JP3716741B2 - ロールヘミング方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウタパネルの外周フランジをロボットアームの手首部に取り付けたローラにより押圧してインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング方法に関し、特にロボットアームの手首部に取り付けたローラ支持部を位置検出器に案内して初期位置を記憶させながらティーチングするロールヘミング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロールヘミング装置１００は、図８に示すように、外周フランジＰｆを起立せしめたアウタパネルＰｏを下型１５０に載置し、その上にインナパネルＰｉを、該インナパネルＰｉの外周縁Ｐｇが前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆの内側に位置するように載置し、ロボット１１０のロボットアーム１１１の手首部１１２にローラ支持部１４０を介して回転自在に取り付けたローラ１２０の押圧力により、前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆをインナパンネルＰｉ側に折り曲げることにより、被ヘミング材ＷであるアウタパネルＰｏとインナパネルＰｉとを一体化するものである。
【０００３】
そして、前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆをインナパンネルＰｉ側に折り曲げるために、ロボット１１０をティーチングしてローラ１２０の移動軌跡を被ヘミング材Ｗのヘミング部の板厚分の一定距離とするが、ヘミング加工の実行時には、ロボットアーム１１１のたわみやロボット１１０の各関節のガタなどにより実際の軌跡はティーチング軌跡よりずれるため、ローラ１２０の押圧力が不十分となり、したがってヘミング部の折り曲げが不完全なものとなる。
これを対策する技術として、前記ローラ１２０をその押圧方向に一致して変位可能にローラ支持部１４０に支持させることが、特開平５−３０５３５７号公報に開示されている。
【０００４】
すなわち、上記公報に記載の技術は、図９に示すように、外周フランジＰｆを本曲げするときのローラ１２０の移動軌跡は、ローラ１２０が下型１５０の被ヘミング材載置面１５５から「アウタパネルＰｏの板厚×２＋インナパネルＰｉの板厚」δだけ離れた一定の距離とすることが望ましいが、ロボット１１０は完全な剛体ではないため、ローラ１２０で外周フランジＰｆを押圧したときに、図１０に示すように、外周フランジＰｆの反力を受けてロボットアーム１１１のたわみやロボット１１０の各関節のガタにより前記距離δより距離αだけずれたものとなってしまうため、ローラ１２０による押圧力が不十分なものとなって、外周フランジＰｆの折り曲げを不完全なものとし、良好なヘミングとならなかったという問題に鑑みてなされたものである。
【０００５】
上記問題を解決するために、特開平５−３０５３５７号公報に記載の技術は、ローラ１２０をその押圧方向に一致して変位可能にローラ支持部１４０に支持させたものであり、変位可能な手段として、圧縮コイルバネを用いるもの、油圧を用いるもの、電気モータを利用したものなどが開示されている。その代表例として、図１１、図１２に油圧サーボ方式のものを例示する。
【０００６】
すなわち、この図１１、図１２に示すローラ支持部１４０の例は、支持ブラケット５３１に複動式の油圧シリンダ５３２を設け、この油圧シリンダ５３２を図１２に示す油圧制御回路によって制御するように構成したものである。
支持ブラケット５３１には、下方に開口する断面方形状のスライド孔５３１ａと、このスライド孔５３１ａの上方の底部にシリンダ孔５３１ｂが形成されている。シリンダ孔５３１ｂにピストン軸５３３と、該ピストン軸５３３と一体にシーリング５３４、５３４が取り付けられたピストン５３３ａが摺動自在に嵌め込まれている。
【０００７】
このピストン５３３ａに対して上下の位置に油圧ポート５３１ｄ、５３１ｅが開口しており、この油圧ポート５３１ｄ、５３１ｅに別に設けた油圧ユニットからホースを経由して油を流出入することにより、ピストン軸５３３を上下方向に移動可能にしている。
ピストン軸５３３の下端は、スライド孔５３１ａに摺動自在に挿入したスライドブロック５３７に、その上面に設けたネジ部５３３ｂを介して連結されている。スライドブロック５３７にはローラ１２０が取り付けられている。
【０００８】
以上のように構成されたローラ支持部１４０の油圧ポート５３１ｄ、５３１ｅから油を流出入することにより、ローラ１２０を押圧方向と一致する方向に移動させることができる。
なお、このローラ支持部１４０はロボットアーム１１１の手首部１１２に、手首部１１２の軸線１１２Ａと直交して取り付けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来のロールヘミング装置１００では、まず、ローラ支持部１４０に圧縮コイルバネを用いるものにおいては、圧縮コイルバネに初期荷重（約１５０ｋｇｆ）を付加しておく必要から、ローラ支持部１４０のメインテナンス時にローラ支持部１４０を分解する場合に、圧縮コイルバネが急に自由状態になり危険な作業となる問題がある。
次に、ローラ支持部１４０に前述の油圧を用いるものにあっては、油圧装置が複雑かつ大きくなり、ロボット１１０の可動範囲を制限することとなったり、油圧ホースの接続部や、油圧シリンダなどからの油漏れが発生しやすく、その保守・整備のためロールヘミング装置１００の稼働率が低くなるという問題が生じていた。
【００１０】
次に、ローラ支持部１４０にサーボモータを用いるものにあっては、ロボットアーム１１１の移動速度に比較してモータの回転によるローラ１２０の押圧方向への移動速度が遅く、ロボットアーム１１１の移動速度を遅くしなければならず、この点でもロールヘミング装置１００の稼働率が低くなるという問題が生じていた。
また、上記従来のロールヘミング装置１００は、いずれもローラ支持部１４０がロボットの手首部１１２に、手首部１１２の軸線１１２Ａと直交して取り付けられていたため、ヘミング加工時にロボットの手首部に回転モーメントによる大きな負荷がかかり、加工精度が安定しなかった。
【００１１】
さらに、上記のような従来のロールヘミング装置１００にあっては、ローラ支持部１４０の構造が複雑なため、ローラ１２０の原点合わせが困難であったり、コストや重量が大きいといった問題点がある。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ローラ支持部の構成が簡素で加工精度が高いロールヘミング方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るロールヘミング方法は、外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを重ねた状態で両パネルを下型上に位置決め載置し、該アウタパネルの外周フランジをロボットアームの手首部に取り付けたローラにより押圧してインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング方法において、前記ローラを位置検出器に案内して、初期位置を記憶させてこれを原点とする工程と、前記ローラを、下型の被ヘミング材載置面周辺のガイド面を転動させて、その軌跡を記憶させることにより予備曲げと本曲げのティーチングを行う工程と、前記ローラを位置 検出器に当接させて待機させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、予備曲げする工程と、予備曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、修正された軌跡データに基づき本曲げする工程と、本曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
よって、ローラの原点合わせのためのＸＹ方向の位置検出器を設置してヘミング加工の１サイクルごとにローラの位置を確認できるようにしたので、ローラの移動軌跡の位置補正が定期的に可能となり、被ヘミング材の製品精度の向上が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るロールヘミング方法の一の実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。
ここで、図１は本発明のロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置の全体斜視図であり、図２はローラ支持部の斜視図である。図３乃至図５はそれぞれローラ支持部の正面図、側面図、断面図である。
【００１６】
（構成）
本発明に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置の構成について説明する。ロールヘミング装置１０は、図１に示すように、下型ベース５０１に載置された下型５０と、ロボット架台１２上に載置されたロボット１０１と、該ロボット１０１の近傍に設置された原点確認装置３０とから構成され、従来と同様に外周フランジＰｆを起立せしめたアウタパネルＰｏを下型５０に載置し、その上にインナパネルＰｉを、該インナパネルＰｉの外周縁Ｐｇが前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆの内側に位置するように載置し、図２に示すように、ロボット１０１のロボットアーム１１の手首部１３にローラ支持部２０を介して取り付けたローラ２４の押圧力により、前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆをインナパンネルＰｉ側に折り曲げることにより、被ヘミング材ＷであるアウタパネルＰｏとインナパネルＰｉとを一体化するものである。
ロボットアーム１１の手首部１３は、ロボットアーム１１の先端に回動機構１０２を介して回動自在に設けられている。
なお、図１では被ヘミング材Ｗは図示を省略してある。
【００１７】
本発明のロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置１０は、前記ローラ支持部２０を簡素な構成とした点、および、ロボット近傍にローラ２４の位置検出器３１、３２と加圧力計４０から構成した原点確認装置３０を設置した点に特徴を有する。以下、この点について詳細に説明する。
【００１８】
まず、ローラ支持部２０は、図３乃至図５に示すように、ロボット１０１のロボットアーム１１の手首部１３に固定可能に構成されたベース部材２１と、このベース部材２１の一端にベース部材２１に沿って摺動可能に保持された摺動部材２３と、これら摺動部材２３とベース部材２１の他端間に介装され、摺動部材２３をベース部材２１から突出する方向に付勢するガススプリング２２と、この摺動部材２３の突出端に摺動部材２３の摺動方向と直交する支持軸２４５により回転自在に枢着されたローラ２４とから構成されている。
【００１９】
ベース部材２１は、長方形の厚板鋼板製の基台板２１１の上端に、該基台板２１１と直角に若干薄い鋼板製の天板２１２を溶接し、基台板２１１と天板２１２の左右端に、基台板２１１と天板２１２の直角を保持する台形の縦壁板２１３、２１３が溶接されて前方に開口した箱状に構成されている。
天板２１２の上面には、このベース部材２１ひいてはローラ支持部２０をロボットアーム１１の手首部１３に取り付けるための取付面２１４が形成されている。
【００２０】
ベース部材２１の天板２１２の前記取付面２１４とは反対側の下面に、ガススプリング２２のシリンダ側に固定されたフランジ２２１がボルト締めされ、ガススプリング２２をベース部材２１に、該ガススプリング２２の軸心がロボットアーム１１の手首部１３の軸心と略一致するように取り付けられている。
ガススプリング２２のピストン２２２は下向きに突出し、その先端に断面Ｔ型のジョイント２２３が幅広底面を下側にして固着されている。
本実施の形態に使用したガススプリング２２は、ストローク１０ｍｍ、出力荷重１４８〜２００ｋｇｆの市販品とし、１５０〜１６０ｋｇｆを常用圧力として使用した。
【００２１】
ガススプリング２２の先端のジョイント２２３には、摺動部材２３を構成するスライドシャフト２３１が接続されている。摺動部材２３は、ベース部材２１の基台板２１１の下方に取り付けられた断面コ字型の底部を基台板２１１に重合してネジ止めされたケース２３２と、このケース２３２に上下に摺動自在に収納され、上端を前記ジョイント２２３を抱え込むように鉤形に形成し、下端の取付孔にローラ２４を回転自在に枢着した断面角形のスライドシャフト２３１と、さらに、スライドシャフト２３１を収納したコ字断面のケース２３２の開口を閉鎖する蓋体２３３により構成されている。
【００２２】
スライドシャフト２３１の、前記ケース２３２に収納される部位には、スライドシャフト２３１がケース２３２に対してなめらかに摺動するように摺動抵抗を少なくするために、複数のオイルレスメタル２３５が埋め込まれている。
また、スライドシャフト２３１の、前記ケース２３２から下方に突出する部位には、角形断面を大きくして、ガススプリング２２が最大圧縮されたときに、ローラ２４がケース２３２あるいは蓋体２３３と干渉しないように、ストッパ２３６を形成している。
【００２３】
外周フランジＰｆに当接して、該外周フランジＰｆをインナパネルＰｉ側に折り曲げるローラ２４は、前記スライドシャフト２３１の下端に穿設したローラ取付孔２３４に、先端に設けたベアリングでローラ２４を回転自在に保持するローラフォロア２４１の軸部である支持軸２４５を挿通し、スライドシャフト２３１の背面から突出した支持軸２４５から連続するネジ部に取付ナット２４３により締め付けて取り付けられている。
【００２４】
なお、ローラ２４が、スライドシャフト２３１を介してガススプリング２２の軸心から若干偏心しているため、スライドシャフト２３１に対してローラ２４が傾き、ローラ２４の背面がスライドシャフト２３１に当接してもローラ２４の回転がなめらかになるように、ローラ２４の背面とスライドシャフト２３１との間にスラストワッシャ２４４が挿入されている。
【００２５】
このように、オイルレスメタル２３５を用いたりして摺動部材２３の摺動抵抗を少なくし、かつ、スラストワッシャ２４４を挿入してローラ２４のスライドシャフト２３１に対する回転抵抗を少なくすることにより、ローラ２４をその押圧方向に一致して変位可能に支持させるロールヘミング装置にガススプリング２２を適用することが可能になった。
【００２６】
つぎに、位置検出器３１、３２及び加圧力計４０からなる原点確認装置３０の構成について説明する。
原点確認装置３０は、図１に示すように、ロボット１０１の近傍に設けた架台３０１に位置検出器３１、３２及び加圧力計４０を取り付けて構成している。
架台３０１の上端には、図６、図７に拡大して示すように、該架台３０１の上端に水平に取り付けた底板３０３の相隣り合う二辺に縦板３０４、３０５を立設し、該縦板３０４、３０５の上端に、水平方向に延在するように支持板３０６、３０７を取り付けてブラケット３０２を構成し、該支持板３０６、３０７の上面に、ローラ支持部２０のＸ方向、Ｙ方向の位置を計測するように、それぞれの位置検出器３１、３２を載置している。
また、底板３０３の上面には、ローラ２４の加圧力を計測する加圧力計４０が取り付けられている。
【００２７】
位置検出器３１、３２は、シリンダとピストンで構成され、ピストンロッドの先端をローラ支持部２０のスライドシャフト２３１に接触させて、その接触までの移動距離をシリンダ側壁に設けたセンサにより計測して、原点位置に対する誤差を検出するものである。
また、加圧力計４０は、ローラ支持部２０のローラ２４のガススプリング２２による押圧力を計測するものである。
【００２８】
（作用）
次に、本発明に係るロールヘミング方法の動作について、ロボット１０１をティーチングする場合とヘミング加工する場合に分けて説明する。
まず、ロボット１０１をティーチングする場合の内、被ヘミング材Ｗの外周フランジＰｆを予備曲げするためのティーチングは、ロボットアーム１１の手首部１３に取り付けたローラ支持部２０を位置検出器３１、３２に案内して、そのピストンロッドの先端を角断面のスライドシャフト２３１に当接させて、初期位置を記憶させてこれを原点とし、その後、ローラ２４を、該ローラ２４の転動面２４２が下型５０の被ヘミング材載置面５５周辺のガイド面５３を転動するように移動させて、その軌跡を記憶させることにより行う。
【００２９】
つぎに、被ヘミング材Ｗの予備曲げされた外周フランジＰｆを本曲げするためのティーチングは、ロボットアーム１１の手首部１３に取り付けたローラ支持部２０のローラ２４を、該ローラ２４の転動面２４２が被ヘミング材Ｗをまだ載置していない下型５０の被ヘミング材載置面５５上の外周フランジＰｆ相当位置に当接して転動するように移動させて、その軌跡を記憶させることにより行う。
【００３０】
本来、本曲げ時のローラ２４の軌跡は、被ヘミング材載置面５５から被ヘミング材Ｗの板厚δ（図９参照）だけ離れた面となるべきであるが、この面は空中の架空の面となるため、正確なティーチングは困難である。そこで、板厚δをゼロとした被ヘミング材載置面５５上をローラ２４の仮の軌跡としてティーチングを行う。
そして、ローラ２４を原点確認装置３０の位置検出器３１、３２に当接させて待機させておく。
【００３１】
以上のようにティーチングされた状態でヘミング加工を行う場合は、被ヘミング材Ｗを下型５０に載置してクランプ５０２（図１参照）により位置決め固定し、ロボット１０１を起動すると、ティーチングのとおりに、ローラ２４を原点確認装置３０から出発させて、まず、外周フランジＰｆを予備曲げする。
予備曲げが終了すると、ローラ２４はティーチングのとおりに、原点確認装置３０に復帰し待機するが、このとき位置検出器３１、３２でローラ支持部２０のＸ、Ｙ方向の位置を計測して初期位置と異なって誤差が生じている場合には、その誤差分だけ予備曲げのティーチングの軌跡データを修正して、ロボットアーム１１のたわみやロボット１０１の各関節のガタなどを吸収するように設定し直す。
【００３２】
つぎに、予備曲げと同様に、ロボット１０１に本曲げの指示をすると、ティーチングのとおりに、ローラ２４を原点確認装置３０から出発させて、予備曲げされている外周フランジＰｆを押圧して本曲げする。
このとき、ティーチング時の軌跡データは、ローラ２４と下型５０の被ヘミング材載置面５５とが接触する値となっているが、本曲げ時はローラ２４と下型５０の被ヘミング材載置面５５との間に、「アウタパネルＰｏの板厚×２＋インナパネルＰｉの板厚」δが入り込むため、ローラ２４が被ヘミング材Ｗから反力を受けることになるが、ローラ２４はガススプリング２２によりその反力に釣り合う押圧力で外周フランジＰｆを押圧することになる。
【００３３】
本曲げが終了すると、ローラ２４は原点確認装置３０に復帰し、予備曲げ時と同様に、位置検出器３１、３２でローラ支持部２０のＸ、Ｙ方向の位置を計測して初期位置と異なって誤差が生じている場合には、その誤差分だけ本曲げのティーチングの軌跡データを修正して、ロボットアーム１１のたわみやロボット１０１の各関節のガタなどを吸収するように設定し直して、実際の軌跡とする。
また、この原点確認装置３０において、ローラ支持部２０を下降させてローラ２４で加圧力計４０を押圧させ、所定の加圧力が発揮されているか確認し、加圧力不足の場合は、ガススプリング２２の交換など必要な処置を行う。
【００３４】
このように、本実施の形態のロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置１０は、ロボットアーム１１の手首部１３に、手首部１３の軸心と略一致する方向でベース部材２１を介してガススプリング２２を取り付け、該ガススプリング２２により付勢されるスライドシャフト２３１の下端にローラ２４を回転自在に枢支してローラ支持部２０を構成したので、ローラ支持部２０への油圧配管や配線が不要となり、ロボット１０１の可動範囲の制限をなくすことができた。
また、ヘミング加工時にロボットアーム１１の手首部１３に回転モーメントが作用しないから、手首部１３が不本意に回動することがなく、加工精度を安定化することができた。
【００３５】
また、原点確認装置３０に、ローラ２４のＸ、Ｙ方向の位置検出器３１、３２と、ローラ２４の加圧力を計測する加圧力計４０を設置して、ヘミング加工の１サイクルごとにローラ２４の位置および加圧力を確認できるようにしたので、ヘミング時の軌跡や加圧力の補正が可能となり、被ヘミング材の品質向上が可能となった。
【００３６】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、位置検出器としてシリンダタイプのもので説明したが、これに限られず、光センサや磁気センサなどで位置を検出するものでも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを重ねた状態で両パネルを下型上に位置決め載置し、該アウタパネルの外周フランジをロボットアームの手首部に取り付けたローラにより押圧してインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング方法において、前記ローラを位置検出器に案内して、初期位置を記憶させてこれを原点とする工程と、前記ローラを、下型の被ヘミング材載置面周辺のガイド面を転動させて、その軌跡を記憶させることにより予備曲げと本曲げのティーチングを行う工程と、前記ローラを位置検出器に当接させて待機させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、予備曲げする工程と、予備曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、修正された軌跡データに基づき本曲げする工程と、本曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、を備えたロールヘミング方法としたので、ローラの原点合わせのためのＸＹ方向の位置検出器を設置してヘミング加工の１サイクルごとにローラの位置を確認でき、ヘミング時の軌跡の位置補正が定期的に可能となり、被ヘミング材の製品精度の向上が図れた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置の全体斜視図である。
【図２】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置のローラ支持部の斜視図である。
【図３】 本発明の一の実施の形態に係るローラ支持部の正面図である。
【図４】 本発明の一の実施の形態に係るローラ支持部の側面図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置に用いる位置検出器などの配置を示す正面の斜視図である。
【図７】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置に用いる位置検出器などの配置を示す背面の斜視図である。
【図８】 従来のロールヘミング装置の全体側面図である。
【図９】 従来のロールヘミング加工の完了状態を示す断面図である。
【図１０】 従来のロールヘミング加工の途中の状態を示す断面図である。
【図１１】 従来のロールヘミング装置のローラ支持部の断面図である。
【図１２】 図１０のローラ支持部の油圧回路図である。
【符号の説明】
１０ ロールヘミング装置
２０ ローラ支持部
２１ ベース部材
２２ ガススプリング
２３ 摺動部材
２４ ローラ
３１、３２ 位置検出器
４０ 加圧力計
５０ 下型
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウタパネルの外周フランジをロボットアームの手首部に取り付けたローラにより押圧してインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング方法に関し、特にロボットアームの手首部に取り付けたローラ支持部を位置検出器に案内して初期位置を記憶させながらティーチングするロールヘミング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロールヘミング装置１００は、図８に示すように、外周フランジＰｆを起立せしめたアウタパネルＰｏを下型１５０に載置し、その上にインナパネルＰｉを、該インナパネルＰｉの外周縁Ｐｇが前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆの内側に位置するように載置し、ロボット１１０のロボットアーム１１１の手首部１１２にローラ支持部１４０を介して回転自在に取り付けたローラ１２０の押圧力により、前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆをインナパンネルＰｉ側に折り曲げることにより、被ヘミング材ＷであるアウタパネルＰｏとインナパネルＰｉとを一体化するものである。
【０００３】
そして、前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆをインナパンネルＰｉ側に折り曲げるために、ロボット１１０をティーチングしてローラ１２０の移動軌跡を被ヘミング材Ｗのヘミング部の板厚分の一定距離とするが、ヘミング加工の実行時には、ロボットアーム１１１のたわみやロボット１１０の各関節のガタなどにより実際の軌跡はティーチング軌跡よりずれるため、ローラ１２０の押圧力が不十分となり、したがってヘミング部の折り曲げが不完全なものとなる。
これを対策する技術として、前記ローラ１２０をその押圧方向に一致して変位可能にローラ支持部１４０に支持させることが、特開平５−３０５３５７号公報に開示されている。
【０００４】
すなわち、上記公報に記載の技術は、図９に示すように、外周フランジＰｆを本曲げするときのローラ１２０の移動軌跡は、ローラ１２０が下型１５０の被ヘミング材載置面１５５から「アウタパネルＰｏの板厚×２＋インナパネルＰｉの板厚」δだけ離れた一定の距離とすることが望ましいが、ロボット１１０は完全な剛体ではないため、ローラ１２０で外周フランジＰｆを押圧したときに、図１０に示すように、外周フランジＰｆの反力を受けてロボットアーム１１１のたわみやロボット１１０の各関節のガタにより前記距離δより距離αだけずれたものとなってしまうため、ローラ１２０による押圧力が不十分なものとなって、外周フランジＰｆの折り曲げを不完全なものとし、良好なヘミングとならなかったという問題に鑑みてなされたものである。
【０００５】
上記問題を解決するために、特開平５−３０５３５７号公報に記載の技術は、ローラ１２０をその押圧方向に一致して変位可能にローラ支持部１４０に支持させたものであり、変位可能な手段として、圧縮コイルバネを用いるもの、油圧を用いるもの、電気モータを利用したものなどが開示されている。その代表例として、図１１、図１２に油圧サーボ方式のものを例示する。
【０００６】
すなわち、この図１１、図１２に示すローラ支持部１４０の例は、支持ブラケット５３１に複動式の油圧シリンダ５３２を設け、この油圧シリンダ５３２を図１２に示す油圧制御回路によって制御するように構成したものである。
支持ブラケット５３１には、下方に開口する断面方形状のスライド孔５３１ａと、このスライド孔５３１ａの上方の底部にシリンダ孔５３１ｂが形成されている。シリンダ孔５３１ｂにピストン軸５３３と、該ピストン軸５３３と一体にシーリング５３４、５３４が取り付けられたピストン５３３ａが摺動自在に嵌め込まれている。
【０００７】
このピストン５３３ａに対して上下の位置に油圧ポート５３１ｄ、５３１ｅが開口しており、この油圧ポート５３１ｄ、５３１ｅに別に設けた油圧ユニットからホースを経由して油を流出入することにより、ピストン軸５３３を上下方向に移動可能にしている。
ピストン軸５３３の下端は、スライド孔５３１ａに摺動自在に挿入したスライドブロック５３７に、その上面に設けたネジ部５３３ｂを介して連結されている。スライドブロック５３７にはローラ１２０が取り付けられている。
【０００８】
以上のように構成されたローラ支持部１４０の油圧ポート５３１ｄ、５３１ｅから油を流出入することにより、ローラ１２０を押圧方向と一致する方向に移動させることができる。
なお、このローラ支持部１４０はロボットアーム１１１の手首部１１２に、手首部１１２の軸線１１２Ａと直交して取り付けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来のロールヘミング装置１００では、まず、ローラ支持部１４０に圧縮コイルバネを用いるものにおいては、圧縮コイルバネに初期荷重（約１５０ｋｇｆ）を付加しておく必要から、ローラ支持部１４０のメインテナンス時にローラ支持部１４０を分解する場合に、圧縮コイルバネが急に自由状態になり危険な作業となる問題がある。
次に、ローラ支持部１４０に前述の油圧を用いるものにあっては、油圧装置が複雑かつ大きくなり、ロボット１１０の可動範囲を制限することとなったり、油圧ホースの接続部や、油圧シリンダなどからの油漏れが発生しやすく、その保守・整備のためロールヘミング装置１００の稼働率が低くなるという問題が生じていた。
【００１０】
次に、ローラ支持部１４０にサーボモータを用いるものにあっては、ロボットアーム１１１の移動速度に比較してモータの回転によるローラ１２０の押圧方向への移動速度が遅く、ロボットアーム１１１の移動速度を遅くしなければならず、この点でもロールヘミング装置１００の稼働率が低くなるという問題が生じていた。
また、上記従来のロールヘミング装置１００は、いずれもローラ支持部１４０がロボットの手首部１１２に、手首部１１２の軸線１１２Ａと直交して取り付けられていたため、ヘミング加工時にロボットの手首部に回転モーメントによる大きな負荷がかかり、加工精度が安定しなかった。
【００１１】
さらに、上記のような従来のロールヘミング装置１００にあっては、ローラ支持部１４０の構造が複雑なため、ローラ１２０の原点合わせが困難であったり、コストや重量が大きいといった問題点がある。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ローラ支持部の構成が簡素で加工精度が高いロールヘミング方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るロールヘミング方法は、外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを重ねた状態で両パネルを下型上に位置決め載置し、該アウタパネルの外周フランジをロボットアームの手首部に取り付けたローラにより押圧してインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング方法において、前記ローラを位置検出器に案内して、初期位置を記憶させてこれを原点とする工程と、前記ローラを、下型の被ヘミング材載置面周辺のガイド面を転動させて、その軌跡を記憶させることにより予備曲げと本曲げのティーチングを行う工程と、前記ローラを位置 検出器に当接させて待機させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、予備曲げする工程と、予備曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、修正された軌跡データに基づき本曲げする工程と、本曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
よって、ローラの原点合わせのためのＸＹ方向の位置検出器を設置してヘミング加工の１サイクルごとにローラの位置を確認できるようにしたので、ローラの移動軌跡の位置補正が定期的に可能となり、被ヘミング材の製品精度の向上が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るロールヘミング方法の一の実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。
ここで、図１は本発明のロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置の全体斜視図であり、図２はローラ支持部の斜視図である。図３乃至図５はそれぞれローラ支持部の正面図、側面図、断面図である。
【００１６】
（構成）
本発明に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置の構成について説明する。ロールヘミング装置１０は、図１に示すように、下型ベース５０１に載置された下型５０と、ロボット架台１２上に載置されたロボット１０１と、該ロボット１０１の近傍に設置された原点確認装置３０とから構成され、従来と同様に外周フランジＰｆを起立せしめたアウタパネルＰｏを下型５０に載置し、その上にインナパネルＰｉを、該インナパネルＰｉの外周縁Ｐｇが前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆの内側に位置するように載置し、図２に示すように、ロボット１０１のロボットアーム１１の手首部１３にローラ支持部２０を介して取り付けたローラ２４の押圧力により、前記アウタパネルＰｏの外周フランジＰｆをインナパンネルＰｉ側に折り曲げることにより、被ヘミング材ＷであるアウタパネルＰｏとインナパネルＰｉとを一体化するものである。
ロボットアーム１１の手首部１３は、ロボットアーム１１の先端に回動機構１０２を介して回動自在に設けられている。
なお、図１では被ヘミング材Ｗは図示を省略してある。
【００１７】
本発明のロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置１０は、前記ローラ支持部２０を簡素な構成とした点、および、ロボット近傍にローラ２４の位置検出器３１、３２と加圧力計４０から構成した原点確認装置３０を設置した点に特徴を有する。以下、この点について詳細に説明する。
【００１８】
まず、ローラ支持部２０は、図３乃至図５に示すように、ロボット１０１のロボットアーム１１の手首部１３に固定可能に構成されたベース部材２１と、このベース部材２１の一端にベース部材２１に沿って摺動可能に保持された摺動部材２３と、これら摺動部材２３とベース部材２１の他端間に介装され、摺動部材２３をベース部材２１から突出する方向に付勢するガススプリング２２と、この摺動部材２３の突出端に摺動部材２３の摺動方向と直交する支持軸２４５により回転自在に枢着されたローラ２４とから構成されている。
【００１９】
ベース部材２１は、長方形の厚板鋼板製の基台板２１１の上端に、該基台板２１１と直角に若干薄い鋼板製の天板２１２を溶接し、基台板２１１と天板２１２の左右端に、基台板２１１と天板２１２の直角を保持する台形の縦壁板２１３、２１３が溶接されて前方に開口した箱状に構成されている。
天板２１２の上面には、このベース部材２１ひいてはローラ支持部２０をロボットアーム１１の手首部１３に取り付けるための取付面２１４が形成されている。
【００２０】
ベース部材２１の天板２１２の前記取付面２１４とは反対側の下面に、ガススプリング２２のシリンダ側に固定されたフランジ２２１がボルト締めされ、ガススプリング２２をベース部材２１に、該ガススプリング２２の軸心がロボットアーム１１の手首部１３の軸心と略一致するように取り付けられている。
ガススプリング２２のピストン２２２は下向きに突出し、その先端に断面Ｔ型のジョイント２２３が幅広底面を下側にして固着されている。
本実施の形態に使用したガススプリング２２は、ストローク１０ｍｍ、出力荷重１４８〜２００ｋｇｆの市販品とし、１５０〜１６０ｋｇｆを常用圧力として使用した。
【００２１】
ガススプリング２２の先端のジョイント２２３には、摺動部材２３を構成するスライドシャフト２３１が接続されている。摺動部材２３は、ベース部材２１の基台板２１１の下方に取り付けられた断面コ字型の底部を基台板２１１に重合してネジ止めされたケース２３２と、このケース２３２に上下に摺動自在に収納され、上端を前記ジョイント２２３を抱え込むように鉤形に形成し、下端の取付孔にローラ２４を回転自在に枢着した断面角形のスライドシャフト２３１と、さらに、スライドシャフト２３１を収納したコ字断面のケース２３２の開口を閉鎖する蓋体２３３により構成されている。
【００２２】
スライドシャフト２３１の、前記ケース２３２に収納される部位には、スライドシャフト２３１がケース２３２に対してなめらかに摺動するように摺動抵抗を少なくするために、複数のオイルレスメタル２３５が埋め込まれている。
また、スライドシャフト２３１の、前記ケース２３２から下方に突出する部位には、角形断面を大きくして、ガススプリング２２が最大圧縮されたときに、ローラ２４がケース２３２あるいは蓋体２３３と干渉しないように、ストッパ２３６を形成している。
【００２３】
外周フランジＰｆに当接して、該外周フランジＰｆをインナパネルＰｉ側に折り曲げるローラ２４は、前記スライドシャフト２３１の下端に穿設したローラ取付孔２３４に、先端に設けたベアリングでローラ２４を回転自在に保持するローラフォロア２４１の軸部である支持軸２４５を挿通し、スライドシャフト２３１の背面から突出した支持軸２４５から連続するネジ部に取付ナット２４３により締め付けて取り付けられている。
【００２４】
なお、ローラ２４が、スライドシャフト２３１を介してガススプリング２２の軸心から若干偏心しているため、スライドシャフト２３１に対してローラ２４が傾き、ローラ２４の背面がスライドシャフト２３１に当接してもローラ２４の回転がなめらかになるように、ローラ２４の背面とスライドシャフト２３１との間にスラストワッシャ２４４が挿入されている。
【００２５】
このように、オイルレスメタル２３５を用いたりして摺動部材２３の摺動抵抗を少なくし、かつ、スラストワッシャ２４４を挿入してローラ２４のスライドシャフト２３１に対する回転抵抗を少なくすることにより、ローラ２４をその押圧方向に一致して変位可能に支持させるロールヘミング装置にガススプリング２２を適用することが可能になった。
【００２６】
つぎに、位置検出器３１、３２及び加圧力計４０からなる原点確認装置３０の構成について説明する。
原点確認装置３０は、図１に示すように、ロボット１０１の近傍に設けた架台３０１に位置検出器３１、３２及び加圧力計４０を取り付けて構成している。
架台３０１の上端には、図６、図７に拡大して示すように、該架台３０１の上端に水平に取り付けた底板３０３の相隣り合う二辺に縦板３０４、３０５を立設し、該縦板３０４、３０５の上端に、水平方向に延在するように支持板３０６、３０７を取り付けてブラケット３０２を構成し、該支持板３０６、３０７の上面に、ローラ支持部２０のＸ方向、Ｙ方向の位置を計測するように、それぞれの位置検出器３１、３２を載置している。
また、底板３０３の上面には、ローラ２４の加圧力を計測する加圧力計４０が取り付けられている。
【００２７】
位置検出器３１、３２は、シリンダとピストンで構成され、ピストンロッドの先端をローラ支持部２０のスライドシャフト２３１に接触させて、その接触までの移動距離をシリンダ側壁に設けたセンサにより計測して、原点位置に対する誤差を検出するものである。
また、加圧力計４０は、ローラ支持部２０のローラ２４のガススプリング２２による押圧力を計測するものである。
【００２８】
（作用）
次に、本発明に係るロールヘミング方法の動作について、ロボット１０１をティーチングする場合とヘミング加工する場合に分けて説明する。
まず、ロボット１０１をティーチングする場合の内、被ヘミング材Ｗの外周フランジＰｆを予備曲げするためのティーチングは、ロボットアーム１１の手首部１３に取り付けたローラ支持部２０を位置検出器３１、３２に案内して、そのピストンロッドの先端を角断面のスライドシャフト２３１に当接させて、初期位置を記憶させてこれを原点とし、その後、ローラ２４を、該ローラ２４の転動面２４２が下型５０の被ヘミング材載置面５５周辺のガイド面５３を転動するように移動させて、その軌跡を記憶させることにより行う。
【００２９】
つぎに、被ヘミング材Ｗの予備曲げされた外周フランジＰｆを本曲げするためのティーチングは、ロボットアーム１１の手首部１３に取り付けたローラ支持部２０のローラ２４を、該ローラ２４の転動面２４２が被ヘミング材Ｗをまだ載置していない下型５０の被ヘミング材載置面５５上の外周フランジＰｆ相当位置に当接して転動するように移動させて、その軌跡を記憶させることにより行う。
【００３０】
本来、本曲げ時のローラ２４の軌跡は、被ヘミング材載置面５５から被ヘミング材Ｗの板厚δ（図９参照）だけ離れた面となるべきであるが、この面は空中の架空の面となるため、正確なティーチングは困難である。そこで、板厚δをゼロとした被ヘミング材載置面５５上をローラ２４の仮の軌跡としてティーチングを行う。
そして、ローラ２４を原点確認装置３０の位置検出器３１、３２に当接させて待機させておく。
【００３１】
以上のようにティーチングされた状態でヘミング加工を行う場合は、被ヘミング材Ｗを下型５０に載置してクランプ５０２（図１参照）により位置決め固定し、ロボット１０１を起動すると、ティーチングのとおりに、ローラ２４を原点確認装置３０から出発させて、まず、外周フランジＰｆを予備曲げする。
予備曲げが終了すると、ローラ２４はティーチングのとおりに、原点確認装置３０に復帰し待機するが、このとき位置検出器３１、３２でローラ支持部２０のＸ、Ｙ方向の位置を計測して初期位置と異なって誤差が生じている場合には、その誤差分だけ予備曲げのティーチングの軌跡データを修正して、ロボットアーム１１のたわみやロボット１０１の各関節のガタなどを吸収するように設定し直す。
【００３２】
つぎに、予備曲げと同様に、ロボット１０１に本曲げの指示をすると、ティーチングのとおりに、ローラ２４を原点確認装置３０から出発させて、予備曲げされている外周フランジＰｆを押圧して本曲げする。
このとき、ティーチング時の軌跡データは、ローラ２４と下型５０の被ヘミング材載置面５５とが接触する値となっているが、本曲げ時はローラ２４と下型５０の被ヘミング材載置面５５との間に、「アウタパネルＰｏの板厚×２＋インナパネルＰｉの板厚」δが入り込むため、ローラ２４が被ヘミング材Ｗから反力を受けることになるが、ローラ２４はガススプリング２２によりその反力に釣り合う押圧力で外周フランジＰｆを押圧することになる。
【００３３】
本曲げが終了すると、ローラ２４は原点確認装置３０に復帰し、予備曲げ時と同様に、位置検出器３１、３２でローラ支持部２０のＸ、Ｙ方向の位置を計測して初期位置と異なって誤差が生じている場合には、その誤差分だけ本曲げのティーチングの軌跡データを修正して、ロボットアーム１１のたわみやロボット１０１の各関節のガタなどを吸収するように設定し直して、実際の軌跡とする。
また、この原点確認装置３０において、ローラ支持部２０を下降させてローラ２４で加圧力計４０を押圧させ、所定の加圧力が発揮されているか確認し、加圧力不足の場合は、ガススプリング２２の交換など必要な処置を行う。
【００３４】
このように、本実施の形態のロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置１０は、ロボットアーム１１の手首部１３に、手首部１３の軸心と略一致する方向でベース部材２１を介してガススプリング２２を取り付け、該ガススプリング２２により付勢されるスライドシャフト２３１の下端にローラ２４を回転自在に枢支してローラ支持部２０を構成したので、ローラ支持部２０への油圧配管や配線が不要となり、ロボット１０１の可動範囲の制限をなくすことができた。
また、ヘミング加工時にロボットアーム１１の手首部１３に回転モーメントが作用しないから、手首部１３が不本意に回動することがなく、加工精度を安定化することができた。
【００３５】
また、原点確認装置３０に、ローラ２４のＸ、Ｙ方向の位置検出器３１、３２と、ローラ２４の加圧力を計測する加圧力計４０を設置して、ヘミング加工の１サイクルごとにローラ２４の位置および加圧力を確認できるようにしたので、ヘミング時の軌跡や加圧力の補正が可能となり、被ヘミング材の品質向上が可能となった。
【００３６】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、位置検出器としてシリンダタイプのもので説明したが、これに限られず、光センサや磁気センサなどで位置を検出するものでも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを重ねた状態で両パネルを下型上に位置決め載置し、該アウタパネルの外周フランジをロボットアームの手首部に取り付けたローラにより押圧してインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング方法において、前記ローラを位置検出器に案内して、初期位置を記憶させてこれを原点とする工程と、前記ローラを、下型の被ヘミング材載置面周辺のガイド面を転動させて、その軌跡を記憶させることにより予備曲げと本曲げのティーチングを行う工程と、前記ローラを位置検出器に当接させて待機させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、予備曲げする工程と、予備曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、前記ローラを位置検出器から出発させて、修正された軌跡データに基づき本曲げする工程と、本曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、を備えたロールヘミング方法としたので、ローラの原点合わせのためのＸＹ方向の位置検出器を設置してヘミング加工の１サイクルごとにローラの位置を確認でき、ヘミング時の軌跡の位置補正が定期的に可能となり、被ヘミング材の製品精度の向上が図れた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置の全体斜視図である。
【図２】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置のローラ支持部の斜視図である。
【図３】 本発明の一の実施の形態に係るローラ支持部の正面図である。
【図４】 本発明の一の実施の形態に係るローラ支持部の側面図である。
【図５】 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置に用いる位置検出器などの配置を示す正面の斜視図である。
【図７】 本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング方法に用いるロールヘミング装置に用いる位置検出器などの配置を示す背面の斜視図である。
【図８】 従来のロールヘミング装置の全体側面図である。
【図９】 従来のロールヘミング加工の完了状態を示す断面図である。
【図１０】 従来のロールヘミング加工の途中の状態を示す断面図である。
【図１１】 従来のロールヘミング装置のローラ支持部の断面図である。
【図１２】 図１０のローラ支持部の油圧回路図である。
【符号の説明】
１０ ロールヘミング装置
２０ ローラ支持部
２１ ベース部材
２２ ガススプリング
２３ 摺動部材
２４ ローラ
３１、３２ 位置検出器
４０ 加圧力計
５０ 下型
Claims (1)
- 外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを重ねた状態で両パネルを下型上に位置決め載置し、該アウタパネルの外周フランジをロボットアームの手首部に取り付けたローラにより押圧してインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング方法において、
前記ローラを位置検出器に案内して、初期位置を記憶させてこれを原点とする工程と、
前記ローラを、下型の被ヘミング材載置面周辺のガイド面を転動させて、その軌跡を記憶させることにより予備曲げと本曲げのティーチングを行う工程と、
前記ローラを位置検出器に当接させて待機させる工程と、
前記ローラを位置検出器から出発させて、予備曲げする工程と、
予備曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、
前記ローラを位置検出器から出発させて、修正された軌跡データに基づき本曲げする工程と、
本曲げ終了後、前記ローラを位置検出器に復帰させ、軌跡データを修正させる工程と、を備えたことを特徴とするロールヘミング方法。
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