JP4476447B2 - ローラヘミング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの縁部にローラを押し付けてヘミング加工するローラヘミング装置に係り、特に、押当て用の金型を不要として低コスト化を図ったローラヘミング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローラヘミング方法および装置として、ロボットのアームの先端部に軸支されたヘミングローラを、押当て用の下型に載せられたワークの縁部に押し付けて縁部に沿って移動させ、ワークの縁部をヘミングローラと下型との間に挟み込むことで所定の形状に折り曲げ又はカシメ加工するようにしたものが知られている （特開平7-290158号公報等）。
【０００３】
また、別のローラヘミング方法および装置として、ロボットのアームの先端部に保持したワークの縁部を、基台上に設けられた押圧ローラと受けローラとの間に挟み込み、押圧ローラを受けローラに押圧させつつ回転させてローラ間に挟まれたワークの縁部を送り出し、その送り出しに合わせてワークを保持するアームを移動させるようにしたものも知られている（特開平7-132327号公報等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者のタイプにあっては、ワークの縁部をヘミングするときの押当て型となる下型が必要となるが、その下型はワークの縁部を正確にヘミングするためには完成品の形状に合わせて高い精度で製造する必要があり、コストアップの原因となる。特に、近年の多品種小ロット生産においては、かかる下型を各品種毎に用意する必要があり、金型（下型）代が膨大となると共に、各品種毎に下型の段取り替えが必要となる。また、ヘミングローラの押圧の確保が難しい。
【０００５】
他方、後者のタイプにあっては、押圧ローラを所定の力で受けローラに押圧しつつ回転させてワークの縁部を送り出すようにしているため、押圧ローラに回転機構等を設けなければならず、構造が複雑となってコストアップとなる。また、ワークに皺等を発生させることなくヘミングするには、押圧ローラの押圧力および回転力とロボットアームの移動速度との同期を取る必要があるため、それらの同期コントロールが難しい。
【０００６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、押当て用の金型を不要として低コスト化を図ったローラヘミング装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るローラヘミング装置は、ガイドローラとヘムローラとが所定ピッチで取り付けられた基台部と、一方の面に加工すべき縁部を有するワークをその他方の面にバックプレートを当てがった状態で保持する保持部と、該保持部と上記基台部とを相対移動させ、保持部のワークおよびバックプレートを、基台部のガイドローラとヘムローラとの間に、ガイドローラ側にバックプレートをヘムローラ側にワークを位置させて通過させる相対移動手段とを備え、上記保持部は、バックプレートが取り付けられたベース体と、該ベース体に設けられ上記ワークをその他方の面をバックプレートに押し当てた状態で保持するクランプとを有し、上記相対移動手段は、上記保持部を予め教示された軌跡に沿って移動させるロボットであることを特徴とする。
【００１０】
上記ヘムローラは、ワークの縁部を予備曲げするための円錐ローラからなり、上記ガイドローラは、その円錐ローラの回転軸と平行な回転軸を有していてもよい。
【００１１】
上記ヘムローラは、ワークの縁部を本曲げするための円柱ローラからなり、上記ガイドローラは、その円柱ローラの回転軸と平行な回転軸を有していてもよい。
【００１２】
上記ガイドローラとヘムローラとのピッチを多段階に切り換えて固定するピッチ切換手段を有していてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るローラヘミング装置１は、当該装置１が設置される工場等の床面に強固に固定された基台部２を有する。基台部２には、第１ヘムローラ３と第１ガイドローラ４とが所定ピッチで取り付けられていると共に、第２ヘムローラ５と第２ガイドローラ６とが所定ピッチで取り付けられている。
【００１５】
第１ヘムローラ３は、図３(a) にも示すように、ワークＷの縁部Ａを予備曲げすべく所定角度に成形された当たり面を有する円錐ローラ７からなり、第１ガイドローラ４は、その円錐ローラ７の回転軸と平行な回転軸を有する円柱ローラ８からなる。また、第２ヘムローラ５は、図３(b) にも示すように、ワークＷの縁部Ａを本曲げすべく回転軸に平行な当たり面を有する円柱ローラ９からなり、第２ガイドローラ６は、その円柱ローラ９の回転軸と平行な回転軸を有する円柱ローラ１０からなる。
【００１６】
各ローラ７〜１０（３〜６）は、ベアリング等によって回転自在に支持されたアイドルローラとなっている。第１ガイドローラ４は、図３(a) に示すように、ワークＷの縁部Ａを第１ヘムローラ３（円錐ローラ７）によって折り曲げ加工する際に生じる斜め上方への反力を受けるため、第１ヘムローラ３より上方に配置されている。他方、第２ヘムローラ５（円柱ローラ９）には、ワークＷの縁部Ａを 180度折り曲げたときに形成される玉縁部１１を収容するための溝１２が、周方向に沿って成形されている。
【００１７】
また、このローラヘミング装置１は、図１および図２に示すように、一方の面Ｘに加工すべき縁部Ａを有するワークＷを、その他方の面Ｙにバックプレート１３を当てがった状態で保持する保持部１４を有する。ワークＷは、本実施形態では建設機械のキャブのドアパネルが用いられているが、これに限らず乗用車のドアパネルやボンネットやトランクリッド等、一方の面Ｘにヘミング加工すべき縁部Ａを有するものであればよい。
【００１８】
バックプレート１３は、図２に示すように、ワークＷ（建機ドアパネル）のドア外側面の周囲に沿って所定幅で平面的に接するように環状に成形されており、ブラケット１５を介して枠状のベース体１６に固定されている。ベース体１６には、ワークＷをその他方の面Ｙ（ヘミング加工すべき縁部Ａがない面：ドアの外側面）をバックプレート１３に押し当てた状態で保持するクランプ１７が設けられている。クランプ１７は、シリンダ１８によって開閉される。
【００１９】
ベース体１６には、図１にも示すように、当該ベース体１６を予め教示された軌跡に沿って三次元的に移動させるロボット１９のアーム２０が連結されている。ロボット１９は、その基礎部２１が工場等の床面に強固に固定されており、各ローラ７〜１０（３〜６）が設けられた基台部２に対してベース体１６（保持部１４）を相対移動させ、ワークＷおよびバックプレート１３を、ヘムローラ３（５）とガイドローラ４（６）との間に、ヘムローラ３（５）側にワークＷをガイドローラ４（６）側にバックプレート１３を位置させて通過させる相対移動手段を構成する。
【００２０】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２１】
先ず、図１および図２に示すように、ワークＷ（建機ドアパネル）を保持部１４のバックプレート１３に当てがうようにセットし、クランプ１７およびシリンダ１８によってワークＷを保持部１４に固定する。このとき、ワークＷは、ヘミング加工すべき縁部Ａがない面Ｙ（ドアの外側面）が、バックプレート１３に当てがわれた状態となって、保持部１４に固定される。
【００２２】
次に、ロボット１９のアーム２０を作動させ、保持部１４に固定されたワークＷおよびバックプレート１３を、第１ヘムローラ３と第１ガイドローラ４との間に、第１ヘムローラ３側にワークＷを第１ガイドローラ４側にバックプレート１３を位置させて差し込む。ワークＷの挿入方向は、図５に示すように、第１ヘムローラ３の左右方向からあるいは上方からの差し込みが可能である。
【００２３】
その後、第１ヘムローラ３と第１ガイドローラ４との間に差し込んだワークＷおよびバックプレート１３を、ロボット１９によって予め教示された軌跡に沿って移動させる。これにより、図３(a) に示すように、プレス加工等により90度程度に曲げられていたワークＷの縁部Ａは、第１ヘムローラ３の形状に合うように図例では更に45度程度連続的に予備曲げされる。このときワークＷがガイドローラ４から受ける圧力は、バックプレート１３により分散される。
【００２４】
予備曲げ後、ワークＷおよびバックプレート１３を、第２ヘムローラ５と第２ガイドローラ６との間に、第２ヘムローラ５側にワークＷを第２ガイドローラ６側にバックプレート１３を位置させて差し込み、予め教示された軌跡に沿って移動させ、本曲げを行う。これにより、図３(b) に示すように、 135度程度に予備曲げされたワークＷの縁部Ａは、第２ヘムローラ５によって 180度まで曲げられる。このときワークＷがガイドローラ６から受ける圧力は、バックプレート１３により分散される。
【００２５】
本曲げ時、ワークＷの縁部Ａは、図４に示すように、ワークＷの内側パネル２２を挟持するようにカシメられ、その折曲端が第２ヘムローラ５に成形された溝１２に嵌まって玉縁部１１となる。また、図６に示すように、ワークＷのコーナー部には、ヘミングすべき縁部Ａが欠落された欠落部Ｃが設けられている。ワークＷおよびバックプレート１３を欠落部Ｃからローラ間３、４（５、６）間に差し込み・引き抜くためである。欠落部Ｃの寸法Ｚは、図７に示すように、第２ヘムローラ５の高さＺに合わせて設定されている。
【００２６】
仮に、欠落部Ｃが無いとすると、図６においてワークＷおよびバックプレート１３をコーナー部からローラ３、４（５、６）間に差し込むとき、ヘミングすべき縁部Ａの手前側の直交する縁部Ａがローラ３、４（５、６）間に挟まれて折り曲げられてしまい、仕上がりが悪化してしまう。また、欠落部Ｃが無いとすると、ワークＷおよびバックプレート１３をローラ３、４（５、６）間からワークＷを引き抜くとき、ヘミングし終わった縁部Ａと直交するコーナー部の出口側の縁部Ａが、ヘミングすべき方向と逆方向に折り曲げられてしまい、修復が困難となる。かかる問題を解消するために、ワークＷのコーナー部に縁部Ａの欠落部Ｃを設けているのである。
【００２７】
また、図８に示すように、第２ヘムローラ５を第２ガイドローラ６に対して近接離間させるシリンダ機構２３を設けるとともにストッパ機構２４（出没ピン）を設け、ローラ５、６間の間隔を広げた状態でワークＷおよびバックプレート１３を差し込んだ後、ローラ５、６間の間隔をシリンダ機構２３によって所定の間隔まで狭めて挟み込んだ後にストッパ機構２４でローラ５、６間の間隔を固定し、ワークＷおよびバックプレート１３を移動させて本曲げを行い、ワークＷおよびバックプレート１３をローラ５、６間から引き抜くときには、ローラ５、６間の間隔をシリンダ機構２３によって広げた後に引き抜くようにしてもよい。
【００２８】
なお、ロック機構がないとすると、ローラ５、６間にワークＷおよびバックプレート１３を通過させるときに、シリンダ機構２３が微視的に伸縮してローラ５、６間のピッチが変化してしまい、ヘミングが設計通りに行なえない。また、ストッパ機構２４（出没ピン）を多数設ければ、ローラ５、６間の間隔を多段階で固定できるため、完成寸法（厚さ）の異なる種々のワークＷに対応できる。この場合、各ストッパ機構２４が、第２ヘムローラ５と第２ガイドローラ６とのピッチを多段階に切り換えて固定するピッチ切換手段を構成することになる。
【００２９】
以上のヘミング方法および装置によれば、ヘムローラ３（５）とガイドローラ４（６）との間にワークＷおよびバックプレート１３を挟んで通過させ、ワークＷの縁部Ａをバックプレート１３に押し付けつつヘミング成形しているので、ワークＷを押し付け用の金型（下型）に押し付けてヘミングしていた従来技術と比べると、大幅なコストダウンとなる。何故なら、バックプレート１３は、完成品のうち実質的にローラ３、４（５、６）間に挟まれる部分のみの形状を成形すればよいので低コストで製造できるのに対し、金型（下型）は、完成品の全ての形状を正確に成形する必要があり製造コストが高いからである。
【００３０】
また、各ローラ３〜６はアイドルローラであり、それらアイドルローラの間にロボット１９によってワークＷおよびバックプレート１３を挟んで通過させるようにしているので、ローラ３〜６に回転駆動機構を設ける必要がなく、ワークＷをローラ間に挟み込んでそのローラを回転駆動することでワークをヘミングしつつ送り出すようにしていた従来技術と比べると、装置の機構が簡潔になって大幅なコストダウンとなる。また、各ローラの回転駆動機構によるワークＷの送り速度とロボットによるワークの移動速度との同期制御を行なう必要もない。
【００３１】
また、図１に示すようにロボット１９のアーム２０にワークＷを把持させてワークＷを移動しているので、ワークＷの搬送の一部をロボット１９によって行うことができ、搬送コストが低減する。すなわち、搬送設備の投資が低減する。また、ロボットアーム２０の先端に取り付けられるワーク用の保持部１４を各種ワーク毎に予め用意しておき、それらをアーム２０の先端に着脱自在とすれば、それらを取り換えることにより各種ワークＷの切り換えに迅速に対応できる。
【００３２】
また、バックプレート１３をワークＷ（建機用ドアパネル）の外側面に押当てているので、例えロボット１９のティーチング精度が多少悪く教示ラインが最適ラインからズレていても、完成品の外観品質が確保できる。仮に、図９に示すようにバックプレート１３を用いることなくヘムローラ５とガイドローラ６との間にワークＷを挟んで通過させたとすると、ロボット１９のティーチング精度が悪いと、図１０(a) に示すように加工方向に沿って製品（ヘミング加工後のワークＷ）にうねり２５が生じたり、図１０(b) に示すようにヘム面に折れ２６が生じたり、図１０(c) に示すように最外周に食み出し２７が生じたりする。
【００３３】
また、図１に示す実施形態では、相対移動手段として、ローラ３〜６側を基台部２に固定しワークＷおよびバックプレート１３側をロボット１９で移動するものを示したが、これとは逆にワークＷおよびバックプレート１３側を基台部に固定しローラ３〜６側をロボットで移動して、相対移動させるようにしてもよい。また、本実施形態では、予備曲げ用として第１ヘムローラ３および第１ガイドローラ４の１ユニットを用い、本曲げ用として第２ヘムローラ５および第２ガイドローラ６の１ユニットを用いたものを示したが、夫々複数ユニットを用いることも可能である。
【００３４】
また、予備曲げ用として第１ヘムローラ３の角度が１種類のものを説明したが、角度の浅いもの深いものの複数を用いてもよい。このように予備曲げを多段階とすれば、ワークＷのヘミングすべき縁部Ａの剛性が高いものにも対応できる。なお、図１乃至図８に示す実施形態におけるワークＷは、ヘミングすべき縁部Ａの板厚が１mm〜１．２mm程度のもの（建機用のドアパネル）が用いられており、１回の予備曲げで済む。
【００３５】
また、図１の実施形態では、予備曲げ用のローラ３、４対と本曲げ用のローラ５、６対とを並設し、ワークＷおよびバックプレート１３を予備曲げ用のローラ３、４対を通過させた後に、本曲げ用のローラ５、６対を通過させるようにしたが、予備曲げ用のローラ３、４対と本曲げ用のローラ５、６対とをワークＷの送り方向に沿って配置し、１回のワーク送りで予備曲げと本曲げとを連続して行なうようにしてもよい。
【００３６】
この場合、各ローラ３、４（５、６）対を複数設定してもよい。詳しくは、同じ円錐角度の予備曲げ用のローラ３、４対を複数配置してもよく、円錐角度の異なる予備曲げ用のローラ３、４対を複数配置してもよい。また、各ローラ３、４（５、６）対のユニットを可動式とすれば、複雑な形状のワークＷにも対応できる。
【００３７】
また、図１乃至図８に示す実施形態では、ローラ３〜６を剛体として説明したが、樹脂等の弾性のある材質を用いてもよい。樹脂等の弾性のある材質からなるローラ３〜６であれば、例えばワークＷのヘミングすべき縁部Ａの近傍に局部的な凹凸形状部があっても、ローラ３〜６がその凹凸形状部を乗り越えるときにローラ３〜６の表面が凹凸形状部の形状にならって変形しつつ通過するので、適正にヘミングできる。また、ワークＷがローラ３、４（５、６）間を通過するとき、ローラ３〜６が多少潰れるよう変形することで、ローラ３〜６の外径以下の曲率にも対応できる。
【００３８】
また、各ローラ３、４（５、６）間のピッチをシリンダ機構等によって可変とし、ワークＷの形状変化部または板厚違いのワークＷに対応させるようにしてもよい。この場合、可変された各ローラ３、４（５、６）間のピッチはロック機構によって固定する必要がある。仮に、ロック機構がないとすると、ローラ３、４（５、６）間にワークＷおよびバックプレート１３を通過させるときに、シリンダ機構が微視的に伸縮してローラ３、４（５、６）間のピッチが変化してしまい、ヘミングが設計通りに行なえないからである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るローラヘミング装置によれば、押当て用の金型が不要となるので低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るローラヘミング装置の説明図である。
【図２】上記ローラヘミング装置の保持部の説明図であり、(a)は平面図、(b)は側断面図である。
【図３】上記ローラヘミング装置を用いたローラヘミング方法を示す説明図であり。(a)は予備曲げの様子の説明図、(b)は本曲げの様子の説明図を示す。
【図４】図３(b)の部分拡大図である。
【図５】予備曲げ用のローラ間にワークを挿入する方向を示す説明図である。
【図６】上記ワークのコーナー部の拡大図である。
【図７】上記ワークのコーナー部をヘミングする様子を示す説明図である。
【図８】変形例を示す説明図である。
【図９】バックプレートを省略した対比例を示す説明図である。
【図１０】対比例にて生じる欠陥を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ローラヘミング装置
２ 基台部
３ 第１ヘムローラ
４ 第１ガイドローラ
５ 第２ヘムローラ
６ 第２ガイドローラ
７ 円錐ローラ
８ 円柱ローラ
９ 円柱ローラ
１０ 円柱ローラ
１３ バックプレート
１４ 保持部
１６ ベース体
１７ クランプ
１８ シリンダ
１９ 相対移動手段としてのロボット
Ｘ 一方の面
Ｙ 他方の面
Ｗ ワーク
Ａ 縁部

Claims (4)

1. ガイドローラとヘムローラとが所定ピッチで取り付けられた基台部と、一方の面に加工すべき縁部を有するワークをその他方の面にバックプレートを当てがった状態で保持する保持部と、該保持部と上記基台部とを相対移動させ、保持部のワークおよびバックプレートを、基台部のガイドローラとヘムローラとの間に、ガイドローラ側にバックプレートをヘムローラ側にワークを位置させて通過させる相対移動手段とを備え、上記保持部は、バックプレートが取り付けられたベース体と、該ベース体に設けられ上記ワークをその他方の面をバックプレートに押し当てた状態で保持するクランプとを有し、上記相対移動手段は、上記保持部を予め教示された軌跡に沿って移動させるロボットであることを特徴とするローラヘミング装置。
2. 上記ヘムローラは、ワークの縁部を予備曲げするための円錐ローラからなり、上記ガイドローラは、その円錐ローラの回転軸と平行な回転軸を有する請求項１記載のローラヘミング装置。
3. 上記ヘムローラは、ワークの縁部を本曲げするための円柱ローラからなり、上記ガイドローラは、その円柱ローラの回転軸と平行な回転軸を有する請求項１記載のローラヘミング装置。
4. 上記ガイドローラとヘムローラとのピッチを多段階に切り換えて固定するピッチ切換手段を有する請求項１、２又は３記載のローラヘミング装置。

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