JP4906878B2 - エアバックティアライン形成装置 - Google Patents
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Description
そして、エアバックを内側に配設したパネルにおいては、開裂線が構成されており、エアバックが膨張する際には開裂線よりパネルが開裂してエアバックがパネルより突出するものである。
パネルに開裂線を構成するものとして、エアバックグリッド部を構成する表皮を裏返してセット可能な薄肉加工用受台と、薄肉加工用受台にセットされた表皮の情報に配置されるガイド体と、ガイド体に形成された開裂線用ガイド溝に沿って表皮を切削可能な切削工具とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
さらに、低コストで開裂線を形成するために、ティーチングされたロボットアームに切削工具を取付け、このロボットアームにより切削工具を動かしてパネルを加工する方法も知られている(例えば、特許文献2を参照)。
この対策として汎用NC加工機を用いることで解決できるが、位置決めに時間がかかり、溝が連続する開裂線加工を行うと、著しく時間がかかり、不経済である。これは、NC加工機は上下軸が重く、重切削用の高トルクモータを搭載した剛性の高いガイドレールを動かしているからである。そして、上下軸は任意の位置に設定できるようにNC制御され、NC動作はプログラム処理速度により制約を受けることとなる。NC加工機においては、全ての動作において、精度が高く、精度を必要としない移動を行うことが困難であり、全体としての動作速度が低下するものである。
また、切削工具の先端位置は高い精度での位置確保が困難であり、エアバック開裂線などの薄肉部材の加工を行うための制御は困難である。
そして、エンドミルで切削加工する方法は、切削機械の動作速度が遅く生産性に問題がある。
また、あらかじめティーチングされたティアライン形成ラインに従って前記切削加工機を動かすものである。
請求項1に記載のごとく構成することにより、簡便な構成によりティアラインを形成可能となるものであり、形成にかかる時間を短縮し、成形精度を向上できる。
また、被加工物に対する切削装置の位置を迅速かつ高精度で調節してティアラインの切削部を加工することができる。
図1は自動車の助手席側パネル部分の構成を示す図であり、図2はパネル裏面の構成を示す斜視図である。そして、図3はティアラインの構成例を示す図であり、図3(a)は平面視におけるティアラインの構成を示す図であり、図3(b)はティアラインの側面断面図である。
図1に示すごとく、自動車のダッシュボード上面の表皮はパネル11により構成されるものである。そして、助手席側エアバックはパネル11の下に配設されるものであり、エアバック配設部のパネル11にはエアバックティアライン22が設けられている。エアバックの膨張時にはこのティアライン22に沿ってパネル11が開裂し、エアバックがパネル11より突出するものである。ティアライン22は、エアバック膨張時にパネル11の切れ目となるものであり、このティアライン22により構成される切れ目よりエアバックが突出する構成となっている。
ティアライン22は、パネル11裏面において間欠溝により構成されており、図2に示すごとく、直線状に設けられた切削部12・12・・を連ねることにより構成されるものである。
パネル11の加工例としては、図3(b)に示すように、パネル11の板厚3mmにおいて深さ2.5mmの切削部12を構成し、パネル11における切削部12形成部の残厚を0.5mmとするものである。これにより、通常使用時におけるパネル11の強度を維持するとともに、エアバック作動時にエアバックの膨張を妨げないパネルを構成することができる。
図4はティアライン形成装置の全体構成を示す正面図であり、図5はティアライン形成装置のX軸方向への移動構成を示す図であり、図6は同じくZ軸方向への移動構成を示す図であり、図7はソレノイドによるスピンドルの上下動の構成を示す図である。
そして、図8は切削加工の加工部の拡大図であり、図9は加工部の側面断面図である。
ティアライン形成装置1は、X軸2、Z軸3、Y軸方向に移動する加工テーブル4および加工ブロック5により構成される。図4において、X軸2は水平方向に配設されており、Z軸3は垂直方向に配設されている。そして、加工テーブル4は水平方向に配設され、上面に被加工物を載置可能に構成している。加工テーブル4はX軸2およびZ軸3の延出方向と直交するY軸方向に移動可能に構成さている。
X軸2はティアライン形成装置1のフレームに固定されている。Z軸3はX軸2上に配設されており、X軸2に沿ってX軸方向に移動可能に構成されている。加工ブロック5はZ軸3に配設されており、Z軸3に沿って上下方向に移動可能に構成されている。
上下動プレート7には切削装置が取付けられており、この切削装置により被加工物であるパネルの加工を行う。
加工ブロック5の位置および加工テーブル4の位置を調節することにより、被加工物に対する切削装置の位置を3次元的に調節するものである。そして、ティアライン形成において、上下動プレート7の上下位置調節により被加工物に対してする切削装置の位置を迅速かつ高精度で調節してティアラインの切削部を加工するものである。
上下動プレート7の下方には加工テーブル4が配設されており、加工テーブル4上には被加工物であるパネル11が載置される。加工テーブル4はX軸2およびZ軸3と直交方向に移動可能に構成されている。
切削装置のX軸方向への移動は、図5に示すごとく、Z軸3をX軸2に沿って移動させるものである。そして、Y軸方向への移動は加工テーブル4に移動により行うものであり、Z軸方向への移動は、図6に示すごとく、加工ブロック5をZ軸3に沿って移動させるものである。さらに、加工ブロック5に配設された上下動プレート7は、図7に示すごとく、加工ブロック5に対してZ軸方向に一定距離移動可能に構成している。上下動プレート7は被加工物に対して垂直方向に移動するものである。
上下動プレート7の加工ブロック5に対する上下方向へのスライド量は、加工する切削部の深さにあわせて調節されるものである。
エンドミル10の上下方向の摺動量は、0.5mmから3.0mmであり、この距離を往復させてティアラインを形成するので、エンドミル10の破損を抑制するとともに、ティアラインを加工することが可能となる。
ティアライン成形装置は、予めティーチングされたティアラインの形状に従って各部を制御するものであり、ティアラインの形状に従って切削加工機が移動するものである。これにより、製造効率を向上できるものである。
図9に示すごとく、スピンドル9をX軸方向に移動させながらパネル11を加工する場合を用いて説明する。なお、スピンドル9は切削部12の長手方向に移動するものであり、切削部12の始端から終端に向かう方向はX軸方向と一致するものとする。そして、加工するパネル11の厚みはD0であり、切削部12の深さはD1である。
Z軸3をX軸2に沿って、一定速度で移動させながら、ソレノイド8により上下動プレート7の位置を調節し、エアバック用のティアラインを構成するものである。
加工ブロック5の移動により、エンドミルが切削部12に相当する位置である始端位置に到達すると、ソレノイド8により上下動プレート7が下方に移動する。加工ブロック5は一定速度で移動しており、エンドミル10が溝深さ分下方に移動しているので、エンドミル10がパネル11を切削して切削部12が形成される。
エンドミル10の回転速度が、10000rpm〜80000rpmである場合には成形精度に優れ、ティアラインにおける残厚を目標値に近づけるとともに、張りの発生を抑制できる。そして、エンドミル10の回転速度が、40000rpm〜70000rpmである場合にはエンドミル10の折れを抑制することができるものである。
このように、エンドミル10の上下位置を、ソレノイド8を利用して調節することにより、ティアラインの加工精度を向上させるとともに加工時間を短縮できるものである。
ティアラインの加工におけるエンドミル10の上下動の幅をパネル11の板厚と同じD0とすることにより、エンドミル10の最下端位置を、加工後のパネル11の残厚と一致させることにより、容易にティアラインを加工可能となるものである。
スピンドル9を一定速度でX軸方向に移動させる場合には、ソレノイド8による上下動プレート7の移動速度は加工ブロック5の水平方向の移動速度より十分速く、エンドミル10の回転数もこれに応じて十分速い回転速度で回転させるものである。これにより、加工にかかる時間を短くでき、加工精度を維持しながら製造コストを低減できる。
また、スピンドル9を一定速度でX軸方向に移動させる場合には、ティアラインの切削部12の加工精度を高くすることができる。
図10は第二実施例であるティアライン形成装置の構成を示す図であり、図11は第二実施例における切削具の上下摺動構成を示す図である。
ティアライン形成装置31は、X軸2、Y軸方向に移動する加工テーブル4およびZ軸35により構成される。図10において、X軸2は水平方向に配設されており、加工テーブル4は水平方向に配設されている。X軸2にはZ軸35が垂直方向に配設されており、Z軸35を移動可能に取付けている。加工テーブル4は上面に被加工物を載置可能に構成しており、X軸2と直交するY軸方向に移動可能に構成さている。
X軸2はティアライン形成装置31の図示しないフレームに固定さるものであり、Z軸35はX軸2上に配設されている。そして、Z軸35がX軸2に沿ってX軸方向に移動可能に構成されている。
スピンドルモータの回転子37によりエンドミル10を回転させて、加工テーブル4上のパネル11を切削加工するものである。
そして、回転子37には、上下往復用永久電磁石41、回転用電磁石39とが配設されている。
図10において、戻しバネ43は筐体36の上部に配設されている。戻しバネ43は回転子37と筐体36とに当接し、回転子37を下方に付勢するものである。
回転子37の上下往復用永久磁石41は筐体36の上下往復用電磁石42に対応する位置に配設されており、回転子37の回転用電磁石38は筐体36の回転用永久磁石39に対応する位置に配設されている。
これにより、筐体36上下往復用電磁石42により磁力を発生させると、回転子37の上下往復用永久磁石41が引き寄せられ、回転子37が上方に摺動し、保持される。上下往復用電磁石42の磁力を解除すると、戻しバネ43により回転子37が下方に摺動する。下方に摺動した回転子37は筐体36の下部に当接し、下限位置に保持されるものである。
これにより、回転子37の回転用電磁石38に電流を供給すると、回転子37が回転するものである。これにより、回転子37の上下位置に関係なく駆動することができる。
このように構成したスピンドルを用いることにより、エンドミル10の上下位置調節機構をコンパクトに構成できるとともに、上下摺動する部位の重量を小さくでき、上下動の制御を容易かつ高い精度で行うことが可能となる。
自動化された加工機等のロボットは、すべての動きをプログラムによって決められている。このプログラムに動作位置と順序を記憶させる作業をティーチングもしくは教示というものである。
加工機を教示する方法として、現在は加工機上で専用のNCプログラムを組む方法が一般的である。そして、加工設定および調製、加工物変更時間は加工機を使用することができない。またプログラムの設定、変更のたびに専門プログラマーに委託してNCプログラムを変更する必要がある。
そこで、加工機の制御を行う方法として、ティーチングポイント、速度、回転数などの設定パラメータを汎用表計算ソフトに移送して、汎用表計算ソフト上で軌跡などの条件設定と確認を行い、加工機制御部に移送することで、加工機動作条件の設定および変更を行うことができるものである。
これにより、NCプログラミングの専門知識がなくても加工機動作条件の設定および変更ができるものである。
このため、設定に時間がかかるとともに、設定作業に加工機を用いる必要がある。
表計算ソフトは、データを入力して様々な方法で集計させたり、数式を入力して計算させたりすることができるソフトのことであり、現在様々な表計算ソフトが市販されている。
そして、表計算ソフトにより単純な計算から関数計算、さらにデータベースとしての利用やデータからグラフを作成したりすることができるものである。
全ての座標点について上記の作業を決定し、加工機の制御部に登録し、決定した座標点の位置と順序を制御部から、汎用コンピュータの表計算ソフトに移送する。そして、汎用コンピュータに接続した表示手段により表計算ソフトで決定した座標の位置と順序を表示するものである。これにより、汎用コンピュータにおいて軌跡を出力確認可能となるものである。
そして、汎用コンピュータの表計算ソフトから加工機の制御部に加工座標点と加工条件を移送したのちに、加工機で動作を確認するものである。
そして、加工条件の設定と確認は加工機以外の場所で実施できるので、加工機では座標点だけを確認すればよく、で加工機を稼動できる時間を増大でき、加工機上では座標点だけを確認すればよいので教示者の作業環境改善につながる。
また、表計算ソフトは汎用性が高いので登録されたデータを変換、またはそのまま用いて、設備動作シミュレーションなどの外部評価に利用が容易となる。
図12および13に基づいて、教示構成について説明する。
教示構成は初期設定、データ入力段階、データ処理段階などにより構成されている。
初期設定は、加工機に加工対象が取付け、ツール保持部に計測器または針を取付け、ツール保持部を制御上の原点へ移動させることにより行われるものである。
加工点が決定された後に、2座標を制御部に登録する。
そして、残り1軸方向の自動計測を開始して加工物位置を計測する。もしくは、設定者がジョグダイヤルなどで加工物の残り1軸方向位置へツール保持部を移動させる。
このようにして、残り1軸座標を制御部に登録する。
次に、全ての加工軌跡の入力が終わったかの判断をする。終わっていなければ、加工点への移動を行う。終わっていれば、データ入力を終了し、次のステップであるデータ処理に移る。
必要があるときには、表計算ソフトで加工点データを追加、あるいは表計算ソフトで加工軌跡を確認するものである。
そして、表計算ソフト上で設定点間の移動速度、加速度、減速度、ツール回転数、保持時間などを予め設定した任意の入力位置に代入するものである。
この後、ツール保持部を原点に復帰させ、加工を開始するものである。
2 X軸
3 Z軸
4 加工テーブル
5 加工ブロック
6 摺動機構
7 上下動プレート
8 ソレノイド
Claims (1)
- エアバックティアラインを構成する表皮を、裏返してセット可能かつ移動可能なティアライン形成受台と、
少なくともX軸方向およびZ軸方向の2方向に移動可能であり、前記表皮に切削加工を行う切削装置を有する加工ブロックと、
前記加工ブロックに設けられ、前記切削装置をZ軸方向へ移動させる位置調節手段とを有し、
前記切削装置は、前記加工ブロックに対してZ軸方向へ移動可能に配設された上下動プレートを介して、前記加工ブロックに取付けられ、
前記上下動プレートは、前記位置調節手段によりZ軸方向に移動され、
前記位置調節手段は、前記上下動プレートを上下動可能に前記加工ブロックに配設する摺動機構と、前記上下動プレートの上下方向への摺動を行うためのソレノイドとを備える、
ことを特徴とするエアバックティアライン形成装置。
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