JP3979366B2 - へミング加工装置およびヘミング加工方法 - Google Patents

Description

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。

従来のヘミング加工装置としては、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。
特開２００１−１５００３８号公報 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。

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。

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すか、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。

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することを目的としている。

前記目的を達成するために、この発明は、駆動源に連結したトグルリンク機構により揺動変位する揺動フレームに対し、ワークの縁部を縁曲げ加工するヘム刃を一体に備えるスライドフレームを直線的にスライド移動可能に設け、前記トグルリンク機構の作動により前記揺動フレームを、前記ヘム刃がワークの縁部に接近した位置となるよう揺動変位させるとともに、前記トグルリンク機構の作動により前記スライドフレームを、前記揺動フレームに対して直線的にスライド移動させて、このスライドフレームに設けた前記ヘム刃により前記ワークの縁部を縁曲げ加工する構成としてある。

この発明によれば、ヘム刃がワークの縁部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スライドフレームとともに揺動フレームに対して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。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、この発明の第１の実施形態に係わる、図２に斜視図として示すヘミング加工装置におけるリンク構造の内部構造図である。図３は、図２のへミング加工装置を４つのユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４として配置した装置全体を示す斜視図である。

図２に示すように、ベースプレート１上に一対のベースフレーム３を立設し、この一対のベースフレーム３の上端の切欠段部３ｄ上にヘム型支持板５を設け、ヘム型支持板５上に、ワークＷ（後述する図５参照）をセットするヘム型７を設置する。

上記した一対のベースフレーム３相互間には回転支持部としての揺動支持軸９を回転可能に連結し、この揺動支持軸９に揺動フレーム１１の下部を回転可能に取り付ける。揺動フレーム１１は、揺動支持軸９を取り付ける一対の側板１３と、側板１３相互を連結する連結板１５とを備える。

この連結板１５の前記したヘム型７側には、上下方向に延びる一対のガイドレール１７を設け、ガイドレール１７に沿って上下方向にスライド移動するスライドフレーム１９を設ける。スライドフレーム１９は幅方向両端に、一対のスライドフレーム側板２０を備えている。

上記したスライドフレーム側板２０の揺動フレーム１１と反対側の端部に、ヘム刃として、ワークＷの縁部Ｆ（図５参照）に対する予備曲げ加工を行う予備曲げ刃２１および同本曲げ加工を行う本曲げ刃２３を、予備曲げ刃２１が本曲げ刃２３の下部側となるようそれぞれ取り付ける。

なお、図１は、予備曲げ刃２１により予備曲げ加工を行う状態を示しており、図２は、本曲げ刃２３により本曲げ加工を行う状態を示している。本曲げ加工を行う際には、下部側の予備曲げ刃２１をヘム型７に設けた退避用凹部７ａに入り込ませる。

前記した揺動支持軸９には、図１に示すように、ほぼ三角形状の第１のリンク２５の一部位を連結固定する。第１のリンク２５の一端としての他の部位には、駆動連結部としてのナット２７を連結軸２９を介して回転可能に連結し、ナット２７は、このナット２７とでボールねじ機構を構成するねじ棒３１に螺合連結する。

ねじ棒３１は、減速機３３を介して駆動源としてのサーボモータ３５によって回転する。減速機３３は、サーボモータ３５とともに、ベースプレート１上に設置してあるブラケット３７に回転支持軸３８を介して回転可能となっている。

すなわち、サーボモータ３５の駆動により、ボールねじ機構を介して第１のリンク２５が揺動支持軸９を中心として回転する。

第１のリンク２５のさらに他の部位には、連結軸３９を介して第２のリンク４１の一端を回転可能に連結する。第２のリンク４１の他端は連結軸４３に連結し、連結軸４３の両端は、前記したスライドフレーム側板２０の下部に支持させる。

上記した第１のリンク２５および第２のリンク４１によりトグルリンク機構５２を構成している。

また、前記した揺動支持軸９には第３のリンク４５の一端を連結固定し、第３のリンク４５の他端は連結部４７を介して揺動フレーム１１に連結する。連結部４７は、第３のリンク４５に連結エアシリンダ４９を設け、この連結エアシリンダ４９の駆動により進退移動するピン５１と、このピン５１が挿入される側板１３に設けた二つのピン挿入孔１３ａ，１３ｂとを備える。図１に示す状態では、ピン５１は下部側に位置する一方のピン挿入孔１３ａに挿入してあり、これにより第３のリンク４５と揺動フレーム１１とを互いに連結している。

また、揺動フレーム１１の側板１３とベースフレーム３との間には、揺動フレーム１１をベースフレーム３に対して位置決め固定する位置決め部５３を備えている。この位置決め部５３は、側板１３に位置決めエアシリンダ５５を設け、位置決めエアシリンダ５５の駆動により進退移動するピン５７と、このピン５７が挿入されるベースフレーム３に設けた三つのピン挿入孔３ａ，３ｂ，３ｃとを備える。図１に示す状態では、ピン５１は最上部に位置するピン挿入孔３ａに挿入してあり、これにより揺動フレーム１１は、鉛直方向に起立した状態でベースフレーム３に対して位置決め固定されている。

ピン５１を他のピン挿入孔３ｂ，３ｃにそれぞれ挿入する際には、揺動フレーム１１が図１の起立状態から２段階に揺動して傾斜した状態であり、最も傾斜したときに、揺動フレーム１１の側板１３が当接するストッパ５９を、ベースフレーム３に設けている。また、揺動フレーム１１が起立した状態で、側板１３の上記ストッパ５９と反対側が当接するストッパも、図示していないがベースフレーム３に設けてある。

図４は、上記したヘミング加工装置の一つのユニットにおける制御ブロック図である。トグルリンク機構５２を駆動するサーボモータ３５，ピン５１を駆動する連結エアシリンダ４９，ピン５７を駆動する位置決めエアシリンダ５５を、例えばマイクロコンピュータなどで構成したコントローラ６１がそれぞれ駆動制御する。

次に、図５〜図１６の簡略化した動作説明図に基づいて、第１の実施形態によるヘミング加工装置の動作を説明する。

図５は、ワークＷをヘム型７上に投入セットする状態を示すもので、揺動フレーム１１は、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆから離れた位置にあって、傾斜している。投入するワークＷは、例えば自動車のパネル材であって、そのインナパネルとアウタパネルとを結合したもので、アウタパネルに設けた縁部Ｆをインナパネルに重ね合わせるべく縁曲げ加工を行う。投入後のワークＷは、ヘム型７に位置決め固定されるものとする。

図５の状態での位置決めエアシリンダ５５は、そのピン５７が中央のピン挿入孔３ｂに対応する位置にあるものの、ピン挿入孔３ｂに挿入しておらず、揺動フレーム１１はベースフレーム３に対して位置決め固定していない。一方、連結エアシリンダ４９のピン５１は、下部のピン挿入孔１３ａに挿入し、第３のリンク４５と揺動フレーム１１とを連結している。

ワークＷの投入後、上記した図５の状態で、サーボモータ３５を正転駆動してねじ棒３１を回転させると、ナット２７がねじ棒３１に沿って減速機３３に近付く方向に移動する。これにより、トグルリンク機構５２および第３のリンク４５を介して揺動フレーム１１が、揺動支持軸９を中心として図５中で反時計方向に揺動回転し、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆに接近する図６に示す起立状態となる。

このときスライドフレーム１９は、揺動フレーム１１に対して最上部に位置したままであり、予備曲げ刃２１がワークＷの縁部Ｆの直上に位置して、プリヘムセット状態となる。また、揺動フレーム１１は、上記した起立状態で、ベースフレーム３に設けてある前記した図示しないストッパに当接する。

図６のプリヘムセット状態で、位置決めエアシリンダ５５を駆動し、そのピン５７を前進させて位置決め孔３ａに挿入し（図１と同じ状態）、これにより揺動フレーム１１をベースフレーム３に位置決め固定する。一方、連結エアシリンダ４９は、挿入してあるピン５１をピン挿入孔１３ａから引き抜き、第３のリンク４５と揺動フレーム１１との連結を解除する。

この状態で、サーボモータ３５をさらに正転駆動してナット２７を減速機３３に対して接近移動させると、図７に示すように、第１のリンク２５および第２のリンク４１を介してスライドフレーム１９が、揺動フレーム１１に対して図中で下方にスライド移動する。スライドフレーム１９の下方への移動により、これと一体の予備曲げ刃２１も同方向に移動（下降）してワークＷの縁部Ｆを例えば４５度程度に予備曲げ加工し、プリヘム完了状態となる。

予備曲げ加工完了後は、サーボモータ３５を逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、スライドフレーム１９を前記図６と同様の状態となるよう上昇させて図８のプリヘムセット状態とする。このとき、予備曲げ刃２１もスライドフレーム１９とともに上昇してワークＷの縁部Ｆから離れた状態となる。

続いて図８の状態で、連結エアシリンダ４９を駆動して、そのピン５１をピン挿入孔１３ａに挿入し、第３のリンク４５と揺動フレーム１１とを連結する一方、位置決めエアシリンダ５５を駆動して、そのピン５７をピン挿入孔３ａから引き抜き、揺動フレーム１１のベースフレーム３への固定を解除する。

次にこの状態で、サーボモータ３５をさらに逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、揺動フレーム１１が、揺動支持軸９を中心として図８中で時計方向に揺動回転（スイング）し、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆから離反する、図９に示す傾斜状態（図５の傾斜状態と同じ）となる。

図９のスイング後の状態では、連結エアシリンダ４９を駆動して、そのピン５１をピン挿入孔１３ａから引き抜き、第３のリンク４５と揺動フレーム１１との連結を解除する一方、位置決めエアシリンダ５５を駆動して、そのピン５７をピン挿入孔３ｂに挿入し、揺動フレーム１１をベースフレーム３に位置決め固定する。

この状態でサーボモータ３５を正転駆動してナット２７を減速機３３に接近する方向に移動させると、図１０に示すように、トグルリンク機構５２を介してスライドフレーム１９が揺動フレーム１１に対して図中で下方に移動し、これとともに移動する予備曲げ刃２１がヘム型７の退避用凹部７ａに対応する位置となるとともに、本曲げ刃２３がヘム型７の上方位置となり、これによりヘム刃の切り替えを行う。

ヘム刃の切り替え動作によるトグルリンク機構５２の回転動作によって、第３のリンク４５は、揺動支持軸９とともに回転してその先端の連結エアシリンダ４９におけるピン５１が上部のピン挿入孔１３ｂに対応する位置となる。そして、このピン５１をピン挿入孔１３ｂに挿入して、第３のリンク４５と揺動フレーム１１と連結するとともに、位置決めエアシリンダ５５におけるピン５７をピン挿入孔３ｂから引き抜いて、揺動フレーム１１のベースフレーム３への固定を解除する。

上記図１０の状態から、サーボモータ３５を正転駆動してナット２７を減速機３３に接近する方向に移動させ、これによりトグルリンク機構５２および第３のリンク４５を介して揺動フレーム１１を、揺動支持軸９を中心として図中で反時計方向に揺動回転させ、図１１のように鉛直方向に起立した状態とする。

このとき、予備曲げ刃２１がヘム型７の退避用凹部７ａに入り込むと同時に、本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆの直上に位置するヘムセット状態となる。

図１１のヘムセット状態で、位置決めエアシリンダ５５を駆動し、そのピン５７を前進させて位置決め孔３ａに挿入し、これにより揺動フレーム１１をベースフレーム３に位置決め固定する。一方、連結エアシリンダ４９は、挿入してあるピン５１をピン挿入孔１３ｂから引き抜き、第３のリンク４５と揺動フレーム１１との連結を解除する。

この状態で、サーボモータ３５をさらに正転駆動してナット２７を減速機３３に対して接近移動させると、図１２に示すように、第１のリンク２５および第２のリンク４１を介してスライドフレーム１９が、揺動フレーム１１に対して図中で下方にスライド移動する。スライドフレーム１９の下方への移動により、これと一体の本曲げ刃２３も同方向に移動（下降）して、ワークＷの予備曲げ加工されている縁部Ｆを本曲げ加工し、ヘム完了状態となる。このとき予備曲げ刃２１は、退避凹部７ａ内を下方へ移動するので、ヘム型７に干渉することはない。

本曲げ加工後は、サーボモータ３５を逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、スライドフレーム１９を図１１と同様の状態となるよう上昇させて図１３の状態とする。このとき、本曲げ刃２３も上昇してワークＷの縁部Ｆから離れた状態となる。

図１３の状態では、連結エアシリンダ４９を駆動して、そのピン５１をピン挿入孔１３ｂに挿入し、第３のリンク４５と揺動フレーム１１とを連結する一方、位置決めエアシリンダ５５を駆動して、そのピン５７をピン挿入孔３ａから引き抜き、揺動フレーム１１のベースフレーム３に対する連結を解除する。

次にこの状態で、サーボモータ３５をさらに逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、揺動フレーム１１が、揺動支持軸９を中心として図１３中で時計方向に揺動回転し、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆから離反する図１４に示す傾斜状態（図５の傾斜状態と同じ）となる。

上記した図１４の状態で加工後のワークＷを取り出し、その後、連結エアシリンダ４９を駆動して、そのピン５１をピン挿入孔１３ｂから引き抜き、第３のリンク４５と揺動フレーム１１との連結を解除する一方、位置決めエアシリンダ５５を駆動して、そのピン５７をピン挿入孔３ｂに挿入し、揺動フレーム１１をベースフレーム３に位置決め固定する。

この状態でサーボモータ３５をさらに逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させると、図１５に示すように、スライドフレーム１９が揺動フレーム１１に対して図中で上方に移動し、これとともに移動する予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３が、前記図５に示したワークＷの投入時と同じ状態となり、次に加工するワークの投入を待つ状態となる。

図１６は、メンテナンス時の状態を示している。これは、図１５のように加工後のワークＷを取り出した後、連結エアシリンダ４９のピン５１をピン挿入孔１３ａに挿入する一方、位置決めエアシリンダ５５のピン５７をピン挿入孔３ｂから引き抜いた状態で、さらにサーボモータ３５を逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させる。

これにより、揺動フレーム１１が揺動支持軸９を中心として、図１５中で時計方向に揺動回転し、前記図１に示してあるストッパ５９に側板１３が当接した状態となる。このとき、位置決めエアシリンダ５５のピン５７がピン挿入孔３ｃに対応した位置となり、ピン５７をピン挿入孔３ｃに挿入することで、揺動フレーム１１をベースフレーム３に位置決め固定し、この揺動フレーム１１が大きく開いた状態でメンテナンス作業を行う。

上記したように、予備曲げ加工および本曲げ加工時には、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３が、起立状態の揺動フレーム１１に対し、下方に位置するワークＷに向けて直線移動する。

このため、図３に示すように、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。

また、予備曲げ加工および本曲げ加工時には、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３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。

また、揺動フレーム１１は、加圧部直下の揺動支持軸９を中心として揺動回転するので、装置全体の高さ方向の寸法を抑えることができ、装置高さの小型化を図ることができる。

図１７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斜視図、図１８は、そのリンク構造を示す内部構造図である。前記した第１の実施形態では、予備曲げ加工後に、予曲げ刃２１を本曲げ刃２３に切り替える刃切替動作を、トグルリンク機構５２により行っているが、第２の実施形態では、刃切替動作をエアシリンダを用いて行っている。また、ここでは、第１の実施形態とは逆に、予備曲げ刃２１を上部に、本曲げ刃２３を下部に配置している。

以下、第２の実施形態の第１の実施形態と異なる部位を詳細に説明する。

上記した予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３は、曲げ刃保持フレーム６３に保持させ、曲げ刃保持フレーム６３を、スライドフレーム６５に対して上下可能に取り付ける。スライドフレーム６５は、第１の実施形態と同様に、予備曲げ加工および本曲げ加工を行う際に、トグルリンク機構５２によって曲げ刃保持フレーム６３とともに揺動フレーム６７に対して上下動する。すなわち、このスライドフレーム６５は、第１の実施形態と同様に、その下端部がトグルリンク機構５２における第２のリンク４１に連結軸４３を介して連結している。

曲げ刃保持フレーム６３には、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３を設けた側と反対側に、スライドフレーム６５を両側から挟むようにして一対のＴ字型のガイドレール６９を設ける。一方、揺動フレーム６７には、上記したガイドレール６９の外側に位置するＬ字型のガイド部材７１を設ける。このガイド部材７１とスライドフレーム６５との間にガイドレール６９が保持された状態で、曲げ刃保持フレーム６３がスライドフレーム６５に対して図１７中で上下方向に移動して、曲げ刃の切り替えを行う。

図１８は、図１７に対して曲げ刃保持フレーム６３が下部に移動した状態を示しており、曲げ刃保持フレーム６３は、曲げ刃の切り替え時に、スライドフレーム６５に設けた刃切替エアシリンダ７３によって上下動する。

揺動フレーム６７は、両側に設けた一対の側板７５の内側に一対の仕切り板７７を設け、側板７５および仕切り板７７を相互に連結する連結板７９を、スライドフレーム６５側に備えている。上記した一対の仕切り板７７相互間における連結板７９には、図１９の側面断面図に示すように、刃切替シリンダ７３を下部側に配置する開口７９ａを形成してあり、この開口７９ａに配置した刃切替シリンダ７３は、スライドフレーム６５に上下に設けた取付具８１，８３を介して固定する。

刃切替エアシリンダ７３の上方に延びるピストンロッド８５は、連結ロッド８７の一端側下部に連結し、連結ロッド８７の他端は、曲げ刃保持フレーム６３に連結している。連結ロッド８７は、スライドフレーム６５に設けた切欠孔６５ａおよび、揺動フレーム６７の前記した開口７９ａ内を、曲げ刃保持フレーム６３とともに図１９中で上下方向に移動可能である。

また、図１７に示すように、揺動フレーム６７における側板７５と仕切り板７７との間における連結板７９にも、開口７９ｂを形成してある。この開口７９ｂには、スライドフレーム６５に固定する曲げ刃ストッパエアシリンダ８９を配置してある。曲げ刃ストッパエアシリンダ８９は、図２０の側面断面図に示すように、曲げ刃保持フレーム６３側に向けて突出するピストンロッド９１がスライドフレーム６５に設けた切欠孔６５ｂを貫通し、その先端をストッパブロック９３に連結している。

ストッパブロック９３は、曲げ刃保持フレーム６３の上下に設けた一対のストッパ９５，９７相互間に入り込むことで、曲げ刃保持フレーム６３のスライドフレーム６５に対する図２０中で上下方向の移動を規制する。この規制位置は、図２０に示すように、曲げ刃保持フレーム６３がスライドフレーム６５に対し下部に位置して、上部に設けてある予備曲げ刃２１により予備曲げ加工を行う状態に対応している。

本曲げ加工を行う際には、ストッパブロック９３を後退させて切欠孔６５ｂ内に入り込ませた状態で、図１９に示してある刃切替シリンダ７３のピストンロッド８５を前進限位置として、曲げ刃保持フレーム６３をスライドフレーム６５に対して上昇させた状態とする。このとき曲げ刃保持フレーム６３のストッパ９５，９７は、スライドフレーム６５に形成した凹部６５ｃ内を移動する。

また、この第２の実施形態では、揺動フレーム６７をベースフレーム３に位置決め固定するための位置決めエアシリンダ５５は、そのピン５７（図１８参照）を、揺動フレーム６７が鉛直方向に起立した状態でのみ、ベースフレーム３に設けた一つのピン挿入孔３ａ（図１７参照）に挿入する構成としてある。

これは、揺動フレーム６７を傾斜させた状態で、曲げ刃の切り替えを行う際には、トグルリンク機構５２を使わずに刃切替エアシリンダ７３を使用するので、この傾斜状態では揺動フレーム６７をベースフレーム３に固定する必要がないからである。

上記したピン挿入孔３ａは、図１７および、図１７におけるピン挿入孔３ａに対応する部分の拡大した平面断面図である図２１に示すように、Ｌ字型の位置決めブロック９８を設けてある。この位置決めブロック９８は、ピン挿入孔３ａに挿入している挿入部９８ａのピン５７に接触する部分にテーパ面９８ｂを形成し、これに対応してピン５７にもテーパ面５７ａを形成し、これにより位置決め精度を高めている。

また、第２の実施形態では、第３のリンク４５と揺動フレーム６７とを連結するための連結エアシリンダ４９は、そのピン５１を、ベースフレーム３に設けた一つのピン挿入孔１３ｃ（図１７参照）にのみ挿入する構成としてある。

これは、揺動フレーム６７を揺動させる際のトグルリンク機構５２および第３のリンク４５の位置が、曲げ刃の切り替えを刃切替エアシリンダ７３で行うために曲げ刃の切り替え前後で変化していないことによる。これに対して第１の実施形態では曲げ刃の切り替えをトグルリンク機構５２で行っているので、トグルリンク機構５２および第３のリンク４５の位置が曲げ刃の切り替え前後で変化しており、このため二つのピン挿入孔１３ａ，１３ｂが必要となる。

さらに、第２の実施形態では、ベースプレート１上に設置してあるブラケット３７に、減速機側ブラケット９９を介して、サーボモータ３５に連結される減速機３３を、回転支持軸３８を介して回転可能に取り付けている。

図２２は、第２の実施形態によるヘミング加工装置の一つのユニットにおける制御ブロック図である。トグルリンク機構５２を駆動するサーボモータ３５，ピン５１を駆動する連結エアシリンダ４９，ピン５７を駆動する位置決めエアシリンダ５５を、コントローラ６１がそれぞれ駆動制御する点は、第１の実施形態と同様である。その他、曲げ刃保持フレーム６３を駆動する刃切替エアシリンダ７３および、ストッパブロック９３を駆動する曲げ刃ストッパエアシリンダ８９に対しても、コントローラ６１がそれぞれ駆動制御する。

次に、図２３〜図３３の簡略化した動作説明図に基づいて、第２の実施形態におけるヘミング加工装置の動作を説明する。この図２３〜図３３までの動作は、前記した第１の実施形態における図５〜図１５の動作にそれぞれ対応している。

図２３は、第１の実施形態と同様のワークＷをヘム型７上に投入セットする状態を示すもので、揺動フレーム６７は、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆから離れた位置にあって、傾斜している。

図２３の状態での位置決めエアシリンダ５５のピン５７はピン挿入孔３ａに挿入しておらず、揺動フレーム６７はベースフレーム３に対して位置決め固定していない。一方、連結エアシリンダ４９のピン５１はピン挿入孔１３ｃに挿入し、第３のリンク４５と揺動フレーム１１とを連結している。

ワークＷの投入後、上記した図２３の状態で、サーボモータ３５を正転駆動してねじ棒３１を回転させると、ナット２７がねじ棒３１に沿って減速機３３に近付く方向に移動する。これにより、トグルリンク機構５２および第３のリンク４５を介して揺動フレーム６７が、揺動支持軸９を中心として図２３中で反時計方向に揺動回転し、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆに接近する図２４に示す起立状態となる。

このとき、前記図２０に示す状態と同様に、曲げ刃保持フレーム６３はスライドフレーム６５に対して下部に位置し、かつ曲げ刃ストッパエアシリンダ８９により、ストッパブロック９３を前進させて曲げ刃保持フレーム６３のストッパ９５，９７相互間に入り込ませ、曲げ刃保持フレーム６３をスライドプレート６５に一体化させておく。

上記図２３の状態から揺動フレーム６７が起立する図２４の状態では、予備曲げ刃２１がワークＷの縁部Ｆの直上に位置するとともに、本曲げ刃２３がヘム型７の退避用凹部７ａに入り込むことになる。

次に、位置決めエアシリンダ５５を駆動し、そのピン５７を前進させて位置決め孔３ａに挿入し、これにより揺動フレーム６７をベースフレーム３に位置決め固定する。一方、連結エアシリンダ４９は、挿入してあるピン５１をピン挿入孔１３ｃから引き抜き、第３のリンク４５と揺動フレーム６７との連結を解除する。

この状態で、サーボモータ３５をさらに正転駆動してナット２７を減速機３３に対して接近移動させると、図２５に示すように、第１のリンク２５および第２のリンク４１を介してスライドフレーム６５が、揺動フレーム６７に対して図中で下方にスライド移動する。スライドフレーム６５の下方への移動により、スライドフレーム６５と曲げ刃保持フレーム６３を介して一体の予備曲げ刃２１も同方向に移動（下降）してワークＷの縁部Ｆを例えば４５度程度に予備曲げ加工し、プリヘム完了状態となる。このとき本曲げ刃２３は、退避用凹部７ａ内を下方へ移動するので、ヘム型７に干渉することはない。

また、このときピン５７をピン挿入孔３ａに挿入して位置決めする際には、ピン５７のテーパ面５７ａが位置決めブロック９８のテーパ面９８ｂに接触しているので、位置決め精度が向上しており、このため予備曲げ加工時での加工精度が向上する。

予備曲げ加工完了後は、サーボモータ３５を逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、スライドフレーム６５を前記図２４と同様の状態となるよう上昇させて図２６のプリヘムセット状態とする。このとき、予備曲げ刃２１もスライドフレーム６５および曲げ刃保持フレーム６３とともに上昇してワークＷの縁部Ｆから離れた状態となる。

続いて図２６の状態で、連結エアシリンダ４９を駆動して、そのピン５１をピン挿入孔１３ｃに挿入し、第３のリンク４５と揺動フレーム６７とを連結する一方、位置決めエアシリンダ５５を駆動して、そのピン５７をピン挿入孔３ａから引き抜き、揺動フレーム６７のベースフレーム３への固定を解除する。

この状態で、サーボモータ３５をさらに逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、揺動フレーム６７が、揺動支持軸９を中心として図２６中で時計方向に揺動回転（スイング）し、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆから離反する、図２７に示す傾斜状態となる。

次にこの状態で、曲げ刃ストッパエアシリンダ８９を後退駆動してストッパブロック９３をストッパ９５，９７相互間から引き抜き、曲げ刃保持フレーム６３をスライドフレーム６５に対して移動可能な状態とする。

そして、前記図１９に示してある刃切替エアシリンダ７３を前進駆動することで、曲げ刃保持フレーム６３をスライドフレーム６５に対して上昇移動させ、これとともに移動する本曲げ刃２３がヘム型７の上方位置となり、これによりヘム刃の切り替えを行う図２８の状態となる。

すなわち、このとき刃切替エアシリンダ７３は、そのピストンロッド８５が、図１９に示す後退位置から、図３４に示す前進限位置まで突出した状態となる。

上記図２８の状態から、サーボモータ３５を正転駆動してナット２７を減速機３３に接近する方向に移動させ、これによりトグルリンク機構５２および第３のリンク４５を介して揺動フレーム６７を、揺動支持軸９を中心として図中で反時計方向に揺動回転させ、図２９のように鉛直方向に起立した状態とする。このとき、本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆの直上に位置するヘムセット状態となる。

図２９のヘムセット状態で、位置決めエアシリンダ５５を駆動し、そのピン５７を前進させて位置決め孔３ａに挿入し、これにより揺動フレーム６７をベースフレーム３に位置決め固定する。一方、連結エアシリンダ４９は、挿入してあるピン５１をピン挿入孔１３ｃから引き抜き、第３のリンク４５と揺動フレーム６７との連結を解除する。

この状態で、サーボモータ３５をさらに正転駆動してナット２７を減速機３３に対して接近移動させると、図３０に示すように、第１のリンク２５および第２のリンク４１を介してスライドフレーム６５が、揺動フレーム６７に対して図中で下方にスライド移動する。

このとき、前記した図３４のように、ピストンロッド８５が前進限位置となっている刃切替エアシリンダ７３によって、この刃切替エアシリンダ７３を固定しているスライドフレーム６５と、刃切替エアシリンダ７３に連結ロッド８７を介して連結している曲げ刃保持フレーム６３とが、互いに一体となって揺動フレーム６７に対して移動する。

そして、曲げ刃保持フレーム６３と一体の本曲げ刃２３も同方向に移動（下降）して、ワークＷの予備曲げ加工されている縁部Ｆを本曲げ加工し、ヘム完了状態となる。

本曲げ加工後は、サーボモータ３５を逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、スライドフレーム６５を図２９と同様の状態となるよう上昇させて図３１の状態とする。このとき、本曲げ刃２３も上昇してワークＷの縁部Ｆから離れた状態となる。

図３１の状態では、連結エアシリンダ４９を駆動して、そのピン５１をピン挿入孔１３ｃに挿入し、第３のリンク４５と揺動フレーム６７とを連結する一方、位置決めエアシリンダ５５を駆動して、そのピン５７をピン挿入孔３ａから引き抜き、揺動フレーム６７のベースフレーム３に対する連結を解除する。

次にこの状態で、サーボモータ３５をさらに逆転駆動してナット２７を減速機３３から離れる方向に移動させることで、揺動フレーム６７が、揺動支持軸９を中心として図３１中で時計方向に揺動回転し、予備曲げ刃２１および本曲げ刃２３がワークＷの縁部Ｆから離反する図３２に示す傾斜状態となる。

上記した図３２の状態で加工後のワークＷを取り出し、その後、図３４に示してある刃切替エアシリンダ７３を後退駆動することで、曲げ刃保持フレーム６３をスライドフレーム６５に対して下降移動させる。これにより、曲げ刃保持フレーム６３の下降とともに移動する予備曲げ刃２１が、図３３に示すように、ヘム型７の上方位置となるとともに、本曲げ刃２３がヘム型７の退避用凹部７ａに対応する位置となり、曲げ刃の切り替え作業が完了して、前記図２３に示したワークＷの投入時と同じ状態となり、次に加工するワークの投入を待つ状態となる。

また、このとき曲げ刃ストッパエアシリンダ８９により、ストッパブロック９３を前進させて曲げ刃保持フレーム６３のストッパ９５，９７相互間に入り込ませ、曲げ刃保持フレーム６３をスライドプレート６５に一体化させておく。

上記した第２の実施形態によれば、前記した第１の実施形態と同様の効果を有するほか、第１の実施形態に比べて、以下に示す点で優れている。

図２５に示す予備曲げ加工時での第１のリンク２５および第２のリンク４１の回転位置が、図３０に示す本曲げ加工時と同様に、連結軸３９と連結軸４３とを結ぶ直線Ｐが、連結軸３９と揺動支持軸９とを結ぶ直線Ｑに、より近接して加圧方向により近いものとなっているため、予備曲げ加工時において、本曲げ加工時と同様に駆動源の出力を効率よく加圧動作に伝達することができ、省力化が可能となる。

これに対して第１の実施形態における図７の予備曲げ加工時には、連結軸３９と連結軸４３とを結ぶ直線Ｐが、連結軸３９と揺動支持軸９とを結ぶ直線Ｑに対し、図１２の本曲げ加工時ほどに近接しておらず、予備曲げ加工時での駆動源の出力を多く必要とする。

また、予備曲げ刃２１は、ワークＷの縁部Ｆを所定角度まで予備曲げ加工するものであって、その曲げ角度を出すために、研磨などの調整作業が本曲げ刃に比べて頻繁に行う必要があるが、第２の実施形態では、予備曲げ刃２１を本曲げ刃２３の上部に配置しているので、その調整作業が容易である。

さらに第２の実施形態での曲げ刃の切替作業は、刃切替エアシリンダ７３によって行っているので短時間に行える。

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リンク構造を示す内部構造図である。 第１の実施形態に係わるヘミング装置の斜視図である。 図２のへミング加工装置を４つのユニットとして配置した装置全体を示す斜視図である。 第１の実施形態におけるヘミング加工装置の一つのユニットにおける制御ブロック図である。 第１の実施形態におけるワーク投入時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるプリヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるプリヘム完了時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるプリヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるスイング時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態における刃切替時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるヘム完了時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるワーク取り出し時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態における刃切替時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第１の実施形態におけるメンテナンス時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 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斜視図である 第２の実施形態におけるヘミング加工装置のリンク構造を示す内部構造図である。 第２の実施形態におけるヘミング加工装置の刃切替エアシリンダを設けた部分での側面断面図である。 第２の実施形態におけるヘミング加工装置の曲げ刃ストッパエアシリンダを設けた部分での側面断面図である。 図１７におけるピン挿入孔に対応する部分の拡大した平面断面図である。 第２の実施形態におけるヘミング加工装置の一つのユニットにおける制御ブロック図である。 第２の実施形態におけるワーク投入時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるプリヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるプリヘム完了時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるプリヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるスイング時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態における刃切替時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるヘム完了時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるヘムセット時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態におけるワーク取り出し時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態における刃切替時でのヘミング加工装置の動作説明図である。 第２の実施形態における刃切替エアシリンダのピストンロッドを前進限位置とした状態を示す説明図である。

符号の説明

３ ベースフレーム
３ａ，３ｂ，３ｃ，１３ａ，１３ｂ ピン挿入孔
９ 揺動支持軸
１１，６７ 揺動フレーム
１９，６５ スライドフレーム
２１ 予備曲げ刃（ヘム刃）
２３ 本曲げ刃（ヘム刃）
２５ 第１のリンク
２７ ナット（駆動連結部）
３５ サーボモータ（駆動源）
４１ 第２のリンク
４５ 第３のリンク
４７ 第３のリンクと揺動フレームとの連結部
４９ 連結エアシリンダ
５１，５７ ピン
５２ トグルリンク機構
５３ 揺動フレームのベースフレームに対する位置決め部
５５ 位置決めエアシリンダ
７３ 刃切替エアシリンダ
Ｗ ワーク
Ｆ ワークの縁部

Claims (9)

1. 駆動源に連結したトグルリンク機構により揺動変位する揺動フレームに対し、ワークの縁部を縁曲げ加工するヘム刃を一体に備えるスライドフレームを直線的にスライド移動可能に設け、前記トグルリンク機構の作動により前記揺動フレームを、前記ヘム刃がワークの縁部に接近した位置となるよう揺動変位させるとともに、前記トグルリンク機構の作動により前記スライドフレームを、前記揺動フレームに対して直線的にスライド移動させて、このスライドフレームに設けた前記ヘム刃により前記ワークの縁部を縁曲げ加工することを特徴とするヘミング加工装置。
2. 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刃を行う本曲げ刃をそれぞれ備え、これら各曲げ刃を前記スライドフレームのスライド方向に沿って配置し、前記揺動フレームを、前記ヘム刃がワークの縁部から離反した位置となるよう揺動変位させた位置にて、前記トグルリンク機構の作動により前記スライドフレームを揺動フレームに対してスライド移動させることで、前記各曲げ刃相互の切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載のヘミング加工装置。
3. 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刃を行う本曲げ刃をそれぞれ備え、これら各曲げ刃を前記スライドフレームのスライド方向に沿って配置するとともに、前記スライドフレームに対して各曲げ刃相互を一体となって移動可能に設け、前記揺動フレームを、前記ヘム刃がワークの縁部から離反した位置となるよう揺動変位させた位置にて、前記スライドフレームに設けたエアシリンダにより前記各曲げ刃をスライドフレームに対してスライド移動させることで、前記各曲げ刃の切り替えを行うことを特徴とする請求項１記載のヘミング加工装置。
4. 前記トグルリンク機構は、駆動源によって前後移動する駆動連結部に一端が連結される第１のリンクと、この第１のリンクに一端が連結されて他端が前記スライドフレームに連結される第２のリンクとを、それぞれ備え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。
5. 前記第１のリンクのベースフレームに対する回転支持部に一端が連結されて他端が前記揺動フレームに連結される第３のリンクを設け、この第３のリンクと前記揺動フレームとの連結部は、揺動フレームの揺動時に連結状態となる一方、ヘミング加工時には非連結状態となるよう切り替え可能に構成したことを特徴とする請求項４記載のヘミング加工装置。
6. 前記トグルリンク機構は、駆動源によって前後移動する駆動連結部に一端が連結される第１のリンクと、この第１のリンクに一端が連結されて他端が前記スライドフレームに連結される第２のリンクとを、それぞれ備え、前記第１のリンクのベースフレームに対する回転支持部に一端が連結されて他端が前記揺動フレームに連結される第３のリンクを設け、この第３のリンクと前記揺動フレームとの連結部は、揺動フレームの揺動時に連結状態となる一方、ヘミング加工時には非連結状態となるよう切り替え可能に構成し、前記連結部による第３のリンクの揺動フレームに対する連結位置は、前記予備曲げ加工時と前記本曲げ加工時とで、互いに異なることを特徴とする請求項２記載のヘミング加工装置。
7. 前記揺動フレームを、前記ヘム刃がワークの縁部に接近する前記ヘミング加工時および、前記ヘム刃がワークの縁部から離反する前記曲げ刃の切り替え時において、ベースフレームに対してそれぞれ位置決め固定する位置決め部を設けたことを特徴とする請求項１，２，４，５，６のいずれかに記載のヘミング加工装置。
8. 前記連結部および前記位置決め部は、シリンダ駆動により進退移動するピンと、このピンが挿入されるピン挿入孔とを備えることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載のヘミング加工装置。
9. 駆動源に連結したトグルリンク機構により揺動変位する揺動フレームに対し、ワークの縁部を縁曲げ加工するヘム刃を一体に備えるスライドフレームを直線的にスライド移動可能に設け、前記トグルリンク機構の作動により前記揺動フレームを、前記ヘム刃がワークの縁部に接近した位置となるよう揺動変位させた状態で、前記トグルリンク機構の作動により前記スライドフレームを、前記揺動フレームに対して直線的にスライド移動させ、このスライドフレームに設けた前記ヘム刃により前記ワークの縁部を縁曲げ加工することを特徴とするヘミング加工方法。

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