JP5399135B2 - ヘミング加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、一方のワークのフランジ部を他方のワーク側に折り曲げながら押圧して、両者を折り曲げ接合するヘミング加工装置に関するものである。

一般に、例えば自動車のドアは、アウターパネルにインナーパネルを位置決め載置した状態で、アウターパネルの外周に一体的に延設されるフランジ部をインナーパネル側に折り曲げながら押圧して、両者を折り曲げ接合して構成されている。このような折り曲げ接合に、所謂、ヘミング加工装置が採用されている。

従来のヘミング加工装置は、円形状ローラヘッドによるヘミング加工が行われ、ロボットにてローラヘッドを一方のワークのフランジ部に沿って転動させながら、該フランジ部を他方のワーク側に折り曲げながら押圧してヘミング加工が行われる（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６１−１７７７２４号公報

しかしながら、従来のローラヘッドによるヘミング加工では、ローラヘッドによる一方のワークのフランジ部の折り曲げ加工時に、ローラヘッドの各ワークの押圧面に対するアプローチアングルが大きいために、一方のワークのフランジ部の被曲げ加工部と、これから曲げ加工が成される未曲げ加工部との間でフランジ部が伸びる状況が発生する。そのため、図９に示すように、この伸びた部分が、折り曲げられた後の一方のワーク２のフランジ部４に波状のしわとして残り、これが意匠面の品質不良の原因となっている。

この対策として、ヘミング加工を複数回に分けて、１ステップごとの曲げ量を少なくすれば伸び量を低減することができ、フランジ部の波状のしわが改善でき、意匠面に係る品質不良を改善することができるが、加工時間が大幅に増加してしまい現実的ではない。また、ローラヘッドの外径を大きくすることで、対処することができるが、ロボットの能力やロボットへのティーチングの容易さ等を考慮するとローラヘッドの外径を大きくするには限界がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、意匠面に係る品質不良を改善するヘミング加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のヘミング加工装置は、各ワークを押圧する、２個のローラ部材に巻回される無端状の押圧部材を備えたヘム加工ヘッドを有しており、前記各ローラ部材は、前記ワークに沿って配置され互いに接近・遠退方向に移動自在に支持され、アプローチアングルを所望値に設定すべく各ローラ部材間の間隔を調整可能であることを特徴としている。
これにより、一方のワークのフランジ部の意匠面に係る品質不良を改善することができる。
なお、本発明のヘミング加工装置の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項乃至（５）項の各々が、請求項１乃至請求項５の各々に相当する。

（１）一方のワークのフランジ部を他方のワーク側に折り曲げながら押圧して、両者を折り曲げ接合するヘミング加工装置であって、該ヘミング加工装置は、各ワークを押圧する、２個のローラ部材に巻回される無端状の押圧部材を備えたヘム加工ヘッドを有しており、前記各ローラ部材は、前記ワークに沿って配置され互いに接近・遠退方向に移動自在に支持され、アプローチアングルを所望値に設定すべく各ローラ部材間の間隔を調整可能であることを特徴とするヘミング加工装置。
（１）項のヘミング加工装置では、押圧部材が一方のワークのフランジ部を他方のワーク側に折り曲げながら押圧する際、アプローチアングル（一方のワークの押圧面に対する押圧部材の入力角度）を所望値に設定すべく各ローラ部材間の間隔を調整可能であり、該アプローチアングルが、従来のローラヘッドによるアプローチアングルよりも小さくなるために、ヘミング加工時における、一方のワークのフランジ部の被曲げ加工部と、これから曲げ加工が成される未曲げ加工部との間における伸び量を減少させることができ、ひいては、従来発生していた、一方のワークのフランジ部の波状のしわが改善されて、意匠面の品質不良が改善される。

（２）前記ヘム加工ヘッドは、前記押圧部材内に備えられ、該押圧部材の張力を調整する張力調整用部材を備えたことを特徴とする（１）項に記載のヘミング加工装置。
（２）項のヘミング加工装置では、押圧部材の張力を適宜調整することができる。

（３）前記各ローラ部材及び前記張力調整用部材はそれぞれスプロケットで構成され、前記押圧部材は、前記各スプロケットに巻回されるチェーンに連結部材を介して連結される複数の押圧ブロックで構成されることを特徴とする（２）項に記載のヘミング加工装置。
（３）項のヘミング加工装置では、簡易な構成でヘム加工ヘッドを形成することが可能になる。

（４）前記ヘム加工ヘッドはロボットのアーム先端に連結され、前記ヘム加工ヘッドと前記ロボットのアーム先端との間に、互いに遠退する方向に付勢する付勢手段が備えられることを特徴とする（１）項〜（３）項のいずれかに記載のヘミング加工装置。
（５）前記ヘム加工ヘッドには、前記チェーンに当接される当接部が設けられ、前記チェーンを前記付勢手段により前記当接部を介して各ワークに向かって付勢することを特徴とする（４）項に記載のヘミング加工装置。
（４）項及び（５）項のヘミング加工装置では、チェーンを付勢手段により当接部を介して各ワークに向かって付勢するので、ヘム加工ヘッドの組立ガタ等を吸収することができ、ロボットからの押圧力を減少させることなくヘム加工ヘッドを介して各ワークに伝達することができる。

（６）前記各ローラ部材及び前記張力調整用部材はスプロケットがそれぞれ３個備えられて構成され、前記ローラ部材として構成される２個のスプロケットが一方のワークのフランジ部に沿ってそれぞれ配置されると共に、前記張力調整用部材として構成されるスプロケットが、前記各ローラ部材として構成される２個のスプロケット間に配置され、各スプロケットの回転中心を結ぶ形状が三角形状を呈することを特徴とする（１）項〜（５）項のいずれかに記載のヘミング加工装置。
（６）項のヘミング加工装置では、ヘム加工ヘッドの形状が、各ワークへの押圧に対して最適形状となる。

本発明のヘミング加工装置によれば、意匠面に係る品質不良を改善するヘミング加工装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るヘミング加工装置を示す概略図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るヘミング加工装置に採用されるヘム加工ヘッドの平面図である。 図３は、図２のヘム加工ヘッドの側面図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置に採用されるヘム加工ヘッドの側面図である。 図５は、図４のヘム加工ヘッドの正面図である。 図６は、図４のヘム加工ヘッドに採用されたリンク機構を示す図である。 図７は、図６の押圧部材の進行方向矢視図である。 図８は、図４のヘム加工ヘッドの構成である押圧部材の移動軌跡を示した図である。 図９は、従来のヘミング加工装置により、一方のワークのフランジ部に発生する波状のしわを示した図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図８に基いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るヘミング加工装置１ａ、１ｂは、図１に示すように、アウターワーク２のフランジ部４（図２参照）をインナーワーク３（図２参照）側に折り曲げながら押圧するヘム加工ヘッド５ａ、５ｂと、該ヘム加工ヘッド５ａ、５ｂがアーム先端に連結され、該ヘム加工ヘッド５ａ、５ｂをアウターワーク２のフランジ部４に沿って移動させるロボット６とから構成される。
なお、後述する本発明の第１の実施形態に係るヘミング加工装置１ａが、特許請求の範囲に記載した発明に対応するものである。

まず、本発明の第１の実施形態に係るヘミング加工装置１ａを図２及び図３に基いて説明する。
ヘム加工ヘッド５ａは、図２及び図３に示すように、ロボット６のアーム先端（図１参照）に連結される本体部１０と、該本体部１０に連結され、アウターワーク２のフランジ部４をインナーワーク３側に折り曲げながら押圧する、複数のローラ部材１２に巻回される無端状の押圧部材１１ａと、該押圧部材１１ａ内に備えられ、該押圧部材１１ａの張力を調整する張力調整用部材１３とから構成される。
なお、本実施の形態では、図３に示すように、ローラ部材１２はアウターワーク２のフランジ部４に沿って２個配置されると共に、張力調整用部材１３は各ローラ部材１２間に配置され、各ローラ部材１２及び張力調整用部材１３の各中心を結ぶ形状が三角形状を呈している。

図２及び図３に示すように、ヘム加工ヘッド５ａの本体部１０には、張力調整用部材１３を収容するための凹部１４が形成されると共に、該凹部１４よりもアウター及びインナーワーク２、３側に配置され、２個のローラ部材１２を支持する支持部１５がそれぞれ形成される。また、ヘム加工ヘッド５ａの本体部１０の凹部１４を形成するロボット側壁部１６と、ロボット６のアーム先端に連結されるロボットアタッチメント１７とは２本の連結シャフト１８により連結される。各連結シャフト１８の周りには付勢手段であるスプリング２０が配設され、各スプリング２０の両端面がロボットアタッチメント１７と、本体部１０のロボット側壁部１６とに当接されている。そして、各スプリング２０よりヘム加工ヘッド５ａと、ロボットアタッチメント１７、すなわちロボット６のアーム先端とは、常時互いに遠退する方向に付勢される。

図２及び図３に示すように、各ローラ部材１２及び張力調整用部材１３は、スプロケット２１、２２が軸方向に２個並んで構成されるスプロケットユニット２３として具体化される。２個のスプロケット２１、２２は、チェーン２４が巻回される歯２５の位置が互いに遠くなるように当接されて配置される。各スプロケット２１、２２には複数のベアリング２６を介して連結シャフト２７が挿通される。

張力調整用部材１３としてのスプロケットユニット２３は、その連結シャフト２７が連結バー２８の挿通孔に挿通され、この連結バー２８はロボットアタッチメント１７側とアウター及びインナーワーク２、３側との間を直線的に移動自在にヘム加工ヘッド５ａの本体部１０に連結される。なお、連結バー２８のアウター及びインナーワーク２、３側の面には本体部１０の一部位にねじ込まれる調整ねじ３０が当接され、該調整ねじ３０のねじ込みにより張力調整用部材１３としてのスプロケットユニット２３を、ロボットアタッチメント１７側とアウター及びインナーワーク２、３側との間で直線的に移動させて、その位置に固定することができる。
一方、ローラ部材１２としてのスプロケットユニット２３は、アウターワーク２のフランジ部４に沿ってそれぞれ２個配置されると共に、その連結シャフト２７を介してヘム加工ヘッド５ａの本体部１０に設けた各支持部１５に互いに接近・遠退する方向に移動自在に支持される。また、ローラ部材１２としての各スプロケットユニット２３は、互いに接近・遠退する方向に移動可能で、所望位置にて固定できる構成である。

各ローラ部材１２及び張力調整用部材１３として具体化された各スプロケットユニット２３を構成する２個のスプロケット２１、２２の各歯２５、２５にそれぞれチェーン２４が巻回される。また、チェーン２４を構成する、間隔を置いて配置されるローラ３１のうち、２本のローラ３１の内側端面を接続する接続プレートから連続して内方に向かって突出する連結部材３３が形成される。このように、チェーン２４には、２本のローラ３１ごとに連結部材３３が内方に向かって突設されるようになる。そこで、本実施の形態では、１個のスプロケットユニット２３に対して軸方向両端の各歯２５、２５にチェーン２４がそれぞれ巻回されており、２本のチェーン２４から対向するように延びる各連結部材３３、３３がチェーン２４に沿って複数設けられる。そして、２本のチェーン２４から対向するように延びる各連結部材３３、３３の１セットが、各チェーン２４を覆うように配置される断面台形状の１個の押圧ブロック３４に固定され、この押圧ブロック３４がチェーン２４に沿って複数配置される。これら複数の押圧ブロック３４が、アウター及びインナーワーク２、３を押圧する無端状の押圧部材１１ａとして構成される。

また、図２及び図３に示すように、ヘム加工ヘッド５ａの本体部１０の凹部１４を形成するワーク側壁部３５には、アウター及びインナーワーク２、３側に周回してきた各チェーン２４の５本程度のローラ３１に当接される当接部３６（図３において斜線で示す部位）がアウター及びインナーワーク２、３側に突設されるように形成される。これにより、アウター及びインナーワーク２、３側に回ってきた各チェーン２４は、スプリング２０により当接部３６を介してアウター及びインナーワーク２、３側に付勢されるので、ヘム加工ヘッド５ａの組立ガタ等が吸収されて、ロボット６からの押圧力を減少させることなくヘム加工ヘッド５ａを介してアウター及びインナーワーク２、３に伝達するようになる。

次に、本発明の第１の実施形態に係るヘミング加工装置１ａの作用を説明する。
なお、各ローラ部材１２、１２としてのスプロケットユニット２３、２３間の間隔を適宜距離に設定して、押圧部材１１ａのアプローチアングルを従来のローラヘッドのアプローチアングルよりも小さくなるように設定している。
そして、まず、ロボット６のアーム先端に連結されたヘム加工ヘッド５ａをアウターワーク２のフランジ部４と対向するように配置する。
次に、ロボット６によりヘム加工ヘッド５ａを、押圧部材１１ａ（各押圧ブロック３４）がアウターワーク２のフランジ部４をインナーワーク３側に折り曲げ押圧するように移動させる。
すなわち、ヘム加工ヘッド５ａをアウターワーク２のフランジ部４に沿って前進させると、ローラ部材１２及び張力調整用部材１３としての３個のスプロケットユニット２３が回転しながら押圧部材１１ａが回転しつつ、該押圧部材１１ａがアウターワーク２のフランジ部４をインナーワーク３側に折り曲げ押圧しながら進行方向へ移動される。この時、アウター及びインナーワーク２、３側に回ってきた各チェーン２４は、スプリング２０により当接部３６を介してアウター及びインナーワーク２、３側に付勢されるため、押圧部材１１ａのアウター及びインナーワーク２、３への押圧を補助するようになる。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るヘミング加工装置１ａでは、ヘム加工ヘッド５ａが、アウターワーク２のフランジ部４をインナーワーク３側に折り曲げながら押圧する、各ローラ部材１２としてのスプロケットユニット２３に巻回される無端状の各チェーン２４に連結される複数の押圧ブロック３４（押圧部材１１ａ）を備え、各ローラ部材１２、１２としてのスプロケットユニット２３、２３間を適宜距離に設定することでアプローチアングルを従来のローラヘッドのアプローチアングルよりも小さくすることができるので、ヘミング加工時における、アウターワーク２のフランジ部４の被曲げ加工部と、これから曲げ加工が成される未曲げ加工部との間における伸び量を減少させることができ、ひいては、アウターワーク２のフランジ部４の波状のしわが改善されて、意匠面の品質不良が改善される。

次に、本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置１ｂを図４〜図７に基いて説明する。
本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置１ｂに採用されるヘム加工ヘッド５ｂは、図４及び図５に示すように、ロボット６のアーム先端に連結される本体部４０と、該本体部４０に連結され、アウターワーク２のフランジ部４をインナーワーク３側に折り曲げながら押圧する押圧部材１１ｂと、該押圧部材１１ｂに連結されるリンク機構４１とから構成される。

ヘム加工ヘッド５ｂの本体部４０には、図４及び図５に示すように、ロボット６のアーム先端に連結されるフランジ部４２が備えられる。本体部４０にはフランジ部４２の図視下方には、スライダー４３に設けたＬＭガイド４４がスライドするレール部４５が備えられる。また、スライダー４３には、本体部４０に支持されるエアシリンダ４６（付勢手段）からのピストンロッド４７が連結部材４８を介して連結され、スライダー４３のアウター及びインナーワーク２、３側にはリンク機構支持体５０が連結される。このリンク機構支持体５０に後で詳述するリンク機構４１が連結される。そして、リンク機構支持体５０は、エアシリンダ４６により、スライダー４３を介してアウター及びインナーワーク２、３側に付勢される。
リンク機構４１は、図５及び図６に示すように、リンク機構支持体５０の突設部５１に一端が枢着され、アウター及びインナーワーク２、３側に向かって延びる第１リンク材５２と、該第１リンク材５２の他端に枢着され、ヘム加工ヘッド５ｂの進行方向に延びる第２リンク材５３とからなる。

図４に示すように、リンク機構支持体５０の図視上方（フランジ部４２側）には、サーボモータ５４が配置され、該サーボモータ５４はリンク機構支持体５０と共に移動自在に本体部４０に支持される。サーボモータ５４の主軸５５に第１伝達シャフト５６が連結される。該第１伝達シャフト５６はベアリングを介してリンク機構支持体５０に支持されて図視下方に延びる。該第１伝達シャフト５６の図視下端面で、その中心から径方向に所定距離オフセットした位置に第２伝達シャフト５７が一体的に接続される。該第２伝達シャフト５７が第２リンク材５３の他端に連結される。
また、図４〜図６に示すように、リンク機構４１の第２リンク材５３にブロック状の押圧部材１１ｂが固定される。この押圧部材１１ｂのアウター及びインナーワーク２、３を押圧する押圧部位５８は、進行方向に沿って次第にワーク２、３から離間される湾曲面で構成される。図７に示すように、押圧部材１１ｂは、進行方向に直交する方向の断面形状がＬ字状に形成され、押圧部位５８の図視下部の角部が面取り６３されて構成される。押圧部材１１ｂの段部５９に第２リンク材５３が固定される。なお、押圧部材１１ｂの面取り部分６３は、図４に示すように、アウターワーク３のフランジ部４の先端側に位置するようになる。

図４に示すように、下型６０には、アウター及びインナーワーク２、３が載置される突設部６１が形成され、該突設部６１のアウター及びインナーワーク２、３側とは反対側の面に、ヘム加工ヘッド５ｂの本体部４０と連結されたカムフォロア６２が当接される。

次に、本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置１ｂの作用を説明する。
まず、ロボット６のアーム先端に連結されたヘム加工ヘッド５ｂを、アウターワーク２のフランジ部４と対向するように配置する。
次に、ロボット６によりヘム加工ヘッド５ｂを、押圧部材１１ｂがアウターワーク２のフランジ部４をインナーワーク３側に折り曲げ押圧するように移動させる。
すると、ヘム加工ヘッド５ｂの進行に伴って、エアシリンダ４６の駆動により押圧部材１１ｂのアウター及びインナーワーク２、３への押圧を補助し、これと同時に、図６に示すように、サーボモータ５４の駆動により第２伝達シャフト５７がサーボモータ５４の主軸５５の中心Ｏを中心に回動し、第２リンク材５３の一端が主軸５５の中心Ｏを中心に回動する。この動作により、第１リンク材５２は、リンク機構支持体５０との枢着部位を中心にスイングする。
その結果、図８から解るように、第２リンク材５３に連結された押圧部材１１ｂは、アウターワーク２のフランジ部４をインナーワーク３側に折り曲げ押圧しつつ、アウター及びインナーワーク２、３に向かって進退するような環状軌跡を描くようになる。すなわち、図８に示す押圧部材１１ｂの移動軌跡を参照すると、サーボモータ５４が反時計周りで回転した場合、押圧部材１１ｂは、太実線で示す位置→薄実線で示す位置→２点鎖線で示す位置→点線で示す位置を移動し、環状軌跡を繰り返し描くようになる。なお、押圧部材１１ｂのＡ部は楕円形状の軌跡を描き、Ｂ部は略円形状の軌跡を描くようになる。

以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置１ｂでは、ヘム加工ヘッド５ｂが前進する際、押圧部材１１ｂはアウターワーク２をインナーワーク３側に折り曲げながら押圧しているが、該押圧部材１１ｂはリンク機構４１によりアウター及びインナーワーク２、３に向かって進退するような環状軌跡を描くため、アウターワーク２のフランジ部４に対して擦り曲げるようにヘミング加工を行う。
これにより、本発明の第２の実施形態に係るヘミング加工装置１ｂでは、第１の実施形態に係るヘミング加工装置１ａと同様に、ヘミング加工時における、アウターワーク２のフランジ部４の被曲げ加工部と、これから曲げ加工が成される未曲げ加工部との間における伸び量を減少させることができ、ひいては、アウターワーク２のフランジ部４の波状のしわが改善されて、意匠面の品質不良が改善される。

１ａ、１ｂ ヘミング加工装置，２ アウターワーク（一方のワーク），３ インナーワーク（他方のワーク），４ フランジ部，５ａ、５ｂ ヘム加工ヘッド，６ ロボット，１１ａ、１１ｂ 押圧部材，１２ ローラ部材，１３ 張力調整用部材，２０ スプリング（付勢手段），２１、２２ スプロケット，２３ スプロケットユニット，２４ チェーン，３３ 連結部材，３４ 押圧ブロック，３６ 当接部，４１ リンク機構，４６ エアシリンダ（付勢手段），５２ 第１リンク材，５３ 第２リンク材，５４ サーボモータ，５６ 第１伝達シャフト，５７ 第２伝達シャフト，５８ 押圧部位

Claims (5)

1. 一方のワークのフランジ部を他方のワーク側に折り曲げながら押圧して、両者を折り曲げ接合するヘミング加工装置であって、
   該ヘミング加工装置は、各ワークを押圧する、２個のローラ部材に巻回される無端状の押圧部材を備えたヘム加工ヘッドを有しており、
   前記各ローラ部材は、前記ワークに沿って配置され互いに接近・遠退方向に移動自在に支持され、アプローチアングルを所望値に設定すべく各ローラ部材間の間隔を調整可能であることを特徴とするヘミング加工装置。
2. 前記ヘム加工ヘッドは、前記押圧部材内に備えられ、該押圧部材の張力を調整する張力調整用部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のヘミング加工装置。
3. 前記各ローラ部材及び前記張力調整用部材はそれぞれスプロケットで構成され、
   前記押圧部材は、前記各スプロケットに巻回されるチェーンに連結部材を介して連結される複数の押圧ブロックで構成されることを特徴とする請求項２に記載のヘミング加工装置。
4. 前記ヘム加工ヘッドはロボットのアーム先端に連結され、前記ヘム加工ヘッドと前記ロボットのアーム先端との間に、互いに遠退する方向に付勢する付勢手段が備えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヘミング加工装置。
5. 前記ヘム加工ヘッドには、前記チェーンに当接される当接部が設けられ、
   前記チェーンを前記付勢手段により前記当接部を介して各ワークに向かって付勢することを特徴とする請求項４に記載のヘミング加工装置。

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