JP4630392B2 - 車両用パネルのヘミング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用パネルのヘミング装置に関し、さらに詳しくは、ロボットを用いたローラ加圧方式で車体インナーパネルとアウターパネルに対するヘミング作業を効率的に行うことができる車両用パネルのヘミング装置に関する。

一般に、車体の製造工程は自動車製造工程の最初のステップであって、様々な種類のプレス装備を用いて製品パネルを生産した後、車体工場に運んで製品パネルの各部分を組立てる過程を経てホワイトボディ（Ｂ．Ｉ．Ｗ）の車体を形成する。

このようにパネルを成形するためには、様々な種類のプレス装備を用いて一定の形態に加圧成形する工程の後、トリミング（Ｔｒｉｍｍｉｎｇ）、ピアシング（Ｐｉｅｒｃｉｎｇ）、プランジング（Ｆｌａｎｇｉｎｇ）、ヘミング（Ｈｅｍｍｉｎｇ）などのプレス工程で切断、ホール加工、折り曲げ、曲げなどの加工作業を行う。

さらに、車両のドア、フード、トランクリッド、ホイールアーチ、フェンダなどの端部はヘミング工程によって処理され、ヘミングによる接合強度の不足を補うために局所的な部分に熔接面を確保してフェース熔接作業によって接合強度を確保する。

また、ヘミング作業時には、インナーパネルの端を内側にプランジング及びクリンチング成形した後、クリンチング成形された隙間にヘミングシーラーを塗布してインナーパネルを挟んだ状態でヘミング作業を行う。このときヘミングシーラーは塗装工程を経ながら加熱硬化して接着性能を発揮する。

これまでのヘミング方式は、プレスタイプの専用器に該当パネルの金型を装置し、金型内部にアウターパネルとインナーパネルを投入した後、プレス金型を下降させてパネル端部を折り曲げて結合する方式が大部分である。

このようなヘミング方式の場合、パネルを成形する場合と類似した形態の高価な金型を製作しなければならないため、初期設備投資費が高く、また、プレスボディの大きさが大きいため、工場内部でのレイアウト構成において不利な点がある。

また、多車種量産ラインの場合には金型を変更しながら対応しなければならないが、金型の入れ替えには多くの時間と努力が必要となるため、生産性が低下する。

このような問題を解消するために、最近ではロボットを用いたローラヘミング方式が主に適用されている。

ローラヘミング方式はヘミングローラをロボットに装着してロボットの動きによってローラを転がしながらヘミング作業を行う方式であって、フランジが折り曲げられたアウターパネルの内側にインナーパネルを位置させ、フランジを４５゜曲げた後ヘミングパンチで押して、インナーパネルとアウターパネルとが完全に固定されるように塑性変形させる過程によってヘミング作業が行われる。

しかし、既存のロボットを用いたローラヘミング方式は、一つのロボットに適用できる成形ステップに制限があるため、別途の後工程を通じて最終的にヘミング作業を仕上げなければならない等作業に長い時間が必要となり、大量生産に適しないという短所がある。

また、各成形ステップの作業間の連係性が低いため、所望のヘミング品質を確保しにくいという短所がある。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、多関節ロボットに装着されステップ毎のヘミング作業を一括的に行うアセンブリ形態のローラヘッドを用いた新しい形態のロボットを用いるローラヘミング方式を具現することにある。これにより、インナーパネルとアウターパネルとに対するヘミング作業を一回で行うことができる等、作業時間を短縮することができ、結果的に、大量生産に積極的に対応できるため生産性を向上させ得る車両用パネルのヘミング装置を提供する。また、インナーパネルとアウターパネルに対するヘミング作業が一つの工程で一括的に行われることで、優れたヘミング品質を確保することができる車両用パネルのヘミング装置を提供する。

上記目的を達成すべく、本発明で提供するヘミング装置の一実施の形態は、ロボットを用いて車両のインナーパネルとアウターパネルのヘミング加工のためのヘミング装置であって、前記アウターパネルが前記インナーパネルの内側に折り曲げられるように加圧する役割をするように、一つのローラヘッド上に設けられ、ヘミング加工の間にアウターパネルの周縁上で転動し、互いに９０゜の間隔を有して順次配置されながらアウターパネルに対して第１ステップの４５゜ヘミング加工を行う４５゜ヘミングローラと、第２ステップの９０゜ヘミング加工を行う９０゜ヘミングローラと、第３ステップのカールヘミング加工を行うカールヘミングローラと、からなるローラアセンブリと、パネルに固定され、ローラによってヘミング加工されるパネルの一面を支持するように配置されるベッドと、前記ローラヘッド上に設けられ、ヘミング加工時に前記ベッドと転がり接触しながらベッドを基準面としてローラの移動を案内する複数のガイドボールと、を備え、前記ローラとベッドとの間にパネルを介在して該パネルの周縁に対して各ステップ毎のヘミング作業を順次に行い、前記カールヘミングローラは、ローラヘッド側に隣接したローラ下部の直径が上部の直径より小さくなるように段差を有する大径部と小径部から構成されることを特徴とする。

また、パネルの外側領域に配置される前記ベッドの場合、パネルの外側面形状と周縁外郭に整合するように形成され、パネルに固定されるために複数のバキュームパッドと少なくとも一つの機械式クランプで構成される固定装置などを含むことができる。

特に、前記ベッドには、ベッドの重さによるパネルの変形を防止するために少なくとも２個の機械式クランプでベッドを挟持しながら支える複数のベッドセッティング台が備えることができ、またヘミング装置は、ヘミング加工時に品質確保のための手段としてパネルの位置によってベッドが適当に装着され得るようにするフローティング装置をさらに含むことができる。

本発明が提供するヘミング装置によれば、多関節ロボットに装着される一セットのローラヘッドを用いて第１ステップの４５°ヘミング加工、第２ステップの９０゜ヘミング加工及び第３ステップのカールヘミング加工を連続工程として一括処理することによって、ヘミング作業に必要となる時間を短縮することができる等、大量生産に適したラインを構築することができ、生産性を向上させることができる。

また、各ステップのヘミング作業が連続工程によって一括的に行われるので、優れたヘミング品質を得ることができる。

また、一つのアセンブリ形態のローラヘッドを適用するによって小型化が可能となり、これによって設備投資費を最小化することができ、工場内部でのレイアウト設計に有利となる。

本発明の一実施の形態によるヘミング装置のローラヘッドとフローティング装置を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるヘミング装置のローラヘッドとフローティング装置を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるヘミング装置のベッドとベッドセッティング台を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるヘミング装置のベッドセッティング台を内側から見た斜視図である。 本発明の一実施の形態によるヘミング装置の作業状態を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態によるヘミング装置のヘミング作業時の４５゜ヘミング加工を概略的に示す図である。 本発明の一実施の形態によるヘミング装置のヘミング作業時の９０゜ヘミング加工を概略的に示す図である。 本発明の一実施の形態によるヘミング装置のヘミング作業時のカール（Ｃｕｒｌ）ヘミング加工を示す概路図である。

以下、本発明のヘミング装置の好ましい実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の一実施の形態によるヘミング装置のローラヘッドとフローティング装置を示す斜視図である。

図１及び図２では、パネルに対して実質的にヘミング加工を行うローラヘッド手段と最適のベッドセッティングのためのフローティング手段を示す。

ヘミング装置は、基本的にロボット、特に多関節ロボットを用いて車体のインナーパネルとアウターパネルに対するヘミング加工を行い、ロボットの動きによって各ローラが動作しながらアウターパネルの周縁をインナーパネルの内側に折り曲げて加圧するヘミングを行う。

特に、ヘミングを行う各ローラが一つのローラヘッド１０上に所定の配置形態を有して組み合わされるローラアセンブリによって第１ステップ〜第３ステップのヘミング加工を一括的に行うことができ、結果的に、別途の後加工無しに各ステップのヘミング加工を一つの工程内で効率的に行うことができる。

このためのローラアセンブリの組み合わせについて詳述すると、ローラヘッド１０はロボット側に設けられる。例えば、ロボット側に設けられるフローティング装置２０が有するフレーム２１上のブロックアセンブリ２５上に設けられ、ヘッドブロックに組み立てられる３個のローラを含む。

これらの３個のローラは、ヘミング加工の間にアウターパネルの周縁上を転動しながらパネルを加圧する部分であり、第１ステップの４５゜ヘミング加工を行う４５゜ヘミングローラ１１と、第２ステップの９０゜ヘミング加工を行う９０゜ヘミングローラ１２と、第３ステップのカールヘミング加工を行うカールヘミングローラ１３と、から構成される。

特に、３個のローラは所定の角度に配置され該当ヘミング加工を行う。例えば、ローラヘッドを正面から見た場合に４５゜ヘミングローラ１１、９０゜ヘミングローラ１２、カールヘミングローラ１３の順番に９０゜間隔を維持しながら配置され、第１ステップの４５゜ヘミング加工、第２ステップの９０゜ヘミング加工、第３ステップのカールヘミング加工を順に行うことができる。

ここで、４５゜ヘミングローラ１１は、垂直に設けられた他のローラに対して４５゜傾斜した姿勢に組み立てられ、ヘミング前に９０゜をなす状態で提供されるアウターパネルの周縁を４５゜の角度に折り曲げるヘミングを行う。

特に、カールヘミングローラ１３は、ローラの軸方向を基準に上部の直径と下部の直径とが互いに異なる段差を有するローラであって、一回の加圧動作でパネルに対するカールヘミングを自然に行うことができる。より詳しくは、カールヘミングローラ１３は、ローラの軸方向を基準としてローラヘッド１０側に隣接したローラ下部の直径が上部の直径より小さくなるように段差を有する小径部１３ａと大径部１３ｂとから構成されている。第２ステップの９０゜ヘミング加工が完了した後、最後のステップ（第３ステップの）加工時にカールヘミングローラ１３の小経部１３ａによってアウターパネル１００の折り曲げ処理された部分の一端側のみが加圧されてインナーパネル１２０に接合され、インナーパネル１２０に接合されない他端側には、カールヘミングローラ１３の大径部１３ｂに接触しながら均一な折り曲げ部が形成される。このように、全体的にパネルヘミングの端の部分がラウンド処理されたカールヘミングを自然に行うことができる。

また、ローラヘッド１０のヘミング作業前及び作業後に各ローラをパネル側に当接又は離間させる手段としてローラヘッドシリンダ２４が備えられる。

ローラヘッドシリンダ２４は、ローラヘッド１０の後側に配置され、ロッドを用いてローラヘッド側と連結されている。ローラヘッドシリンダ２４の前後進作動によってローラヘッド１０上のローラはヘミング作業のためにパネル側に当接したりヘミング作業を終えた後にパネル側から離間したりすることができる。

また、ローラヘッド１０は、ローラの転動時に、正確に案内するための複数のガイドボール（図６〜図８の図面符号１５参照）を含む。

ガイドボール１５は、ヘッドブロック上に一部挿入された形態で転動可能に設けられる。ガイドボール１５は、各ローラに対向してローラの向こう側に配置され、ヘミングのためのローラの加圧時に反対側を支える役割をする。

例えば、ローラがパネルの周縁に沿って転動しながらヘミングを行う間にガイドボール１５がベッド１４の内側面に沿って転がり接触しながら共に移動する。これにより、ヘミング時にパネルを挟んで両方に適切な力の均衡を維持することができ、結果的に、ヘミングを行う全区間にかけて均一な品質を確保することができる。

ここで、ローラ転動時に案内のための手段として、本発明の場合のようにヘッドブロック上に簡単に設けられるガイドボール構造を適用することによって、別途のガイドローラ等のような手段をヘミングローラに一つずつ配属させる等の複雑な構造を排除することができ、結果として、ローラヘッドの小型化が可能であるという利点を提供することができる。

フローティング装置２０は、ベッド装着時にパネル上のベッドの最適装着位置をセッティングする部分であって、パネルの位置に応じてベッドを適合に装着させることができるので、ヘミング加工時に優れた品質を確保することができる。

このために、フローティング装置２０は、多関節ロボット、例えばローラヘッド１０が装着されるロボットに設けられる。フローティング装置２０は、ロボットに、ベッドを持って移送するときの安全装置としてベッドを挟持するための複数の機械式クランプ１７ｃ、ベッドをパネルにセッティングするときに位置を調整するための複数のベッドセッティングピン２２、ベッドを動かすためのフローティングシリンダ２３、及び複数の機械式クランプ１７ｃと複数のベッドセッティングピン２２とフローティングシリンダ２３とを支持するためのフレーム２１などを含んで形成される。

これによって、フローティング装置２０は、ハンガーなどの直線移送器具から供給されたベッドを機械式クランプ１７ｃで挟持し、ロボットの動きによってパネル側に近接した後、ベッドセッティングピン２２を用いてパネル上にベッドのセッティング位置を概略的に設定する。

このようなセッティング時にパネルの位置が変更された場合、パネルの基準ホールに合わせてフローティングシリンダがパネルに沿って自動的に動いて、パネルに整合するようにベッドの位置を調節してセッティングを行う。

このようにフローティング装置２０によってパネル上のベッドのセッティング位置が決定されると、後述するベッドが含む吸着パッド、機械式クランプ、ボディ位置決めピンなどによってベッドを正確な位置にセッティングすることができる。

このようにベッドセッティング時にフローティング装置を用いることによって、ベッドのセッティングをさらに容易且つ正確に進行することができ、パネルの位置によってベッドを適切に装着することができる。

すなわち、ベッドが車体ボディ（パネル）にセッティングされるとき、各々の車体ボディごとに位置が少しずつ異なるので（上下及び左右方向に約２ｍｍ程度）、フローティングシリンダ２３の作動を用いてベッドを車体ボディの動きに追従させながら車体ボディに整合させることができる。

ここで、説明していない図面符号２６は、フローティングシリンダの上下方向圧力を調節する装置を示す。

図３は、本発明の一実施の形態によるヘミング装置のベッドとベッドセッティング台とを示す斜視図であり、図４は、本発明の一実施の形態によるヘミング装置のベッドセッティング台を内側から見た斜視図である。

図３及び図４に示すように、ベッド１４はパネル、すなわちアウターパネルに固定される部分であり、ローラ１１、１２、１３によるヘミング時にアウターパネルの外面を支える基準板の役割をする。

ベッド１４は、パネルの外側領域、すなわちアウターパネルの外面に配置され、安定した支持を行うためにアウターパネルの外側面形状と周縁外郭に整合する形状を有する。

例えば、アウターパネルが車体パネルのホイールアーチ部分である場合、ホイールアーチの周縁経路に沿い、ホイールアーチアウターパネルの外郭を凹彫りして模った外郭を有する。

ベッド１４は複数のボディ位置決めピン１８を含み、該ボディ位置決めピン１８はアウターパネル上のホール（図示せず）に結合される。

これによって、ベッド１４はパネル上の正確な位置に配置され、ヘミング加工が行われるパネル周縁に対して整合するように配置させることができる。

また、ベッド１４には複数のバキュームパッド１６、少なくとも一つの以上の機械式クランプ１７ａなどから構成される固定装置が備えられ、バキュームパッド１６の吸着作用と機械式クランプ１７ａのクランプ作用によってベッド１４をパネル上に固定させることができる。

例えば、バキュームパッド１６は一定間隔を置いて両方に各々位置され、外部から提供される真空圧を用いてアウターパネルの周縁外郭に沿って吸着固定される。これと同時に機械式クランプ１７ａを作動させてベッド内側面をパネル面にクランプすることによって、ベッド１４はパネルに密着固定される。

特に、本発明ではベッド１４をさらに安定的に支持できる手段を提供する。

車体の場合、パネルの表面は一般的に画一的な滑らかな面ではなく、ユニークな審美的な効果や見掛けのために様々な屈曲部と突出部を有する表面を有しているので、いかなる場合にもパネル表面は損傷を受けてはならない。

このために、本発明ではベッド１４を挟持するための複数の機械式クランプ１７ｂなどを含み、ベッド１４を下側から安定的に支えることができる少なくとも両方２個のベッドセッティング台１９を提供する。

ベッドセッティング台１９は地面に立てられた状態で設けられ、ベッド１４が固定装置を用いてパネル上に固定された状態でベッド１４の両側を支持することができる。

これによって、ベッド１４の重さを減少させることができ、結局、ベッドの重さによるパネルの変形を防止することができる。

図５は、本発明の一実施の形態によるヘミング装置の作業状態を示す斜視図である。

図５に示すように、車体パネルに対するヘミング作業は、先ず、車体を作業領域に安着させた後、ロボットによってベッド１４がパネルに固定される。このとき、フローティング装置によってベッドがパネル側に正確な位置にセッティングされると共に、ベッド自体のパッドなど固定手段によってベッド１４が固定される。次にパネル上に固定されたベッド１４はベッドセッティング台１９によって支持され、次のロボットに設けられているローラヘッド１０がベッド１４及びパネル周縁内側に進入してヘミング加工する工程に移行される。

このとき、ベッドセッティング固定後にフローティング装置２０のフレーム２１の姿勢が１８０゜変更されて、ローラヘッド１０が上方に位置された状態でヘミング作業が行われる。

図５の場合、ロボットがベッドをセッティングしてから後ろにさがっている姿を示し、このようなベッドセッティング時にフローティング装置を用いてベッドをセッティングすることによって、車体パネルの位置に対応してベッドを正確な位置にセッティングさせることができる。

図６〜図８は、本発明の一実施の形態によるヘミング装置のヘミング作業の時に４５゜ヘミング加工、９０゜ヘミング加工及びカール（Ｃｕｒｌ）ヘミング加工を概略的に示す図である。

図６〜図８では、４５゜ヘミング、９０゜ヘミング及びカールヘミングの第１〜第３ステップのヘミングを連続的に行う過程を示す。

ヘミング加工前の車体パネルは、予め９０゜折り曲げ処理されて提供され、アウターパネル１００の周縁、すなわち折り曲げ処理された部分１１０はローラの加圧面と並行に位置され、インナーパネル１２０の端部は折り曲げ処理された部分１１０の内側領域に挿入されてヘミング加工によってアウターパネル１００側と締結される。

ベッド１４の端部内側面はアウターパネル１００の折り曲げ処理された部分１１０の付近で外面に密着するように配置され、このとき、ベッド端部の外面はローラヘッド１０にあるガイドボール１５と当接する。

第１〜第３ステップのヘミング加工ステップで、パネルの周縁は、各ローラが採用している角度配置（特に第３ステップは加圧面形状を含む）によって決められた角度でヘミングされる。

例えば、図６の第１ステップの４５゜ヘミング加工ステップでは、４５゜ヘミングローラ１１によって９０゜折り曲げ処理されたアウターパネル１００の周縁がインナーパネル１２０側に４５゜ヘミングされる。図７の第２ステップの９０゜ヘミング加工ステップでは、９０゜ヘミングローラ１２によって４５゜ヘミングされたアウターパネル１００の周縁がインナーパネル１２０と離隔するように９０゜ヘミングされる。図８の第３ステップのカールヘミング加工ステップでは、カールヘミングローラ１３の大径部１３ｂが９０゜ヘミングされたアウターパネル１００の周縁の端のみをインナーパネル１２０に接合させるために加圧し、カールヘミングローラ１３の小径部１３ａは、インナーパネル１２０に接合されない他端部に転がり接触しながらカールヘミングを行う。

このような各々のステップは、パネルを挟んでローラとベッド１４とを空間上に固定配置して行われ、ローラの転動によってパネルの周縁の全体区間（長さ）にわたって行われる。

このような本発明のヘミング装置によれば、基本的にパネルを変形させることなくパネルの周縁をヘミングすることが可能である。また、多関節ロボットの動きと第１〜第３ステップのヘミングが可能なローラを含むローラヘッドを用いて多様な形状のパネルに効果的に適用できると共に、４５゜ヘミング、９０゜ヘミング、及びカールヘミングを一括的に行うことができるので、ヘミング作業に必要となる時間を大幅に短縮することができ、優れたヘミング品質を確保できる。

１００ 装置
１０ ローラヘッド
１１ ４５゜ヘミングローラ
１２ ９０゜ヘミングローラ
１３ カールヘミングローラ
１４ ベッド
１５ ガイドボール
１６ バキュームパッド
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 機械式クランプ
１８ ボディ位置決めピン
１９ ベッドセッティング台
２０ フローティング装置
２１ フレーム
２２ ベッドセッティングピン
２３ フローティングシリンダ
２４ ローラヘッドシリンダ
２５ ブロックアセンブリ
２６ 圧力調節装置

Claims (7)

1. ロボットを用いて車両のインナーパネルとアウターパネルのヘミング加工のためのヘミング装置であって、
   前記アウターパネルが前記インナーパネルの内側に折り曲げられるように加圧する役割をするように、一つのローラヘッド上に設けられ、ヘミング加工の間にアウターパネルの周縁上で転動し、互いに９０゜の間隔を有して順次配置されながらアウターパネルに対して第１ステップの４５゜ヘミング加工を行う４５゜ヘミングローラと、第２ステップの９０゜ヘミング加工を行う９０゜ヘミングローラと、第３ステップのカールヘミング加工を行うカールヘミングローラと、からなるローラアセンブリと、
   パネルに固定され、ローラによってヘミング加工されるパネルの一面を支持するように配置されるベッドと、
   前記ローラヘッド上に設けられ、ヘミング加工時に前記ベッドと転がり接触しながらベッドを基準面としてローラの移動を案内する複数のガイドボールと、
   を備え、
   前記ローラとベッドとの間にパネルを介在して該パネルの周縁に対して各ステップのヘミング作業を順次に行い、
   前記カールヘミングローラは、ローラヘッド側に隣接したローラ下部の直径が上部の直径より小さくなるように段差を有する大径部と小径部から構成され、
   多関節ロボットに設けられ、ベッドを挟持するための複数の機械式クランプ、ベッドをパネルにセッティングするときに位置決めするための複数のベッドセッティングピン、ベッドを動かすためのフローティングシリンダ、及び前記複数の機械式クランプと前記複数のベッドセッティングピンと前記フローティングシリンダとを支持するためのフレームを含み、
   ヘミング加工時に品質を確保するためにパネルの位置によってベッドを正しく装着させるフローティング装置をさらに含むことを特徴とする、車両用パネルのヘミング装置。
2. 前記ローラヘッドに設けられるローラのうち４５゜ヘミングローラは、垂直に設けられた他のローラに対して４５゜傾斜した姿勢を有することを特徴とする、請求項１に記載の車両用パネルのヘミング装置。
3. パネルの外側領域に配置されるベッドは、パネルの外側面形状と周縁外郭に整合するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の車両用パネルのヘミング装置。
4. 前記ベッドは、パネルに固定されるために複数のバキュームパッドと少なくとも一つの機械式クランプとから構成される固定装置を含むことを特徴とする、請求項１または請求項３に記載の車両用パネルのヘミング装置。
5. 前記ベッドは、パネルの周縁に対して整合するように配置される少なくとも一つのボディ位置決めピンを含むことを特徴とする、請求項１または請求項３に記載の車両用パネルのヘミング装置。
6. 前記ベッドは、ベッドの重さによるパネルの変形を防止するために少なくとも２個の機械式クランプでベッドを挟持しながらベッドを下方から支える複数のベッドセッティング台を含むことを特徴とする、請求項１に記載の車両用パネルのヘミング装置。
7. 前記ローラヘッドの後側に配置されロッドを用いてローラヘッド側と連結されており、ヘミング作業時にシリンダの前後進作動によってローラヘッド上のローラをパネル側に当接又は離間させるローラヘッドシリンダをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の車両用パネルのヘミング装置。