JP3596585B2 - 板金ワークのプリキュア装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波加熱式のプリキュア装置に関し、特に、ロボットハンドに装着した高周波加熱コイルを備えて各種形状の板金ワークのプリキュア処理を効率的に行え汎用性に富むプリキュア装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
車両の生産工程において、ドア、ボンネットフード、トランク等のボデー部品の外板と補強材とがヘミング工程において接合される。このボデー部品は、ボデー本体に組み付けした後で塗装工程に搬送される。この時、ヘミング工程から塗装工程へ搬送される間や塗装工程で加熱炉に入れる際に、ボデー部品に相対的な位置ずれや変形が生じ易い。従来、この様な変位を防止するため、ヘミング処理されたボデー部品の外板と補強材とを、スポット溶接やレーザ溶接により仮止めするようにしている。しかしながら、スポット溶接による仮止めには溶接部位に圧痕が残るという不都合がある。一方、レーザ溶接による仮止めには相当な設備投資が必要であり、また、レーザビームが強すぎるとボデー部品にピンホールが発生するので、レーザビームの強度管理に問題を生じることが多い。
【０００３】
そこで、ボデー部品の外板と補強材との間に熱硬化性接着剤を塗布し、次いで、ボデー部品を加熱して接着剤を硬化させて外板と補強材とを仮止めする所謂プリキュア処理が行われることが多い。このプリキュア処理でのボデー部品の加熱には、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱などの種々の方法を用いる。
高周波加熱の場合、一般に、ボデー部品と略同一の外形形状でかつ全周にわたって形成された溝に高周波加熱コイルを埋設してなる治具が用いられる。そして、熱硬化性接着剤が予め塗布されヘミング処理されたボデー部品を治具に載置した状態で高周波加熱コイルに高周波電流を流して交番磁界を発生させ、ボデー部品に生起した誘導電流が発生する熱により熱硬化性接着剤を硬化させてボデー部品を仮止めしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のプリキュア処理用の高周波加熱装置において、高周波加熱コイルはボデー部品の下方にのみ配される。また、高周波加熱コイルは、一般には、一本のパイプを渦巻き状に形成して多数の円形コイル部を設けたもので、この様な高周波加熱コイルを治具の外周溝内に配置したとき円形コイル部の各々はその軸線がボデー部品を斜めに横切るような向きに配され、ボデー部品を横切る磁力線の密度は小さくなる。このため、加熱効率は低く、消費電力が大きくなると共に加熱に時間を要する。また、低い加熱効率を補うためには高出力型の装置を用いる必要があり、この場合、設備投資コストが増大する。また、ボデー部品の下面のみが加熱されるので、ボデー部品の上面に対する入熱量と下面に対する入熱量とに差が生じてボデー部品の上下面に温度差が生じ、ボデー部品に熱歪みが発生する。そして、上記の装置を用いてプリキュア処理を行うには、既に述べたように、ボデー部品と略同一の外形形状を有しかつ高周波加熱コイルが埋設された専用の治具が必要である。従って、各種形状のボデー部品をプリキュア処理するには、ボデー部品毎に専用治具を要する。また、多種の車両を同一生産ラインで製造したいとの要請に答えるには、更に多数の専用治具が必要になる。
【０００５】
そこで、本発明は、ボデー部品などの板金ワークに対するプリキュア処理を、種別の異なるワークに専用の治具を用いずに、効率的に行える汎用性に富む板金ワークのプリキュア装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
板金ワークの重ね合わせ部に塗布された接着剤を高周波加熱により硬化させてワーク同士を仮止めするプリキュア装置において、本発明のプリキュア装置は、板金ワークの重ね合わせ部に対して所定間隔で両面から挟むように形成された高周波加熱コイルと、この高周波加熱コイルを保持するコイル保持部が設けられた位置決め装置を備え、この位置決め装置により、高周波加熱コイルを板金ワークに対して位置決めすることを特徴とする。
【０００７】
本発明のプリキュア装置によれば、高周波加熱コイルをワークに対して位置決めした状態で、高周波加熱コイルへ高周波電流を流すことにより、板金ワークの重ね合わせ部に塗布された接着剤を硬化させてワーク同士を仮止めできる。本発明の装置は、高周波加熱コイルをワークの任意の部位に対して位置決め可能であり、ワークと同一形状でかつ高周波加熱コイルを埋設してなる専用の治具をワークの種別毎に用意する必要がない。このため、各種形状のワークのプリキュア処理を実施できる。
【０００８】
また、高周波加熱コイルを所要のワーク部位に位置決めして任意のワーク部位を高周波加熱でき、従って、ワークを仮止めするのに最適で効果的なワーク部位に対してのみ高周波加熱を行うなどしてプリキュア処理効率を向上できる。また、必要であれば、ワークの全周にわたって高周波加熱を行え、仮止め強度を向上できる。
【０００９】
更に、高周波加熱コイルの形状を設定する上での自由度が高く、高周波加熱コイル形状を異なったワークに対して適切に設定できると共に適正な向きに位置決めすることにより、高周波加熱コイルが発生する磁力線の密度を高めて、加熱効率を向上できる。
【００１０】
また、本発明の高周波加熱コイルは、第１平面内でループ状に延びる第１コイル部と、ワークを挟んで第１平面に平行な第２平面内でループ状に延びる第２コイル部と、第１コイル部と第２コイル部との間に接続され第１および第２平面に直交する第３平面内で直線状に延びる第３コイル部とを有する。第１、第２及び第３コイル部は、ワークの少なくとも外縁部分を収容可能な空間を画成する。
【００１１】
この様な構成の高周波加熱コイルを備えたプリキュア装置によれば、第１、第２及び第３コイル部が画成する空間内にワークの外縁部分を収容した状態で高周波電流を流すことにより、それぞれのコイル部が発生する磁力線をワークの上下両面および外方側面に直交させることができ、ワークの上下方向および側方から高周波加熱を効率的に行え、加熱効率が向上する。
本発明において、好ましくは、前記位置決め装置は、前記コイル保持部として機能するハンドと前記可動部として機能するアームとを有したロボットからなる。
この様な好適な構成のプリキュア装置によれば、公知のロボット制御技術を適用して、高周波加熱コイルをワークに対して迅速かつ正確に位置決め可能であり、プリキュア処理を効率良く実施できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるプリキュア装置を説明する。
図１に示すように、本実施形態のプリキュア装置は、高周波加熱コイル１０を装着したロボット２０を位置決め装置として備え、プリキュア処理されるボデー部品などの板金ワークに対して高周波加熱コイル１０を位置決めし、次いでコイル１０に高周波電流を流して、ワークに塗布された接着剤を高周波加熱により硬化させるものである。
【００１３】
高周波加熱コイル１０は、例えば、一本の中空の銅パイプを図４に模式的に示すように折り曲げたもので、銅パイプの周壁を高周波電流が流れ、銅パイプの中空部を冷却水が流れるようになっている。銅パイプの外周面にはセラミックコーティングが施され、或いは、電気絶縁性の樹脂がコーティングされている。電気絶縁性樹脂をコーティングした場合、メインテナンス性に優れる。
【００１４】
図４において、高周波加熱コイル１０は、第１直線部１０ａと、この直線部１０ａから垂直面内で上方に延びる第１立ち上がり部１０ｂと、この立上がり部１０ｂから第１水平面内で円形状に延びる第１コイル部１０ｃと、コイル部１０ｃから垂直面内で下方に延びる立下がり部１０ｄと、第１水平面から離隔した第２水平面内で立下がり部１０ｄから円形状に延びる第２コイル部１０ｅと、コイル部１０ｅから垂直面内で上方に延びる第２立上がり部１０ｆと、立上がり部１０ｆから延びる第２直線部１０ｇとを有している。第１および第２コイル部１０ｃ、１０ｅは、その他のコイル要素と協同して、図３に示すようにワークたとえばフード２の外縁部分を収容可能な空間１０ｈを画成している。図４中、矢印は、高周波電流の或る半サイクルでの電流の向きを表す。次の半サイクルでは高周波電流は矢印と反対方向に流れる。
【００１５】
図５および図６は、図３及び図４に示した高周波加熱コイル１０と形状を異にする別の高周波加熱コイルを示す。図６に模式的に示すように、高周波加熱コイル１１０は、図４に符号１０ａないし１０ｇで示すコイル要素にそれぞれ対応するコイル要素１１０ａないし１１０ｇを有している。両高周波加熱コイル１０、１１０の主な相違は、前者のコイル部１０ｃ、１０ｅが円形状であるのに対して後者のコイル部１１０ｃ、１１０ｅがＵ字状に形成されている点にある。
【００１６】
図５に示すように、高周波加熱コイル１１０は、コイル支持体１１２に支持されている。コイル支持体１１２は、コイル１１０の第１直線部１１０ａが貫通する縦壁と直線部１１０ａを支持する水平壁とを有する第１支持部１１２ａと、支持部１１２ａと同様に構成された第２支持部１１２ｂとを有している。両支持部１１２ａ、１１２ｂの間には例えばベークライトからなる電気絶縁板１１４が配されている。
【００１７】
図３に示す高周波コイル１０は、図５に示すコイル支持体１１２と同様の構成のコイル支持体（図示略）により支持されている。
図１に示すように、プリキュア装置のロボット２０は、ロボットが配設される床に対して旋回可能な旋回台２２と、旋回台２２に対して揺動可能な第１アーム２４と、アーム２４に対して揺動可能な第２アーム２６と、アーム２６の先端に装着されたハンド２８とを有している。ハンド２８は、第２アーム２６に対して揺動可能かつアーム２６の長手方向軸線の回りで旋回可能に設けられ、また、高周波加熱コイル１０を保持するように設けられている。例えば、高周波加熱コイル１０のコイル支持体をコイル保持部であるロボットハンド２８のエンドブラケット（図示略）にボルト止めすることにより、高周波加熱コイル１０をハンド２８に固定するようにしている。
【００１８】
ロボット２０は、ロボットコントローラ（図示略）の制御下で動作する所要数のサーボモータを備え、旋回台２２、アーム２４、２６及びハンド２８、すなわちロボットの可動部をサーボモータにより揺動・旋回運動させて、ハンド２８に固定した高周波加熱コイル１０をプリキュア処理されるワークの任意の部位に位置決めするようになっている。
【００１９】
高周波加熱コイル１０の直線部１０ａおよび１０ｇは、電気ケーブルおよび冷却水ホース（図２に一括して参照符号２９で示す）を介して高周波電源３０に接続されている。高周波電源３０には、ホース３１ａを介して冷却装置３２から冷却水が供給されるようになっている。高周波加熱コイル１０の冷却に用いられた水は、ホース３１ｂを介して冷却装置３２へ戻されて冷却された後、高周波加熱コイル１０の冷却に再利用される。
【００２０】
高周波電源３０は、工程制御盤３６内の上位コントローラ（図示略）により制御されかつ加熱条件盤３４内に設けられた低位コントローラ（図示略）の制御下で動作して、高周波加熱コイル１０または１１０に例えば１０ＫＨｚの高周波電流を流すようになっている。加熱条件盤３４のコントローラの入力側には、ワーク表面温度を測定する温度計たとえば放射温度計３８が接続されている。放射温度計３８は、例えば位置決め治具４（図１）の上面に装着される。
【００２１】
以下、上記構成のプリキュア装置の作用を説明する。
このプリキュア装置は、図１に示すフード２やドアなどの各種ボデー部品（より一般的にはワーク）のプリキュア処理に適用される。
フード２をプリキュア処理する場合、プリキュア処理前のヘミング工程において図３に示すようにドア２のアウタパネル２ａとインナパネル２ｂとが互いに接合され、両パネルの接合面に熱硬化性接着剤が塗布される。フード１０２の場合、フード１０２の外板と補強板との間に接着剤が、図７（ａ）に破線で示すように、フードの全周にわたって塗布される。
【００２２】
接着剤を塗布したワークたとえばフード２は、位置決め治具４に設けた例えば４つの空圧式のクランプ機構６により、その上下縁がクランプされ、位置決め治具４上に支持される。フード２のクランプに際しては、クランプ機構本体６ａに装着した空気シリンダ６ｂに加圧空気源（図示略）から加圧空気を供給して空気シリンダ６ｂの可動ロッドを介してクランプ片６ｃを係止方向へ駆動し、フード２をクランプ機構本体６ａとクランプ片６ｃとにより挟持する。
【００２３】
位置決め治具４は、高周波加熱コイルを埋設した従来の専用治具よりも汎用性が高いが、クランプ機構６を位置決め治具４に水平移動自在に設けるなどして、位置決め治具４の汎用性を更に向上するようにしても良い。
その一方で、プリキュア処理に先だって、プリキュア処理におけるワークに対する高周波加熱コイル１０または１１０の位置決めの目標位置（詳しくは、旋回台２２の旋回位置、アーム２４、２６の揺動位置、ハンド２８の揺動・旋回位置）を、ワークの種別毎に、更にはワークのプリキュア位置毎に、ロボットコントローラに教示しておく。フード１０２の場合、図７（ｂ）に斜線を施して示す４つのプリキュア部位１０２ａないし１０２ｄに対応する高周波加熱コイルの目標位置を順次教示する。
【００２４】
上記の準備が整った後にプリキュア装置を稼働すると、冷却水ホース２９、３１ａ、３１ｂなどを介して冷却装置３２と高周波加熱コイル１０、１１０との間で冷却水が循環する。そして、工程制御盤３６の上位コントローラからプリキュア処理すべきワークの種別（ドア、フードなど）を表す指令が供給されると、加熱条件盤３４のコントローラは、プリキュア処理前におけるワーク表面温度を放射温度計３８から読込み、ワークの種別に応じて予め定められコントローラに内蔵のメモリから読み出される仮目標加熱温度をこの表面温度で補正して目標加熱温度を設定し、更に、目標加熱温度が得られるような目標高周波電流値を設定する。この様な目標加熱温度設定を行うことにより、ワーク温度変動の影響が除去される。また、この様に高周波電流を制御することにより、ワーク毎の加熱時間などの制御パラメータを固定しつつ、加熱温度制御を実施可能になり、プリキュア装置の実用性が向上する。
【００２５】
次に、図示しないロボットコントローラの制御下で各軸サーボモータを駆動してロボット２０の旋回台２２、アーム２４、２６およびハンド２８を駆動させ、高周波加熱コイル１０または１１０をフード２の最初のプリキュア位置に位置決めする。
高周波加熱コイルの位置決め完了に応じて、加熱条件盤３４のコントローラは、目標値の高周波電流がワークの種別に応じた所定時間にわたって高周波電源３０から出力されるように、高周波電源３０を制御する。この電源制御中、コントローラは、電流センサ３９（図２）が検出した高周波電源３０用の作動電源からの供給電流値を考慮して、高周波電源３０を制御する。
【００２６】
高周波電源３０から出力された高周波電流が高周波加熱コイル１０または１１０に流れると、コイル１０の円形状コイル部１０ｃ、１０ｅまたはコイル１１０のＵ字状コイル部１１０ｃ、１１０ｅは、フード２のアウタパネル２ａおよびインナパネル２ｂの接合部（アウタパネル２ａの折り返し部分に対応）を上下方向に横切る交番磁界（図５に二点鎖線で示す）を発生させる。コイル１０または１１０が図３または図５に示すように位置決めされたとき、円形状コイル部１０ｃ、１０ｅまたはＵ字状コイル部１１０ｃ、１１０ｅの先端はアウタパネル２ａの縁２ｃの略直上にあり、基端はフード２（パネル接合部）の側縁２ｄよりも手前の外方位置をとる。すなわち、円形状コイル部およびＵ字状コイル部は、パネル接合部の奥行き寸法よりもやや長い長手方向寸法を有している。このため、円形状またはＵ字状コイル部が発生する交番磁界の磁力線は、パネル接合部の奥行き領域の略全体を横切る。
【００２７】
そして、この交番磁界による誘導電流が両パネルに生起し、パネル２ａ、２ｂに誘導電流による熱が発生し両パネルが加熱され、この加熱部分の接着剤が熱硬化する。図５中、記号Ａはアウタパネル２ａに流れる誘導電流を示す。高周波加熱コイル１０の円形状コイル部またはコイル１１０のＵ字状コイル部が上記の寸法を有するので、コイル１０または１１０の許容位置決め誤差を比較的大きくできる。すなわち、高周波加熱コイルの位置決めにずれが生じた場合にもパネル接合部の奥行き領域全体を磁力線が通ってプリキュア処理が確実に行われる。
【００２８】
また、図示を省略するが、高周波加熱コイル１０（または１１０）の立上がり部および立下がり部１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ（または１１０ｂ、１１０ｄ、１１０ｆ）を流れる高周波電流により、アウタパネル２ａの折り曲げ部分（フード２の周縁２ｄ側の端面）に直交して水平方向に横切る交番磁界が発生し、折り曲げ部分の端面に誘導電流が生起して当該部分が加熱される。この結果、フード２の最初のプリキュア位置において接着剤が硬化してアウタパネル２ａとインナパネル２ｂとが仮止めされる。
【００２９】
上記のように、ワークの上下両面ならびにワーク端面を同時に加熱できるので、加熱効率が良く、加熱時間が短縮される。また、ワーク上下面での加熱温度差は極めて少なく、プリキュア位置での熱歪みが大幅に低減される。更には、プリキュア位置以外ではワークが加熱されず、不必要なワーク加熱を防止できる。
次に、高周波加熱コイル１０または１１０を第２番目のプリキュア位置に位置決めした状態で、高周波電流を高周波加熱コイルに流して当該プリキュア位置でパネル同士を仮止めする。以下同様に、残りのプリキュア位置での仮止めを実施する。
【００３０】
フード１０２の場合、図７（ｂ）に示すプリキュア部位１０２ａないし１０２ｄについてプリキュア処理が行われる。図７（ｂ）に示すように、プリキュア位置はフード１０２の屈曲部まわりに設定する。この様にプリキュア位置を設定することによりプリキュア位置の数を小さくしてプリキュア処理時間を短縮しつつ、所要のプリキュア強度を達成できる。
【００３１】
以上のようにしてプリキュア処理を終えたフード２やフード１０２などのボデー部品は、図７（ｃ）に示すようにボデー本体１０３に組み付けられて、塗装工程に移送される。上記のプリキュア処理が施されたフード２のパネル２ａ、２ｂやフード１０２の外板と補強板は所要の強度で仮止めされており、従って、塗装工程への搬送中あるいは塗装工程での焼き付け炉への投入時におけるフード２やフード１０２の変形が抑制される。そして、塗装工程の炉において接着剤全体が加熱されてボデー設計強度が達成される。
【００３２】
本発明は上記の実施形態に限定されず、種々に変形可能である。
例えば、上記実施形態では、ヘミング処理された板金ワーク（例えばフード２のパネル２ａ、２ｂ）をプリキュア処理対象にした場合について説明したが、本発明は、単に平行配置された２枚の板などのその他のワークのプリキュア処理にも適用できる。
【００３３】
また、本発明のプリキュア装置では、図３ないし図６に示したものと異なるタイプの高周波加熱コイルを使用できる。例えば、図４に示すコイル構成を図８に示すように変形できる。図８において、高周波加熱コイル２１０は、２つの円形状コイル部２１０ｃ、２１０ｅを備え、コイル部２１０ｅは、接続部分２１０ｉ、２１０ｊを介して直線部２１０ａ、２１０ｇに接続される。
【００３４】
また、上記の実施形態では図１に示す形式のロボット２０を位置決め装置として用いたが、別の形式のロボットを含む種々の位置決め装置を本発明に適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のプリキュア装置は、高周波加熱コイルを保持するコイル保持部が設けられた位置決め装置を備え、この位置決め装置により、高周波加熱コイルを板金ワークに対して位置決めするので、ボデー部品などの板金ワークに対するプリキュア処理を、種別の異なるワークに専用の治具を用いずに効率的に行え、汎用性に富む。また、高周波加熱コイルを所要のワーク部位に位置決めして任意のワーク部位を高周波加熱でき、プリキュア処理の効率を向上できる。また、必要であれば、ワークの全周にわたって高周波加熱を行え、仮止め強度を向上できる。更に、高周波加熱コイルの形状を設定する上での自由度が高く、高周波加熱コイル形状を適切に設定すると共に適正な向きに位置決めすることにより、高周波加熱コイルが発生する磁力線の密度を高めて、加熱効率を向上できる。
また、本発明のプリキュア装置は、ワークの少なくとも外縁部分を収容可能な空間を画成する第１〜第３コイル部を有した高周波加熱コイルを備えるので、ワークの上下方向および側方から高周波加熱を効率的に行うことができ、加熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるプリキュア装置の要部を示す斜視図である。
【図２】図１に示したプリキュア装置のブロック図である。
【図３】図１に示した高周波加熱コイルを、プリキュア処理されるフードに対して位置決めした状態で示す部分斜視図である。
【図４】図１及び図３に示した高周波加熱コイルを模式的に示す図である。
【図５】図１、図３及び図４に示したものと別のタイプの高周波加熱コイルを、フードに対して位置決めした状態で示す部分斜視図である。
【図６】図５に示した高周波加熱コイルを模式的に示す図である。
【図７】プリキュア処理前のフードへの接着剤塗布領域、フードのプリキュア処理位置ならびにフード及びドアのボデー本体への組み付け状態を示す斜視図である。
【図８】図１、図３及び図４に示したものと類似したタイプの高周波加熱コイルを模式的に示す図である。
【符号の説明】
２ フード
１０、１１０、２１０ 高周波加熱コイル
１０ａ、１０ｇ、１１０ａ、１１０ｇ、２１０ａ、２１０ｇ 直線部
１０ｂ、１０ｆ、１１０ｂ、１１０ｆ、 立上がり部
１０ｃ、１０ｅ、１１０ｃ、１１０ｅ、２１０ｃ、２１０ｅ コイル部
１０ｄ、１１０ｄ 立下がり部
２０ ロボット
２４、２６ アーム
２８ ハンド
３０ 高周波電源
１０２ フード

Claims (1)

1. 板金ワークの重ね合わせ部に塗布された接着剤を高周波加熱により硬化させてワーク同士を仮止めするプリキュア装置において、
   第１平面内でループ状に延びる第１コイル部と、前記ワークを挟んで前記第１平面に平行な第２平面内でループ状に延びる第２コイル部と、前記第１コイル部と前記第２コイル部との間に接続され前記第１および第２平面に直交する第３平面内で直線状に延び且つ前記第１および第２コイル部と共に前記ワークの少なくとも外縁部分を収容可能な空間を画成する第３コイル部とを有し、前記板金ワークの重ね合わせ部に対して所定間隔をおいて両面から挟むように形成された高周波加熱コイルと、
   前記高周波加熱コイルを保持するコイル保持部が設けられ、前記高周波加熱コイルを前記板金ワークに対して位置決めする位置決め装置と
   を備えることを特徴とする板金ワークのプリキュア装置。

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