JP5525566B2 - ローラヘミング装置およびローラヘミング方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ローラヘミング装置およびローラヘミング方法に関する。詳しくは、テーパ面を用いて予備曲げを行うとともに、円筒面を用いて本曲げを行うローラヘミング装置およびローラヘミング方法に関する。
従来、テーパ面を有する予備曲げ用ローラの外周に円筒面を有する円筒状の本曲げ用ローラをスプライン嵌合し、本曲げ用ローラを予備曲げ用ローラに対し同軸上で相対移動させる、同軸の予備曲げ用ローラおよび本曲げ用ローラに関する技術が知られている(特許文献1参照)。
この技術では、予備曲げ用ローラを本曲げ用ローラより突出させた状態で予備曲げ用ローラのテーパ面をフランジに当接させてワークの周縁部の予備曲げを行い、次いで本曲げ用ローラを前進移動して予備曲げ用ローラを本曲げ用ローラ内に収納させた状態にして本曲げ用ローラにより予備曲げしたワークの周縁部の本曲げを行う。
特許第3824777号公報
しかしながら特許文献1に開示された技術では、本曲げ用ローラ内に収納可能な小径の予備曲げ用ローラのテーパ面で予備曲げを行うので、予備曲げされたフランジが波打つ場合がある。これは、小径の予備曲げ用ローラのテーパ面では、テーパ面における大径部と小径部との円周の比率が大きくなり、小径部側の曲率半径が小さくなるためである。
また大径の本曲げ用ローラで本曲げを行うので、フランジ側に障害物が存在する場合、例えば、ヘミング加工しようとするワークの周縁部の上方にインナパネルなどがハングオーバーしている場合、本曲げ用ローラと障害物とが干渉し易く、本曲げを良好に行うことができない場合がある。
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、予備曲げされたフランジが波打ち難く、かつ、本曲げ用ローラが障害物と干渉し難く、予備曲げおよび本曲げのいずれも良好に行うローラヘミング装置およびローラヘミング方法を提供することにある。
(1) ワーク(例えば、後述のアウタパネルW1)のフランジ(例えば、後述のフランジWF)を設定された折り曲げ角度で予備曲げを行うテーパ面(例えば、後述の大テーパ面111)を有する大径ローラ(例えば、後述の大径ローラ11)と、前記フランジを折り返した状態に本曲げを行う円筒面(例えば、後述の小円筒面123)を有する小径ローラ(例えば、後述の小径ローラ12)と、を備え、前記小径ローラは、前記大径ローラと同軸上に前記大径ローラの先端側から突出可能に内蔵されていることを特徴とするローラヘミング装置(例えば、後述のローラヘミング装置1)。
(1)の発明によると、大径ローラのテーパ面で予備曲げを行うので、大径ローラのテーパ面では、大径部と小径部との円周の比率が小さく、小径部側の曲率半径が大きいため、予備曲げされたフランジは波打つことがない。
また小径ローラの円筒面で本曲げを行うので、フランジ側に障害物が存在する場合、例えばヘミング加工するアウタパネルのフランジ上方にインナパネルなどがハングオーバーしている場合であっても、小径ローラがフランジ上方の隙間に入り込むことができ、小径ローラと障害物とが干渉し難く、本曲げを良好に行うことができる。
したがって、予備曲げされたフランジが波打ち難く、かつ、本曲げ用小径ローラが障害物と干渉し難く、予備曲げおよび本曲げのいずれも良好に行うことができる。
(2) 前記小径ローラは、前記大径ローラから軸押し動作で突出することを特徴とする(1)記載のローラヘミング装置。
(2)の発明によると、軸押し動作で大径ローラと小径ローラとを切り替えることができるので、大径ローラと小径ローラとの切り替えを素早く行うことができる。
また、軸押し動作であると、大径ローラに内蔵される小径ローラの外周面にスプラインなどの特殊な機構を設ける必要がなく、小径ローラの外周面を平滑な円筒面とすることができ、小径ローラの円筒面での本曲げでフランジに傷を付けることがない。
(3) 前記大径ローラは、前記テーパ面の後端側に連続して円筒面(例えば、後述の大円筒面113)を有し、前記小径ローラは、前記円筒面の先端側に連続してテーパ面(例えば、後述の小テーパ面121)を有することを特徴とする(1)または(2)記載のローラヘミング装置。
(3)の発明によると、大径ローラおよび小径ローラがそれぞれテーパ面および円筒面を有するので、予備曲げおよび本曲げの両方において最適なローラを選択することができる。
特に小径ローラが円筒面の先端側に連続してテーパ面を有すると、例えばヘミング加工するアウタパネルのフランジ上方にインナパネルなどがハングオーバーしている場合でも、小径ローラがフランジ上方の隙間に入り込むことができ、小径ローラと障害物とが干渉し難く、そのような場合であっても予備曲げを良好に行うことができる。
(4) ワーク(例えば、後述のアウタパネルW1)のフランジ(例えば、後述のフランジWF)を設定された折り曲げ角度で予備曲げを行うテーパ面(例えば、後述の大テーパ面111)を有する大径ローラ(例えば、後述の大径ローラ11)と、前記フランジを折り返した状態に本曲げを行う円筒面(例えば、後述の小円筒面123)を有する小径ローラ(例えば、後述の小径ローラ12)と、を備え、前記小径ローラは、前記大径ローラと同軸上に前記大径ローラの先端側から突出可能に内蔵されているローラヘミング装置(例えば、後述のローラヘミング装置1)を用いたローラヘミング方法であって、前記大径ローラの前記テーパ面を用いて前記フランジを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う予備曲げ工程と、前記小径ローラの前記円筒面を用いて前記予備曲げ工程で加工された前記フランジを折り返した状態に本曲げを行う本曲げ工程と、を含むことを特徴とするローラヘミング方法。
(4)の発明によると、(1)と同様の効果を奏する。
本発明によれば、予備曲げされたフランジが波打ち難く、かつ、本曲げ用ローラが障害物と干渉し難く、予備曲げおよび本曲げのいずれも良好に行うローラヘミング装置およびローラヘミング方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るローラヘミング装置の概略構成を示す図である。 上記実施形態に係る加工用ローラ機構の内部構成を示す概略断面図である。 上記実施形態に係る予備曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。 上記実施形態に係る本曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。 上記実施形態に係る他の予備曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。 上記実施形態に係る他の本曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本実施形態に係るローラヘミング装置およびローラヘミング方法を適用するローラヘミング装置1の概略構成を示す図である。
ローラヘミング装置1は、加工用テーブル30と、加工用ローラ機構10と、ロボット40と、を備える。
加工用テーブル30は、床面に設置された支持台31と、支持台31に支持されたテーブル部32と、を備える。
テーブル部32には、ワークWが載置される。
ワークWは、例えば自動車用ドアパネルなどであり、アウタパネルW1およびインナパネルW2から構成される。アウタパネルW1は、インナパネルW2を中央に配置する部分(本体)に対して残りの周縁部にフランジWFが略90°に折り曲げられている。インナパネルW2は、ヘミング加工される端部W22に対し一旦ヘミング加工する端部W22の上方までハングオーバーした突出部W21を有する。
テーブル部32には、フランジWFをテーブル部32の表面に対して垂直な上向きに立てた状態でアウタパネルW1が載置される。アウタパネルW1上には、アウタパネルW1のフランジWFがインナパネルW2の端部W22を包み込むようにインナパネルW2が配置される。
加工用ローラ機構10は、テーブル部32に載置されたアウタパネルW1のフランジWFに折り曲げ加工(ローラヘミング加工)を施すものである。
加工用ローラ機構10は、ロボット40のアーム42によって3次元方向に移動可能に支持され、アーム42に対して回転可能である。
ローラヘミング加工は、加工用ローラ機構10を用いて、通常、フランジWFを最終的な折り曲げ形状の途中まで折り曲げる少なくとも1回の予備曲げと、フランジWFを最終的な折り曲げ形状まで折り曲げる本曲げと、によって行われる。
ロボット40は、床面上を走行可能な基部41と、加工用ローラ機構10を3次元方向に移動可能に支持するアーム42と、を備え、予め記憶されたティーチングに基づいて加工用ローラ機構10を移動させるものである。
ロボット40は、加工用ローラ機構10が予備曲げおよび本曲げにおいて、それぞれ予めティーチングによって設定された所定の軌道に移動するように構成されている。
図2は、本実施形態に係る加工用ローラ機構10の内部構成を示す概略断面図である。
図2に示すように、加工用ローラ機構10は、大径ローラ11と、小径ローラ12とを備える。
大径ローラ11は、円筒状部材であり、先端にフランジWFを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う大テーパ面111を有する。大テーパ面111の先端側は軸線方向に直交する環状の先端面112となっている。
大径ローラの大テーパ面111の後端側には、大テーパ面111に連続した大円筒面113を有する。大径ローラ11の大テーパ面111と大円筒面113との境界は滑らかに連続している。
大径ローラ11は、後端側が円筒状のシリンダ13に接続されている。
また大径ローラ11の中空内部には、小径ローラ12が挿通されている。
小径ローラ12は、円柱状部材であり、大径ローラ11に内蔵される。小径ローラ12は、先端にフランジWFを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う小テーパ面121を有する。小テーパ面121の先端側は軸線方向に直交する円形の先端面122となっている。
小径ローラ12の小テーパ面121の後端側には、小テーパ面121に連続した小円筒面123を有する。小径ローラ12の小テーパ面121と小円筒面123との境界は滑らかに連続している。
小径ローラ12は、小円筒面123から後端側に接続された芯部14が大径ローラ11およびシリンダ13内を延出され、後端側でシリンダ13よりも外径が大きい突き当て部材15に接続されている。
突き当て部材15は、後方のエアシリンダ16によって軸線方向に進退可能、すなわち軸押し可能となっている。
そして、シリンダ13の後端132は、突き当て部材15が先端側に軸押しされた場合に最終的に突き当て部材15が突き当てられて位置決めされる。
小径ローラ12と、シリンダ13内に配置される芯部14との間には、先端側に外テーパ面181を有する拡径部18を有する。拡径部18は、小径ローラ12や芯部14よりも拡径されたものである。
一方、大径ローラ11の中空内部の内壁面114は、先端側の小径ローラ12が軸線方向にスライド自在となる同径の内周面1141と、内周面1141から拡径されて後端側の拡径部18の外テーパ面181が突き当たる内テーパ面1142とから構成される。内周面1141には、小径ローラ12の小円筒面123をガイドする軸受部115が配置されている。
これにより、小径ローラ12を突出させるために、軸押し動作により突き当て部材15が先端側に進行してシリンダ13の後端132に突き当てられる際に、小径ローラ12の小円筒面123が軸受部115にガイドされ、拡径部18の外テーパ面181が大径ローラ11の内部の内テーパ面1142に押し付けられ、小径ローラ12の軸心位置が大径ローラ11と同軸上となるように規定され、小径ローラ12の突出状態が固定される。
以上のように本実施形態では、突き当て部材15がシリンダ13の後端132に突き当てられることと、小径ローラ12の小円筒面123が軸受部115にガイドされることと、拡径部18の外テーパ面181が大径ローラ11の内部の内テーパ面1142に押し付けられることの3つによって、軸押しした小径ローラ12の突出状態を軸心位置がずれないように固定するようにした。しかしながら、これに限られず、上記3つのうち少なくとも1つの方法によって軸押し時の小径ローラ12の突出状態を軸心位置がずれないように固定するものであってもよい。
シリンダ13の外周には複数のベアリング19a,19bが設けられ、ベアリング19a,19bがシリンダ13とシリンダ13よりも一回り大きい外筒20との間に介在し、シリンダ13と外筒20の相対回転を可能にしている。これにより、大径ローラ11は外筒20に対して自由回転可能となっている。
ベアリング19aは、先端側において外筒20に設けられた空間部21に配置される。一方、ベアリング19bは、後端側において外筒20に設けられた空間部22に配置される。
図3は、本実施形態に係る予備曲げ時の加工用ローラ機構10の様子を示す図である。
加工用ローラ機構10およびそれを移動させるロボット40は、以下のような予備曲げを行うように構成されている。
予備曲げでは、まず、図3に示すように、テーブル部32にワークWが載置された状態、すなわちフランジWFが略90°に折り曲げられた状態WF0に対して、大径ローラ11の大テーパ面111を状態WF0のフランジWFに接触させ、さらにフランジWFを押圧する。大径ローラ11の大テーパ面111は、フランジWFの折り曲げ部FOのある根元側を押圧する。このため、図3に示すように本実施形態に係る端部W22にハングオーバーした突出部W21を有するインナパネルW2であっても大径ローラ11はインナパネルW2に干渉せずに予備曲げを行うことができる。
このとき、フランジWFは、大径ローラ11直下では折り曲げ角度θ1で折り曲げられるが、大径ローラ11未加工部では状態WF0であり、それらの間は大径ローラ11未加工部から大径ローラ11直下に向かって状態WF0から折り曲げ角度θ1の折り曲げ状態まで連続的に変形している。
次に、大径ローラを折り曲げ部FOに沿って移動させ、フランジWFを設定された形状に折り曲げる。
なおθ1は、例えば45°であってよい。
ここで、予備曲げは、フランジWFを折り曲げる折り曲げ角度に応じて、1回に限られず、複数回実施されてもよい。
図4は、本実施形態に係る本曲げ時の加工用ローラ機構10の様子を示す図である。
加工用ローラ機構10およびそれを移動させるロボット40は、予備曲げが完了した後に以下のような本曲げを行うように構成されている。
本曲げでは、まず、エアシリンダ16によって突き当て部材15を先端側に軸押しし、突き当て部材15をシリンダ13の後端132に突き当てる。このとき、小径ローラ12の小円筒面123が軸受部115にガイドされ、拡径部18の外テーパ面181が大径ローラ11の内部の内テーパ面1142に押し付けられ、小径ローラ12の軸心位置が規定される。これにより、小径ローラ12は大径ローラ11と同軸上の軸心のずれない突出状態となる(図4参照)。
そして、図4に示すように、突出状態となった小径ローラ12の小円筒面123でフランジWFを同様に押圧し、同様に小径ローラ12を折り曲げ部FOに沿って移動させ、フランジWFを最終的な形状として完全に折り返す。
本曲げでは、小径ローラ12の小円筒面123でフランジWFの先端から折り曲げ部WOのある根元までの全体をフランジWFがインナパネルW2の端部W22に接触するまで力強く折り曲げ、インナパネルW2の端部W22をフランジWFとアウタパネルW1本体とに挟み込む。このとき、接着剤に含まれる固形材がアウタパネルW1とインナパネルW2との間に食い込み、アウタパネルW1とインナパネルW2とを強く結合する。
ここで、本実施形態に係るインナパネルW2は端部W22にハングオーバーした突出部W21を有しているので、大径ローラ11の大円筒面113によって本曲げを行おうとすると、大径ローラ11はインナパネルW2に干渉し、大径ローラ11の大円筒面113によって本曲げはできない。そこで、図4に示すように、小径ローラ12の小円筒面123によって本曲げを行う。小径ローラ12は、インナパネルW2が端部W22にハングオーバーした突出部W21を有していても、フランジWF上方の隙間であるインナパネルW2の突出部W21と端部W22との間に入り込むことができ、小径ローラ12はインナパネルW2に干渉せず、小径ローラ12の小円筒面123によって本曲げを行うことができる。
次に本実施形態に係るローラヘミング装置1を用いたローラヘミング方法について説明する。
まず、テーブル部32の表面にアウタパネルW1を載置する。ここで、アウタパネルW1はフランジWFを上方へ略90°折り曲げた状態である。
次に、アウタパネルW1の中央部(本体)上にインナパネルW2を重ね合わせる。インナパネルW2の端部W22は、アウタパネルW1本体のフランジWF内側に収納される。このとき、アウタパネルW1本体とインナパネルW2の端部W22との間やフランジWFの折り返し面に、接着剤を塗布する。
次に、ロボット40は、予め記憶したティーチングの軌道に従い、予備曲げを行う。
すなわち、図3に示すように、大径ローラ11の大テーパ面111でフランジWFを押圧する。大径ローラ11のフランジWFへの押圧は、大径ローラ11をフランジWFに対して、テーブル部32の表面と平行に移動させて行っても、テーブル部32の表面と垂直に移動させて行っても、ローラ軸と垂直方向に移動させて行ってもよい。大径ローラ11の大テーパ面111は、フランジWFの折り曲げ部FOのある根元側を押圧する。
次に、大径ローラ11を折り曲げ部FOに沿って移動させ、大テーパ面111でフランジWFを状態WF0から折り曲げていく。このとき、大径ローラ11は、折り曲げ部FOに沿った移動に伴ってフランジWF上で回転していく。
この予備曲げにより、フランジWFは、設定された折り曲げ部FOおよび折り曲げ角度θ1で折り曲げられていく。
次に、ロボット40は、予め記憶したティーチングの軌道に従い、本曲げを行う。
すなわち、図4に示すように、エアシリンダ16によって突き当て部材15を軸押して小径ローラ12を突出状態に移行させる。
そして、突出状態となった小径ローラ12は、インナパネルW2の突出部W21と端部W22との間に入り込み、小径ローラ12の小円筒面123でフランジWFの先端から根元までの全部を押圧する。
次に、小径ローラ12の小円筒面123でフランジWFを押圧し、その状態で小径ローラ12を折り曲げ部FOに沿って移動させ、フランジWFを折り曲げていく。小径ローラ12の小円筒面123は、フランジWFの先端から根元までの全部を押圧する状態を維持して折り曲げを行う。このとき、小径ローラ12は、折り曲げ部FOに沿った移動に伴って大径ローラ11とともにフランジWF上で回転していく。
これにより、フランジWFは、設定された折り曲げ部FOで折り返される。
本曲げにより、フランジWFがインナパネルW2の端部W22に接触するまで折り曲げられることで、インナパネルW2の端部W22がフランジWFとアウタパネルW1本体とに挟み込まれる。
次に、加工用ローラ機構10の具体的特徴について説明する。
図3に示すように、大径ローラ11の大テーパ面111で予備曲げを行うことができる。これにより、大径ローラ11の大テーパ面111は、大径部と小径部との円周の比率が小さく、小径部側の曲率半径が大きいため、予備曲げされたフランジWFは波打つことがない。
図5は、本実施形態に係る他の予備曲げ時の加工用ローラ機構10の様子を示す図である。図5に示すように、小径ローラ12の小テーパ面121でも予備曲げを行うことができる。これにより、図5に示すようにインナパネルW2の突出部W21が大きく端部W22にハングオーバーしていても、小径ローラ12はフランジWF上方のインナパネルW2の突出部W21と干渉しない。したがって、大径ローラ11ではインナパネルW2などに干渉してしまう場合であっても小径ローラ12の小テーパ面121で予備曲げを良好に行うことができる。
図4に示すように、小径ローラ12の小円筒面123で本曲げを行うことができる。これにより、図4に示すようにインナパネルW2の突出部W21が端部W22にハングオーバーしていても、小径ローラ12はフランジWF上方の隙間であるインナパネルW2の突出部W21と端部W22との間に入り込むことができ、小径ローラ12とインナパネルW2とが干渉し難く、そのような場合であっても本曲げを良好に行うことができる。
図6は、本実施形態に係る他の本曲げ時の加工用ローラ機構10の様子を示す図である。図6に示すように、大径ローラ11の大円筒面113で本曲げを行うことができる。これにより、大径ローラ11がインナパネルW2などに干渉しない場合に大径ローラ11の大円筒面113で本曲げを良好に行うことができる。この場合には、図3の予備曲げの状態から図6の本曲げの状態へ移行して小径ローラ12を用いず大径ローラ11のみでヘミング加工の全工程を実施できるので、大径ローラ11と小径ローラ12とを切り替える作業時間が必要なくなる。
以上の本実施形態に係るローラヘミング装置1によれば、以下の効果を奏する。
(1)大径ローラ11の大テーパ面111で予備曲げを行うので、大径ローラ11の大テーパ面111では、大径部と小径部との円周の比率が小さく、小径部側の曲率半径が大きいため、予備曲げされたフランジWFは波打つことがない。
また小径ローラ12の小円筒面123で本曲げを行うので、フランジWF側に障害物が存在する場合、例えばヘミング加工するアウタパネルW1のフランジWF上方にインナパネルW2などがハングオーバーしている場合でも、小径ローラ12がフランジWF上方の隙間に入り込むことができ、小径ローラ12と障害物とが干渉し難く、本曲げを良好に行うことができる。
したがって、予備曲げ時にフランジWFが波打ち難く、かつ、本曲げ時に小径ローラ12が障害物と干渉し難く、予備曲げおよび本曲げのいずれも良好に行うことができる。
(2)軸押し動作で大径ローラ11と小径ローラ12とを切り替えることができるので、大径ローラ11と小径ローラ12との切り替えを素早く行うことができる。
また、軸押し動作であると、大径ローラ11に内蔵される小径ローラ12の外周面にスプラインなどの特殊な機構を設ける必要がなく、小径ローラ12の外周面を平滑な円筒面とすることができ、小径ローラ12の小円筒面123での本曲げでフランジWFに傷を付けることがない。
(3)大径ローラ11および小径ローラ12がそれぞれ大テーパ面111および小テーパ面121ならびに大円筒面113および小円筒面123を有するので、予備曲げおよび本曲げの両方において最適なローラを選択することができる。
特に小径ローラ12が小円筒面123の先端側に連続して小テーパ面121を有すると、例えばヘミング加工するアウタパネルW1のフランジWF上方にインナパネルW2などがハングオーバーしている場合でも、小径ローラがフランジWF上方の隙間に入り込むことができ、小径ローラ12と障害物とが干渉し難く、そのような場合であっても予備曲げを良好に行うことができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に包含される。
本実施形態では、大径ローラに大円筒部を設け、小径ローラに小テーパ面を設けたが、これらは設けられなくてもよい。
1…ローラヘミング装置
11…大径ローラ
111…大テーパ面(テーパ面)
113…大円筒面(円筒面)
12…小径ローラ
121…小テーパ面(テーパ面)
123…小円筒面(円筒面)
W1…アウタパネル(ワーク)

Claims (3)

  1. ワークのフランジを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行うテーパ面を有する大径ローラと、
    前記フランジを折り返した状態に本曲げを行う円筒面を有する小径ローラと、を備え、前記小径ローラは、前記大径ローラと同軸上に前記大径ローラの先端側から突出可能に内蔵され
    前記小径ローラは、前記小円筒面を前記大径ローラから軸押し動作で突出することを特徴とするローラヘミング装置。
  2. 前記大径ローラは、前記テーパ面の後端側に連続して円筒面を有し、
    前記小径ローラは、前記円筒面の先端側に連続してテーパ面を有することを特徴とする請求項記載のローラヘミング装置。
  3. ワークのフランジを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行うテーパ面を有する大径ローラと、
    前記フランジを折り返した状態に本曲げを行う円筒面を有する小径ローラと、を備え、前記小径ローラは、前記大径ローラと同軸上に前記大径ローラの先端側から突出可能に内蔵されているローラヘミング装置を用いたローラヘミング方法であって、
    前記大径ローラの前記テーパ面を用いて前記フランジを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う予備曲げ工程と、
    前記大径ローラから軸押し動作で突出させた前記小径ローラの前記円筒面を用いて前記予備曲げ工程で加工された前記フランジを折り返した状態に本曲げを行う本曲げ工程と、を含むことを特徴とするローラヘミング方法。
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