JP3623474B2

JP3623474B2 - ヘミング加工装置およびヘミング加工方法

Info

Publication number: JP3623474B2
Application number: JP2001335397A
Authority: JP
Inventors: 真澄澤
Original assignee: トライエンジニアリング株式会社
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: CN1525891A; EP1445043A4; US20040035172A1; EP1445043A1; KR20040038890A; WO2003037541A1; JP2003136161A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車のドアパネルやフードパネル等（以下、単にワークという）の周縁部をヘミング加工するための装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許第1844282号、特許第2693282号公報等に開示されているように、この種のヘミング加工をするための装置として、ロボットハンドに曲げローラーを装着し、この曲げローラーをロボットハンドの動作によりワークの周縁部に沿った曲げ加工部に沿って転圧させて該曲げ加工部をヘミング加工する構成としたローラー転圧式のヘミング加工装置が提供されている。
このヘミング加工装置によれば、ロボットハンドを所定の動作プログラムに従って動作させることにより、曲げローラーを任意の３次元軌跡に沿って転圧させることができるので、ワークの曲線形状に沿った滑らかな高品質のヘミング加工を行うことができる。
また、ロボットハンドの動作プログラムを変更することによりワークの曲線形状の変更にも容易に対応することができるので、従来のプレス型による曲げ加工とは異なって高い汎用性を発揮させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ローラー転圧式のヘミング加工装置を用いてヘミング加工を行う場合に、図１９に実線で示すようにワークＷの周縁が予めほぼ９０゜曲げ加工（フランジ立て加工）されてなる折り曲げ部Ｗｅを図中二点鎖線で示すように一度に折り返し状態まで折り曲げるために、曲げローラＲの回転軸線を折り曲げ部の面方向にほぼ直交させた状態で該曲げローラＲを折り曲げ部Ｗｅの先端に押圧すると該折り曲げ部は図２０に示すように座屈して折り返し状態まで折り曲げることができない。ヘミング加工の特徴の一つとして、折り曲げる内側あるいは外側に曲げを規制する物体がない点が挙げられる。
このため、従来は、図２１に示すようにフランジ立て加工された折り曲げ部Ｗｅに対して先ず曲げローラＲを約４５゜に傾けた姿勢で転圧して曲げ方向内側へ４５゜程度まで折り曲げ（予備曲げ工程）、然る後曲げローラＲの姿勢をその回転軸線が折り曲げ部の面方向にほぼ直交する水平姿勢（図１９に示す姿勢）に変更して再度同じ転圧軌跡に沿って曲げローラＲを転圧することにより予備曲げされた折り曲げ部Ｗｅを図１９中二点鎖線で示すように折り返し状態にまで完全に折り曲げていた（仕上げ曲げ工程）。
これはプレス型を用いた従来のヘミング加工装置においても同様であって、折り曲げ部の座屈を避けるために予備曲げ工程と仕上げ曲げ工程の２回に分けてヘミング加工を行う必要があり、そのために各工程について金型を用意してこれらを同一の金型装置内に組み込むシステムが多く、特に予備曲げ用の製作および調整は困難な場合が多く、１工程でヘミング加工できる装置が求められていた。
【０００４】
このように従来のヘミング加工装置によれば、折り曲げ部Ｗｅの座屈を防止するためにフランジ立て加工された折り曲げ部Ｗｅに対して予備曲げ工程と仕上げ曲げ工程の２回に分けて曲げ加工を行う必要があった。このために同じ折り曲げ部に沿って曲げローラＲを２度転圧させる必要があり、この点でヘミング加工時間の短縮を図ることが困難であった。
また、プレス型を用いた従来のヘミング加工装置では、折り曲げ部の座屈を避けるために予備曲げ工程と仕上げ曲げ工程が必要であるため、各々の工程に金型が必要であり、その製作および調整には多くの時間を費やし、型製作コストの増大を招き、また作業者に高度な作業を要求することとなっていた。
すなわち、従来のヘミング加工装置では、予備曲げ工程を行う構成であったので装置の複雑化およびコスト上昇を招くばかりでなく、高度な調整技術およびヘミング加工時間が長いことによる低生産性が問題となっていた。
そこで、本発明は、従来のいわゆる予備曲げ工程を行うことなく、フラン仕立て加工されたワークの周縁に対して１回の曲げ工程のみでヘミング加工を完了することができるヘミング加工方法およびそのための装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、前記各請求項に記載した構成のヘミング加工方法またはヘミング加工装置とした。
請求項１記載のヘミング加工方法によれば、折り曲げ部に対して曲げ方向の側圧を与えながら該折り曲げ部を折り曲げる方法であるので、該折り曲げ部を１回の曲げ工程でフランジ立て加工状態から折り返し状態まで座屈させることなくほぼ９０゜曲げ加工することができ、従って従来のように予備曲げ工程と仕上げ曲げ工程の２工程に分けて曲げ加工をする必要がなく、これによりヘミング加工時間を短縮化することができ、またヘミング加工装置を大幅に簡略化および小型化することができる。
すなわち、請求項１記載のヘミング加工方法によれば、曲げローラの加工面（折り曲げ部に押圧される部分）をその転圧方向に直交する法線に対して折り曲げ先端側が遅れる状態を保持しつつ該曲げローラを転圧させることにより、折り曲げ部に対して曲げ方向の側圧を与えながら該折り曲げ部を折り曲げることができるので、従来の予備曲げを省略しても座屈を発生することなく折り曲げ部をフランジ立て状態から折り返し状態まで１回の曲げ工程で折り曲げることができ、これによりヘミング加工時間を短縮化することができ、またヘミング加工装置を大幅に簡略化および小型化することができる。
請求項２記載のヘミング加工装置によれば、平面的に見て曲げローラがその回転軸を転圧方向（曲げローラの移動方向）に直交する法線に対して折り曲げ先端側が遅れる方向に傾斜させた姿勢で折り曲げ部に転圧されるので、曲げローラの押圧力は折り曲げ部の先端に対して該折り曲げ部を曲げ方向に押圧する方向の成分として作用することとなり、これにより該折り曲げ部を座屈させることなく折り返し状態まで折り曲げることができる。従って、従来の予備曲げ工程を行うことなく、１回の曲げ工程でヘミング加工を完了することができ、これによりヘミング加工工程の時間の短縮化を図ることができる。
請求項３記載のヘミング加工装置によれば、テーパ形状の曲げローラがその小径側を折り曲げ部の先端側に位置させるとともに、その回転軸がヘミング加工完了時点の折り曲げ部に対して平行となる姿勢で転圧されるので、曲げローラの押圧力は折り曲げ部の先端に対して該折り曲げ部を曲げ方向に押圧する方向の成分（側圧）として作用することとなり、これにより該折り曲げ部を座屈させることなく折り返し状態まで折り曲げることができる。従って、従来の予備曲げ工程を行うことなく、１回の曲げ工程でヘミング加工を完了することができ、これによりヘミング加工工程の時間の短縮化を図ることができる。
【０００６】
次に、本発明に関連する技術について説明する。先ず、第１の関連技術に係るヘミング加工方法は、フランジ立て加工されたワークの折り曲げ部に曲げ刃を押圧して該折り曲げ部を折り返し状態に曲げ加工するプレス式のヘミング加工方法であって、前記曲げ刃を、前記折り曲げ部の面方向とこれに直交する方向との合成方向に移動させながら押圧することにより前記折り曲げ部に曲げ方向の側圧を積極的に与えて、該曲げ刃の１回の押圧工程により前記折り曲げ部を折り返し状態に曲げ加工することを特徴とする。
この第１関連技術に係るヘミング加工方法において、曲げ刃を型締め方向とこれに直交する方向との合成方向に移動させながら折り曲げ部を途中まで折り曲げ、然る後、該曲げ刃を上型と一体で下降させて前記折り曲げ部を折り返し状態に曲げ加工することを特徴とするヘミング加工方法とすることができる（第２関連技術）。
また、上記第１または第２関連技術に係るヘミング加工方法を用いたヘミング加工装置として、ワークを載置する下型と、該下型に対して上下動する上型と、該上型に型締め方向に直交する方向に移動可能に設けた曲げ刃と、該曲げ刃を型締め方向に直交する方向に移動させる曲げ刃移動機構を備えたヘミング加工装置とすることができる（第３関連技術）。
さらに、上記第１または第２関連技術に係るヘミング加工方法を用いたヘミング加工装置として、曲げ刃を折り曲げ部の面方向に沿ったＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構と、該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構を備え、前記曲げ刃をＸ軸方向とＹ軸方向との合成方向に移動させながら前記折り曲げ部に押圧する構成としたヘミング加工装置とすることができる（第４関連技術）。この第４関連技術では、特にＸ軸移動機構および／またはＹ軸移動機構による曲げ刃の移動を数値制御により行う構成とすることができる（第５関連技術）。
上記した第１関連技術に係るヘミング加工方法または第３関連技術に係るヘミング加工装置によれば、曲げ刃は折り曲げ部の先端に対して折り曲げ部の面方向とこれに直交する方向との合成方向（斜め下方）に押圧されるので、折り曲げ部には曲げ方向の側圧が付加される。このため、折り曲げ部は座屈することなく折り返し状態まで折り曲げられる。従って、従来の予備曲げ工程を行うことなく、１回の曲げ工程（１ショット）でヘミング加工を完了することができ、これによりヘミング加工工程から予備曲げ工程をなくすことができる。
第２関連技術に係るヘミング加工方法または第３関連技術に係るヘミング加工装置によれば、上記作用効果に加えて、曲げ刃の型締め方向（折り曲げ部の面方向）に直交する方向（水平方向）の移動距離を極力小さくするとともに、折り曲げ部に対する曲げ刃の滑りを極力少なくしつつ、より確実に折り曲げ部を折り返し状態まで折り曲げることができる。
第４関連技術に係るヘミング加工装置によれば、曲げ刃をＸ軸方向とＹ軸方向の合成方向（斜め下方）に移動させることにより、折り曲げ部に対して曲げ方向の押圧力を与えることができるので、該折り曲げ部を座屈させることなく折り返し状態まで折り曲げることができる。従って、従来の予備曲げを行うことなく、１回の曲げ工程のみでヘミング加工を完了することができるので、ヘミング加工工程から予備曲げ工程（装置）をなくすことができる。
第５関連技術に係るヘミング加工装置によれば、上記作用効果に加えて、様々な加工形態に対して当該ヘミング加工装置の汎用性を高めることができる。
【０００７】
【発明の実施形態】
次に、本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１は、第１実施形態のヘミング加工装置１を示している。
このヘミング加工装置１は、多軸制御されるロボットハンド２（極座標型の多関節ロボット）とワークＷをセットするための下型５とこれらを相互に一定の位置関係に固定するための基台７を備えている。
ロボットハンド２の先端には、支持装置３を介して曲げローラＲが回転可能に装着されている。ロボットハンド２は、予めティーチングにより記憶されたプログラムに基づいて動作される。ロボットハンド２の動作により、曲げローラＲをワークＷの周縁に沿って設定された折り曲げ部Ｗｅに沿って転圧させることにより該折り曲げ部Ｗｅが折り返し状態に折り曲げられて、ヘミング加工がなされる。
ワークＷは、自動車用のドアパネルであり、インナーパネルＷｉとアウタパネルＷｏから構成され、アウタパネルＷｏの周縁に設定した折り曲げ部Ｗｅを折り返し状に折り曲げてインナパネルＷｉの周縁を挟み込むことにより両パネルＷｏ，Ｗｉが一体化される。このワークＷは下型５の上面５ａに載置され、固定具６〜６により一定の位置に固定される。
【０００８】
図２は、ワークＷ（アウタパネルＷｏ）の折り曲げ部Ｗｅに曲げローラＲを転圧して曲げ加工している状態を平面的に見た様子を示している。この明細書において、「平面的に見る」とは図１中矢印Ｈ方向から見ることであって、折り返し状に曲げ加工された状態の折り曲げ部Ｗｅに直交する方向から見ることを言う。
図中、矢印付きの直線Ｒ１は曲げローラＲの転圧方向（移動方向）を示している。以下、曲げローラＲの転圧方向を示す矢印付きの直線を転圧方向Ｒ１ともいいう。この曲げローラＲの転圧方向Ｒ１は、折り曲げ部Ｗｅの円弧形状に接する接線に相当する。折り曲げ部が直線形状である場合には、曲げローラＲの転圧方向は折り曲げ部に沿った平行な直線となる。また、直線Ｒ２は転圧方向Ｒ１に直交する法線を示し、直線Ｒ３は曲げローラＲの回転軸線を示している。回転軸線Ｒ３は、平面的に見て法線Ｒ２に対して角度θ１で傾斜している。回転軸線Ｒ３の法線Ｒ２に対する傾斜方向は、曲げローラＲの、折り曲げ部Ｗｅの先端側Ｗｅｅ側の端部が転圧方向から見て遅れる方向に設定されている。
一方、図３に示すように曲げローラＲの回転軸線Ｒ３は、図２中矢印Ｙで示すように側面方向から見ると、折り返し状態に折り曲げられた状態の折り曲げ部Ｗｅに対して平行に設定されている。この点については、従来の仕上げ曲げ加工用の姿勢と同じである。
【０００９】
以上説明したヘミング加工装置１によれば、ロボットハンド２の動作により曲げローラＲが、予め９０゜にフランジ立て加工されたワークＷの折り曲げ部Ｗｅに傾斜姿勢で転圧されることにより、従来の予備曲げを行うことなく、しかも折り曲げ部Ｗｅに座屈を発生させることなく１回の曲げ工程でヘミング加工を完了することができる。
すなわち、平面的に見て曲げローラＲがその回転軸線Ｒ３を転圧方向Ｒ１に対して折り曲げ先端側Ｗｅｅが角度θ１だけ遅れる方向に傾斜させた姿勢で折り曲げ部Ｗｅに転圧されるので、曲げローラＲの押圧力の一部が折り曲げ部先端側Ｗｅｅに対して該折り曲げ部Ｗｅを曲げ方向に押圧する方向の成分（側圧）として作用する。このように、曲げローラＲが転圧方向に対して傾斜する姿勢で転圧されることにより、折り曲げ部Ｗｅにはその面方向の押圧力に加えて面方向に直交する方向（側方）の押圧力（側圧）が作用するので、折り曲げ部Ｗｅに対して曲げローラＲを従来の仕上げ曲げ姿勢のまま転圧させても、該折り曲げ部Ｗｅが座屈を起こすことなく図１９中二点鎖線で示す折り返し位置まで折り曲げられる。従って、従来の予備曲げを行うことなく、かつ座屈を起こすことなく折り曲げ部を折り返し位置まで折り曲げてヘミング加工を完了することができる。
【００１０】
従来は、曲げローラＲを側面から見てその回転軸線Ｒ３をほぼ４５゜に傾斜させた予備曲げ姿勢で予備曲げを行い、然る後回転軸線Ｒ３を側面的に見て折り返し状態の折り曲げ部Ｗｅに平行に位置させて仕上げ曲げ姿勢で再度曲げ加工を行っていた。これに対して、例示したヘミング加工方法によれば、曲げローラＲの回転軸線Ｒ３を、側面から見れば従来の仕上げ曲げ姿勢と同じ状態（回転軸が折り返し状態の折り曲げ部Ｗｅに対して平行）のままとし、平面的に見れば転圧方向に対して一定方向に傾斜させることにより、座屈を起こすことなく１回の曲げ加工だけで折り曲げ部Ｗｅをフランジ立て状態から折り返し状態にまで折り曲げることができる。従って、第１実施形態のヘミング加工装置１およびこれを用いて行うヘミング加工方法によれば、ヘミング加工時間を大幅に短縮化（従来のほぼ１／２）することができる。
【００１１】
以上説明した第１実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、曲げローラＲの平面的に見た転圧姿勢について、傾斜角度θ１は予めなされるフランジ立て加工の曲げ角度（下型５の上面５ａに沿った部分からの角度、以下フランジ立て角度θ２、図１９参照）に応じて変更することができる。例えば、フランジ立て角度θ２が約６０゜〜８０゜程度である場合には、傾斜角度θ１を約１０゜〜１５゜に設定し、フランジ立て角度θ２が約８０゜〜１００゜の場合には傾斜角度θ１を約２０゜〜３０゜に設定することにより上記説明した作用を効果的に得ることができる。また、傾斜角度θ１は、曲げローラＲの径あるいは折り曲げ部Ｗｅの形状等その他の要因によって様々に変化させることができる。
また、上記例示した第１実施形態では、径が変化しない円筒形状の曲げローラＲを用いる構成を例示したが、例えば図４および図５に示すように径が変化するテーパ形状の曲げローラＲＴを用いて折り曲げ部Ｗｅを１回の転圧によりフランジ立て状態から折り返し状態に曲げ加工をすることもできる。
曲げローラＲＴをその小径側を折り曲げ部Ｗｅの先端側に位置させるとともに、その加工面（折り曲げ部に当接される稜線の部分）が曲げ加工が完了した時点における折り曲げ部Ｗｅに対して平行となるようにその回転軸Ｒ３を位置させることにより、曲げローラの押圧力は折り曲げ部の先端に対して該折り曲げ部を曲げ方向に押圧する方向の成分（側圧）として作用し、従って折り曲げ部を座屈させることなく折り返し状態まで折り曲げることができる。このことから、テーパ形状の曲げローラＲＴによっても、前記曲げローラＲと同様１回の転圧により折り曲げ部Ｗｅをフランジ立て状態から折り返し状態まで折り曲げることができ、これによりヘミング加工時間を大幅に短縮することができる。以上説明した実施形態（第２実施形態）が請求項１または請求項３に記載した発明の実施形態に相当する。
なお、この第２実施形態において、曲げローラＲＴの回転軸線Ｒ３を平面的に見て転圧方向Ｒ１に直交する法線Ｒ２に対して例えば角度θ１で傾斜させることができる。
【００１２】
以上説明した第１および第２実施形態に関して、曲げローラの形状あるいは転圧姿勢を適切にコントロールすることにより折り曲げ部Ｗｅに対して曲げ方向の側圧を与える原理について説明する。
図６に示すように径が一定の円筒形状の曲げローラＲをその回転軸線Ｒ３を法線Ｒ２に対して角度θ１で傾斜させた状態で折り曲げ部Ｗｅに沿って矢印Ｒ１方向（折り曲げ部Ｗｅに沿った方向）に転圧させると、この曲げローラＲが転がろうとする方向（回転方向）は矢印Ｃ方向（回転軸線Ｒ３に直交する方向）であるので、この回転方向Ｃは転圧方向Ｒ１に対して角度θ１で傾斜した方向となる。このため、曲げローラＲは、折り曲げ部Ｗｅに対して外方（矢印Ｓの反対方向）へ滑りながら転圧される。
このことから、曲げローラＲを経て折り曲げ部Ｗｅに付加される押圧力（折り曲げ部Ｗｅの面方向に沿った押圧力、すなわち従来であれば座屈を起こす方向の押圧力）の矢印Ｓ方向の成分が折り曲げ部Ｗｅを曲げ方向へ押圧する力（側圧Ｓ）となって該折り曲げ部Ｗｅに付加され、これにより折り曲げ部Ｗｅは座屈を起こすことなく確実に折り返し方向へ折り曲げられる。
【００１３】
また、図７に示すように径が変化するテーパ形状の曲げローラＲＴを、その小径側を折り曲げ部先端側Ｗｅｅに位置させ、かつその回転軸線Ｒ３を法線Ｒ２に一致させた状態で折り曲げ部Ｗｅに沿って矢印Ｒ１方向へ転圧させると、この曲げローラＲＴが転がろうとする方向（回転方向）は矢印Ｃ方向（周面の稜線Ｅに直交する方向）であるので、この回転方向Ｃは転圧方向Ｒ１に対して角度θ３で傾斜した方向となる。この角度θ３は、周面（稜線Ｅ）の回転軸線Ｒ３に対する傾斜角度に相当する。従って、この曲げローラＲＴの場合も、折り曲げ部Ｗｅに対して矢印Ｓの反対側へ滑りながら転圧される。
このことから、曲げローラＲＴを経て折り曲げ部Ｗｅに付加される押圧力（折り曲げ部Ｗｅの面方向に沿った押圧力、すなわち従来であれば座屈を起こす方向の押圧力）の矢印Ｓ方向の成分が折り曲げ部Ｗｅを曲げ方向へ押圧する力（側圧Ｓ）となって該折り曲げ部Ｗｅに付加され、従って折り曲げ部Ｗｅは座屈を起こすことなく確実に折り返し方向へ折り曲げられる。
なお、このテーパ形状の曲げローラＲＴの場合において、その回転軸線Ｒ３を法線Ｒ２に対して角度θ１だけ折り曲げ部先端側Ｗｅｅが遅れる方向に傾斜させて転圧させることにより側圧Ｓを大きくすることができる。
【００１４】
次に、本発明に関連する技術（第１〜第５関連技術）を図８〜図１８に基づいて説明する。先ず、第１関連技術に係るヘミング加工装置１０が図８に示されている。このヘミング加工装置１０は、昇降動する上型１１と、ワークＷをセットするための下型１２と、上型１１にＸ軸方向スライド装置１３を介して取り付けられた曲げ刃１４と、曲げ刃１４をＸ軸方向に移動させるためのカム型１５を備えている。
ワークＷおよび下型１２は、前記第１実施形態と同様のものが用意されている。
上型１１は図示省略した油圧シリンダを駆動源とする昇降装置により昇降される。この上型１１の下面側にＸ軸方向スライド装置１３が取り付けられている。なお、この明細書において、Ｘ軸方向とは水平方向（図８において左右方向）をいう。
このＸ軸方向スライド装置１３は、スライドレール１３ａとこれに沿って移動するスライド体１３ｂからなるスライド機構１３ｃによりＸ軸方向にスライド自在なベース１３ｄと、ベース１３ｄと上型１１との間に介装された圧縮ばね１３ｅと、ベース１３ｄにブラケット１３ｆを介して回転可能に取り付けられたフォロワ１３ｇを備えている。圧縮ばね１３ｅによりベース１３ｄは図８において右側に移動する方向に付勢されている。ベース１３ｄの右側への移動は、ストッパ１３ｈによって規制されている。なお、このＸ軸方向スライド装置１３は、ベース１３ｄをスライドさせるための特別の駆動源を備えていない。
ブラケット１３ｆは、ベース１３ｄの下面から下方へ延びており、その先端側であって上側１１から一定距離下方にフォロワ１３ｇが回転可能に支持されている。
曲げ刃１４は、上記ベース１３ｄの下面側に下方へ突き出すようにして取り付けられている。この曲げ刃１４の下方にワークＷの折り曲げ部Ｗｅが位置している。
一方、上記フォロワ１３ｇの下方には、カム型１５が受け台１５ｂに載置されて一定高さに固定されている。
【００１５】
以上のように構成した第１関連技術に係るヘミング加工装置１０およびこれによるヘミング加工方法によっても、上型１１の１回の下降動作（１ショット）により折り曲げ部Ｗｅはフランジ立て状態から折り返し状態までほぼ９０゜折り曲げられて、従来の予備曲げを行うことなくヘミング加工が完了する。
すなわち、上型１１が一定距離だけ下降すると、フォロワ１３ｇがカム型１５のカム面１５ａに当接し、この当接状態のまま上型１１がさらに下降することにより、ベース１３ｄがフォロワ１３ｇとカム面１５ａとの摺接作用によりＸ軸方向図示左側へ圧縮ばね１３ｅに抗してスライドする。
上型１１が下降しながら、ベース１３ｄがＸ軸方向左側（曲げ方向内側）へスライドするので、曲げ刃１４は、上型１１の下降方向（垂直方向）とＸ軸方向（水平方向）との合成方向（斜め下方）へ円弧形状の軌跡に沿って移動する。図９に示すように曲げ刃１４が斜め下方へ移動を開始した後に曲げ刃１４の先端がワークＷの折り曲げ部Ｗｅの先端に当接する。
曲げ刃１４の先端が折り曲げ部Ｗｅに当接した状態で、さらに上型１１が下降してフォロワ１３ｇがカム型１５のカム面１５ａに摺接されることにより曲げ刃１４がＸ軸方向スライド装置１３ｃを介してＸ軸方向左側へ移動し、これにより該曲げ刃１４が斜め下方へ円弧形状の軌跡に沿って移動する。この様子が図１０に示されている。曲げ刃１４がこのような円弧形状の軌跡に沿って移動することにより折り曲げ部Ｗｅが折り曲げ方向（Ｘ軸方向左方）の押圧力を受けながら上方から押圧されるので座屈を起こすことなく折り曲げられる。折り曲げ部Ｗｅの折り曲げが最終段階に至った時点（フランジ立て状態から例えば４５゜以上折り曲げられた時点）で、フォロワ１３ｇがカム面１５ａの端部から外れるように、カム面１５ａの位置が設定されている。
【００１６】
フォロワ１３ｇがカム面１５ａから外れると、フォロワ１３ｇは上型１１の下降に伴って垂直方向に沿って下降する。このため、Ｘ軸方向スライド装置１３ｃによる曲げ刃１４のＸ軸方向の移動はこの時点でなくなり、従って該曲げ刃１４は垂直方向（上型１１の移動方向と同じ方向）に沿って下降し、これにより折り曲げ部Ｗｅは垂直方向に沿って真っ直ぐに下降する曲げ刃１４により折り返し状態まで折り曲げられる。図１０では折り曲げ部Ｗｅが折り返し状態まで折り曲げられた状態が示されている。また、曲げ刃１４の斜め下方に向けた円弧形状の軌跡に沿った移動およびその後の垂直方向下方に向けた移動が図１０において白抜きの矢印で示されている。
上型１１が下降端に至って折り曲げ部Ｗｅが折り返し状態に完全に折り曲げられると、上型１１が上昇を開始する。上型１１が上昇する段階では、曲げ刃１４およびフォロワ１３ｇが上型１１の下降時とは逆の経路を経て上昇する。フォロワ１３ｇがカム面１５ａに至ると、Ｘ軸方向スライド装置１３ｃの圧縮ばね１３ｅにより曲げ刃１４がＸ軸方向右側へスライドしながら上昇する。フォロワ１３ｇがカム面１５ａから離間するとＸ軸方向スライド装置１３ｃのベース１３ｄが圧縮ばね１３ｅによりストッパ１３ｈに当接した状態まで戻される。この状態で上型１１が上昇端に戻されると、本関連技術に係るヘミング加工装置１０による一連のヘミング加工が完了する。別部位のヘミング加工を行うには、上記した一連の動作が繰り返される。
【００１７】
以上のように構成した第１関連技術に係るヘミング加工装置１０およびヘミング加工方法によれば、曲げ刃１４が斜め下方に向けて円弧形状の軌跡に沿って移動するため、折り曲げ部Ｗｅに座屈を起こすことなく折り返し状態まで折り曲げることができる。従って、従来の予備曲げ工程を省略して上型（仕上げ曲げ用金型）１１の１回の下降動作（１ショット）でヘミング加工を終了することができ、これにより従来の予備曲げ用の金型をなくすことができる。
以上説明した第１関連技術に係るヘミング加工装置１０には種々変更を加えることができる。例えば、図１１〜図１４に示すように曲げ刃１４の先端角部の形状を様々な形状に変更することができる。図１１に示した曲げ刃１６の先端角部には、平坦な面取り部１６ａが形成されている。図１２に示した曲げ刃１７の先端角部には断面円弧形状の凸部１７ａに形成されている。図１３に示した曲げ刃１８の先端角部には段付き形状の凹部１８ａに形成されている。図１４に示す曲げ刃１９の先端角部には断面円弧形状の凹部１９ａが形成されている。
【００１８】
図９および図１０に示した曲げ刃１４の先端角部１４ａの形状は、一般的な曲げ刃に比して特に変更されたものではない。この曲げ刃１４の場合、上型１１の下降およびフォロワ１３ｇのカム面１５ａへの摺接によりＸ軸方向左側（折り曲げ方向内側）へ移動する段階で、その先端角部１４ａが折り曲げ部Ｗｅに側方から押し当てられる。このため、曲げ刃１４はＸ軸方向左側へ移動することによりその先端角部１４ａを折り曲げ部Ｗｅの面上を先端側へ向けて滑らせながら（相対移動させながら）、該折り曲げ部Ｗｅを曲げていく。折り曲げ部Ｗｅの曲げが進行して約４５゜程度まで折り曲げられた段階で、曲げ刃１４の先端角部１４ａが折り曲げ部Ｗｅの先端から外れ、この段階で曲げ刃１４のＸ軸方向の移動が停止されて、その後垂直方向に沿って下降されるように、フォロワ１３ｇがカム面１５ａから外れるタイミングを設定することにより、折り曲げ部Ｗｅをより確実かつきれいに折り曲げることができる。
【００１９】
図１３に示した曲げ刃１８または図１４に示した曲げ刃１９を用いることにより、曲げ刃１８，１９の折り曲げ部Ｗｅに対する滑りを殆どなくすことができる。例えば図１５に示すように、曲げ刃１８を用いる場合には、折り曲げ部Ｗｅの先端部を凹部１８ａ内に入り込ませた状態（図１５の上段に示す状態）で該曲げ刃１８を図中白抜きの矢印で示すように斜め下方に向けて移動させることにより、折り曲げ部Ｗｅが約４５゜程度まで折り曲がる状態（図１５の中段に示す状態）まで曲げ刃１８の折り曲げ部Ｗｅに対する相対移動（滑り）をなくすことができる。折り曲げ部Ｗｅの先端が凹部１８ａから外れた後、曲げ刃１８のＸ軸方向左側への移動を停止して図中白抜きの矢印で示すように垂直方向下方へのみ移動させることにより（図１５の下段に示す状態）、折り曲げ部Ｗｅが折り返し状態に折り曲げられるまで該折り曲げ部Ｗｅに対する曲げ刃１８の滑りをなくすことができる。
図１１に示した曲げ刃１６の面取り部１６ａおよび図１２に示した曲げ刃１７の凸部１７ａは、上記曲げ刃１８，１９ほど滑り防止作用はなく、折り曲げ部Ｗｅに対して多少の滑りを発生しながら折り曲げるものである一方、曲げ刃１４を用いる場合よりも折り曲げ部Ｗｅに対する滑りを小さくすることができる。
【００２０】
次に、図１６には第２関連技術に係るヘミング加工装置３０が記載されている。この第４実施形態のヘミング加工装置３０は、前記第１関連技術に係るヘミング加工装置１０とは、曲げ刃３３をＸ軸方向へ移動させるための機構が異なるもので、上型３１と、上型３１の下降位置を検出するための上型下降位置検出装置３２と、曲げ刃３３と、曲げ刃３３をＸ軸方向へ移動させるためのＸ軸方向スライド装置３４と、Ｘ軸方向スライド装置３４を駆動させるための１軸駆動装置３５と、ワークＷを載置するための下型３６を備えている。
上型３１は、第１関連技術と同様図示省略した油圧シリンダを駆動源とする昇降装置により昇降する。
上型下降位置検出装置３２は、上型３１に取り付けた検出ドグ３２ａとこれの位置を検出する位置センサ３２ｂを備えたいわゆるリニアスケールであって、位置センサ３２ｂにより検出される検出ドグ３２ａの位置ひいては上型３１の位置は、１軸駆動装置３５のＮＣ制御装置３５ａに入力される。
Ｘ軸方向スライド装置３４は、前記第３実施形態におけるＸ軸方向スライド装置１３ｃと同様に構成されている。このＸ軸方向スライド装置３４のベース３４ａの下面に、曲げ刃３３と１軸駆動装置３５のナット３５ｂが取り付けられている。
１軸駆動装置３５は、サーボモータ３５ｃと、これにより回転するねじ軸３５ｄと、これに噛み合うナット３５ｂと、サーボモータ３５ｃの回転を制御するためのＮＣ制御装置３５ａを備えている。
【００２１】
このように構成されたヘミング加工装置３０によれば、上型３１が一定位置まで下降すると、これが上型下降位置検出装置３２により検知される。上型下降位置検出装置３２により出力される検知信号は、ＮＣ制御装置３５ａに入力される。ＮＣ制御装置３５ａでは、予め入力されたプログラムにより上型下降位置検出装置３２から一定の検知信号が入力されると、サーボモータ３５ｃが起動してねじ軸３５ｄが回転し、これによりＸ軸方向スライド装置３４のベース３４ａがねじ軸３５ｄとナット３５ｂとの噛み合い作用によりＸ軸方向左側に移動する。
上型３１が下降しつつ、ベース３４ａがＸ軸方向左側に移動することにより、曲げ刃３３が第３実施形態と同様斜め下方に向けて円弧形状に軌跡に沿って下降する。この段階で曲げ刃３３の先端が、ワークＷの予めフランジ立て加工された折り曲げ部Ｗｅに当接される。この当接状態のまま、上型３１が下降して曲げ刃３３が円弧形状の軌跡に沿って下降することにより、前記第１関連技術と同様折り曲げ部Ｗｅがフランジ立て状態から折り返し状態まで折り曲げられる。
このように、第２関連技術に係るヘミング加工装置３０によっても、曲げ刃３３が円弧形状の軌跡に沿って斜め下方に下降するので、折り曲げ部Ｗｅに対して側方からの押圧力（側圧）を与えることができ、これにより従来の予備曲げを行うことなく折り返し状態まで１ショットで折り曲げることができ、従って第３実施形態と同様従来の予備曲げ用の金型を省略することができる。
この第２関連技術において、曲げ刃３３の動作を変更あるいは調整するには、ＮＣ制御装置３５ａに備え付けられた入力装置（テンキーあるいはペンダント）によりプログラムを変更することにより行うことができ、これにより当該ヘミング加工装置３０を種々形状のワークＷに対応させることができ、従ってその汎用性を高めることができる。
【００２２】
上記第２関連技術にも種々変更を加えることができる。例えば、上記上型下降位置検出装置３２は、図１７に示すような構成のものに置き換えることができる。図１７に示す上型下降位置検出装置３７は、上型３１に取り付けたラック３７ａと、例えば下型３６側に取り付けられ、このラック３７ａに噛み合うピニオン３７ｂと、このピニオン３７ｂを出力軸に取り付けたエンコーダ３７ｃを備えている。上型３１の下降に伴うラック３７ａに対するピニオン３７ｂの噛み合い位置の変化がエンコーダ３７ｃの回転数に換算されて上型３１の位置が検出され、この検出信号は上記と同様ＮＣ制御装置３５ａに入力される。
また、第１または第２関連技術に係るヘミング加工方法は、図１８に示すような２軸制御式のヘミング加工装置４０によっても実施することができる。この第３関連技術に係るヘミング加工装置４０は、第１または第２関連技術とは異なって上型１１，３１を必要としない。
この第３関連技術に係るヘミング加工装置４０は、ワークＷを載置するための下型４１と、この下型４１の側面に上下方向にスライド可能に支持した昇降ベース４２と、昇降ベース４２を上下に昇降させるための昇降駆動装置４３と、昇降ベース４２の上部に設けられ、曲げ刃４４をＸ軸方向へ移動させるためのＸ軸方向スライド装置４５と、このＸ軸方向スライド装置４５のベース４５ａをＸ軸方向にスライドさせるためのスライド駆動装置４６を備えている。
昇降ベース４２は、下型４１の側面に上下方向に取り付けたレール４２ａを介して上下方向にスライド自在に支持されている。
【００２３】
昇降駆動装置４３は、下型４１の側面に張り出し状に取り付けたベース４３ａと、このベース４３ａに取り付けたサーボモータ４３ｂと、その出力軸に取り付けた駆動側プーリ４３ｃと、ベース４３ａに軸受け４３ｄ，４３ｄを介して回転可能に支持したねじ軸４３ｅと、ねじ軸４３ｅの下端部に取り付けた従動側プーリ４３ｆと、従動側プーリ４３ｆと上記駆動側プーリ４３ｃとの間に架け渡したベルト４３ｇを備えている。ねじ軸４３ｅの上端部は、昇降ベース４２の下端部に取り付けたナット４３ｈに噛み合わされている。
Ｘ軸方向スライド装置４５は、第３、第４実施形態と同様に構成されている。スライド駆動装置４６は、昇降ベース４２の上面に立ち上げ状に取り付けた支持ブラケット４６ａと、この支持ブラケット４６ａの上部に取り付けたサーボモータ４６ｂと、その出力軸に取り付けた駆動側プーリ４６ｃと、支持ブラケット４６ａに軸受け４６ｄ，４６ｄを介して回転可能に支持したねじ軸４６ｅと、ねじ軸４６ｅの一端側に取り付けた従動側プーリ４６ｆと、従動側プーリ４６ｆと上記駆動側プーリ４６ｃとの間に架け渡したベルト４６ｇを備えている。ねじ軸４６ｅの他端側は、Ｘ軸方向スライド装置４５のベース４５ａに取り付けたナット４６ｈに噛み合わされている。
曲げ刃４４は、ベース４５ａの左側面に取り付けられている。
このように構成された第３関連技術に係るヘミング加工装置４０によれば、昇降駆動装置４３により昇降ベース４２を下降させつつ、スライド駆動装置４６を作動させることにより、曲げ刃４４を円弧形状あるいは直線形状の軌跡に沿って斜め下方に移動させることにより、ワークＷの折り曲げ部Ｗｅを座屈させることなく、フランジ立て状態から折り返し状態まで折り曲げることができる。従って、前記第１〜第４実施形態と同様、従来の予備曲げを省略して曲げ刃４４の１回の押圧動作だけでヘミング加工を完了することができ、これにより従来の予備曲げ用の金型を省略することができる。
以上説明した第２および第３関連技術におけるＸ軸方向スライド装置３４，４５あるいは第３関連技術における昇降駆動装置４３には、スライドレールとこれに沿って移動するスライド体からなるスライド機構を用いる構成を例示したが、これに代えてリンク機構を用いて曲げ刃３３，４４をＸ軸方向あるいは上下方向等に移動させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す図であって、ローラ転圧式のヘミング加工装置の全体側面図である。
【図２】図１において矢印Ｈ方向から見た図であって、ワークの折り曲げ部を折り曲げている状態の曲げローラを平面的に見た図である。
【図３】図２において矢印Ｙ方向から見た図であって、ワークの折り曲げ部を折り曲げている状態の曲げローラを側方から見た図である。
【図４】第２実施形態を示す図であって、テーパ形状の曲げローラを用いてワークの折り曲げ部を折り曲げている様子を平面的に見た図である。
【図５】図４において矢印Ｙ方向から見た図であって、テーパ形状の曲げローラを用いてワークの折り曲げ部を折り曲げている様子を側方から見た図である。
【図６】円筒形状の曲げローラを用いた場合の側圧の発生原理を説明する平面図である。
【図７】テーパ形状の曲げローラを用いた場合の側圧の発生原理を説明する平面図である。
【図８】本発明の第１関連技術を示す図であって、プレス式のヘミング加工装置の側面図である。
【図９】第１関連技術に係るヘミング加工装置において、曲げ刃１４が折り曲げ部Ｗｅに接近する様子を示す側面図である。
【図１０】第１関連技術に係るヘミング加工装置において、曲げ刃１４の移動およびこれにより折り曲げられた折り曲げ部Ｗｅの状態を示す側面図である。
【図１１】第１関連技術に係る曲げ刃の先端角部の形状を示す図であり、面取り部１６ａを備えた曲げ刃１６の下端部付近の側面図である。
【図１２】第１関連技術に係る曲げ刃の先端角部の形状を示す図であり、円弧形状の凸部１７ａを備えた曲げ刃１７の下端部付近の側面図である。
【図１３】第１関連技術に係る曲げ刃の先端角部の形状を示す図であり、段付き形状の凹部１８ａを備えた曲げ刃１８の下端部付近の側面図である。
【図１４】第１関連技術に係る曲げ刃の先端角部の形状を示す図であり、円弧形状の凹部１９ａを備えた曲げ刃１９の下端部付近の側面図である。
【図１５】図１３に示した曲げ刃１８によって折り曲げ部Ｗｅが折り曲げられる様子を示す側面図である。上段の図は、凹部１８ａに折り曲げ部Ｗｅの先端が入り込んだ状態に当該曲げ刃１８が折り曲げ部Ｗｅに当接した状態を示している。中段の図は、折り曲げ部Ｗｅが約４５゜折り曲げられてその先端部が曲げ刃１８の凹部１８ａから外れた状態を示している。下段の図は、曲げ刃１８が垂直方向に沿って下降して折り曲げ部Ｗｅがほぼ折り返し状態に折り曲げられた状態を示している。
【図１６】第２関連技術を示す図であって、１軸ＮＣ制御方式のヘミング加工装置の側面図である。
【図１７】第２関連技術に係るヘミング加工装置における別形態の上型下降位置検出装置を示す側面図である。
【図１８】第３関連発明を示す図であって、２軸ＮＣ制御方式のヘミング加工装置を示す側面図である。
【図１９】フランジ立て加工されたワークの折り曲げ部の周辺を示す側面図である。
【図２０】フランジ立て加工されたワークの折り曲げ部を、予備曲げすることなく曲げローラを転圧したことにより折り曲げ部が座屈した様子を示す側面図である。
【図２１】フランジ立て加工されたワークの折り曲げ部が予備曲げされた状態を示す側面図である。
【符号の説明】
Ｗ…ワーク、Ｗｅ…折り曲げ部
Ｓ…側圧
１…ヘミング加工装置（第１実施形態）
２…ロボットハンド
Ｒ…曲げローラ（円筒形状）
ＲＴ…曲げローラ（テーパ形状）
Ｒ１…曲げローラの転圧方向（移動方向）
Ｒ２…転圧方向Ｒ１に直交する法線
Ｒ３…曲げローラの回転軸線
１０…プレス式のヘミング加工装置（第１関連技術）
１１…上型、１２…下型
１３…Ｘ軸方向スライド装置
１４…曲げ刃、１４ａ…先端角部
１５ａ…カム面
３０…ヘミング加工装置（第２関連技術）
３２…上型下降位置検出装置
３３…曲げ刃
３４…Ｘ軸方向スライド装置
３５…１軸駆動装置
３７…上型下降位置検出装置
４０…ヘミング加工装置（第３関連技術）
４３…昇降駆動装置
４４…曲げ刃
４５…Ｘ軸方向スライド装置
４６…スライド駆動装置

Claims

フランジ立て加工されたワークの折り曲げ部に曲げローラを転圧して行うローラ転圧式のヘミング加工方法であって、前記曲げローラの加工面が転圧方向に直交する法線に対して折り曲げ先端側が遅れる状態を保持しつつ、該曲げローラを転圧方向に移動させることにより前記折り曲げ部に曲げ方向の側圧を与えて、１回の曲げ工程で前記折り曲げ部を折り返し状態に曲げ加工することを特徴とするヘミング加工方法。
請求項１に記載したヘミング加工方法に用いるヘミング加工装置であって、多軸制御されるロボットハンドと、該ロボットハンドに回転可能に装着した曲げローラと、該曲げローラを、平面的に見てその回転軸をその転圧方向に直交する法線に対して折り曲げ先端側が遅れる方向に傾斜させた姿勢で前記折り曲げ部に沿って転圧させるように前記ロボットハンドの動作を制御する制御装置を備えたヘミング加工装置。
請求項１に記載したヘミング加工方法に用いるヘミング加工装置であって、多軸制御されるロボットハンドと、該ロボットハンドに回転可能に装着したテーパ形状の曲げローラと、該曲げローラの小径側を前記折り曲げ部の先端側に位置させた状態でその転圧面が、折り返し状に曲げ加工されたフランジヘミング加工完了時点の折り曲げ部の前記フランジ外面に対して平行となる姿勢で該曲げローラを前記折り曲げ部に沿って転圧させるように前記ロボットハンドの動作を制御する制御装置を備えたヘミング加工装置。