JP4870479B2 - ヘミング加工方法及びヘミング加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、金型に合わせてワークの端部に設けられたフランジを折り曲げるヘミング加工方法及びヘミング加工装置に関する。
自動車のボンネット、トランク、ドア及びホイールハウスの縁部に対しては、パネルの縁部が起立したフランジをパネルの内側方向へ折り曲げるヘミング加工が行われることがある。このヘミング加工としては、固定金型の上にパネルを位置決め保持しておき、該パネルにおける端部のフランジに対してローラを押しつけながら折り曲げるというロールヘミング加工を挙げることができる。ロールヘミング加工では、折り曲げ角度が大きいため折り曲げ精度を考慮して予備曲げ(又はプリヘミング)、仕上げ曲げ(又は本ヘミング)といった複数段階の工程を経て加工が行われることがある。
このようなロールヘミング加工としては、専用スペースにおける専用工程に設けられた金型にワークをセットするとともに、ロボット先端に保持されたユニットをフランジに沿って転動させることによりロールヘミングを行う方法が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。この方法では、大きい固定金型の上面にワークを載置した状態で加工を行っている。
また、特許文献3記載のフランジング装置では、金型に相当する薄く細長い保護ストリップをワークの端のリムストリップに当てた状態で、保護ストリップに対して圧力ローラを転動させつつリムストリップに対して押圧ローラで押圧しながら挟み込むようにしてヘミング加工することが提案されている。
実用新案登録第2561596号公報(図2、図5) 特許第2924569号公報(図3(c)) 特開2006−110628号公報(図1、図3)
固定金型の上面にワークを載置してロールヘミングを行う方法ではワークの全体を支える固定金型が必要であることから、ワークが大きい場合には固定金型もそれに応じて大型のものが必要である。特に、ワークの一部のみにロールヘミングを行う場合であっても、固定金型は加工箇所だけではなくワークの全体を支えることから大型のものが必要であり合理的でない。また、加工部位毎に多様なロールヘミング加工が要求される場合には、対応する複数の固定金型を設けることになり、その保管及び管理が煩雑である。
さらに、上記の方法では固定金型を基準としてその他の周辺装置の配置や構成が規制されることとなり、ロールヘミング用としての専用スペース及び専用工程を設ける必要があって、通常の生産ライン上に設けることは困難である。したがって、他の組立・加工工程との間でワークの搬送を行う必要があり、適用されるワークは搬送可能な小型のものに限定される。つまり、アセンブリ後の大きいワークに対してロールヘミング加工を適用することは困難であり、組み立て前の小部品毎にロールヘミングを行うように制約されている。
このような観点から、自動車の生産工程においてホイールアーチ等にロールヘミング加工を行う場合には、ヘミング専用工程でホイールアーチ近傍の板金部に対してロールヘミング加工を行った後に、該板金部をホワイトボディに組み付けることになっており、生産スペース、工程間搬送、組立時間等の面から一層の生産性向上が望まれている。
一方、前記特許文献1に記載された方法では、ローラユニットの予備曲げ時の姿勢(特許文献1における図2)と仕上げ曲げ時の姿勢(特許文献1における図5)が大きく異なることからこの間の移行時に時間がかかり、またその姿勢制御手順が複雑である。さらに、予備曲げ時にはヘミングローラの姿勢及び加圧力の規制が困難であり、図15に示すように、フランジ900が過度に折れ曲がり又は波立つように不自然に折れ曲がるおそれがある。
また、前記特許文献2に記載された方法では、ガイド用の溝が1条のみであることから、予備曲げ時と仕上げ曲げ時で異なるヘミングローラを用いなければならず、ローラ交換のための余分な時間を要する。さらに、ガイド用の溝は金型の表面側に設けられていることから仕上げ加工時(特許文献2における図3(c))にフランジに対して加えられる力は、溝に係合するガイドローラにも分散されてしまい、しかも溝がストッパとなることから加えられる力は制限されてしまう。
前記特許文献3に記載された方法では、金型に相当する保護ストリップをワークに対して自動的に装着することはできず、作業員が個別に手作業で装着しなければならない。しかも保護ストリップには、ワークに対して装着するための相当に大型のフレームワークやクランプ等が設けられていることから、重く且つ複雑である。したがって、通常の生産ライン上に設けることは困難であるという固定金型と同様の不都合がある。
また、特許文献3に記載された方法では、圧力ローラが通常の円筒形状であり、当接する側の保護ストリップも平滑な面であって、相互の位置決めがなされず、望ましい方向に正確に転動させることはできない。
さらに、特許文献3には、保護ストリップに対して圧力ローラの位置決めを行うために第3のローラとしてセンサローラを設けた例が開示されている。この場合、圧力ローラを保護ストリップの側面に当接させるとともに、センサローラを保護ストリップの一方の端面に当接させている。このような方法では、保護ストリップの一方の端面にはセンサローラがあって該方向には位置決めがなされるが、他方の端面には位置決め手段がないことから反対方向には位置決めがなされず、ずれが生じうる。また、ローラが3つ必要で構造が複雑である。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ワーク全体の大きさに拘わらずに汎用的に適用可能であって、しかも生産ライン上においても適用することができるヘミング加工方法及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、予備曲げ時と仕上げ曲げ時との間の移行を短時間で、且つ簡便な手順で行うことができるヘミング加工方法及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、ワークと金型との位置決め当接を迅速且つ正確に行うことのできるヘミング加工方法及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、金型を用いてヘミング加工をする場合に、ヘミング用のローラをワークに対して適切な位置に設定することのできるヘミング加工方法及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。
本発明に係るヘミング加工方法は、ガイド条を備えた移動金型の表面をワークに対して接触させ、前記ガイド条が前記ワークの端部に設けられたフランジと略平行になるように位置決めする位置決め工程と、前記ガイド条にガイドローラを係合させながら転動させ、前記ガイドローラに連動して転動するヘミングローラによって前記フランジに対してヘミング加工を行う加工工程と、ヘミング加工後に前記移動金型を前記ワークから離間させる離間工程とを有することを特徴とする。
このように、ワークに対して位置決めする移動金型を用いることにより、該移動金型は加工部位に対応した大きさで足り、ワーク全体の大きさに拘わらずに汎用的に適用することができる。また、移動金型は従来の固定金型と比較して小型であって、生産ライン上の近傍に配置可能であり、搬送されてきたワークに対して好適に適用される。
この場合、前記移動金型はワークに取着させて位置決め固定すると、ワークに対してより正確に位置決めがなされる。
前記移動金型は板形状であり、前記ガイド条は、前記フランジの端部よりも外側の裏面に設けられた第1ガイド条と、前記フランジの端部よりも内側の裏面に設けられた第2ガイド条とからなり、前記ヘミングローラは、前記フランジの端部よりも内側に向かって先細り形状で先端側に設けられたテーパローラと、円筒形状で基端側に設けられた円筒ローラとからなり、前記加工工程は、前記ガイドローラを前記第1ガイド条に係合させながら転動させ、前記テーパローラを前記フランジに当接させて傾斜させる第1ヘミング工程と、前記ガイドローラを前記第2ガイド条に係合させながら転動させ、前記フランジ及び前記移動金型を前記円筒ローラ及び前記ガイドローラで挟み込む第2ヘミング工程とを有するとよい。
これにより、予備曲げとしての第1ヘミング工程と、仕上げ曲げとしての第2工程を簡便な構成の装置を用いて行うことができる。また、第1ヘミング工程から第2ヘミング工程への移行は、ヘミングローラを前進させれば足り、加工時間の短縮化が図られる。
さらに、本発明に係るヘミング加工装置は、表面が、フランジを備えるワークに接触し、裏面に前記フランジと略平行な第1ガイド条及び第2ガイド条を備える金型と、工程に応じて前記第1ガイド条又は前記第2ガイド条に係合するガイドローラと、前記ガイドローラと連動し、前記フランジに対してヘミング加工を行うヘミングローラとを有するヘミング加工装置であって、前記第1ガイド条は、前記フランジの端部よりも外側に設けられ、前記第2ガイド条は、前記フランジの端部よりも内側に設けられ、前記ヘミングローラは、前記フランジの端部よりも内側に向かって先細り形状で先端側に設けられたテーパローラと、円筒形状で基端側に設けられた円筒ローラとを備えることを特徴とする。
これにより、予備曲げとしての第1ヘミング工程と、仕上げ曲げとしての第2工程を簡便な構成の装置を用いて行うことができる。また、第1ヘミング工程から第2ヘミング工程への移行はヘミングローラを前進させれば足り、加工時間の短縮化が図られ、しかもその移行手順は簡便である。
また、本発明に係るヘミング加工方法は、所定のステーションに配置されたワークのフランジをローラを用いて折り曲げるヘミング加工方法であって、前記ステーションの近傍に配置された移動金型を金型移動手段により搬送して、前記ワークに当接させる第1工程と、前記移動金型と前記ローラとにより前記ワークを挟み前記フランジに対して前記ヘミングローラを転動させながら折り曲げる第2工程とを有することを特徴とする。
このように、金型移動手段によれば、ワークと金型との位置決め当接を迅速且つ正確に行うことができる。
前記金型移動手段は、プログラム動作可能な多関節ロボットであると、ワークと移動金型との位置決め当接を一層迅速且つ正確に行うことができる。
前記第2工程では、前記移動金型を前記金型移動手段によって前記ワークに当接させた状態に保持しながら、前記ヘミングローラをローラ移動手段によって移動させることにより前記フランジを折り曲げてもよい。このように、金型移動手段とローラ移動手段が協動して、移動金型の保持及びヘミング加工を行うことにより、移動金型の持ち替え処理が不要であり、手順が簡便で、短時間で加工を行うことができる。
前記ローラ移動手段は、プログラム動作可能な多関節ロボットであると、ローラの移動を迅速且つ正確に行うことができる。
前記金型移動手段は前記ヘミングローラ及び前記移動金型を保持し、前記第1工程では、前記移動金型を位置決め固定手段により前記ワークに対して固定し、その後、前記移動金型を前記金型移動手段から切り離し、前記第2工程では、前記移動金型を前記位置決め固定手段によって前記ワークに当接させた状態に保持しながら、前記ヘミングローラを前記金型移動手段によって移動させることにより前記フランジを折り曲げてもよい。これにより、一台の移動手段を移動金型の移動用と、ヘミング加工用に兼用することができる。
前記移動金型は、前記第1工程で前記ワークに当接された状態で、前記フランジに略平行となるガイド条を備え、前記ヘミングローラは、前記ガイド条によって案内されるガイドローラに連結され、前記第2工程では、前記ガイド条に前記ガイドローラを倣わせながら転動させつつ、前記ヘミングローラによって加工を行うようにしてもよい。ガイド条にガイドローラを倣わせることにより、ヘミングローラを正確に位置決めすることができる。
前記移動金型は、前記ステーションの近傍に複数種類が配置されており、
前記金型移動手段は、外部コンピュータから次に搬送されてくるワークの情報を取得して、該次のワークに対応した移動金型を選択して搬送するようにしてもよい。移動金型は小型に形成されることから、1つのステーションで複数のワークに対応が可能となる。また、予め外部コンピュータからワークの情報を取得しておくことにより事前の準備が可能である。
さらに、本発明に係るヘミング加工装置は、所定のステーションに配置されたワークのフランジをローラを用いて折り曲げるヘミング加工装置であって、前記ステーションの近傍に配置された移動金型と、前記移動金型を前記ワークに当接させる金型移動手段と、前記フランジに対して転動させながら折り曲げるヘミングローラと、前記ヘミングローラを前記フランジに沿って移動させるローラ移動手段とを有することを特徴とする。
このように、金型移動手段によれば、ワークと金型との位置決め当接を迅速且つ正確に行うことができる。
前記移動金型は前記ワークに対する位置決め固定手段を備え、前記金型移動手段と前記ローラ移動手段は共通の移動手段であって、前記ヘミングローラを保持するローラ保持部と、前記金型を着脱自在に保持する金型保持部とを備えていてもよい。
前記移動金型は、前記ワークに当接された状態で、前記フランジに略平行となるガイド条を備え、前記ヘミングローラは、前記ガイド条によって案内されるガイドローラに連結され、前記ローラ移動手段は、前記ガイド条に前記ガイドローラを倣わせながら転動させつつ、前記ヘミングローラによって加工を行うようにしてもよい。
前記加工ローラ及び前記ガイドローラは相対的な位置を保持しながら、前記ローラ移動手段を基準として、軸方向に変位自在に支持されていてもよい。
本発明に係るヘミング加工方法は、ガイド条を備える金型と、前記ガイド条によって軸方向位置が規定されながら転動するガイドローラと、前記フランジに対してヘミング加工を行うヘミングローラと、前記ガイドローラ及び前記ヘミングローラを支持するヘミングユニットと、前記ガイド条に前記ガイドローラを倣わせながら転動させつつ、前記ヘミングローラによって加工を行うように、前記ヘミングユニットを移動させるローラ移動手段とを有し、前記ヘミングユニットは、前記ヘミングローラ及び前記ガイドローラの少なくとも一方を軸方向に変位可能に支持することを特徴とする。
このように、ガイドローラを案内するガイド条を金型に設けるとともに、前記ヘミングローラ及び前記ガイドローラの少なくとも一方を軸方向に変位可能に支持することにより、これらのローラをワークに対して適切な位置に設定することができる。
前記ヘミングユニットは、前記ガイドローラ及び前記ヘミングローラを相対的な位置を保持しながら軸方向に変位可能に支持していてもよい。これにより、ローラをワークに対して一層適切に設定できる。
本発明に係るヘミング加工方法及びヘミング加工装置によれば、ワークに位置決めする移動金型を用いることにより、該移動金型は加工部位に対応した大きさで足り、ワーク全体の大きさに拘わらずに汎用的に適用することができる。また、移動金型は従来の固定金型と比較して小型であって、生産ライン上の近傍に配置可能であり、搬送されてきたワークに対して好適に適用される。
さらに、金型の裏面にヘミング方向に沿った2本の平行な第1ガイド条及び第2ガイド条を設けるとともに、先細り形状で先端側に設けられたテーパローラ、及び円筒形状で基端側に設けられた円筒ローラとからなるヘミングローラとを設け、第1ガイド条にガイドローラを係合させながらテーパローラの転動により予備曲げを行い、第2ガイド条にガイドローラを係合させながら円筒ローラの転動により仕上げ曲げを行うと、予備曲げ時と仕上げ曲げ時との間の移行を短時間で、且つ簡便な手順で行うことができる。
さらにまた、本発明に係るヘミング加工方法及びヘミング加工装置では、金型移動手段によりワークと金型との位置決め当接を迅速且つ正確に行うことができる。
本発明に係るヘミング加工方法及びヘミング加工装置によれば、ガイドローラを案内するガイド条を金型に設けるとともに、前記ヘミングローラ及び前記ガイドローラの少なくとも一方を軸方向に変位可能に支持することにより、これらのローラをワークに対して適切な位置に設定することができる。
以下、本発明に係るヘミング加工方法及び加工装置について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図14を参照しながら説明する。
第1の実施形態に係るヘミング加工装置10a及び第2の実施形態に係るヘミング加工装置10bは、いわゆるホワイトボディの状態の車両(ワーク)12について組み立て及び加工を行う生産ライン14における途中工程に設定されており、左後輪側のホイールアーチ部16のフランジ17についてロールヘミング加工を行うための装置である。ホイールアーチ部16は180°の略円弧形状となっている。ヘミング加工装置10a及び10bによる加工前の状態において、フランジ17はホイールアーチ部16の端部16a(図4の二点鎖線部参照)から内側に向かって90°の屈曲形状となっている。
図1に示すように、第1の実施形態に係るヘミング加工装置10aは、ワークである車両12のホイールアーチ部16に接触させる移動金型18と、該移動金型18を移動させるとともに先端にヘミングユニット20を備えるロボット22と、生産ライン14における所定位置(ステーション)に車両12が搬送・配置されたことを検出する光電センサ23と、統括的な制御を行うコントローラ24とを有する。
ロボット22は据置型の産業用多関節型であって、プログラム動作によってヘミングユニット20を任意の位置で且つ任意の姿勢に移動可能である。ロボット22の近傍で、該ロボット22の動作範囲内には、車両12の種類に応じた複数種の移動金型18が配置された格納台26が設けられており、該格納台26の位置データはコントローラ24に記憶されている。コントローラ24は、生産ライン14の運行制御を行う外部の生産管理コンピュータ(図示せず)に接続され、生産ライン14上を搬送される車両12の種類等を示す情報がコントローラ24に供給される。移動金型18は小型であって、ロボット22の動作範囲内に複数配置することができる。移動金型18は軽量で搬送が容易であって、ロボット22は小型、抄出力型のもので足りる。
図2に示すように、ヘミングユニット20は、端面から突出するように設けられたヘミングローラ30及びガイドローラ32と、側面部に設けられたチャック(金型保持部)34とを有する。チャック34はコントローラ24の作用下に開閉する一対のフィンガー36を有し、移動金型18の移動用に用いられる。
ヘミングローラ30及びガイドローラ32は、支軸30a、32aに対して回転自在に軸支されており、該ヘミングローラ30はローラ保持部としての機能を有する。また、ヘミングローラ30及びガイドローラ32はY方向(支軸30a、32aが並ぶ方向)に移動可能であって、支軸30aと支軸32aとの間隔が調整され、ヘミングローラ30及びガイドローラ32により挟まれる部材に対して加圧が可能である。
さらに、ヘミングローラ30及びガイドローラ32は、いわゆるフローティング構造であり、X方向(支軸30a、32aの軸方向)にも移動可能である。すなわち、ヘミングローラ30及びガイドローラ32は相対的な位置を保持しながらX方向及びY方向に(つまり、転動する方向に対して直交するXY平面内で)移動可能であり、外力によって従動的且つ弾性的に移動する。つまり、支軸30aと支軸32aは調整された間隔を維持したままX方向及びY方向に連動して移動可能となる。
ヘミングローラ30及びガイドローラ32がロボット22に対してX方向及びY方向にフローティング可能であることにより、ロボット22のティーチングが実際にワーク形状に誤差があってもフローティング構造が誤差を吸収し、ガイドローラ32が後述するガイド用の第1溝52及び第2溝54から脱線することなくヘミングローラ30を正確にフランジ17に沿ってガイドすることができる。
なお、ヘミングローラ30とガイドローラ32の軸方向が平行でない場合には、ガイドローラ32の軸方向をX方向とするとよい。
また、Y方向はヘミングローラ30とガイドローラ32が対向する方向とするとよい。ヘミングローラ30及び/又はガイドローラ32に連結される加圧源による加圧方向と一致するように設定してもよい。
さらに、フローティングの方向は、少なくともX方向及びY方向を含めばよく、X方向及びY方向に非平行な1以上の方向をさらに含んでいてもよい。
さらにまた、ヘミングローラ30とガイドローラ32の双方をフローティング構造とすることにより、ヘミングローラ30がより正確にフランジ17に追従することができて好適である。ただし、ガイドローラ32のみをフローティング構造とした場合でも相当正確にフランジ17に追従可能であり、しかもヘミングユニット20の構造を簡便にすることができる。
フローティング構造の具体例(図12〜図14)については後述する。
ヘミングローラ30は先端側に設けられたテーパローラ38と、該テーパローラ38と一体構造で基端側に設けられた円筒ローラ40とからなる。テーパローラ38は、側面視で45°に傾斜した先細り形状の円錐台であり、稜線長さL1はフランジ17の高さHよりやや長く設定されている。円筒ローラ40は、テーパローラ38の基端側最大径部よりもやや大径の円筒形状であって、軸方向高さL2はフランジ17の高さHよりやや小さく設定されている。
ガイドローラ32は周囲が狭幅に設定された円盤形状であり、移動金型18に設けられた第1溝(第1ガイド条)52又は第2溝(第2ガイド条)54(図4参照)に係合可能である。ガイドローラ32のX方向位置はヘミングローラ30の円筒ローラ40の高さL2の中心(L2/2)の位置に一致している(図4参照)。
図3に示すように、移動金型18は、金型板49をベースに構成されている。金型板49は板形状であり、ホイールアーチ部16に接触する側を表面49a(図4参照)、その反対側の面を裏面49bと呼んで区別する。また、ホイールアーチ部16の端部16aからみてワーク側を内側、その反対側を外側と呼んで区別する。
金型板49は、ホイールアーチ部16の周囲に表面49aが当接するアーチ形の板形状であって、表面49aは車両12の表面形状に合わせた3次元的な曲面に設定されている。したがって、移動金型18がホイールアーチ部16に取り付けられるとき、第1溝52及び第2溝54はフランジ17と平行(又は略平行)に配設されるとともに、表面49aは車両12に対して広い面積で面接触する。
移動金型18は、ホイールアーチ部16の端部16aよりやや外側に沿って形成された外側円弧部50と、裏面49bにおいて外側円弧部50に沿って平行に設けられた第1溝52及び第2溝54と、裏面49bに設けられたノブ56と、周囲に設けられた3つのクランプ機構(位置決め固定手段)58と、該クランプ機構58に圧縮流体を供給及び回収する配管60と、該配管60の流体供給方向の切換制御等を行う制御弁62とを有する。制御弁62はコントローラ24により制御される。第1溝52は、金型板49上でフランジ17の端部16aよりも突出した外側に設けられ、第2溝54は端部16aよりも内側に設けられている。
移動金型18はホイールアーチ部16の周囲にのみ当接することから小型である。また、車両12に対して側面から当接することから車両12の重量が加わることがなく、耐荷重構造でないことから軽量に設定される。したがって、移動金型18はノブ56をチャック34で把持することによりロボット22により簡便に移動可能である(図1参照)。
クランプ機構58は、金型板49の端部から延出するステー64と、該ステー64に対して揺動自在に設けられたシリンダ66と、ステー64に設けられた支軸を中心として傾動する開閉レバー68とを有する。開閉レバー68の一端は、車両12の基準位置に係合及び保持するグリップ部68aとなっており、支軸を介して反対側端部はシリンダ66のロッド66aに対して回転自在に結合されている。つまり、シリンダ66のロッド66aを延出させることにより開閉レバー68が閉じてグリップ部68aにより車両12を保持し、ロッド66aを縮退させることにより開閉レバー68が開いて(図3の二点鎖線部参照)移動金型18を車両12から接近又は離間させることができる。車両12は生産ライン14上における停止位置が規定値から多少ずれる場合があるが、このクランプ機構58により移動金型18はホイールアーチ部16に対して正確に位置決めされる。
クランプ機構58によって移動金型18がホイールアーチ部16に固定されると、図4に示すように、外側円弧部50はホイールアーチ部16の端部16aよりも外側(図4における下側)に配置される。第1溝52は、端部16aよりやや外側であって、具体的には高さL2の半分(L2/2)よりやや外側に配置される。第2溝54は端部16aより内側であって、具体的には円筒ローラ40の高さL2の半分(L2/2)よりやや内側に配置される。つまり、第1溝52と第2溝54は端部16aを基準として略対称位置で、端部16aに沿って平行配置される。
次に、このように構成されるヘミング加工装置10aを用いて、ホイールアーチ部16のフランジ17についてロールヘミング加工を行う加工方法について図5を参照しながら説明する。図5に示す処理は、主にコントローラ24による制御下において、移動金型18、ヘミングユニット20及びロボット22によって実行される。
先ず、ステップS1において、生産管理コンピュータから次に搬送されてくる車両12の車種の情報を確認した後、ロボット22は現在把持している移動金型18を格納台26の規定位置に戻し、車種に対応する別の移動金型18をチャック34により把持する。すでに対応する移動金型18を保持している場合には、この持ち替え作業は不要であり、また、同じ車種の車両12が複数台連続して搬送される際には、移動金型18を持ち変える必要がないことはもちろんである。
ステップS2において、光電センサ23の信号を確認して車両12が搬送されてくるまで待機する。車両12は生産ライン14により搬送され、ロボット22の近傍における所定位置で停止する。光電センサ23により車両12の搬送が確認された時点でステップS3へ移る。
ステップS3において、ロボット22を動作させて移動金型18の表面49aを車両12のホイールアーチ部16に当接させ、制御弁62を切換駆動することによりクランプ機構58の開閉レバー68を閉じさせる。これにより、移動金型18はホイールアーチ部16に対して取着され、正確に位置決め固定される。つまり、このステップS3においては大型の重量物である車両12は完全に停止しており、小型軽量な移動金型18を接近させていることにより、位置決め固定が簡便になされる。
なお、所定のセンサによりホイールアーチ部16に対する移動金型18の相対的な位置をリアルタイムで確認しながらロボット22の移動経路を補正しながら接近させるようにしてもよい。また、移動金型18に基準ピンを設けておき、該基準ピンを車両12の所定の基準孔に挿入させることにより位置決めをしてもい。これらの位置決め手段は併用してもよいことはもちろんである。
ステップS4において、チャック34のフィンガー36を開いた後、ヘミングユニット20を移動金型18から切り離し、一旦離間させる。
ステップS5において、ヘミングユニット20の向きを変えた後、移動金型18の外側円弧部50に接近させ、ガイドローラ32を第1溝52に係合させる。ステップS6において、ガイドローラ32とヘミングローラ30とを接近させ、図4に示すようにガイドローラ32と円筒ローラ40により移動金型18を挟み込む。このとき、フランジ17はテーパローラ38により押圧されて錐面に沿って45°傾斜して屈曲することになる。また、図4から明らかなように、ガイドローラ32と円筒ローラ40との距離は、第1溝52の底部と表面49aとの幅wに規定されて、過度に接近することがない。したがって、フランジ17が規定量以上に屈曲し、又は波立つ形状となることがない。さらに、ガイドローラ32と円筒ローラ40のX方向位置が一致するように対向配置されていることから移動金型18を確実に挟み込むことができる。これにより、移動金型18にモーメント力が加わることがなく、弾性変形やずれが生じることが防止される。
ステップS7において、図6に示すように、第1溝52にガイドローラ32を係合させながら(倣わせながら)転動させることにより、フランジ17を内側方向へ45°傾斜屈曲させる第1ヘミング工程を連続的に行う。つまり、ヘミングローラ30及びガイドローラ32は互いに逆方向に回転しながら転動し、テーパローラ38の円錐面によりフランジ17を連続的に曲げて第1ヘミング工程が行われる。このとき、ヘミングローラ30及びガイドローラ32はフローティング構造であることから、相対的な位置を保持したままX方向及びY方向に変位可能であり、ロボット22の動作軌跡に多少の誤差があっても、ガイドローラ32は第1溝52に正確に倣って移動することができる。したがって、テーパローラ38はフランジ17を規定の向きに押圧、変形させることができる。また、ロボット22の動作精度は極度に高精度である必要はなく、動作速度の高速化及び制御手順の簡便化が図られる。第1ヘミング工程によるヘミング加工は、フランジ17の全長にわたって行われる。
また、図6(及び図8)から明らかなように、第1溝52(及び第2溝54)は、ガイドローラ32のX方向位置を規定するとともに、Y方向位置も規定しており、正確な位置決めがなされる。ヘミングローラ30は、ガイドローラ32と相対的な位置が保持されていることから、ガイドローラ32と同様に正確な位置決めがなされる。
ステップS8において、図7の二点鎖線部で示すように、ヘミングローラ30とガイドローラ32との距離をやや遠ざけて移動金型18から離間させる。
ステップS9において、ヘミングユニット20を前進させることによりヘミングローラ30及びガイドローラ32を矢印X1方向に前進させる。この前進距離は、第1溝52と第2溝54との距離に等しく、円筒ローラ40の高さL2よりやや長い距離である。
ステップS10において、ガイドローラ32を第2溝54に係合させる。さらに、ガイドローラ32とヘミングローラ30とを接近させ、図7に示すようにガイドローラ32と円筒ローラ40により移動金型18を挟み込み押圧する。このように、ガイドローラ32を第1溝52から第2溝54に移動させる際の動作手順は単純であって、ヘミングユニット20の向きは一定のまま矢印X1方向に前進させるだけでよい。また、移動距離も短いことから移行は短時間で終了する。
またこのとき、フランジ17は円筒ローラ40により押圧されて、ホイールアーチ部16の裏面に接触するまで屈曲する。つまり、フランジ17は、第1ヘミング工程時からさらに45°、当初の角度から90°屈曲することになる。
ステップS11において、図8に示すように、第2溝54にガイドローラ32を係合させながら(倣わせながら)転動させることにより、フランジ17をホイールアーチ部16の裏面に接触するまで折り曲げる第2ヘミング工程を連続的に行う。つまり、ヘミングローラ30及びガイドローラ32は互いに逆方向に回転しながら転動し円筒ローラ40の外周円筒面によりフランジ17を連続的に曲げて、第2ヘミング工程が行われる。
また、第2溝54は金型板49の裏面49b側に設けられていることから、フランジ17及び金型板49は円筒ローラ40及びガイドローラ32に挟み込まれて確実に押圧され、しかも加圧力は他の箇所に分散することなく且つ加圧力を制限するストッパはなく、フランジ17に集中して作用する。これにより、フランジ17は確実に屈曲する。
第2ヘミング工程についても第1ヘミング工程と同様に、ヘミングローラ30及びガイドローラ32のフローティング構造により第2溝54に沿った正確な経路を移動し、フランジ17の全長にわたって加工が行われる。
ステップS12において、ステップS8と同様にヘミングローラ30とガイドローラ32との距離をやや遠ざけて移動金型18から離間させる。さらに、ヘミングユニット20を移動金型18から一旦離間させる。
ステップS13において、移動金型18の開放処理を行う。つまり、ヘミングユニット20の向きを変えた後、裏面49bに接近させてチャック34によりノブ56を把持し、さらに、制御弁62を切換駆動することによりクランプ機構58の開閉レバー68を開く。
ステップS14において待機処理を行う。すなわち、ロボット22を所定の待機位置まで移動させて移動金型18を車両12から離間させる。コントローラ24は生産管理コンピュータにヘミング加工が正常に終了したことを通知する。通知を受けた生産管理コンピュータは、その他の所定要件についても条件が成立したことを確認して生産ライン14を駆動し、ヘミング加工の終了した車両12を次工程へ搬送する。
このように、ヘミング加工装置10aによれば、小型軽量な移動金型18を用いることにより生産ライン14上を搬送される車両12に当接させてヘミング加工をすることができ、ヘミング加工のための専用スペースが不要である。また、他の組立・加工工程と同様に生産ライン14においてヘミング加工を行うことからヘミング加工だけのために車両12を他の専用スペースに搬送する手間がなく、生産性が向上する。さらに、ヘミング加工装置10aによれば、移動金型18をワークの加工部分に当接させながら加工を行うことから、ワークの大きさに関わらずに適用される。
移動金型18は小型軽量であることから格納台26に複数台を格納可能であって、保管及び管理が簡便であるとともに、ロボット22は車種に対した移動金型18を選択してヘミング加工を行うことができ、汎用性が向上する。
さらにまた、ヘミングローラ30は第1ロールヘミング時及び第2ロールヘミング時に共用できるため、ローラの交換が不要である。第1溝52及び第2溝54は裏面49b側に設けられていることから、第2ヘミング工程時に、フランジ17及び金型板49を円筒ローラ40とガイドローラ32により挟み込んで加圧することができる。これらの作用は、後述するヘミング加工装置10bにおいても同様に得られる。
さらに、ヘミング加工装置10aによれば一台のロボット22を移動金型18の移動手段、及びヘミング加工の加工手段に兼用することができる。
ヘミング加工装置10a及びヘミング加工方法によれば、ロボット22によりワークと移動金型18との位置決め当接を迅速且つ正確に行うことができる。
また、ガイドローラ32を案内する第1溝52及び第2溝54を移動金型18に設けるとともに、ヘミングローラ30及びガイドローラ32の少なくとも一方を軸方向に変位可能に支持することにより、これらのローラをワークに対して適切な位置に設定することができる。
次に、第2の実施形態に係るヘミング加工装置10bについて図9〜図11を参照しながら説明する。このヘミング加工装置10bについて、前記のヘミング加工装置10aと同様の箇所については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図9に示すように、第2の実施形態に係るヘミング加工装置10bは、ワークである車両12のホイールアーチ部16に接触させる移動金型70と、該移動金型70を移動させる金型用ロボット72と、先端にヘミングユニット20を備える加工用ロボット74と、光電センサ23と、コントローラ24とを有する。なお、ヘミング加工装置10bによりヘミング加工を行う場合、ヘミングユニット20のチャック34は使用されないため省略してもよい。加工用ロボット74は前記のロボット22と同様の構成である。金型用ロボット72は先端部のみが前記ロボット22と異なり、ヘミングユニット20に代えて移動金型70のハンドル部78を把持するための金型把持機構76が設けられている。
図10に示すように、移動金型70は金型板49と、該金型板49の裏面49bから突出するハンドル部78とを有する。ハンドル部78は金型板49の回転ずれを防止するため断面多角形に設定されている。金型板49は前記の移動金型18と同様の外側円弧部50、第1溝52及び第2溝54を備える。一方、前記のノブ56、クランプ機構58、配管60及び制御弁62に相当するものは存在せず、移動金型18よりも一層簡便な構成である。金型把持機構76は前記のチャック34に相当するものであり、ハンドル部78の規定位置を正確に把持し、プログラム動作によって移動金型70を任意の位置で且つ任意の姿勢に移動可能である。
金型用ロボット72と加工用ロボット74は、生産ライン14の近傍に並んで配置されている。金型用ロボット72の近傍には、格納台26が設けられており、車種に対応した複数の移動金型70が格納されている。該格納台26の位置データはコントローラ24に記憶されている。
次に、このように構成されるヘミング加工装置10bを用いて、ホイールアーチ部16のフランジ17についてロールヘミング加工を行う加工方法について図11を参照しながら説明する。
ステップS101において、生産管理コンピュータから次に搬送されてくる車両12の車種の情報を確認した後、金型用ロボット72は現在把持している移動金型70を格納台26の規定位置に戻し、車種に対応する別の移動金型70を金型把持機構76により把持する。すなわち、前記のステップS1でロボット22が行う処理を金型用ロボット72が行う。このとき加工用ロボット74は所定の待機位置で待機している。
ステップS102において、金型用ロボット72及び加工用ロボット74は、光電センサ23の信号を確認して車両12が搬送されてくるまで待機し、車両12の搬送が確認された時点でステップS3へ移る。
ステップS103において、金型用ロボット72を動作させて移動金型70の表面49aを車両12のホイールアーチ部16に当接させる。このとき、所定のセンサによりホイールアーチ部16に対する移動金型70の相対的な位置をリアルタイムで確認しながら金型用ロボット72の移動経路を補正しながら接近させ、移動金型70をホイールアーチ部16に対して正確に位置決め固定する。また、移動金型70に基準ピンを設けておき、該基準ピンを車両12の所定の基準孔に挿入させることにより位置決めをしてもよい。
この後、ステップS104〜S111において加工用ロボット74によりフランジ17に対してロールヘミング加工を行う。この加工手順は、前記ステップS5〜S12においてロボット22により行う手順と同様であることから詳細な説明を省略する。なお、この間、金型用ロボット72はそのままの姿勢を維持し停止している。
さらに、ステップS112において待機処理を行う。すなわち、金型用ロボット72及び加工用ロボット74をそれぞれ所定の待機位置まで移動させて移動金型70を車両12から離間させるとともに、前記ステップS14と同様に所定の後処理を行う。
このように、第2の実施形態に係るヘミング加工装置10bによれば、金型用ロボット72及び加工用ロボット74が協動して、移動金型70の保持及びヘミングユニット20による加工を行うことにより、移動金型70の持ち替え処理(前記のステップS4及びS13に相当する処理)が不要であり、手順が一層簡便となりより短時間で加工を行うことができる。また、移動金型70にはアクチュエータが不要であり簡便、軽量に構成される。
なお、上記の第1溝52及び第2溝54は溝形状であることから、対応するガイドローラ32を簡便な円板形状とすることができて好適である。ただし、第1溝52及び第2溝54はガイドローラ32を案内するもの(換言すれば、のX軸に関して正逆両方向の位置を規制するもの)であれば必ずしも溝形状に限らず、例えば凸のレール(ガイド条)として、ガイドローラ32の周面に環状溝を設けてもよい。
上記のヘミング加工装置10a及び10bでは、車両12における左後輪のホイールアーチ部16に対してロールヘミング加工を行う例について示したが、左側のホイールアーチ部やその他の箇所についても対応する移動金型を設定することにより適用可能となることはもちろんである。ロールヘミング加工を行う適用箇所としては、例えば、車両12におけるフロントホイールハウス縁部、ドア縁部、ボンネット縁部及びトランク縁部等を挙げることができる。また、ロールヘミングは1枚の薄板を折り曲げる場合だけでなく、例えば、フランジ17を折り曲げることにより、別に設けられた薄板であるインナパネルの端部を挟み込むようにしてもよい。
ここで、変形例に係るヘミングユニット20aについて、図12〜図14を参照して詳細に説明する。ヘミングユニット20aは、前記のヘミングユニット20と同様にヘミングローラ30及びガイドローラ32がフローティング構造となっているものである。ヘミングユニット20aについてヘミングユニット20と同構成の部分については同符号を付して説明を省略する。
図12は、ヘミングユニット20aの斜視図であり、図13は、ヘミング加工前のヘミングユニット20aを示す一部断面側面図であり、図14は、ヘミング加工時のヘミングユニット20aを示す一部断面側面図である。なお、図12〜図14では、ヘミングユニット20aの構造が視認可能となるように外箱21を二点鎖線で透明状に図示している。
ヘミングユニット20aは、ヘミングローラ30及びガイドローラ32と、これらを軸支する支軸30a及び32aと、支軸30aを上端面に有する可動部としての第1可動部100と、支軸32aを上端面に有する可動部としての第2可動部102と、第1可動部100及び第2可動部102の下部にて対向する側面100a及び102aにロッド104を連結して配設され、第1可動部100及び第2可動部102を連結すると共にY方向に変位させるシリンダ106と、第1可動部100、第2可動部102及びシリンダ106をロボット22に対して支持する基部110とを備える。
基部110は、側面視(図4参照)で下辺が上辺より長い略コの字型の形状であって、該基部110は、ブラケット22aに固定され側面視(図4参照)で略コの字型の支持部材22bによってX方向に延在支持される第2レール25に対して、リニアガイド112を介してX方向に変位可能に支持される第3可動部114と、該第3可動部114のX方向中央やや下部からY方向に向けて突設される矩形状のベース116と、該ベース116の先端面に設けられる矩形状の先端支持部材118と、第3可動部114の上部からベース116と平行な方向に突設される矩形状の平板120aと、該平板120aの先端部に第3可動部114と平行に設けられる矩形状の仕切部120bとを有する。また、第2可動部102上部における第3可動部114側の側面102bと、第2可動部102から第3可動部114側に延出される延出部122の先端部からX方向に向かって、平板120aに接触しないように突設される支持部材124の側面124aとの間には、第1支持手段126及び第2支持手段127が直列に配設され、これらの間を仕切るように仕切部120bが設けられる。
また、第3可動部114と先端支持部材118とが向かい合うベース116の上部空間には、該ベース116と平行に第1レール128が延在する。そして、第1可動部100及び第2可動部102は、第1レール128に対して、夫々リニアガイド130、132を介してY方向に変位可能に支持される。つまり、第1可動部100及び第2可動部102は、リニアガイド130、132等を介して、基部110に支持され、これらが可動機構として機能する。また、第2可動部102は、上記のような仕切部120bの介在により、第1支持手段126及び第2支持手段127にて、Y方向に従動的且つ弾性的に支持される。すなわち、第2可動部102が第1可動部100から離間する方向に変位すると、第2支持手段127が仕切部120bによって縮められ、第2可動部102が第1可動部100に接近する方向に変位すると、第1支持手段126が仕切部120bによって縮められる。
さらに、支持部材22bの下部端面からY方向に突設される横出部22cとベース116とが、第3支持手段138により従動的且つ弾性的に支持される。該第3支持手段は、横出部22cとベース116の両側端部を連結するように2個一対で設けるものとするが、横出部22cとベース116の幅方向の中心部を連結するように1個としてもよいのはもちろんである。
また、第1支持手段126、第2支持手段127及び第3支持手段138は、いずれも同様な構成であって、第1支持手段126は、軸部126aと、該軸部126aの周囲に設置されるスプリング126bとから構成され、第2支持手段127は、軸部127aと、該軸部127aの周囲に配置されるスプリング127bとから構成される。同様に、第3支持手段138は、軸部138aと、該軸部138aの周囲に設置されるスプリング138bとから構成される。なお、上記各軸部126a、127a、138aは、例えば油圧式ダンパ又は空気式ダンパ等により構成してもよい。
第1支持手段126及び第2支持手段127が上記のような構成を有するため、上記のように、第2可動部102は、リニアガイド132により基部110に対してY方向に変位自在に支持されると共に、第1支持手段126及び第2支持手段127により仕切部120bを介して基部110に対して、Y方向に従動的且つ弾性的に支持される。同様に、第3支持手段が上記のような構成を有するため、ベース116は、第3支持手段によりロボット22に固定される横出部22cに対して、X方向に従動的且つ弾性的に支持される。
ところで、第2可動部102は、下方に延在する一方の側面102aと、他方の側面102cとを有し、前記他方の側面102cには、第1の係止部としての第1ストッパ134が設けられ、該第1ストッパ134は、横出部22cの先端部に設けられる第2ストッパ136と係合自在である。すなわち、第1ストッパ134の先端が略円錐台状の凸部とされ、第2ストッパ136が、前記第1ストッパ134の先端が挿入可能な略すり鉢状の凹部とされる。このため、図4に示すように、シリンダ106のロッド104が延出して、ヘミングローラ30とガイドローラ32との間隔が最大限に開いている状態、すなわち後述するヘミング加工前又は加工後におけるヘミングローラ30が車両12と離間している状態で、第1ストッパ134と第2ストッパ136とは係合する。一方、図5に示すようにシリンダ106のロッド104が縮退して、ヘミングローラ30とガイドローラ32との間隔が狭持されている状態、すなわち後述するヘミング加工時におけるヘミングローラ30が車両12と接触している状態では、第1ストッパ134と第2ストッパ136とは係合しない。
なお、第1可動部100は、シリンダ106のロッド104が延出し、第1ストッパ134と第2ストッパ136とが係合している状態(図4参照)では、当該シリンダ106に連結されるロッド104による第2可動部102側とは反対方向への押圧力により、先端支持部材118に接触支持される。一方、シリンダ106のロッド104が縮退し、第1ストッパ134と第2ストッパ136とが係合していない状態(図5参照)では、第1可動部100は、ロッド104による第2可動部102側への引き付け力により、第2可動部102と接近した状態で保持される。
本発明に係るヘミング加工装置及びヘミング加工方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
第1の実施形態に係るヘミング加工装置の斜視図である。 第1の実施形態に係るヘミング加工装置で、ロボットの先端に設けられたヘミングユニットの斜視図である。 ホイールアーチ部に固定された移動金型の斜視図である。 図3におけるIV−IV矢視の拡大断面図である。 第1の実施形態に係るヘミング加工装置によるヘミング加工方法の手順を示すフローチャートである。 第1ヘミング工程を行っている際のワーク、ヘミングローラ及びガイドローラの一部断面斜視図である。 第2ヘミング工程時のヘミングローラ、ガイドローラ、フランジ及び移動金型の位置を示す断面図である。 第2ヘミング工程を行っている際のワーク、ヘミングローラ及びガイドローラの一部断面斜視図である。 第2の実施形態に係るヘミング加工装置の斜視図である。 第2の実施形態に係るヘミング加工装置で、ホイールアーチ部に固定された移動金型の斜視図である。 第2の実施形態に係るヘミング加工装置によるヘミング加工方法の手順を示すフローチャートである。 変形例に係るヘミングユニットの斜視図である。 ヘミング加工前の変形例に係るヘミングユニットを示す一部断面側面図である。 ヘミング加工時の変形例に係るヘミングユニットを示す一部断面側面図である。 従来技術に係るヘミング加工時のフランジ部の断面図である。
符号の説明
10a、10b…ヘミング加工装置 12…車両(ワーク)
14…生産ライン 16…ホイールアーチ部
17…フランジ 18、70…移動金型
20、20a…ヘミングユニット 22、72、74…ロボット
26…格納台 30…ヘミングローラ
32…ガイドローラ 38…テーパローラ
40…円筒ローラ 49…金型板
49a…表面 49b…裏面
50…外側円弧部 52…第1溝(第1ガイド条)
54…第2溝(第2ガイド条) 58…クランプ機構

Claims (2)

  1. 所定のステーションに配置されたワークのフランジをローラを用いて折り曲げるヘミング加工方法であって、
    前記ステーションの近傍に配置された移動金型を金型移動手段により搬送して、前記ワークに当接させる第1工程と、
    前記移動金型と前記ローラとにより前記ワークを挟み前記フランジに対してヘミングローラを転動させながら折り曲げる第2工程と、
    を有し、
    前記金型移動手段は前記ヘミングローラ及び前記移動金型を保持し、
    前記第1工程では、前記移動金型を位置決め固定手段により前記ワークに対して固定し、その後、前記移動金型を前記金型移動手段から切り離し、
    前記第2工程では、前記移動金型を前記位置決め固定手段によって前記ワークに当接させた状態に保持しながら、前記ヘミングローラを前記金型移動手段によって移動させることにより前記フランジを折り曲げることを特徴とするヘミング加工方法。
  2. 所定のステーションに配置されたワークのフランジをローラを用いて折り曲げるヘミング加工装置であって、
    前記ステーションの近傍に配置された移動金型と、
    前記移動金型を前記ワークに当接させる金型移動手段と、
    前記フランジに対して転動させながら折り曲げるヘミングローラと、
    前記ヘミングローラを前記フランジに沿って移動させるローラ移動手段と、
    を有し、
    前記移動金型は前記ワークに対する位置決め固定手段を備え、
    前記金型移動手段と前記ローラ移動手段は共通の移動手段であって、前記ヘミングローラを保持するローラ保持部と、前記移動金型を着脱自在に保持する金型保持部とを備えることを特徴とするヘミング加工装置。
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