JP5100346B2 - エアバックティアライン形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌パネルにエアバック用のティアラインを形成するエアバックティアライン形成装置に関する。

自動車等の車輌には、車輌に既定値以上の衝撃が作用した際に、パネルの内部に装着されたエアバックに対して気体を急激に供給することによりパネルの一部を開裂して車内に飛び出させて乗員を保護するエアバック装置が装着されている。そしてエアバックの膨張時にパネルの開裂を容易化するため、エアバック装着箇所に応じたパネルの裏面にティアライン（開裂線）を形成している。

尚、本発明において、ティアラインとは、エアバック膨張時にパネルの開裂を確実に行わせるため、パネルの裏面に形成される切れ目となるもので、エアバッグが突出可能な大きさの横長角形状及び該角形状の中央部左右方向に延びる間欠溝により形成される。

本出願人は、特許文献１に示すように、裏面にティアラインが形成されるパネルがセットされ、装置の前後方向（Ｙ軸方向）へ移動する加工テーブル、加工テーブルの上方にて水平方向（Ｘ軸方向）へ移動するスライダー及び該スライダーに対し、スピンドルに取付けられたエンドミルを上下方向（Ｚ軸方向）へ移動する上下動プレートを備えたエアバックティアライン形成装置を提案した。

該エアバックティアライン形成装置は、加工テーブル、スライダー及び上下動プレートをそれぞれの方向へ移動する駆動手段として、一般にサーボモータを使用し、これらサーボモータを、予め設定されたティアラインにおける間欠溝に関する位置データ及び溝深さデータ等に基づいてそれぞれの方向へ駆動制御してティアラインを形成している。

しかし、駆動手段としてサーボモータを使用する構成においては、以下の問題を有している。即ち、サーボモータを使用して加工テーブル、スライダー、上下動プレートをそれぞれの方向へ移動させるには、例えば送りねじ機構やベルト機構等のような回転運動を往復運動に変換する機構を必要とする。一般に、加工テーブルやスライダー及び上下動プレートの移動量（距離）は、それぞれのサーボモータの出力軸に装着されたロータリーエンコーダ等の回転位置検知器からの検知信号に基づいて検出している。このため、回転位置検知器によるサーボモータの回転量に基づく加工テーブルやスライダー及び上下動プレートの移動量と実際の移動量との間に誤差が発生することが避けられず、パネルに対してエンドミルを正確に移動して所定位置で、均一の深さからなるティアラインを形成できない問題を有している。

特に、本発明により形成しようとするティアラインは、エアバックの非膨張時には、パネル表面側からの外力によりパネルが開裂するのを有効に規制する一方、エアバックの膨張時には、パネルの開裂を容易化する必要から、ティアラインを高い精度で、かつ均一な深さで形成する必要がある。
特開２００５−９６７０５公報

解決しようとする問題点は、加工テーブル、スライダー、上下動プレートをそれぞれの方向へ移動させる駆動手段としてサーボモータを使用し、加工テーブル、スライダー、上下動プレートの各移動量を出力軸に設けられるロータリーエンコーダ等の回転位置検知器により検出する場合には、回転位置検知器による加工テーブルやスライダー及び上下動プレートの移動量と、これらの実際の移動量との間に誤差が発生することが避けられず、パネルに対してエンドミルを高い精度で移動し、均一深さのティアラインを形成できない点にある。

本発明は、パネル装着位置とパネルのティアライン加工位置に至る前後方向へ延出するＹ軸フレームに前後方向へ移動可能に支持されるＹ軸可動体と、該Ｙ軸可動体を前後方向へ移動するＹ軸リニアモータと、Ｙ軸可動体に取付けられ、ティアライン加工されるパネルを保持するパネル保持部材が取付けられた加工冶具と、ティアライン加工位置の上方にて前後方向と直交する水平方向に延出するＸ軸フレームに水平方向へ移動可能に支持されるＸ軸可動体と、該Ｘ軸可動体を水平方向へ移動するＸ軸リニアモータと、水平方向と直交する上下方向に延出してＸ軸可動体に固定されるＺ軸フレームに上下方向へ昇降可能に支持されるＺ軸可動体と、Ｚ軸可動体を上下方向へ移動するＺ軸リニアモータと、Ｚ軸可動体に取付けられ、スピンドルに取付けられてパネルにティアラインの間欠溝を形成するエンドミルと、Ｚ軸可動体の重量を受承してほぼ無負荷状態で移動可能にするバランサー部材とを備えたことを特徴とする。

本発明は、加工テーブル、スライダー、上下動プレートをそれぞれの方向へ移動させる駆動手段としてサーボモータを使用する場合に比べて、サーボモータの回転軸に装着される位置検知器により検知されるこれら部材の移動量と実際の移動量の誤差を低減してパネルに高い精度で、均一深さのティアラインを形成することができる。

本発明は、Ｙ軸可動体を前後方向へ移動する部材としてＹ軸リニアモータ、Ｘ軸可動体を水平方向へ移動する部材としてＸ軸リニアモータ、Ｚ軸可動体を上下方向へ移動する部材としてＺ軸リニアモータを使用すると共にＺ軸可動体にバランサー部材を取付けてＺ軸可動体の重量を受承してほぼ無負荷状態で移動可能にすることを最良の形態とする。

以下に実施形態を示す図に従って本発明を説明する。
図１乃至図４に示すように、エアバックティアライン形成装置１における本体フレーム３の前方には、前後方向（Ｙ軸方向）に延びるＹ軸フレーム５が固定される。該Ｙ軸フレーム５の前後各端部には、Ｙ軸フレーム５と平行に延びる軸線を有したＹ軸ロッド７の端部がそれぞれ固定される。Ｙ軸フレーム５の上面には、Ｙ軸方向に対し、所定の位置分解能に応じた間隔で異なる磁極（Ｎ極及びＳ極）が交互に配列されたＹ軸リニアモータの一部を構成するＹ軸固定子９が設けられる。

Ｙ軸フレーム５には、Ｙ軸可動体１１が、Ｙ軸方向へ移動するように支持される。該Ｙ軸可動体１１には、コイルが卷回され、異なる磁極に励磁される多数の極歯が所定の位置分解能に応じた間隔で配列されたＹ軸リニアモータの一部を構成するＹ軸可動子（図示せず）が、Ｙ軸固定子９に対して微小の間隔をおいて相対するように取付けられる。

また、Ｙ軸可動体１１には、Ｙ軸ロッド７を挿通するＹ軸制動部材１５が固定される。該Ｙ軸制動部材１５は、内蔵された圧縮バネ等の弾性部材の弾性力により、常には互いに離間する方向に付勢された少なくとも一対のブレーキシューを、供給される圧縮空気圧で移動するピストン（いずれも図示せず）により、弾性部材の弾性力に抗して互いに近づく方向へ移動してＹ軸ロッド７を挟持して制動する構成からなる。

Ｙ軸可動体１１には、冶具テーブル１７が固定される。該冶具テーブル１７の水平方向両端部は、本体フレーム３にそれぞれ固定された支持レール１９に対し、図示する前後方向へ移動可能に支持される。また、冶具テーブル１７には、加工冶具２１が交換可能に取付けられる。該加工冶具２１は、ティアライン加工されるパネル２３の種類に応じて、予め、複数種類、用意され、加工されるパネル２３に応じて適宜、交換される。

該加工冶具２１のティアライン加工箇所には、パネル保持部材２５が設けられる。該パネル保持部材２５は、パネル２３のティアライン加工箇所を、位置決め状態で吸着保持する部材で、その載置板２５ａには、図示しない吸引装置に接続される複数の吸引口２５ｂが形成される。また、載置板２５ａには、複数のパネル検知器２５ｃが設けられる。各パネル検知器２５ｃは、例えば磁気スケール等で構成され、検知ロッドの伸縮量に基づいて載置板２５ａ上にパネル２３が所定の状態で吸着保持されたか否かを検知すると共に後述する残厚検知器６３からの検知信号と共にティアライン２３ａを構成する間欠溝２３ｂにおけるパネル２３の残厚を検知する。尚、図中の符号２５ｄは、載置板２５ａ上に取付けられ、載置されるパネル２３への傷付きを防止するクッション材である。

本体フレーム３の後方には、Ｙ軸フレーム５の長手方向と直交する水平方向に延びるＸ軸フレーム２７が、加工冶具２１の上方に位置するように取付けられる。また、Ｘ軸フレーム２７には、水平方向に軸線を有したＸ軸ロッド２９が、平行に取付けられる。該Ｘ軸フレーム２７には、水平方向に所定の検出分解能に応じた間隔をおいて異なる磁極が交互に配列されたＸ軸リニアモータの一部を構成するＸ軸固定子３１が取付けられる。

Ｘ軸フレーム２７には、Ｘ軸可動体３３が、水平方向へ移動可能に支持される。該Ｘ軸可動体３３には、コイルが卷回され、異なる磁極に励磁される多数の極歯が所定の位置分解能に応じた間隔で配列されたＸ軸リニアモータの一部を構成するＸ軸可動子（図示せず）が、Ｘ軸固定子３１に対して微小の間隔をおいて相対するように取付けられる。

Ｘ軸可動体３３には、Ｘ軸ロッド２９に挿通されるＸ軸制動部材３７が固定される。該Ｘ軸制動部材３７は、Ｙ軸制動部材１５と同様の構成で、一対のブレーキシューによりＸ軸ロッド２９を挟持してＸ軸可動体３３の停止状態を保持する。

Ｘ軸可動体３３には、Ｘ軸フレーム２７の長手方向と直交する上下方向に延びるＺ軸フレーム４１が固定される。該Ｚ軸フレーム４１には、上下方向に所定の検出分解能に応じた間隔をおいて異なる磁極が交互に配列されたＺ軸リニアモータの一部を構成するＺ軸固定子４３が取付けられる。Ｚ軸フレーム４１には、Ｚ軸可動体４５が、上下方向へ移動可能に支持され、該Ｚ軸可動体４５には、コイルが卷回され、異なる磁極に励磁される多数の極歯が所定の位置分解能に応じた間隔で配列されたＺ軸リニアモータの一部を構成するＺ軸可動子（図示せず）が、Ｚ軸固定子４３に相対するように取付けられる。

Ｚ軸フレーム４１には、バランサー部材５１の上部が固定される。該バランサー部材51のロッドは、Ｚ軸可動体４５に取付けられた取付け板４９の下部に固定される。該バランサー部材５１は、単動形エアーシリンダーにより構成され、切換バルブ及びリリーフ弁（いずれも図示せず）により、常に後述するスピンドル及びエンドミル５５を含むＺ軸可動体４５の重量を受承する圧力のエアーをシリンダー内に供給してＺ軸可動体４５を、上下方向に対して無負荷状態で支持する。

又、バランサー部材５１には、Ｚ軸制動部材５３が、ロッド５１ａを挿通して固定される。該Ｚ軸制動部材５３は、Ｙ軸制動部材１５及びＸ軸制動部材３７と同様の構成で、内蔵された一対のブレーキシューによりロッド５１ａを挟持してＺ軸可動体４５の停止状態を保つ。

尚、Ｚ軸制動部材５３は、Ｚ軸可動体４５に対し、ロッド５１ａを挿通するように固定し、Ｚ軸可動体４５の停止時に一対のブレーキシューによりロッド５１ａを挟持して停止状態を保つ構成であってもよい。

Ｚ軸可動体４５には、取付け板４９が固定され、該取付け板４９の下部には、スピンドルにエンドミル５５が交換可能に取付けられた電動モータ５７が固定される。そして上記エンドミル５５は、電動モータ５７の駆動に伴って所定の方向へ回転させる。また、電動モータ５７の側方に位置する取付け板４９の下部には、レール４９ａに設けられ、該該レール４９ａには、シリンダーや電磁ソレノイド等の上下動部材５９に連結された可動板６１が昇降可能に支持される。そして可動板６１には、エンドミル５５の軸線と平行な検知ロッドを有した磁気スケール等の残厚検知器６３が取付けられる。該残厚検知器６３の検知ロッドは、可動板６１が上方へ移動した状態においては、その先端がエンドミル５５の先端より上方位置すると共に可動板６１が下方へ移動した状態においては、その先端がエンドミル５５の先端より下方に位置する。

尚、Ｙ軸可動体１１、Ｘ軸可動体３３及びＺ軸可動体４５には、それぞれの移動位置を検知する図示しない位置検知器が取付けられる。これら位置検知器としては、それぞれのフレーム５，２７，４１に対し、長手方向に沿って取付けられ、長手方向に対して多数のスリットが所定の位置検知分解能に応じた間隔をおいて形成される図示しないタイミングフェンスと、それぞれの可動体１１，３３，４５に対し、対応するタイミングフェンスを挟んで取付けられるレーザダイオード、ＬＥＤ等の発光素子及びフォトダイオード等の受光素子からなる図示しない光学部材により構成される。これら位置検知器は、それぞれの可動体１１，３３，４５の移動に伴って対応する発光素子からタイミングフェンスに向かって照射されてスリットを通過した光に基づいて受光素子から出力される電気信号により各可動体１１，３３，４５の移動位置を検出する。

上記説明の位置検知器としては、各フレーム５，２７，４１の長手方向に対し、所定の検出分解能に応じた間隔で異なる磁極が交互に着磁された図示しない磁気部材を取付けると共に各可動体１１，３３，４５に、上記磁気部材に相対してホール素子等の図示しない磁気検知器を相対して取付け、磁気検知器からの電気信号に基づいて各可動体１１，３３，４５の移動位置を磁気的に検出する構成であってもよい。

次に、上記のように構成されたエアバックティアライン形成装置１によるティアラインの形成作用を説明する。
先ず、Ｙ軸リニアモータを駆動制御してＹ軸可動体１１を、本体フレーム３前方の装着位置に移動させた後に、Ｙ軸制動部材１５を作動してＹ軸可動体１１の停止状態を保持させる。この状態で、加工冶具２１のパネル保持部材２５に対し、裏面にティアラインを形成しようとするパネル２３を載置して吸着保持させる。

尚、上記したパネル２３の装着時において、Ｘ軸可動体３３及びＺ軸可動体４５は、それぞれのホームポジションに移動待機している。その際に、それぞれの制動部材３７，５３を作動してＸ軸可動体３３及びＺ軸可動体４５の停止状態を保持させる。

このとき、加工冶具２１にパネル２３を装着する際に、装着する際の衝撃や加工冶具２１に対する作業者の接触等によりＹ軸可動体１１が位置ずれして装着作業の障害になる恐れがあるが、Ｙ軸制動部材１５によりＹ軸可動体１１の移動が規制されるため、加工冶具２１に対するパネルの装着作業時を短時間で、効率的に行うことができる。また、パネル保持部材２５に対してパネル２３が正規の状態で吸着保持されると、複数のパネル検知器２５ｃがパネル検知状態に遷移し、パネル２３が装着されたことを検知する。更に、各パネル検知器２５ｃは、図５に示すようにパネル２３の表面に当接する検知ロッドの移動ストロークにより載置板２５ａとパネル２３の表面との間隔を測定する。

次に、Ｙ軸制動部材１５の作動を解除した後にＹ軸リニアモータを駆動制御してＹ軸可動体１１を、加工冶具２１に装着されたパネル２３が、所定のティアライン加工位置に位置するように移動させる。この状態にてパネル２３裏面におけるティアライン加工箇所に対し、エンドミル５５をティアライン加工が可能な下方へ移動させると共に電動モータ５７を回転駆動してエンドミル５５を回転させる。

そしてＸ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを、予め設定されたティアライン２３ａの溝位置データに関する二次元データに基づいて駆動制御して吸着保持されたパネル２３を水平方向に移動させると共にＺ軸リニアモータを、予め設定された溝深さに基づいて演算されたＺ軸データに基づいて駆動制御してエンドミル５５を上下方向へ移動してティアライン２３ａの間欠溝２３ｂを、所定の残厚を残した状態で形成する。（図６参照）

このとき、Ｚ軸可動体４５が昇降移動する際に、Ｚ軸可動体４５の重量がバランサー部材５１により受承されてほぼ無負荷状態になっているため、Ｚ軸リニアモータが低トルクであっても、Ｚ軸可動体４５を高精度で、かつ高い応答性で移動させることができる。即ち、Ｚ軸可動体４５が下方へ移動する際に、切換えバルブ及びリリーフ弁によりバランサー部材５１に供給される流体圧を、常にＺ軸可動体４５の重量を受承するように吸気及び排気制御してＺ軸可動体４５をほぼ無負荷状態で移動可能にさせる。

また、下方向に対するＺ軸可動体４５の移動量は、パネル２３の厚さ及び間欠溝２３ｂの深さが予め決まっているため、上記したパネル検知器２５ｃにより検知された載置板２５ａと吸着保持されたパネル２３の表面との間隔及び間欠溝２３ｂの深さに関するデータに基づいてＺ軸可動体４５の移動量であるＺ軸データを演算処理し、該データに基づいてＺ軸可動体４５を移動制御させる。

尚、上記したパネル２３に対してティアライン２３ａの加工が終了すると、Ｚ軸可動体４５を、一旦、Ｚ軸のホームポジションに戻した状態で上下動部材５５を作動して残厚検知器６３を下方へ移動し、その検知ロッドの先端を、エンドミル５５の先端より下方に位置させる。そしてＸ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを、予め設定されたティアライン２３ａの溝位置データに関する二次元データに基づいて駆動制御して残厚検知器６３を、サンプリングされた間欠溝２３ｂに位置させた後にＺ軸リニアモータを駆動制御して残厚検知器６３の検知ロッドを間欠溝２３ｂ内に進入させてパネル２３の残厚を検知する。

本実施例は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の駆動部材としてリニアモータを使用するため、それぞれの可動体の移動量（距離）を、駆動部材としてサーボモータを使用する場合に比べて、誤差なく検知してティアラインの間欠溝を、高精度に形成することができる。また、特にＺ軸可動体４５にあっては、バランサー部材５１によりその重量を受承して無負荷状態で昇降させることができ、低トルクのＺ軸リニアモータを使用してエンドミル５９を高精度で、かつ高い応答性で移動させることができる。

上記説明は、エンドミル５５が設けられた電動モータ５７を固定的に取付けると共に残厚検知器６３を昇降可能に設ける構成としたが、反対に電動モータ５７を所定のストロークで昇降可能に設けると共に残厚検知器６３を固定的に設ける構成であってもよい。

エアバックティアライン形成装置の概略を示す正面図である。 図１の平面図である。 加工冶具の移動機構を示す斜視図である。 Ｘ軸可動体の移動機構を示す斜視図である。 パネル保持部材に装着されたパネルの検知状態を示す説明図である。 ティアラインの間欠溝形成状態を示す説明図である。

符号の説明

１ エアバックティアライン形成装置
３ 本体フレーム
５ Ｙ軸フレーム
７ Ｙ軸ロッド
９ Ｙ軸固定子
１１ Ｙ軸可動体
１５ Ｙ軸制動部材
１７ 冶具テーブル
１９ 支持レール
２１ 加工冶具
２３ パネル
２５ パネル保持部材
２５ａ 載置板
２５ｂ 吸引口
２５ｃ パネル検知器
２７ Ｘ軸フレーム
２９ Ｘ軸ロッド
３１ Ｘ軸固定子
３３ Ｘ軸可動体
３７ Ｘ軸制動部材
４１ Ｚ軸フレーム
４３ Ｚ軸固定子
４５ Ｚ軸可動体
４９ 取付け板
５１ バランサー部材
５１ａ ロッド
５３ Ｚ軸制動部材
５５ エンドミル
５７ 電動モータ
５９ 上下動部材
６１ 可動板
６３ 残厚検知器

Claims (7)

1. パネル装着位置とパネルのティアライン加工位置に至る前後方向へ延出するＹ軸フレームに前後方向へ移動可能に支持されるＹ軸可動体と、
   該Ｙ軸可動体を前後方向へ移動するＹ軸リニアモータと、
   Ｙ軸可動体に取付けられ、ティアライン加工されるパネルを保持するパネル保持部材が取付けられた加工冶具と、
   ティアライン加工位置の上方にて前後方向と直交する水平方向に延出するＸ軸フレームに水平方向へ移動可能に支持されるＸ軸可動体と、
   該Ｘ軸可動体を水平方向へ移動するＸ軸リニアモータと、
   水平方向と直交する上下方向に延出してＸ軸可動体に固定されるＺ軸フレームに上下方向へ昇降可能に支持されるＺ軸可動体と、
   Ｚ軸可動体を上下方向へ移動するＺ軸リニアモータと、
   Ｚ軸可動体に取付けられ、スピンドルに取付けられてパネルにティアラインの間欠溝を形成するエンドミルと、
   Ｚ軸可動体の重量を受承してほぼ無負荷状態で移動可能にするバランサー部材と、
   を備えたエアバックティアライン形成装置。
2. 請求項１のＹ軸リニアモータ、Ｘ軸リニアモータ及びＺ軸リニアモータは、対応するそれぞれのフレームに設けられ、長手方向に対して所定の移動分解能に応じた異なる磁極が交互に配列された固定子と、対応するそれぞれの可動体に固定子と微小の間隔をおいて相対して設けられ、移動分解能に応じた間隔で配列された電磁石の極歯を有した可動子からなるエアバックティアライン形成装置。
3. 請求項１のバランサー部材は、シリンダーからなり、切換えバルブ及びリリーフ弁によりＺ軸可動体の重量を受承する圧力の流体を供給してＺ軸可動体をほぼ無負荷状態で移動可能したエアバックティアライン形成装置。
4. 請求項１において、Ｘ軸可動体、Ｙ軸可動体及びＺ軸可動体は、その移動停止時に制動部材により停止状態を保持可能にしたエアバックティアライン形成装置。
5. 請求項４の各制動部材は、可動体が移動可能に支持されるフレームの長手方向に沿って取付けられるロッドと、該ロッドを挟んで対向配置される一対のブレーキシューと、該一対のブレーキシューを互いに近づく方向及び互いに離間する方向へ移動するピストンとからなるエアバックティアライン形成装置。
6. 請求項１のエンドミルは、Ｚ軸可動体に対し、一定のストロークで上下動可能に設けられたエアバックティアライン形成装置。
7. 請求項６において、エンドミルは、Ｚ軸可動体に取付けられた電磁ソレノイド及びシリンダーにより一定のストロークで上下動するエアバックティアライン形成装置。

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