JP4939774B2

JP4939774B2 - ローラヘミング装置及びローラヘミング方法

Info

Publication number: JP4939774B2
Application number: JP2005182525A
Authority: JP
Inventors: 栄作長谷川; 義之木内; 中村　　剛; 典子植松
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: GB2441712B; WO2006137467A1; US20100154503A1; CN101203339A; GB0725042D0; GB2441712A; US7870774B2; JP2007000889A; DE112006001640B4; DE112006001640T5

Description

本発明は、ローラへミング技術の改良に関する。

２枚の板材を重ね、一方の板材の縁を他方の板材の縁に折り曲げることで、２枚の板材の縁同士を連結する加工技術は広く実施されており、この技術はヘミングと呼ばれる。

ヘミングはプレス型を用いるプレスヘミング法がよく知られているが、別の方式であるローラヘミング法も採用される（例えば、特許文献１参照。）。
特公平７−１６７３１号公報（図１、図３）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１６は従来の技術の基本原理を説明する図である。
（ａ）にて、ヘミング型１０１に、ワーク１０２を載せ、このワーク１０２の縁をクランプ機構１０３、１０３のクランプアーム１０４、１０４で抑える。

（ｂ）にて、ワーク１０２は、起立フランジ１０６を有する第１の板材１０７に、第２の板材１０８を重ねたものである。そして、ロボットアーム１１０に備えたローラ１１１を用いて起立フランジ１０６を折り曲げる。この結果、第１の板材１０７の縁（起立フランジ１０６）を第２の板材の１０８の縁に巻き付けることができ、第１の板材１０７と第２の板材１０８との連結を図ることができる。

図１７は図１６（ｂ）の１７−１７線断面図であり、ワーク１０２を複数のクランプアーム１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄで抑えている例を示す。
ところで、ヘミング型１０１の受け面１１３は、第１の板材１０７の形状と同一にする必要がある。ヘミング型１０１は機械加工品であるため、形状精度は良好である。一方、ブランク材を塑性変形させた第１の板材１０７の形状は、スプリングバックの影響などにより、ばらつく。

クランプアーム１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄがアンクランプ状態にあるときには、局部的に隙間１１４が発生する。
クランプアーム１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄをクランプ状態にすれば、特にクランプアーム１０４Ｃ、１０４Ｄの作用で隙間１１４を、実質的にゼロにすることができる。

ワーク１０２がボンネットやドアなどの、いわゆる単品物であればクランプアームの配置や数を適正化することで、隙間１１４を解消させることができる。なお、単品物とはへミング型１０１に載る程度の大きさの物品を指す。

次に、ワークが単品物より遙かに大きい、すなわちヘミング型を大きくはみ出す大型の部品である場合を検討する。
図１８は車体に従来のローラヘミング法を適用したときの説明図である。
（ａ）にワーク１２０の略図を示すが、このワーク１２０はホワイトボディであって、複数のパネルを組合せてなる大型の構造物である。
（ｂ）は（ａ）のｂ部拡大図であり、リヤホイールアーチ１２１を示す。

（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図であり、起立フランジ１２２を備える第１の板材１２３に第２の板材１２４を重ねて、起立フランジ１２２をヘミング加工により折り曲げる前の状態を示す。
（ｄ）はヘミング加工後の状態を示し、第２の板材１２４の下端に第１の板材１２３の下端、すなわち起立フランジ１２２を巻き込むことで、第１の板材１２３に第２の板材１２４を結合できたことを示す。

図１９は車体に従来のローラヘミング法を適用したときの問題点を説明する図であり、ヘミング型１０１に第１の板材１２３を載せ、この第１の板材１２３に重ねた第２の板材１２４に、起立フランジ１２２をローラ１０６にて折り曲げる様子を示す。

この際に、クランプアーム１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ、１０４Ｄでリヤホイールアーチ１２１を抑えるが、第１の板材１２３が車体を構成する剛性部材であるため、撓みにくく、結果として、隙間１２５が残る。

隙間１２５が残ったままでローラヘミングを行うと、皺寄りや波立ちという出来上がり形状の不具合が発生する。
隙間１２５は許容できないため、この隙間１２５を是正することを目的にクランプ力を強化すると、ホイールアーチ１２１に押し疵が発生する若しくはホイールアーチ１２１が変形する。

以上の理由から、従来のヘミング型１０１を用いたローラヘミングは、ホワイトボディなどの剛性部材には適用できない。

本発明は、ホワイトボディなどの剛性部材にも適用できるローラヘミング技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、縁に起立フランジを備える第１の板材に第２の板材を当て、第１の板材を受け型に設けた受け面で受けながら前記起立フランジをローラで折り曲げることで、第２の板材の縁に第１の板材の縁を巻き付けるローラヘミング装置において、
前記受け型は、前記第１の板材及び前記第２の板材を挟むクランプ機構を備え、
前記クランプ機構は、前記第１の板材に当接するスライダブロックと、前記第２の板材に当接するクランプアームとを有し、前記スライダブロックと前記クランプアームとで、前記第１の板材の縁及び前記第２の板材の縁を挟む物であって、
前記スライダブロック及び前記クランプアームは、前記起立フランジを前記ローラが押圧したときに前記第１の板材から前記受け型が離れることを許容する方向に移動可能に前記受け型に設けられており、
前記ローラと前記補助ローラとの強い挟持作用により、前記第１の板材が前記受け面に密着し、前記スライダブロックは前記受け型側のレールに沿って移動が可能であるため、前記受け型は、前記ローラと前記起立フランジとの接点を中心に回転することを特徴とする。

請求項２に係る発明では、ローラは、移動軌跡を規定する補助ローラと共に移動させるようにし、この補助ローラの移動軌跡を規定するガイド溝を前記受け型に設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載のローラヘミング装置を用いて前記第２の板材の縁に前記第１の板材の縁を巻き付けるローラヘミング方法において、前記スライダブロックと前記クランプアームとで挟んだ状態で、前記第１の板材及び前記第２の板材を移動させることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、受け型は、クランプ機構で第１の板材に把持させた形態で使用する可搬型であるから、ロボットアームの先端に取り付けることができる。そして、受け型は第１の板材に移動可能に備えるので、ローラヘミング中にクランプ機構に大きな力が加わると、受け型自身が変位する。

従来は固定したヘミング型にワークを追従させる形態であったが、本発明では固定した第１の板材に受け型を追従させる。そのため、第１の板材が撓み難い構成部材であっても、皺寄り、波打ち、変形のない、好ましいヘミング加工を実施することができる。

加えて、請求項１に係る発明では、起立フランジをローラが押圧したときに第１の板材から受け型が離れることを許容する方向に移動可能に、クランプ機構を受け型に設ける。第１の板材から受け型が離れる方向であれば、単純なレールとスライダの組合せによりクランプ機構を受け型に取り付けることができ、ローラヘミング装置の単純化及び装置費用の低減化を図ることができる。

請求項２に係る発明では、受け型にガイド溝を設けることで、ローラを案内する。
第１の板材から延ばした起立フランジに沿うようにロボットを予めティーチングするが、このティーチングと実際のロボットアームの移動軌跡とには、不可避的にずれが発生する。
本発明ではローラをガイド溝で案内させるため、ずれが発生する心配はない。この結果、起立フランジを正確にヘミング処理することができる。

請求項３に係る発明では、スライダブロックとクランプアームとで挟んだ状態で、第１の板材及び第２の板材を移動させる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るローラヘミング装置の受け型の正面図であり、ローラヘミング装置はロボットアームに取り付けるローラ機構（図４、５の符号４０）とこのアタッチメントに着脱自在に取り付ける受け型１０とからなる。

この受け型１０は、図奥の面に受け面（次図で説明する。）及び位置決めピン１１を備え、図手前の面に、第１ガイド溝１２、第２ガイド溝１３及び外部からチャックすることができるチャック部１４を備え、左下端、上縁及び右端に各々クランプ機構２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを備える。

図２は図１の２−２線断面図であり、受け型１０の外面（図右面）に第１ガイド溝１２及び第２ガイド溝１３を備え、受け型１０の内面（図左面）に受け面１５を備える。
クランプ機構２０Ｂは、受け型１０側に設けたレール２１と、このレール２１に移動可能に取り付けたスライダブロック２２と、このスライダブロック２２にピン２３でスイング自在に止めたクランプアーム２４と、このクランプアーム２４をスイングさせるためにスライダブロック２２に取り付けたシリンダユニット２５とからなる。

スライダブロック２２は自由にレール２１に沿って移動するため、一対のストッパ２６、２７を設けることで、スライダブロック２２がレール２１から外れることを防止する。したがって、スライダブロック２２は一定の距離だけ自由に移動し得る。

図１に示すクランプ機構２０Ａ、２０Ｃも同様の構成物であるから、符号を流用して説明は省略する。

図３は図１の３−３線断面図であり、受け型１０から突出させた位置決めピン１１は十分に長く、また、チャック部１４はポケット部２８を有する。想像線で示す部材は、ロボットアーム２９の先端に取り付けたアタッチメント３０である。

アタッチメント３０側に設けたチャックディスク３１を、ポケット部２８へ矢印のごとく挿入することができる。チャックディスク３１はアクチュエータ３２で移動させることで、結合を完成することができる。

図４は本発明に係るアタッチメントの斜視図であり、アタッチメント３０は、ロボットアーム２９に取り付けるフレーム３３と、このフレーム３３に取り付けたアクチュエータ３２と、このアクチュエータ３２に取り付けたチャックディスク３１と、フレーム３３に要部を収めたローラ機構４０（詳細は次図で説明する。）とからなる。

図５は図４の５−５線断面図であり、ローラ機構４０は、フレーム３３に設けた第１レール４１と、この第１レール４１に移動可能に取り付けた第１スライダ４２と、この第１スライダ４２から第１レール４１に直交方向に延ばしたサブフレーム４３及び第２レール４４と、この第２レール４４に移動可能に取り付けた第２スライダ４５及び第３スライダ４６と、第２スライダ４５に支軸４７を介して回転自在に取り付けたローラ４８と、第３スライダ４６に支軸４９を介して回転自在に取り付けた補助ローラ５１と、第２スライダ４５に第３スライダ４６を連結してスライダ相互の間隔並びにローラ４８の押圧力を調節する油圧シリンダ５２と、第１スライダ４２に第３スライダ４６を弾性的に支持する弾性体５３、５４と、フレーム３３に第１スライダ４２を弾性的に支持する弾性体５５とからなる。弾性体５３、５４、５５はスプリング、クッションラバーの何れであってもよい。

フレーム３３はロボットアーム２９で位置が決定される。このようなフレーム３３に対して、ローラ４８は弾性体５５の弾性支持作用により図面上下に移動可能であり、弾性体５３、５４の弾性支持作用により図面左右に移動可能である。

以上に述べた受け型及びローラ機構からなるローラヘミング装置の作用を次に述べる。
図６は本発明に係る受け型待機時の説明図であり、生産ライン５６にロボット５７を配置し、このロボット５７のロボットアーム２９に受け型１０を把持させ、この状態で待機させる。そして、移動台車５８に載せたホワイトボディ６０をロボット５７の近傍まで搬送する。

図７は本発明に係る受け型セット開始時の説明図である。
（ａ）において、ホワイトボディ６０側の穴６１に、受け型１０側の位置決めピン１１を差し込む要領で、ロボットアーム２９により、受け型１０を前進させる。
（ｂ）は（ａ）の補足図であり、受け型１０に設けたクランプ機構２０Ｂのクランプアーム２４をアンクランプ位置に保ち、白抜き矢印のように受け型１０を前進させる。

図８は本発明に係る受け型セット完了時の説明図である。
先に（ｂ）において、シリンダユニット２５によりクランプアーム２４をクランプ側にスイングさせ、スライダブロック２２とクランプアーム２４とで、第１の板材６３及び第２の板材６４を挟む。少なくとも第１の板材６３にクランプ機構２０Ｂを介して受け型１０を支持させたことになる。

この後、矢印（１）のごとく、アタッチメント３０を受け型１０から外す。そして、アタッチメント３０を矢印（２）のごとく回してローラ４８を前に向けて下降させ、矢印（３）のごとく受け型１０の下方へ移動させる。

（ａ）はクランプ機構２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ（２０Ｃはアタッチメント３０の陰に在る。）でホワイトボディ６０のリヤホイールアーチにセットした受け型１０を示す。すなわち、受け型１０はクランプ機構２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのクランプ作用により、ホワイトボディ６０で支持されていることになり、アタッチメント３０を外すことができる。

図９は本発明に係るヘミング工程説明図であり、ロボットアーム２９を矢印のごとく移動させる。すると、補助ローラ５１が第１ガイド溝１２又は第２ガイド溝１３に沿って移動し、所定のヘミング処理を施すことができる。このヘミング処理の詳細を次に説明する。

図１０は本発明に係る予備ヘミング処理の説明図である。
処理の前提として、下端に起立フランジ６５を有する第１の板材６３に第２の板材６４を重ね、第１の板材６３に受け型１０が接している。
（ａ）では、図８（ｂ）矢印（３）に続いて、補助ローラ５１を第１ガイド溝１２に嵌め、ローラ４８を補助ローラ５１に接近させる。この作用は図５の油圧シリンダ５２で実施する。

（ｂ）にて、ローラ４８及び補助ローラ５１を図面表裏方向へ移動させる。ローラ４８に設けた傾斜面６６で起立フランジ６５を約４５°曲げることができる。この４５°程度の曲げ処理を予備ヘミング処理という。予備ヘミング処理が終了したら、ローラ４８を補助ローラ５１から離して、ローラ４８及び補助ローラ５１を一定距離移動させる。

図１１は本発明に係る本ヘミング処理の説明図である。
（ａ）では、補助ローラ５１を第２ガイド溝１３に嵌め、ローラ４８を補助ローラ５１に接近させる。この時点では、傾斜面６６ではなく、支軸４７に平行なローラ面６７が起立フランジ６５に臨む。

（ｂ）にて、ローラ４８及び補助ローラ５１を図面表裏方向へ移動させる。ローラ４８に設けたローラ面６７で起立フランジ６５を完全に曲げることができる。この曲げ処理を本ヘミング処理という。本ヘミング処理が終了したら、ローラ４８を補助ローラ５１から離せばよい。

以上に述べたローラへミング処理を平面図で再度説明する。
図１２は本発明に係る受け型セット時の作用を説明する平面図である。
（ａ）において、ワークは第１の板材６３に第２の板材６４を重ねてなり、第１の板材６３から起立させた起立フランジ６５を臨むことができる。そして、ロボットアーム２９にて受け型１０を第１の板材６３に接近させる。なお、受け型１０に設けたクランプ機構２０Ａ、２０Ｃのクランプアーム２４、２４はアンクランプ状態にしておく。そして、ロボットアーム２９で受け型１０を白抜き矢印のごとく移動させて、受け面１５を第１の板材６３に当てる。
（ｂ）は、第１の板材６３に受け型１０を当接した状態を示す。

図１３は本発明に係るローラヘミング処理初期の作用を説明する平面図である。
（ａ）にて、シリンダユニット２５、２５でクランプアーム２４、２４をクランプ側に回転させる。この結果、スライダブロック２２とクランプアーム２４で第１の板材６３及び第２の板材６４を挟むことができる。次に、受け型１０からアタッチメント３０を分離する。すると、受け型１０はクランプ機構２０Ａ、２０Ｃを介して第１の板材６３及び第２の板材６４で支持されることとなる。

ところで、第１の板材６３の形状と受け面１５の形状は同一であることが理想であるが、第１の板材６３はプレス加工や溶接接合など直前までの加工の影響を受けて、形状にばらつきが発生する。そのため、第１の板材６３と受け面１５との間に、不可避的な隙間６８が存在する。
次に、補助ローラ５１をガイド溝１２又は１３に接近させ、ローラ４８を起立フランジ６５の始点６９に接近させる。

（ｂ）は、ローラヘミング処理初期状態を示し、ローラ４８で起立フランジ６５を折り曲げ始める。
このときに、ローラ４８と起立フランジ６５との接点７０では、ローラ４８と補助ローラ５１との強い挟持作用により、第１の板材６３と受け面１５とは密着する。一方、接点７０以外の部位では、反作用で第１の板材６３から受け面１５が離れようとする。スライダブロック２２、２２は受け型１０側のレール２１、２１に沿って移動が可能であるため、受け型１０は接点７０を中心に図時計回りに回転する。すなわち、図右のクランプ機構２０Ｃに対して、受け型１０が矢印のとおりに移動させる。

逆に、受け型１０が接点７０を中心に回転することで、接点７０における密着性が保証されると言える。
この結果、皺寄り、波立ち、変形のない形状の良好なヘミング処理を達成することができる。

図１４は本発明に係るローラヘミング処理末期の作用を説明する平面図である。
（ａ）では、スライダブロック２２、２２がレール２１、２１に沿って移動自在であるため、受け型１０は接点７０を中心に図反時計回りに回転する。すなわち、図左のクランプ機構２０Ａに対して、受け型１０が矢印のとおりに移動させる。この結果、接点７０における密着性を維持することができる。
（ｂ）にて、第１の板材６３から受け型１０を離すことで、ヘミング処理を終了する。

以上の説明から本発明のローラヘミング方法は次のように整理することができる。
縁に起立フランジを備える第１の板材に第２の板材を当て、第１の板材を受け型で受けながら前記起立フランジをローラで折り曲げることで、第２の板材の縁に第１の板材の縁を巻き付けるローラヘミング方法において、ローラの部位で受け型に第１の板材を密着させるが、その他の部位では受け型から第１の板材が離れることを許容しながらヘミング加工を行うことを特徴とする。

図１５は本発明に係るクランプ機構の別実施例図である。
（ａ）に示すとおり、クランプ機構２０Ａ〜２０Ｃのクランプアーム２４の先端にスプリング７２を付設し、このスプリング７２の弾性作用で第１の板材６３及び第２の板材６４をスライダブロック２２へ押圧するようにしてもよい。
また、（ｂ）に示すとおり、クランプ機構２０Ａ〜２０Ｃのクランプアーム２４の先端にラバーピース７３を付設し、このラバーピース７３の弾性作用で第１の板材６３及び第２の板材６４をスライダブロック２２へ押圧するようにしてもよい。

尚、本発明は、ホワイトボディのリヤホイールアーチに適用したが、適用箇所は任意であり、要は第１の板材に第２の板材を重ね、起立フランジを折り曲げてヘミングするような部位であれば、何れの部位に適用してもよい。また、ワークはホワイトボディの他、一般の板状構造物であってもよく、ワークの種類は限定しない。

本発明はホワイトボディのリヤホイールアーチに好適である。

本発明に係るローラヘミング装置の受け型の正面図である。図１の２−２線断面図である。図１の３−３線断面図である。本発明に係るアタッチメントの斜視図である。図４の５−５線断面図である。本発明に係る受け型待機時の説明図である。本発明に係る受け型セット開始時の説明図である。本発明に係る受け型セット完了時の説明図である。本発明に係るヘミング工程説明図である。本発明に係る予備ヘミング処理の説明図である。本発明に係る本ヘミング処理の説明図である。本発明に係る受け型セット時の作用を説明する平面図である。本発明に係るローラヘミング処理初期の作用を説明する平面図である。本発明に係るローラヘミング処理末期の作用を説明する平面図である。本発明に係るクランプ機構の別実施例図である。従来の技術の基本原理を説明する図である。図１６（ｂ）の１７−１７線断面図である。車体に従来のローラヘミング法を適用したときの説明図である。車体に従来のローラヘミング法を適用したときの問題点を説明する図である。

符号の説明

１０…ヘミング装置を構成する受け型、１２…第１ガイド溝、１３…第２ガイド溝、２０Ａ〜２０Ｃ…クランプ機構、２１…レール、２２…スライダブロック、４０…ヘミング装置を構成するローラ機構、４８…ローラ、５１…補助ローラ、６０…ワークとしてのホワイトボディ、６３…第１の板材、６４…第２の板材、６５…起立フランジ。

Claims

縁に起立フランジ（６５）を備える第１の板材（６３）に第２の板材（６４）を当て、前記第１の板材（６３）を受け型（１０）に設けた受け面（１５）で受けながら前記起立フランジ（６５）をローラ（４８）で折り曲げることで、前記第２の板材（６４）の縁に前記第１の板材（６３）の縁を巻き付けるローラヘミング装置において、
前記受け型（１０）は、前記第１の板材（６３）及び前記第２の板材（６４）を挟むクランプ機構（２０Ａ〜２０Ｃ）を備え、
前記クランプ機構（２０Ａ〜２０Ｃ）は、前記第１の板材（６３）に当接するスライダブロック（２２）と、前記第２の板材（６４）に当接するクランプアーム（２４）とを有し、前記スライダブロック（２２）と前記クランプアーム（２４）とで、前記第１の板材（６３）の縁及び前記第２の板材（６４）の縁を挟む物であって、
前記スライダブロック（２２）及び前記クランプアーム（２４）は、前記起立フランジ（６５）を前記ローラ（４８）が押圧したときに前記第１の板材（６３）から前記受け型（１０）が離れることを許容する方向に移動可能に前記受け型（１０）に設けられており、
前記ローラ（４８）と前記補助ローラ（５１）との強い挟持作用により、前記第１の板材（６３）が前記受け面（１５）に密着し、前記スライダブロック（２２）は前記受け型（１０）側のレール（２１）に沿って移動が可能であるため、前記受け型（１０）は、前記ローラ（４８）と前記起立フランジ（６５）との接点（７０）を中心に回転することを特徴とするローラヘミング装置。
前記ローラ（４８）は、移動軌跡を規定する補助ローラ（５１）と共に移動させるようにし、この補助ローラ（５１）の移動軌跡を規定するガイド溝（１２）を前記受け型（１０）に設けたことを特徴とする請求項１のローラヘミング装置。
請求項１又は請求項２記載のローラヘミング装置を用いて前記第２の板材（６４）の縁に前記第１の板材（６３）の縁を巻き付けるローラヘミング方法において、
前記スライダブロック（２２）と前記クランプアーム（２４）とで挟んだ状態で、前記第１の板材（６３）及び前記第２の板材（６４）を移動させることを特徴とするローラヘミング方法。