JP5027459B2 - ヘミング加工方法及びヘミング加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工ローラを用いてワークの縁部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。

例えば、自動車のボンネット、トランク及びドア等の縁部に対しては、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場合がある。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、該パネル縁部のフランジに対して加工ローラを押しつけながら折り曲げる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（以下単に、ヘミング加工という）では、一般に、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（プリヘミング）や仕上げ曲げ（本ヘミング）といった複数段階の工程を経て加工を行っている。

このようなヘミング加工において、特許文献１には、ヘミング加工時の加圧力を増大させるためのガイドローラを備え、該ガイドローラが係合する案内部をワークが載置される金型に設けたヘミング加工装置が記載されている。

また、特許文献２には、ワークの直線部は加工ローラによるヘミング加工を行い、該ワークの曲率半径の小さいコーナー部は成形型によるヘミング加工を行う技術的思想が開示されている。

実用新案登録第２５６１５９６号公報 特許第２５７９５３０号公報

ところで、前記のような自動車のボンネット、トランク及びドア等は、通常、曲率半径の小さいコーナー部を有している。

そこで、前記特許文献１に記載の装置により前記のようなコーナー部を加工する場合には、前記案内部をコーナー部の形状に沿うように小さな曲率半径からなる形状とする必要がある。そうすると、ガイドローラはコーナー部に設けられた案内部の形状に追従することが難しく、案内部からの脱輪や案内部への噛み付き等を起こしてしまう懸念があり、結局、加工ローラをワークの形状に沿って正確に追従させることが困難である。

また、前記特許文献２に記載の方法では、ワークの形状（種類）毎にコーナー部のヘミング加工を行うための複数の成形型を準備する必要がある。このため、設備の汎用性が低く、コストが増加するという問題がある。

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、ワークのコーナー部等の曲率を有する部分に対しても加工ローラを正確に追従させ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、設備の汎用性が高く、コストを低減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。

本発明のヘミング加工方法は、移動手段により移動自在に支持された加工ローラを用い、ワークの縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工方法であって、ヘミング加工時に、前記加工ローラをその回転軸の方向に変位させることを特徴とする。

このようなヘミング加工方法によれば、ワークの縁部の形状と加工ローラの移動軌跡とに誤差を生じるような場合であっても、加工ローラを軸方向に変位させることにより、ワークの縁部に対して加工ローラを正確に追従させることが可能となる。特に、本発明によれば、前記誤差が大きくなる傾向にあるワークの縁部において曲率を有する部分、例えばワークのコーナー部や蛇行形状を有する縁部のヘミング加工に有効である。

また、本発明のヘミング加工方法は、移動手段により移動自在に支持された加工ローラと、前記加工ローラに対向するようにワークを挟んで配置されたガイドローラとを用い、前記ワークの縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工方法であって、ヘミング加工時に、前記加工ローラと前記ガイドローラの転動方向を相対的に変化させることを特徴とする。

このようなヘミング加工方法によれば、例えばワークの前記コーナー部等のように、ガイドローラの移動軌跡をワークの縁部に沿って設けることが困難であるような場合であっても、加工ローラとガイドローラの転動方向を相対的に変化させることにより、加工ローラをガイドローラに対して独立させた状態で正確にワークの縁部を追従させることが可能となる。

本発明のヘミング加工装置は、ワークの縁部に対してヘミング加工を行う加工ローラと、前記加工ローラに対向するように前記ワークを挟んで配置されたガイドローラと、前記加工ローラと前記ガイドローラの間に配置され、表面に前記ワークが載置されると共に、裏面に前記ガイドローラを案内する案内部が設けられた金型と、前記加工ローラ及び前記ガイドローラを移動自在に支持した移動手段と、前記加工ローラ及び前記ガイドローラの前記案内部を基準とした相対的な位置を変位させる位置変位手段と、を備えていることを特徴とする。

このような装置によれば、例えばワークの前記コーナー部等の曲率を有する部分のように、ガイドローラの案内部をワークの縁部に沿って設けることが困難であるような場合であっても、前記位置変位手段により加工ローラ及びガイドローラの前記案内部を基準とした相対的な位置を変位させて加工を行うことができる。従って、加工ローラをワークの縁部に対して正確に追従させることが可能となる。

また、本発明のヘミング加工装置は、ワークの縁部に対してヘミング加工を行う加工ローラと、前記加工ローラに対向するように前記ワークを挟んで配置されたガイドローラと、前記加工ローラと前記ガイドローラの間に配置され、表面に前記ワークが載置されると共に、裏面に前記ガイドローラを案内する案内部が設けられた金型と、前記加工ローラ及び前記ガイドローラを移動自在に支持した移動手段と、前記加工ローラ及び前記ガイドローラの転動方向を相対的に変化させる方向変更手段と、を備えていることを特徴とする。

このような装置によれば、前記コーナー部等のようにガイドローラの案内部をワークの縁部に沿って設けることが困難であるような場合であっても、前記方向変更手段により加工ローラ及びガイドローラの転動方向を相対的に変化させて加工を行うことができる。従って、加工ローラをガイドローラに対して独立させた状態で正確にワークの縁部を追従させることが可能となる。

本発明によれば、例えばワークの縁部の形状と該縁部を加工する加工ローラの移動軌跡とに誤差を生じるような場合であっても、加工ローラやガイドローラを軸方向に変位させることで、加工ローラをワークの縁部に対して正確に追従させることが可能となる。また、本発明によれば、例えばガイドローラの案内部をワークの縁部に沿って設けることが困難であるような場合であっても、加工ローラとガイドローラの転動方向を相対的に変化させることにより、加工ローラをガイドローラに対して独立させてワークの縁部を追従させることが可能となる。

従って、ガイドローラの案内部からの脱輪や、案内部への噛み付き等を確実に防止することができ、加工ローラをワークの縁部の形状に沿って正確に追従させることが可能となる。さらに、ワークの直線部やコーナー部等の曲率を有する部分へのヘミング加工を１台のヘミング加工装置により行うことが可能となり、設備の汎用性が向上し、コストを低減することが可能となる。

以下、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ついて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのヘミング加工装置１０により、アウタパネル１２とインナパネル１４とからなるワークＷの縁部に対してヘミング加工を行う様子を説明するための斜視図である。本実施形態に係るヘミング加工装置１０は、ワークＷのアウタパネル１２の縁部から略直角に起立した形状のフランジ１６をアウタパネル１２の内側方向へ折り曲げることで、ワークＷに対するヘミング加工を行う。また、本実施形態に係るヘミング加工方法は、前記ヘミング加工装置１０によって行われる。

図１に示すように、ヘミング加工装置１０は、ワークＷを載置する加工テーブル１８と、先端にヘミングユニット２０を支持するロボット（移動手段）２２とを有する。ワークＷは、前記加工テーブル１８上で金型２４を介して支持されている。なお、ワークＷは、所定のワーク自動交換手段によって加工テーブル１８に搬入、搬出されるようにしてもよい。

ロボット２２は、産業用多関節型であって、プログラム動作によりヘミングユニット２０を任意の位置に且つ任意の姿勢に移動可能である。該ロボット２２は、図示しないティーチングペンダントの操作により、実際に動作を行わせながら動作ティーチングを行うことができる。さらに、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）等を用いたオフライン処理によって、実際のロボット２２を動作させることなく動作ティーチングを行うことも可能である。このようなロボット２２は、制御装置であるコントローラ２６の制御下に動作する。

図２は、前記金型２４上で支持されたワークＷの縁部の曲率を有した部分であるコーナー部Ｃｎの周辺を示す一部拡大平面図である。なお、図２では簡単のため、アウタパネル１２、インナパネル１４及びフランジ１６はまとめてワークＷとして図示している。

金型２４は、その表面（上面）にワークＷが載置される一方、裏面（下面）には図２中の点線で示す第１溝２７及び第２溝２８が形成されている。該第１溝２７及び第２溝２８は、後述するガイドローラ３２を案内する案内部として機能する溝部であり、ワークＷの縁部の直線部と平行する直線状に形成されている。つまり、第１溝２７及び第２溝２８は、ワークＷの直線部と略平行に設けられ、ワークＷのコーナー部Ｃｎとは次第に離間又は接近するように設けられている。これは、比較的小さな曲率半径からなるコーナー部Ｃｎにおいて、第１溝２７及び第２溝２８を該コーナー部Ｃｎに沿って湾曲した形状としてしまうと、前記のようにガイドローラ３２が脱輪や噛み付き等を起こしてしまう可能性があるためである。

第１溝２７及び第２溝２８は、図２中で垂直方向に延在した第１溝前工程部２７ａ及び第２溝前工程部２８ａと、水平方向に延在した第１溝後工程部２７ｂ及び第２溝後工程部２８ｂとから構成されている。これらはワークＷのコーナー部Ｃｎの周辺をヘミング加工する際に選択的に使用されることになるが、詳細は後述する。

図３に示すように、ヘミングユニット２０は、ロボット２２の先端に固定されたブラケット２２ａを介して支持され、該ブラケット２２ａに取り付けられた外箱２１内に収納されている。該ヘミングユニット２０は、外箱２１の側面に形成された長尺な孔部２１ａから突出したヘミングローラ（加工ローラ）３０及びガイドローラ３２を有する。なお、図３以降の各図面においては、ヘミングローラ３０の回転軸が孔部２１ａから突出した方向をＸ１方向、その反対方向をＸ２方向と規定し、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２が並ぶ方向においてガイドローラ３２からヘミングローラ３０に向かう方向をＹ１方向、その反対方向をＹ２方向と規定する。また、前記Ｘ１方向及びＸ２方向をまとめてＸ方向、前記Ｙ１方向及びＹ２方向をまとめてＹ方向と呼ぶこともある。

ヘミングローラ３０は、孔部２１ａからＸ１方向に突出した押出機構（位置変位手段）３４を構成するスライダ３６の先端面にて、支軸３０ａにより回転自在に軸支されている。

底板３３ａ及び該底板３３ａのＸ方向両端からＹ１方向に突設された一対の側板３３ｂ、３３ｂにより、Ｕ字状の支持枠３３が構成されている。ガイドローラ３２は、前記一対の側板３３ｂ、３３ｂ間にて、支軸３２ａにより回転自在に軸支されている。前記支軸３０ａ、３２ａの軸方向はＸ方向を指向している。また、前記底板３３ａの下面は、孔部２１ａからＸ１方向に突出した支持部材３５からＹ１方向に突設された旋回軸（方向変更手段）４２により旋回自在に軸支されている。該旋回軸４２の軸中心はガイドローラ３２の中心を通過している。従って、支持枠３３で支持されているガイドローラ３２は、旋回軸４２によりその転動方向が旋回自在に構成されていることになる。

さらに、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、Ｙ方向に移動可能であり、支軸３０ａと支軸３２ａとの間隔が調整されることで、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２により挟まれるワークＷに対して加圧することができる。このようなヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、後述するフローティング機構を介してロボット２２に支持されており、これらは相対的な位置を保持しながらＸ方向及びＹ方向に移動可能であって、外力によって従動的且つ弾性的に移動可能に構成されている。

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、金型２４に設けられた第１溝２７又は第２溝２８に係合可能である（図６等参照）。このようなガイドローラ３２は、第１溝２７又は第２溝２８との係合作用により、ヘミングローラ３０のフランジ１６に対するＸ方向及びＹ方向での変位を規制しながら、該ヘミングローラ３０をフランジ１６に沿って案内する機能を果たす。

ここで、ヘミングユニット２０について、図４〜図６を参照して詳細に説明する。図４は、ヘミングユニット２０の構造を示す斜視図であり、図５は、ヘミングユニット２０のヘミング加工前の状態を示す一部断面側面図であり、図６は、ヘミングユニット２０のヘミング加工時の状態を示す一部断面側面図である。なお、図４〜図６では、ヘミングユニット２０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２０は、ヘミングローラ３０をその軸方向（Ｘ方向）に変位可能に支持する押出機構３４と、ガイドローラ３２の旋回動作の可否を選択的に切換制御するロック機構４４とを有する。さらに、ヘミングユニット２０は、前記押出機構３４を先端（Ｘ１方向端面）に支持する第１可動部４６と、前記支持部材３５及びロック機構４４を先端（Ｘ１方向端面）に支持する第２可動部４８と、第１可動部４６及び第２可動部４８を基端側（Ｘ２側）で連結し、これら第１可動部４６及び第２可動部４８をＹ方向に変位させるシリンダ５０及びロッド５２とを有する。第１可動部４６、第２可動部４８及びシリンダ５０は、基部５４を介してロボット２２により支持されている。

押出機構３４は、孔部５６ａが形成された角柱状の支持部材５６と、前記孔部５６ａ内に収納されたモータ５８と、該モータ５８の回転軸に連結されたボールねじ６０と、該ボールねじ６０と螺合するナット３６ａ、３６ｂを内装した孔部３６ｃが形成されたスライダ３６とを有する。モータ５８は、例えばサーボモータである。モータ５８によりボールねじ６０が回転駆動されることで、スライダ３６及びヘミングローラ３０はＸ方向に進退移動可能且つ所望の位置で固定可能である。

ロック機構４４は、平板状の突き当て部６２を先端に支持するロッド６４と、該ロッド６４をＸ方向に変位させるシリンダ６６とを有する。このようなロック機構４４では、シリンダ６６の駆動作用下に、ロッド６４がＸ１方向に延出され、突き当て部６２がガイドローラ３２を支持する支持枠３３の側板３３ｂに当接すると（図９参照）、ガイドローラ３２の旋回軸４２を中心とした旋回動作が禁止（ロック）されることになる。一方、シリンダ６６の駆動作用下に、ロッド６４がＸ２方向に縮退され、突き当て部６２が支持枠３３から離間すると（図１０参照）、ガイドローラ３２の旋回軸４２を中心とした旋回動作が許可（アンロック）されることになる。なお、図９に示すように、ヘミングユニット２０では、前記ロック機構４４によるロック時には、突き当て部６２の下部が支持部材３５のＸ２方向側面にも当接するように構成されている。これにより、ロッド６４の延出時に突き当て部６２が支持枠３３に当接した際、旋回軸４２にＸ１方向の負荷が生じ、該旋回軸４２が破損するような不都合を防止することができる。

以上のように、ヘミングユニット２０では、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、押出機構３４の作用下にその軸方向の位置を相対的に変位可能に構成されると共に、旋回軸４２の作用下にその転動（進行）方向を相対的に変化可能に構成されている。

なお、図４に示すように、前記シリンダ５０、モータ５８及びシリンダ６６の動作は、ロボット２２の動作と同様、コントローラ２６により駆動制御される。

次に、基部５４は、側面視（図５参照）でＹ方向に延在する長尺平板状の長板６８と、該長板６８のＸ１方向に並設された長板６８よりも短い平板７０と、前記長板６８及び平板７０のＹ２側端面を連結する第３可動部７２とを有する。

長板６８は、第３可動部７２の中央よりもややＸ２方向側の箇所からＹ１方向に突設されている。該長板６８の先端（Ｙ１方向端面）には平板状の先端支持部材７４が固定されている。第３可動部７２は、ブラケット２２ａに固定された支持部材２２ｂ、２２ｃ間でＸ方向に延在支持されたレール７６に対し、リニアガイド７８を介してＸ方向に変位自在に支持されている。また、第２可動部４８に固定された前記支持部材３５と、第２可動部４８からＹ２方向に延出された延出部８０の先端（Ｙ２方向端部）からＸ１方向に向かって平板７０に接触しないように突設された支持部材８２との間には、第１支持手段８４及び第２支持手段８６が直列に配設されている。該第１支持手段８４と第２支持手段８６の間には、これらを仕切るようにして仕切部８７が設けられている。

前記長板６８のＸ１側には、該長板６８と平行にレール８８が延在している。第１可動部４６及び第２可動部４８は、レール８８に対して、それぞれリニアガイド９０及び９２を介してＹ方向に変位自在に支持されている。つまり、第１可動部４６及び第２可動部４８は、リニアガイド９０、９２及びレール８８等を介して、基部５４に支持されていることになる。

ここで、前記第２可動部４８は、仕切部８７の介在により、第１支持手段８４及び第２支持手段８６を介してＹ方向に従動的且つ弾性的に支持されている。すなわち、第２可動部４８が第１可動部４６から離間する方向に変位すると、第２支持手段８６が仕切部８７によって縮められ（図５参照）、第２可動部４８が第１可動部４６に接近する方向に変位すると、第１支持手段８４が仕切部８７によって縮められる（図６参照）。

さらに、支持部材２２ｃからＹ１方向に突設された突出部２２ｄと長板６８とは、第３支持手段９４により従動的且つ弾性的に支持されている。第３支持手段９４は、突出部２２ｄと長板６８の幅方向（Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向）の両側端部を連結するように２個一対で設けることが好ましいが、突出部２２ｄと長板６８の幅方向の中心部を連結するように１個とすることもできる。

前記のような第１支持手段８４、第２支持手段８６及び第３支持手段９４は、何れも同様な構成からなる。第１支持手段８４は、軸部８４ａと、該軸部８４ａの周囲に設置されるスプリング８４ｂとから構成される。第２支持手段８６は、軸部８６ａと、該軸部８６ａの周囲に配置されるスプリング８６ｂとから構成される。同様に、第３支持手段９４は、軸部９４ａと、該軸部９４ａの周囲に設置されるスプリング９４ｂとから構成される。なお、各軸部８４ａ、８６ａ、９４ａ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。

ヘミングユニット２０では、第１支持手段８４及び第２支持手段８６が前記のような構成を有する。このため、第２可動部４８は、リニアガイド９２により基部５４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８４、第２支持手段８６及び仕切部８７により基部５４に対して、Ｙ方向に従動的且つ弾性的に支持されている。同様に、第３支持手段９４が前記のような構成を有するため、基部５４は、第３支持手段９４によりロボット２２に固定された突出部２２ｄに対して、Ｘ方向に従動的且つ弾性的に支持されている。

ところで、第２可動部４８のＸ２方向に延在する基端側においてシリンダ５０が連結された部分の裏面には、Ｙ２方向に突出した第１ストッパ９６が設けられている。該第１ストッパ９６は、突出部２２ｄの先端（Ｙ１方向端部）でＹ１方向に開口した第２ストッパ９８と係合自在である。すなわち、第１ストッパ９６の先端が略円錐台状の凸部とされ、第２ストッパ９８が前記第１ストッパ９６の先端が挿入可能な略すり鉢状の凹部とされる。これにより、図５に示すように、シリンダ５０のロッド５２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いてヘミングローラ３０がワークＷと離間している状態では、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とは係合する。

一方、図６に示すようにシリンダ５０のロッド５２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いてヘミングローラ３０がワークＷと接触している状態では、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とは係合しない。

なお、第１可動部４６は、シリンダ５０のロッド５２が延出し、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合している状態では（図５参照）、該シリンダ５０に連結されたロッド５２によるＹ１方向への押圧力により、先端支持部材７４に当接支持される。一方、シリンダ５０のロッド５２が縮退し、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合していない状態では（図６参照）、第１可動部４６は、ロッド５２によるＹ２方向への引き付け力により、第２可動部４８と接近した状態で保持される。

本実施形態におけるヘミング加工装置１０のヘミングユニット２０は、以上のように構成される。すなわち、ヘミングローラ３０は支軸３０ａの軸方向（Ｘ方向）に、押出機構３４により変位自在に構成されている。また、ガイドローラ３２は、支軸３２ａを狭持する支持枠３３と共に旋回軸４２により旋回自在に構成されている。そして、このような旋回軸４２によるガイドローラ３２の旋回動作は、ロック機構４４の作用下に、ロック又はアンロックすることができる。

また、本実施形態におけるヘミングユニット２０は、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合していない状態では（図６参照）、第１可動部４６及び第２可動部４８がリニアガイド９０、９２を介し、基部５４に対してＹ方向に一体的に変位自在に支持されると共に、該Ｙ方向への変位は、第１支持手段８４及び第２支持手段８６により従動的且つ弾性的に支持されている。そして、このように第１可動部４６及び第２可動部４８を支持する基部５４は、リニアガイド７８を介して、ロボット２２に対してＸ方向に変位自在に支持されると共に、該Ｘ方向への変位は、第３支持手段９４により従動的且つ弾性的に支持されている。従って、第１可動部４６及び第２可動部４８、すなわち、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、ロボット２２に対してＸ方向及びＹ方向に変位自在に、さらに従動的且つ弾性的に支持されていることになる。

このように、ヘミングユニット２０では、リニアガイド７８、９０、９２と、第１支持手段８４、第２支持手段８６及び第３支持手段９４とが、ヘミングユニット２０とロボット２２との間に介在するフローティング機構として作用することになる。

一方、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合している状態では（図５参照）、第１可動部４６及び第２可動部４８のＹ方向への変位が、シリンダ５０のロッド５２の延出力により規制され、基部５４のＸ方向への変位が第１ストッパ９６と第２ストッパ９８との係合により規制される。すなわち、この場合には、前記フローティング機構によるフローティング作用が規制され、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、ロボット２２に対して剛性的に固定支持されていることになる。

次に、以上のように構成されるヘミング加工装置１０を用い、コーナー部Ｃｎを含むワークＷのフランジ１６へのヘミング加工を行うヘミング加工方法について、図７〜図１２を参照しながら説明する。この場合、ヘミング加工装置１０により、図８Ａ及び図８Ｂの矢印１、３で示すワークＷの直線部と、矢印２、４で示すコーナー部Ｃｎに対して、矢印１〜４の順にヘミング加工を行う場合を例示して本実施形態に係るヘミング加工方法を説明する。なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、矢印１〜４は、ロボット２２により移動制御されるヘミングローラ３０の転動（進行）方向を示し、矢印Ａ、Ｂは、ガイドローラ３２の転動（進行）方向を示している。また、図８Ａ及び図８Ｂでは簡単のため、第２溝２８を省略すると共に、アウタパネル１２、インナパネル１４及びフランジ１６はまとめてワークＷとして図示している。

先ず、図７におけるステップＳ１において、加工テーブル１８上に固定された金型２４上にワークＷを載置する。この際、ワークＷは、金型２４の角部にコーナー部Ｃｎを対応させた状態で、直線部と第１溝２７とが平行となるようにして配置される。

ステップＳ２において、コントローラ２６の制御下にロボット２２を動作させ、ガイドローラ３２をワークＷの直線部に隣接する第１溝２７の第１溝前工程部２７ａに係合させる（図８Ａ参照）。

このとき、ヘミングユニット２０では、シリンダ６６のロッド６４をＸ１方向に延出させ、突き当て部６２が支持枠３３の側板３３ｂに当接した状態としておく。すなわち、ロック機構４４をロック状態としておく。これにより、ガイドローラ３２の旋回軸４２による旋回動作がロックされた状態となり、前記のような第１溝前工程部２７ａへの係合動作を迅速且つ容易に行うことができる。

また、シリンダ５０のロッド５２を延出させ、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とを係合させた状態としておく。すなわち、前記フローティング機構を規制した状態としておく。これにより、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２はフローティング機構による揺れやがたつきを生じることがなく、ロボット２２に一体に固定された状態で位置決めされる。従って、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の位置決めを一層迅速且つ正確に行うことが可能となる。

次いで、ステップＳ３において、シリンダ５０のロッド５２を縮退させ、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させて、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０により金型２４を挟み込む（図９参照）。そうすると、フランジ１６はテーパローラ３８により押圧され、錐面に沿って４５°傾斜して屈曲することになる。

さらに、この場合、シリンダ５０のロッド５２の縮退によるフランジ１６へのテーパローラ３８での押圧動作と同時に、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８との間の係合が外れ、ヘミングユニット２０でのフローティング機構の規制が解除される。つまり、ヘミング加工装置１０では、シリンダ５０のロッド５２を縮退させる簡単な動作により、テーパローラ３８によるフランジ１６への押圧動作と共に、フローティング機構の規制の解除も可能となり、以下のステップにて説明するヘミング加工に備えることが可能となる。

ステップＳ４において、ロック機構４４はロック状態としたまま、第１溝前工程部２７ａにガイドローラ３２を係合させながら図８Ａの矢印Ａ方向に転動させ、ヘミングローラ３０により矢印１に沿ってワークＷの直線部のフランジ１６を内側方向へ４５°傾斜屈曲させる第１ヘミング工程を開始する（図１１参照）。つまり、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間の加圧力や距離を所定値に保持した状態で、互いに逆方向に回転させながら同方向（矢印１方向）に転動させ、テーパローラ３８の円錐面によりフランジ１６を連続的に曲げることで第１ヘミング工程を実行する。

このとき、前記のようにロック機構４４がロック状態とされているため、ガイドローラ３２及びヘミングローラ３０は、その転動方向がずれることなく、それぞれ矢印Ａ及び矢印１に沿った方向に転動する。この際、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、フローティング機構を介して支持されていることから、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る。従って、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溝前工程部２７ａに正確に倣って移動することができ、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の転動速度を高速にすることもできる。

そして、図８Ａの矢印１部分に対するヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２がワークＷのコーナー部入口（点Ｃｎ１）に到達すると、次にステップＳ５が実行される。

すなわち、ステップＳ５において、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２がコーナー部入口に到達すると、図１０に示すように、シリンダ６６のロッド６４が縮退され、ロック機構４４がアンロック状態とされる。同時に、ロボット２２はヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎの形状に沿って、すなわち、矢印２方向に移動させようとする。そうすると、前記のようにロック機構４４がアンロック状態とされているため、ガイドローラ３２は旋回軸４２を中心として旋回動作することになる。従って、図８Ａに示すように、ガイドローラ３２は矢印Ａ方向に転動し、ヘミングローラ３０はロボット２２により矢印２方向に転動することになる。

ところで、前記のようにガイドローラ３２が第１溝前工程部２７ａに沿って矢印Ａ方向に転動し、コーナー部Ｃｎから次第に離間すると、ヘミングローラ３０もガイドローラ３２と引きずられてコーナー部Ｃｎから次第に離間しようとする。しかしながら、本実施形態に係るヘミング加工装置１０では、ヘミングローラ３０が押出機構３４により支持されているため、コーナー部Ｃｎから次第に離間するガイドローラ３２に対して、ヘミングローラ３０を押出機構３４により軸方向に押し出すことができる。すなわち、コーナー部Ｃｎの形状に沿うよう図８Ａの矢印２方向にヘミング加工を行う際には、押出機構３４によりヘミングローラ３０を徐々に押し出しながら加工を行うことにより、ヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎに沿うようにして転動させることができる。これにより、ヘミングローラ３０によりコーナー部Ｃｎのフランジ１６を確実にヘミング加工することができる。

そして、前記のようにして図８Ａの矢印２部分へのヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０がワークＷのコーナー部Ｃｎの中央（点Ｃｎ２）に到達すると、次にステップＳ６が実行される。

ステップＳ６では、シリンダ５０のロッド５２を延出させ、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離を遠ざけて、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２をワークＷ及び金型２４から離間させる。

次いで、ステップＳ７において、シリンダ６６のロッド６４を延出させることで、突き当て部６２を支持枠３３の側板３３ｂに当接させ、ガイドローラ３２を原点位置（ガイドローラ３２の転動方向がヘミングローラ３０の転動方向と同方向となる位置）に戻し、ロック機構４４をロック状態とする。さらに、フローティング機構を規制した状態でロボット２２を動作させ、ガイドローラ３２をワークＷの直線部（図８Ｂ中の矢印３）に隣接する第１溝後工程部２７ｂに係合させる。

そして、前記ステップＳ３と同様に、シリンダ５０のロッド５２を縮退させて、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させ、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０により金型２４を挟み込む（図９参照）。そうすると、フランジ１６はテーパローラ３８により押圧され、錐面に沿って４５°傾斜して屈曲することになる。

ステップＳ８において、前記ステップＳ４と同様に、ロック機構４４はロック状態としたまま、第１溝後工程部２７ｂにガイドローラ３２を係合させながら図８Ｂの矢印Ｂ方向に転動させ、ヘミングローラ３０により矢印３に沿ってワークＷの直線部のフランジ１６を内側方向へ４５°傾斜屈曲させる第１ヘミング工程を再開する。すなわち、コーナー部Ｃｎの中央（点Ｃｎ２）に向けて、前記ステップＳ４とは反対方向からヘミング加工を開始する。

そして、図８Ｂの矢印３部分に対するヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２がワークＷのコーナー部入口（点Ｃｎ３）に到達すると、次にステップＳ９が実行される。

すなわち、ステップＳ９において、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２が点Ｃｎ３に到達すると、図１０に示すように、シリンダ６６のロッド６４が縮退され、ロック機構４４がアンロック状態とされる。同時に、ロボット２２はヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎの形状に沿って、すなわち、矢印４方向に移動させようとする。そうすると、前記のようにロック機構４４がアンロック状態とされているため、ガイドローラ３２は旋回軸４２を中心として旋回動作することになる。従って、前記ステップＳ５と同様、図８Ｂに示すように、ガイドローラ３２は矢印Ｂ方向に転動し、ヘミングローラ３０はロボット２２により矢印４方向に転動することになる。

また、ヘミングローラ３０を矢印４方向に転動させている場合には、前記ステップＳ５と同様、押出機構３４によりヘミングローラ３０を押し出しながら加工を行うことにより、ヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎに沿うようにして転動させることができる。

そして、図８Ｂの矢印４部分のヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０がワークＷのコーナー部中央（点Ｃｎ２）に到達すると、ワークＷにおけるコーナー部Ｃｎ周辺のフランジ１６に対する第１ヘミング工程が終了する。

この後、ステップＳ１０において、シリンダ５０のロッド５２を延出させ、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離を遠ざけて、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２をワークＷ及び金型２４から離間させる。

以上のようにして、ワークＷのフランジ１６を約４５°折り曲げる第１ヘミング工程（予備曲げ、プリヘミング）が完了すると、次に、フランジ１６がインナパネル１４に接触するまで折り曲げる第２ヘミング工程（仕上げ曲げ、本ヘミング）を行うことになる。

すなわち、ステップＳ１１において、先ず、ロック機構をロックし、フローティング機構を規制した状態で、ガイドローラ３２を第２溝２８の第２溝前工程部２８ａに係合させる。次いで、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２とを接近させてワークＷ及び金型２４を挟み込み、フランジ１６を９０°まで折り曲げる（図１２参照）。その後は、第２溝２８にガイドローラ３２を係合させながら転動させ、ヘミングローラ３０の円筒ローラ４０によりフランジ１６を第１ヘミング工程時から内側方向へさらに４５°、すなわち当初の角度から９０°屈曲させる第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とガイドローラ３２との間の加圧力や距離を所定値に保持した状態で、互いに逆方向に回転させながら転動させ、円筒ローラ４０の外周円筒面によりフランジ１６を連続的に曲げて、第２ヘミング工程を実行する。

このような第２ヘミング工程においても、前記ステップＳ３〜Ｓ１０にて説明した第１ヘミング工程と同様、図８Ａ及び図８Ｂに示す矢印１〜４の順に加工が行われる。この場合、ロック機構４４のロック・アンロックの切換動作や、フローティング機構の作用・規制の切換動作は、前記第１ヘミング工程における動作と同様に行えばよい。

そして、第２ヘミング工程が終了すると、ワークＷのコーナー部Ｃｎ周辺のフランジ１６は内側方向へと確実に屈曲されて、本実施形態に係るヘミング加工が終了することになる。

以上のように、本実施形態に係るヘミング加工装置１０では、前記旋回軸４２を設けたことにより、ガイドローラ３２の転動方向となる第１溝２７や第２溝２８をワークＷのフランジ１６に沿って設けることができない場合であっても、ヘミングローラ３０がガイドローラ３２に対して独立してフランジ１６を正確に追従することができる。換言すれば、ガイドローラ３２の軌跡とフランジ１６の形状とに誤差（差異）がある場合であっても、ヘミングローラ３０の回転軸をフランジ１６に対して垂直に保持した状態で加工を行うことができる。

さらに、前記押出機構３４を設けたことにより、ガイドローラ３２の軌跡とフランジ１６の形状との誤差が大きい場合であっても、ヘミングローラ３０の軸方向への変位によって前記誤差を吸収することが可能となる。なお、このように押出機構３４を用いてヘミングローラ３０を軸方向に変位させると、例えば加工速度を大きくした場合やワークＷの硬度が高い場合等、その使用条件によってはヘミングユニット２０に生じるフランジ１６からの抵抗（加工反力）が変動する場合がある。この場合、前記加工反力によるロボット２２への反動作用により、ガイドローラ３２が第１溝２７や第２溝２８から外れる可能性があり、特に前記のようにガイドローラ３２の軌跡とフランジ１６の形状との誤差が大きい場合やロボット２２の動作軌跡の誤差が大きい場合には、その可能性が一層高くなることが考えられる。しかしながら、本実施形態に係るヘミング加工装置１０では、前記フローティング機構を備えるため、フランジ１６からの加工反力を吸収することができる。このため、ガイドローラ３２を正確に第１溝２７等に沿って移動させることが可能となる。

従って、ヘミング加工装置１０では、ガイドローラ３２の第１溝２７や第２溝２８からの脱輪や、第１溝２７や第２溝２８への噛み付き等を確実に防止することができ、ヘミングローラ３０をワークＷの縁部の形状に沿って正確に追従させることが可能となる。さらに、ワークＷの直線部やコーナー部等の曲率を有する部分へのヘミング加工を１台のヘミング加工装置１０により行うことが可能となるため、設備の汎用性が向上し、コストを低減することが可能となる。

なお、前記ステップＳ７においては、図８Ａの矢印２までのヘミング加工を終了した後、シリンダ６６のロッド６４を延出させることでガイドローラ３２を原点位置に戻すものとしていた。このようなガイドローラ３２の原点位置への復帰動作については、例えば、図１３に示すように旋回軸４２が軸支された支持部材３５の先端部（Ｘ１方向端部）を変更した支持部材３５ａを有するヘミングユニット２０ａを用いることで、一層迅速に行うことができる。

すなわち、ヘミングユニット２０ａは、前記ヘミングユニット２０と比べて、支持部材３５の代わりに支持部材３５ａを有する。そして、支持部材３５ａにおいて旋回軸４２は、ねじりコイルばね（トーションばね）１００と、軸受１０２とにより支持されている。

このようなヘミングユニット２０ａによれば、旋回軸４２を中心としたガイドローラ３２の旋回動作が行われた後、すなわち、例えば図８Ａの矢印２までのヘミング加工を終了した後、ガイドローラ３２を第１溝２７や第２溝２８から取り外した際に、ねじりコイルばね１００の反発力により、ガイドローラ３２が速やかに原点位置に復帰する。このため、その後の工程を一層迅速に開始することができる。つまり、ねじりコイルばね１００はガイドローラ３２の原点位置復帰機構として作用する。なお、該原点位置復帰機構としては、ねじりコイルばね１００を用いる構成以外にも、例えば、Ｘ方向に横臥された２つのコイルばねにより旋回軸４２を狭持する構成等でも実現することができる。

また、前記実施形態に係るヘミング加工装置１０では、旋回軸４２の軸中心がガイドローラ３２の中心を通過するように構成するものとしたが、該旋回軸４２は、Ｘ方向における設置位置を図１４や図１５に示すように変更することもできる。すなわち、旋回軸４２のＸ方向での位置は、ガイドローラ３２の中心に対して基端方向（Ｘ２方向）にオフセットさせた位置（図１４参照）や、先端方向（Ｘ１方向）にオフセットさせた位置（図１５参照）等に設定してもよく、これらは加工対象となるワークＷの形状や、コーナー部Ｃｎの曲率半径の大きさ等に応じて適宜設定するとよい。

なお、前記実施形態では、ヘミング加工装置１０によりワークＷのコーナー部Ｃｎ周辺のヘミング加工を行う場合を例示して本発明を説明したが、ヘミング加工装置１０によれば、前記のようなコーナー部Ｃｎ以外のワークＷの曲率部分に対しても好適に用いることが可能である。例えば、図１６に示すように、縁部が蛇行した形状（スラローム形状）からなるワークＷに対してもヘミング加工装置１０は有効に用いることができる。また、図１７に示すように、ヘミングローラ３０の幅よりも振幅が小さいコーナー部又は蛇行形状からなる縁部を有したワークＷに対しては、ロック機構４４をロックした状態としたまま、押出機構３４によるヘミングローラ３０の押し出し又は引き込み動作を利用することでヘミング加工を行うことが可能である。このように、本実施形態に係るヘミング加工装置１０によれば、前記のようなワークＷの直線部やコーナー部Ｃｎ以外にも、ワークの縁部において曲率を有する部分を有効に加工することができる。

また、前記実施形態では、押出機構３４によりヘミングローラ３０を軸方向に変位させるものとしたが、該押出機構３４をガイドローラ３２側に搭載し、ガイドローラ３２を軸方向に変位させるように構成することもできる。同様に、前記実施形態では、旋回軸４２及びロック機構４４は、ガイドローラ３２に対して作用するものとしたが、これらをヘミングローラ３０側に搭載することもできる。

さらに、前記第１溝２７及び第２溝２８はガイドローラ３２を案内可能であればよく、溝形状に限られず、例えば凸のレール（案内部）として、ガイドローラ３２の周面に環状溝を設けてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限らず、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当然可能である。

本発明の一実施形態に係るヘミング加工装置により、ワークの縁部に対してヘミング加工を行う様子を説明するための斜視図である。 金型上で支持されたワークのコーナー部の周辺を示す一部拡大平面図である。 図１に示すヘミング加工装置における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。 図３に示すヘミングユニットの構造を示す斜視図である。 図３に示すヘミングユニットのヘミング加工前の状態を示す一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットのヘミング加工時の状態を示す一部断面側面図である。 本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。 図８Ａは、図３に示すヘミングユニットによりワークのコーナー部中央に向けてヘミング加工を開始した状態を説明するための説明図であり、図８Ｂは、図８Ａに示すヘミング加工終了後、反対方向からワークのコーナー部中央に向けてヘミング加工を再開した状態を説明するための説明図である。 図３に示すヘミングユニットにおいて、ロック機構によりガイドローラの旋回動作をロックした状態を示す一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットにおいて、ロック機構をアンロックした状態を示す一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットを用い、ワークの縁部に対して第１ヘミング工程を行っている状態を説明するための一部断面斜視図である。 図３に示すヘミングユニットを用い、ワークの縁部に対して第２ヘミング工程を行っている状態を説明するための一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットのガイドローラに原点位置復帰機構を設けた変形例を示す一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットのガイドローラの旋回軸を基端方向にオフセットさせた変形例を示す説明図である。 図３に示すヘミングユニットのガイドローラの旋回軸を先端方向にオフセットさせた変形例を示す説明図である。 縁部が蛇行形状からなるワークに対してヘミング加工を行っている状態を説明するための説明図である。 振幅が小さい蛇行形状からなるワークに対してヘミング加工を行っている状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１０…ヘミング加工装置 １２…アウタパネル
１４…インナパネル １６…フランジ
１８…加工テーブル ２０…ヘミングユニット
２２…ロボット（移動手段） ２４…金型
２２ｂ、２２ｃ、３５、３５ａ、５６、８２…支持部材
２６…コントローラ ２７…第１溝（案内部）
２８…第２溝（案内部） ３０…ヘミングローラ（加工ローラ）
３０ａ、３２ａ…支軸 ３２…ガイドローラ
３３…支持枠 ３４…押出機構（位置変位手段）
３６…スライダ ３６ａ、３６ｂ…ナット
３８…テーパローラ ４０…円筒ローラ
４２…旋回軸（方向変更手段） ４４…ロック機構
４６、４８、７２…可動部 ５０、６６…シリンダ
５２、６４…ロッド ５４…基部
５８…モータ ６０…ボールねじ
６２…突き当て部 ８４、８６、９４…支持手段
９６、９８…ストッパ Ｃｎ…コーナー部
Ｗ…ワーク

Claims (4)

1. 移動手段により移動自在に支持された加工ローラを用い、ワークの縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工方法であって、
   ヘミング加工時に、前記加工ローラを前記ワークの縁部に当接させた状態で転動させながら、前記加工ローラをその回転軸の方向に変位させることを特徴とするヘミング加工方法。
2. 請求項１記載のヘミング加工方法において、
   さらに、前記移動手段により移動自在に支持され、前記加工ローラに対向するように前記ワークを挟んで配置されたガイドローラを用い、
   ヘミング加工時に、前記加工ローラと前記ガイドローラの転動方向を相対的に変化させることを特徴とするヘミング加工方法。
3. ワークの縁部に対してヘミング加工を行う加工ローラと、
   前記加工ローラに対向するように前記ワークを挟んで配置されたガイドローラと、
   前記加工ローラと前記ガイドローラの間に配置され、表面に前記ワークが載置されると共に、裏面に前記ガイドローラを案内する案内部が設けられた金型と、
   前記加工ローラ及び前記ガイドローラを移動自在に支持した移動手段と、
   前記加工ローラを前記ワークの縁部に当接させた状態で転動させながら、前記加工ローラの前記案内部を基準とした位置を変位させる位置変位手段と、
   を備えていることを特徴とするヘミング加工装置。
4. 請求項３記載のヘミング加工装置において、
   さらに、前記加工ローラ及び前記ガイドローラの転動方向を相対的に変化させる方向変更手段を備えていることを特徴とするヘミング加工装置。

Images