーパ状ローラ面９５および円筒状ローラ面９６がなす屈曲面形状に沿って屈曲して押し潰された状態となる。

より詳細には、第２の加工工程の前段工程においては、図１２に示すように、第２ローラ８２の押圧作用によって、フランジ部３において、テーパ状ローラ面９５に沿う斜面部５１と、円筒状ローラ面９６に沿う水平部５２とが同時に形成される。すなわち、この前段工程によって、フランジ部３は、第２ローラ８２におけるテーパ状ローラ面９５および円筒状ローラ面９６による屈曲形状が転写された態様で、テーパ状ローラ面９５と円筒状ローラ面９６がなす角度β１と同様の角度で屈曲した屈曲面形状となる。

そして、第２の加工工程の前段工程において、ワークに対する第２ローラ８２の押圧方向（矢印Ｐ７参照）は、略鉛直方向となる。つまり、第２の加工工程の前段工程において、第２ローラ８２は、その回転軸Ｒ２の方向を略水平方向に沿わせた状態でワークに作用する。

また、第２の加工工程の前段工程において、第２ローラ８２による加工部位、つまりフランジ部３における第２ローラ８２の当接部位に関し、テーパ状ローラ面９５は、斜面部５１となる部分に対して幅方向（ローラの進行方向に対して直交する方向）について全体的に接触（線接触）しており、円筒状ローラ面９６は、水平部５２となる部分に対して幅方向について基端側（斜面部５１側）からの過半部分に接触（線接触）している。ただし、テーパ状ローラ面９５は、斜面部５１となる部分に対して部分的に線接触してもよく、円筒状ローラ面９６は、水平部５２となる部分に対して全体的に線接触してもよい。

第２の加工工程の後段工程は、図１１（ｂ）に示すように、前段工程により折り曲げられ潰されたフランジ部３に第２ローラ８２を追加的に押圧作用させることで（矢印Ｐ７参照）、パネル本体部２とともにインナ縁部４ａを挟持したフランジ部３に対して更に全体的に潰しの作用を加える。この後段工程における第２ローラ８２によるフランジ部３に対する押圧作用（矢印Ｐ７参照）は、前段工程の同押圧作用（図１１（ａ）、矢印Ｐ６参照）よりも大きい。すなわち、第２の加工工程の後段工程によれば、フランジ部３が、前段工程における押圧作用と比べて大きな押圧作用を第２ローラ８２から受け、第２ローラ８２のテーパ状ローラ面９５および円筒状ローラ面９６がなす屈曲面形状に沿って追加的に加圧される。

また、この実施形態において、第２の加工工程の前段工程および後段工程の各工程におけるロボットアーム部８ｂの動作による第２ローラ８２の操作がワークに作用させる押圧力の点を除き互いに共通することは、上述した第２ローラ１２を用いた第２の加工工程の場合と同様である。また、第２ローラ８２においてテーパ状ローラ面９５と円筒状ローラ面９６がなす角度β１の大きさは、上述した第２ローラ１２における角度α１と同様に、好ましくは１４０〜１６０°であり、より好ましくは約１５０°である。その他、この実施形態の第２の加工工程において特に説明しない部分に関しては上述した第２ローラ１２を用いた第２の加工工程の場合と同様である。

以上のように第２ローラ８２を用いて第２の加工工程を行うローラヘミング加工によれば、テーパ状ローラ面９５がヘム端部の先端側（フランジ部３の基端側）の部分に、円筒状ローラ面９６がヘム端部の基端側（フランジ部３の先端側）の部分にそれぞれ作用することから、第２ローラ８２によるワークに対する押圧方向を、鉛直方向（支持面６ａに垂直な方向）に沿う方向に可及的に近付けることが可能となる。これにより、第２ローラ８２によってフランジ部３に対して潰し加工を施す際、ワークに対して効率的に押圧力を作用させることができ、ヘム端部の成形性を向上することができる。

以上のように実施形態を用いて説明した本発明に係るローラヘミング加工方法は、上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨に沿う範囲で、種々の態様を採用することができる。

上述した実施形態において、ローラヘミング加工の加工対象は、自動車のフロントドアあるいはリアドアを構成するアウタパネルおよびインナパネルであるが、これに限定されるものではない。本発明に係るローラヘミング加工は、例えば、自動車の各種ドア、ボンネット、トランクリッド、ルーフ、フェンダ等を構成するパネル部材に広く適用することができる。

また、上述した実施形態において、ロボットアーム部８ｂとローラ１０との間に介設されたシリンダ機構１５は、エアシリンダ機構であるが、シリンダ機構１５としては、例えば、油圧シリンダ機構や電動モータ等を駆動源とした電動シリンダ機構等であってもよい。

また、上述した実施形態において、アウタパネル１およびインナパネル４は、アルミパネルであるが、これに限定されるものではない。本発明は、例えば鉄製のパネルや鋼板等、アルミパネル以外のパネル部材であっても適用可能である。

また、上述した実施形態に係るローラヘミング加工方法は、第１の加工工程の第１の曲げ工程（第１工程）、第１の加工工程の第２の曲げ工程（第２工程）、第２の加工工程の前段工程（第３工程）、および第２の加工工程の後段工程（第４工程）の４つの工程を順に行うものであるが、これに限定されるものではない。工程数を増やすことで、割れやシワ等の不良に対しては有利となる一方、サイクルタイムは長くなることから、加工品質や加工時間等を考慮して、全体の工程数が適宜増減される。例えば、第１の加工工程は、１つの曲げ工程のみの工程であったり、３つ以上の曲げ工程を含む工程であったりしてもよく、同様に、第２の加工工程も、１つの工程（前段工程）のみであったり３つの工程以上の工程を含んだりしてもよい。

１ アウタパネル（パネル部材）
２ パネル本体部
３ フランジ部
４ インナパネル
４ａ インナ縁部
８ ロボット
１０ ローラ（ローラ治具）
１１ 第１ローラ（ローラ治具、円柱状ローラ）
１２ 第２ローラ（ローラ治具）
１５ シリンダ機構
１８ ロボット制御部
４５ 円筒状ローラ面（第１ローラ面）
４６ テーパ状ローラ面（第２ローラ面）
８２ 第２ローラ（ローラ治具）
９５ テーパ状ローラ面（第２ローラ面）
９６ 円筒状ローラ面（第１ローラ面）

Claims (5)

1. パネル部材の縁部にパネル本体部に対して屈曲状に形成されたフランジ部にローラ治具を作用させることで、前記パネル部材の縁部にヘミング加工を施すローラヘミング加工方法であって、
   前記パネル本体部と前記フランジ部とのなす角度が所定の角度となるように、前記フランジ部を前記パネル本体部に対して折り曲げる第１の加工工程と、
   前記第１の加工工程により折り曲げられたフランジ部を、前記パネル本体部に対してさらに折り曲げる第２の加工工程と、を有し、
   前記第２の加工工程では、
   前記ローラ治具として、円筒面状の第１ローラ面と、該第１ローラ面に対して前記ローラ治具の回転軸方向の一側に設けられ、前記回転軸方向の他側から前記一側にかけて徐々に拡径するように形成されたテーパ面状の第２ローラ面と、を有するローラを用い、
   前記第１ローラ面および前記第２ローラ面のいずれか一方のローラ面を、前記フランジ部の基端側の部分に作用させるとともに、前記第１ローラ面および前記第２ローラ面のいずれか他方のローラ面を、前記フランジ部の先端側の部分に作用させ、前記フランジ部に対して折曲げ加工および潰し加工を施す
   ことを特徴とするローラヘミング加工方法。
2. 前記ヘミング加工は、前記パネル本体部上に第２のパネル部材を載置し、前記第２のパネル部材の縁部を、前記パネル本体部と前記フランジ部とで挟持させるものであり、
   前記第２の加工工程は、
   前記フランジ部を前記パネル本体部に対して折り曲げるとともに前記第１ローラ面および前記第２ローラ面がなす角度にならって前記フランジ部の先端側の部分を基端側の部分に対して折り曲げる折曲げ加工、および前記フランジ部に対する潰し加工を行う前段工程と、
   前記前段工程よりも大きい押圧力で前記フランジ部に対する潰し加工を行う後段工程と、を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のローラヘミング加工方法。
3. 前記第２の加工工程では、
   前記第２ローラ面を、前記フランジ部の基端側の部分に作用させるとともに、前記第１ローラ面を、前記フランジ部の先端側の部分に作用させ、前記フランジ部に対して折曲げ加工および潰し加工を施す
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のローラヘミング加工方法。
4. 前記第１の加工工程では、
   前記ローラ治具として、円筒面状のローラ面を有する円柱状ローラを用い、
   前記第１の加工工程は、
   前記パネル本体部と前記フランジ部とのなす角度が所定の予備曲げ角度となるように、前記フランジ部を前記パネル本体部に対して折り曲げる第１の曲げ工程と、
   前記第１の曲げ工程により折り曲げられたフランジ部を、前記パネル本体部と前記フランジ部とのなす角度が前記所定の角度となるように、前記パネル本体部に対してさらに折り曲げる第２の曲げ工程と、を含む
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のローラヘミング加工方法。
5. 前記ローラ治具を、シリンダ機構を介してロボットに支持させ、前記ロボットの動作により、前記ローラ治具を前記パネル部材の縁部に沿って移動させるとともに、前記シリンダ機構により、ローラ治具から前記フランジ部に作用する押圧荷重が一定となるように、前記ロボットおよび前記シリンダ機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のローラヘミング加工方法。

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