JP3775310B2

JP3775310B2 - へミング加工装置およびヘミング加工方法

Info

Publication number: JP3775310B2
Application number: JP2002055806A
Authority: JP
Inventors: 泰之松本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003251417A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークの縁部に対して縁曲げ加工を行うヘミング加工装置およびヘミング加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヘミング加工装置としては、例えば特開２００１−１５００３８号公報に記載されたものがある。これは、従来一般的に使用されている油圧シリンダに代えて同一の電気駆動源により、予備曲げ加工と本曲げ加工とを２系統のトグルリンク機構を用いて行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のヘミング加工装置は、以下に示す問題点がある。
【０００４】
（１）リンク機構先端に設けたヘム刃（予備曲げ刃、本曲げ刃）が、リンク機構の回転によってヘム（縁曲げ）加工を行うようになっているため、例えば互いに９０度程度の角度をもって隣接する縁部をそれぞれ縁曲げ加工する場合には、隣接するヘミング加工装置相互間で、ヘム刃相互が回転時に干渉する恐れがある。この干渉を避けるために、隣接するヘミング加工装置のユニット相互間で動作タイミングをずらか、あるいはコーナ部専用のユニットを別途設ける必要がある。動作タイミングをずらすと加工時間が長くなって作業性の低下を招き、コーナ部専用のユニットを設けると設備費の増大を招く。
【０００５】
（２）回転によってヘム加工するため、予備曲げ刃のワークに対する進入角度を考慮する必要があるとともに、本曲げ刃についてはワーク面に対して面直に接近させてヘム圧を付加する必要があるので、設計が困難であり、またワーク形状に合わせてその都度設計しなければならず、標準化も困難となっている。
【０００６】
そこで、この発明は、作業性の悪化および設備費の増大を防止しつつ、設計および標準化が容易になるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ベースに対し、一方の端部が駆動源によって回転するとともに、他方の端部が前記一方の端部に対して接近離反移動するトグルリンク機構と、このトグルリンク機構の前記他方の端部に連結され、ワークの縁部を縁曲げ加工するヘム刃を備えたフレームと、前記トグルリンク機構の他方の端部の一方の端部への接近移動に伴って、前記フレームを、前記ヘム刃が前記ワークの縁部に接近するよう前記トグルリンク機構の他方の端部付近を中心として回転させるとともに、前記ヘム刃による前記ワークに対する加圧方向に直線移動させるカム溝とを有する構成としてある。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の構成において、前記ヘム刃は、前記ワークの縁部に対する予備曲げ加工を行う予備曲げ刃および同本曲げ加工を行う本曲げ刃をそれぞれ備え、前記予備曲げ刃は、本曲げ加工時に前記本曲げ刃と干渉しない後退位置となるよう前記フレームに対して移動可能に支持されている構成としてある。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の構成において、前記トグルリンク機構は、一方の端部が前記ベースに対して回転する第１のリンクと、この第１のリンクの他方の端部に一方の端部が回転可能に連結され、かつ他方の端部が前記フレームに回転可能に連結される第２のリンクとをそれぞれ備えている構成としてある。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明の構成において、前記カム溝は、前記フレームを回転させる傾斜部と、この傾斜部に連続する直線部とを備えている構成としてある。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４の発明の構成において、前記フレームは、前記カム溝の傾斜部から前記直線部に沿って移動する第１の被ガイド部と、前記トグルリンク機構の他方の端部近傍にて前記直線部に沿って移動する第２の被ガイド部とをそれぞれ備えている構成としてある。
【００１２】
請求項６の発明は、前記トグルリンク機構の一方の端部をベースに対し駆動源によって回転させることで、前記トグルリンク機構の他方の端部を一方の端部に接近移動させ、この接近移動に伴って、ワークの縁部に対する縁曲げ加工を行うヘム刃を備えたフレームを、前記ベースに設けたカム溝に沿って移動させ、この移動により前記フレームが、前記ヘム刃が前記ワークの縁部に接近するよう前記トグルリンク機構の他方の端部付近を中心として回転後、前記ヘム刃による前記ワークに対する加圧方向に直線移動することで、前記ヘム刃が前記ワークの縁部に対して縁曲げ加工を行うヘミング加工方法としてある。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６の発明のヘミング加工方法において、前記ヘム刃は、前記ワークの縁部に対する予備曲げ加工を行う予備曲げ刃および同本曲げ加工を行う本曲げ刃をそれぞれ備え、前記予備曲げ刃は、本曲げ加工時に前記本曲げ刃と干渉しない後退位置となるよう前記フレームに対して移動するものとしてある。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１または６の発明によれば、ヘム刃がワークの縁部近傍に接近した位置から、この縁部に接触して縁曲げ加工を行う際には、ヘム刃は、このヘム刃を備えたフレームとともに加圧方向に直線移動するので、コーナ部を境にして互いに角度をもって隣接する縁部をそれぞれ縁曲げ加工する隣接するヘミング加工装置各ユニット相互は、干渉を回避でき、動作タイミングをずらす必要がなく、加工時間を短縮できるとともに、コーナ部専用の別ユニットも不要となるので、設備費の増大も防止することができる。また、ヘミング加工時には、ヘム刃がワークに対し加圧方向に直線的に接近移動するので、ワークに対する進入角度が常に一定となり、加工品質が向上するとともに、設計が容易であり、ワーク形状に合わせてその都度設計する必要もなく、標準化も容易である。
【００１５】
請求項２または７の発明によれば、予備曲げ刃は、本曲げ加工時に、本曲げ刃と干渉しない後退位置となるようフレームに対して移動するので、予備曲げ加工に続く本曲げ加工が確実に行える。
【００１６】
請求項３の発明によれば、駆動源によって第１のリンクが回転することにより、第２のリンクに連結されたフレームを移動させることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、フレームは、カム溝の傾斜部に沿って移動することで回転し、その後直線部に沿って移動することで直線移動して、ヘム刃がワークに対して加圧方向に直線的に接近移動することができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、フレームは、第１および第２の各被ガイド部が、カム溝の傾斜部および直線部にガイドされて回転および直線移動が確実になされる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２０】
図１は、この発明の第１の実施形態に係わるヘミング加工装置の側面断面図、図２は、図１の平面図である。また、図３は、このヘミング装置全体の構成を示す斜視図である。
【００２１】
上記したヘミング加工装置は、上部にヘム型１を備えたヘム型ベース３の側方にサブベース５を配置してある。サブベース５は、図１中で紙面に直交する方向の両側に一対設けてあり、各サブベース５の外側の側面上部に、ベースとしての側板７の下部をそれぞれ固定している。各サブベース５相互は連結板４で連結されるとともに、各側板７相互は連結板６相互で連結されている。
【００２２】
各側板７の下部には、リンク支持軸９が回転可能に取り付けられ、このリンク支持軸９に、後述するトグルリンク機構１１の一方の端部が回転可能に支持されている。リンク支持軸９は、一方の側板７の側方に配置してある駆動源としてのサーボモータ１３および減速機１４により回転する。
【００２３】
図４は、図３では連結板６などによって全体が見えなくなっているトグルリンク機構１１を示す斜視図であり、このトグルリンク機構１１は、互いに連結される第１のリンク１５および第２のリンク１７を、それぞれ一対備えている。第１のリンク１５は、直線状に形成され、一端が前記したリンク支持軸９に固定されている。第２のリンク１７は、ヘム型ベース３側に凸となるほぼ半円弧状に形成され、一端が第１のリンク１５の他端に連結軸１９を介して回転可能に連結されている。第２のリンク１７の他端は、連結軸９の上方に位置している。
【００２４】
各側板７の上部には、上下方向に延長されるカム溝２１が形成されている。カム溝２１は、第２のリンク１７の他端付近から、側板７の上端付近まで延長される直線部２３と、直線部２３の上端からヘム型ベース３に対して離れる方向でかつ上方に向けて傾斜する傾斜部２５とを備えている。
【００２５】
各側板７のカム溝２１が形成された部位相互間には、各側板７の内側に位置する一対のフレーム側板２７が配置されている。この各フレーム側板２７の下部相互間は、リンク連結軸２９により連結され、このリンク連結軸２９に、前記した第２のリンク１７の他方の端部が回転可能に連結されている。
【００２６】
リンク連結軸２９の直上部の各フレーム側板２７には、側板７に向けて突出し、前記したカム溝２１の下部側に移動可能に挿入される第２の被ガイド部としてのローラフォロア３１が設けられている。各フレーム側板２７のローラフォロア３１のさらに上部には、カム溝２１の上部側に移動可能に挿入される第１の被ガイド部としてのローラフォロア３３が設けられている。
【００２７】
各フレーム側板２７の上部は側板７の上端より上部に突出しており、その突出した上端には、フレーム側板２７とともにフレーム３４を構成するフレーム上板３５が設けられている。フレーム上板３５のヘム型ベース３側の端部には、ヘム型１上に載置するワークＷの縁部Ｆに対して縁曲げによる本曲げ加工を施す本曲げ刃となるヘム刃３７が固定されている。
【００２８】
また、フレーム上板３５の下面の上記ヘム刃３７が固定された部位付近には、上記したヘム刃３７による本曲げ加工に先だって、ワークＷの縁部Ｆを予備曲げ加工する予備曲げ刃となるプリヘム刃３９が設けられている。プリヘム刃３９は、フレーム上板３５に対し図１中で左右方向に移動可能なブラケット４１に固定されている。
【００２９】
一方、ブラケット４１のプリヘム刃３９と反対側のフレーム上板３５の下面には、ガイド板４３ａおよびガイドブッシュ４３ｂからなるガイド部材４３が固定され、ガイド部材４３には、ブラケット４１に一端が固定されたガイドロッド４５が移動可能に挿入されている。
【００３０】
各フレーム上板２７相互間には、上記したプリヘム刃３９を移動させるためのプリヘム刃スライド駆動機構４７が配置されている。このプリヘム刃スライド駆動機構４７は、図１では省略してあるが、図５に詳細に示すように、駆動シリンダ４９により、リンク機構５１を介してプリヘム刃３９を駆動するようになっている。
【００３１】
駆動シリンダ４９は、各フレーム側板２７相互を連結する連結板５１に、ブラケット５３およびピン５５を介して回転可能に取り付けられている。この駆動シリンダ４９の上方に突出するピストンロッド５７の先端には、ほぼＬ字形状のＬ字リンク５９の一端がピン６１を介して回転可能に連結され、Ｌ字リンク５９の他端はフレーム上板３５の下面に装着されたブラケット６３にピン６５を介して回転可能に連結されている。
【００３２】
Ｌ字リンク５９の屈曲部には、直状リンク６７の一端がピン６９を介して回転可能に連結され、直状リンク６７の他端は、前記したブラケット４１に一端が固定された連結アーム７１の他端にピン７３を介して回転可能に連結されている。連結アーム７１は、前記したガイド板４３ａの貫通孔４３ｃに挿入されている。
【００３３】
ヘム型ベース３とサブベース５との間には、ストッパ受け部材７５が設置されている。このストッパ受け部材７５は、サブベース５のヘム型ベース３側にて上方に延長される延長部７７の上端に設置されている。
【００３４】
上記したストッパ受け部材７５は、図５に示すように、ヘム刃３７による本曲げ加工時に、前記したブラケット４１の下端が当接して位置決めを行うヘム時ストッパ面７５ａと、ヘム時ストッパ面７５ａより上部かつヘム型１側に位置し、プリヘム刃３９による予備曲げ加工時に、前記したブラケット４１の下端が当接して位置決めを行うプリヘム時ストッパ面７５ｂとをそれぞれ備えている。
【００３５】
図５では、ブラケット４１の下端がヘム時ストッパ面７５ａに当接している状態を示しているが、ブラケット４１の下端がプリヘム時ストッパ面７５ｂに当接するときは、プリヘム刃３９が図５の状態よりヘム型１側に前進移動した状態となる。
【００３６】
上記した延長部７７上部のフレーム３４側には、スライドプレート７９が装着される一方、各フレーム側板２７の延長部７７側の端面には、予備曲げ加工時および本曲げ加工時に、前記したスライドプレート７９に摺接するウェアプレート８１が装着されている。
【００３７】
次に、作用を説明する。まず、図１に示す状態で、ヘム型１上にワークＷを投入する。このときワークＷはヘム型１に対して図示しない位置決め機構により位置決めされるものとする。このワークＷは、例えば自動車のボディを構成するパネル材であり、そのパネル材の縁部Ｆが、水平面に対し図１中で上方にほぼ９０度の角度で屈曲した状態となっており、この縁部Ｆに対して縁曲げ加工を行う。
【００３８】
また、上記した図１の状態では、フレーム側板２７に設けた下部側のローラフォロア３１が、カム溝２１の直線部２３の上下方向ほぼ中央付近にあり、同上部側に設けたローラフォロア３３が、カム溝２１の傾斜部２５の上端に位置している。さらに、プリヘム刃３９は、図１中で左方向へ後退移動した後退位置となっている。
【００３９】
この状態で、サーボモータ１３を駆動してリンク支持軸９を図１中で時計回りに回転させると、これに伴い第１のリンク１５も同方向に回転し、第２のリンク１７は第１のリンク１５によって下方に引っ張られてフレーム３４とともに下方に移動する。
【００４０】
上記したフレーム３４の下方への移動は、下部側のローラフォロア３１がカム溝２１の直線部２３にガイドされてなされる。一方、このとき上部側のローラフォロア３３は、カム溝２１の傾斜部２５にガイドされて下方へ移動するので、フレーム３４は、下部側のローラフォロア３１を中心として図１中で時計方向にスイング回転し、図６（ａ）の状態となる。
【００４１】
このスイング回転動作時には、プリヘム刃スライド駆動機構４７を作動させて、プリヘム刃３９を図６（ａ）のように前進移動させておく。すなわち、図５に示してある駆動シリンダ４９を駆動してピストンロッド５７を前進移動させることで、リンク機構５１が実線位置から二点鎖線位置まで移動し、これに伴いプリヘム刃３９がブラケット４１とともに前進する。
【００４２】
図６（ａ）の状態では、第１のリンク１５はほぼ水平状態であり、上部側のローラフォロア３３は、カム溝２１における傾斜部２５の最下端、つまり直線部２３の最上端に位置している。一方下部側のローラフォロア３１は、カム溝２１の最下端より上方に位置している。
【００４３】
図６（ａ）の状態からさらにサーボモータ１３を、上記と同方向に回転駆動すると、第１のリンク１５のさらなる同方向への回転によって第２のリンク１７がフレーム３４とともに、図６（ｂ）に示すように下降する。このとき、上部側のローラフォロア３３も、下部側のローラフォロア３１と同様カム溝２１の直線部２３に位置しているので、フレーム３４は、カム溝２１の直線部２３にガイドされて、下方に向けて直線移動する。この直線移動方向は、ワークＷに対する縁曲げ加工時での加圧方向に相当する。
【００４４】
この下方へ向けてのフレーム３４の直線移動により、プリヘム刃３９がワークＷの縁部Ｆの上端に当接して予備曲げ加工がなされる。予備曲げ加工により縁部Ｆは、水平面に対して９０度屈曲した状態から、図６（ｂ）中で右方向に４５程度屈曲した状態となる。
【００４５】
上記した予備曲げ加工は、ブラケット４１の下端がストッパ受け部材７５のプリヘム時ストッパ面７５ｂに当接するまでなされ、予備曲げ加工完了までのフレーム３４の下方への直線移動時には、ウェアプレート８１がスライドプレート７９に摺接し、ヘム型１側とフレーム３４側との間の水平方向の位置精度が出される。
【００４６】
予備曲げ加工完了後は、サーボモータ１３を上記とは逆方向に回転させて、ブラケット４１の下端がプリヘム時ストッパ面７５ｂから離れた状態となるように、フレーム３４を上昇させる。このときフレーム３４は図１の状態、つまり上部側に設けたローラフォロア３３がカム溝２１の傾斜部２５に位置する状態まで戻しても構わないが、ローラフォロア３３がカム溝２１の直線部２３に位置した状態とする。さらに、このときプリヘム刃３９も図１の状態となるよう後退させておく。
【００４７】
次に、この状態からサーボモータ１３を、予備曲げ加工時と同様正方向に回転駆動し、この回転により第１のリンク１５の他端が、図６（ｃ）に示すように、リンク支持軸９の下方位置に達すると、ヘム刃３７が予備曲げ加工されているワークＷの縁部Ｆに対して本曲げ加工を行う。
【００４８】
この本曲げ加工時においては、ブラケット４１の下端がストッパ受け部材７５のヘム時ストッパ面７５ａに当接するまでなされ、本曲げ加工完了までのフレーム３４の下方への直線移動時には、ウェアプレート８１がスライドプレート７９に摺接し、ヘム型１側とフレーム３４側との間の水平方向の位置精度が出される。
【００４９】
本曲げ加工完了後は、サーボモータ１３を逆方向に回転駆動して、フレーム３４を図１の状態に戻し、ワークＷを取り出す。
【００５０】
上記したように、予備曲げ加工および本曲げ加工時には、プリヘム刃３９およびヘム刃３７が、スイング回転後に、ワークＷに対して図６中で下方に向けて直線移動する。このため、図３に示されているように、コーナ部を境にして互いに角度をもって隣接する縁部をそれぞれ縁曲げ加工する互いに隣接するヘミング装置の各ユニットＵ₁，Ｕ₂，Ｕ₃，Ｕ₄は、相互の干渉を回避でき、動作タイミングをずらす必要がなく、加工時間を短縮することができるとともに、コーナ部専用の別ユニットも不要となるので、設備費の増大も防止することができる。
【００５１】
また、予備曲げ加工および本曲げ加工時には、プリヘム刃３９およびヘム刃３７がワークＷに対して加圧方向に直線的に接近移動するので、ワークＷに対する進入角度が常に一定となり、加工品質が向上するとともに、設計が容易であり、ワーク形状に合わせてその都度設計する必要もなく、標準化も容易である。
【００５２】
図７は、この発明の第２の実施形態に係わるヘミング加工装置の全体構成を示す斜視図である。このヘミング加工装置は、駆動源として、前記第１の実施形態におけるサーボモータ１３に代えて油圧シリンダ８３を用いている。すなわち、リンク支持軸９の側板７から突出した端部には、連結具８５の一端が連結され、連結具８５の他端は、油圧シリンダ８３の下方に突出するピストンロッド８７にピン８９を介して連結されている。
【００５３】
油圧シリンダ８３は、ヘム型ベース３の側面に、ブラケット９１およびピン９３を介して回転可能に支持されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わるヘミング加工装置の側面断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１のヘミング加工装置全体の構成を示す斜視図である。
【図４】図３では全体が見えなくなっているトグルリンク機構を示す斜視図である。
【図５】図１のヘミング装置におけるプリヘム刃スライド駆動機構を示す詳細図である。
【図６】図１のヘミング加工装置の動作説明図で、（ａ）は図１の状態からフレームがスイング回転してプリヘム刃が前進した状態、（ｂ）は（ａ）の状態からフレームが下降して予備曲げ加工が完了した状態、（ｃ）は予備曲げ加工完了後、本曲げ加工が完了した状態を、それぞれ示す。
【図７】この発明の第２の実施形態に係わるヘミング加工装置の全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ヘム型
７側板（ベース）
１１トグルリンク機構
１３サーボモータ（駆動源）
１５第１のリンク
１７第２のリンク
２１カム溝
２３直線部
２５傾斜部
３１ローラフォロア（第２の被ガイド部）
３３ローラフォロア（第１の被ガイド部）
３４フレーム
３７本曲げ刃（ヘム刃）
３９予備曲げ刃（ヘム刃）
８３油圧シリンダ（駆動源）
Ｗワーク
Ｆ縁部

Claims

ベースに対し、一方の端部が駆動源によって回転するとともに、他方の端部が前記一方の端部に対して接近離反移動するトグルリンク機構と、このトグルリンク機構の前記他方の端部に連結され、ワークの縁部を縁曲げ加工するヘム刃を備えたフレームと、前記トグルリンク機構の他方の端部の一方の端部への接近移動に伴って、前記フレームを、前記ヘム刃が前記ワークの縁部に接近するよう前記トグルリンク機構の他方の端部付近を中心として回転させるとともに、前記ヘム刃による前記ワークに対する加圧方向に直線移動させるカム溝とを有することを特徴とするヘミング加工装置。
前記ヘム刃は、前記ワークの縁部に対する予備曲げ加工を行う予備曲げ刃および同本曲げ加工を行う本曲げ刃をそれぞれ備え、前記予備曲げ刃は、本曲げ加工時に前記本曲げ刃と干渉しない後退位置となるよう前記フレームに対して移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１記載のヘミング加工装置。
前記トグルリンク機構は、一方の端部が前記ベースに対して回転する第１のリンクと、この第１のリンクの他方の端部に一方の端部が回転可能に連結され、かつ他方の端部が前記フレームに回転可能に連結される第２のリンクとをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１または２記載のヘミング加工装置。
前記カム溝は、前記フレームを回転させる傾斜部と、この傾斜部に連続する直線部とを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘミング加工装置。
前記フレームは、前記カム溝の傾斜部から前記直線部に沿って移動する第１の被ガイド部と、前記トグルリンク機構の他方の端部近傍にて前記直線部に沿って移動する第２の被ガイド部とをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項４記載のヘミング加工装置。
前記トグルリンク機構の一方の端部をベースに対し駆動源によって回転させることで、前記トグルリンク機構の他方の端部を一方の端部に接近移動させ、この接近移動に伴って、ワークの縁部に対する縁曲げ加工を行うヘム刃を備えたフレームを、前記ベースに設けたカム溝に沿って移動させ、この移動により前記フレームが、前記ヘム刃が前記ワークの縁部に接近するよう前記トグルリンク機構の他方の端部付近を中心として回転後、前記ヘム刃による前記ワークに対する加圧方向に移動することで、前記ヘム刃が前記ワークの縁部に対して縁曲げ加工を行うことを特徴とするヘミング加工方法。
前記ヘム刃は、前記ワークの縁部に対する予備曲げ加工を行う予備曲げ刃および同本曲げ加工を行う本曲げ刃をそれぞれ備え、前記予備曲げ刃は、本曲げ加工時に前記本曲げ刃と干渉しない後退位置となるよう前記フレームに対して移動することを特徴とする請求項６記載のヘミング加工方法。