JP5570871B2

JP5570871B2 - 加工装置

Info

Publication number: JP5570871B2
Application number: JP2010117442A
Authority: JP
Inventors: 仁吉道; 秀史竹熊; 俊介石井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: JP2011240400A

Description

本発明は、ワークを加工するための加工ツールを所定前後方向にスライド可能に支持するツール支持手段を備える加工装置に関する。

従来から、ロボットヘッド（ツール支持手段）に設けられた加工ツールに対してフローティング機構を取り付けた加工装置が広汎に知られている。

例えば、特許文献１には、ロボットの先端に設けられたヘミングユニット（加工ツール）に対してばねを利用したフローティング機構を取り付けることにより、ロボットの移動軌跡とティーチング軌跡とのずれをキャンセル（吸収）するヘミング加工装置が開示されている。この文献には、前記ヘミングユニットを待機位置から加工位置まで移動する際に、シリンダを利用したロック機構によって前記ばねの振動を抑える点についても記載されている。

また、特許文献２には、サーボモータを利用してイコライズ機構（フローティング機構）のスプリングに加わるガンユニットの重量を相殺する溶接ガンが開示されている。

特開２００７−１５２３９１号公報特開２００２−２１９５７７号公報

上述した特許文献１の装置では、ヘミングユニットの重量を加味してばねを選定する必要がある。具体的には、一方（ヘミングユニットの自重がかかる方）のばねの弾発力を他方のばねの弾発力よりも大きくする必要がある。このような場合、前記ヘミングユニットを上下逆にした状態で使用すると、前記他方のばねに該ヘミングユニットの自重がかかり、該他方のばねを充分に収縮させることができなくなるので、フローティング作用を効率的に発揮することができないことがある。また、フローティング機構とロック機構とを別々に設けているため、装置全体が大型化することがある。

一方、特許文献２の装置では、サーボモータを利用しているのでフローティング機構の構成が複雑になる。

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、簡易な構成で加工ツールの姿勢にかかわりなく、フローティング作用を効率的に発揮することができる加工装置を提供することを目的とする。

［１］本発明に係る加工装置は、ワークを加工するための加工ツールと、前記加工ツールを所定前後方向にスライド可能に支持するツール支持手段と、前記ツール支持手段を搬送する搬送手段と、前記ツール支持手段に設けられて流体を収容する第１シリンダを有し、且つ前記第１シリンダの流体圧の作用下に、前記所定前後方向に前記加工ツールを付勢可能な第１付勢手段と、前記ツール支持手段に設けられて流体を収容する第２シリンダを有し、且つ前記第２シリンダの流体圧の作用下に、前記第１付勢手段の付勢方向とは反対方向に前記加工ツールを付勢可能な第２付勢手段と、前記第１及び第２シリンダの流体圧を制御する制御手段と、を備え、前記加工ツールは、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段にて付勢される支持部と、前記支持部に設けられたガイドローラと、前記ガイドローラの前記所定前後方向に位置するヘミングローラと、前記支持部に設けられて前記ヘミングローラを前記所定前後方向にスライド可能に支持するヘミングローラ支持部と、前記ヘミングローラを前記所定前後方向にスライドさせるシリンダ部と、を有し、前記制御手段は、前記搬送手段にて前記加工ツールを待機位置から加工位置に搬送する際に、前記第１及び第２シリンダの流体圧を制御して、前記支持部が該支持部のスライド可能範囲の中間に位置した状態で該支持部のスライド動作をロックすることを特徴とする。

このような構成によれば、ワークの加工時に、ツール支持手段に対して加工ツールを所定前後方向にスライド可能な状態とすることにより、フローティング作用を発揮することができる。

また、例えば、ワークの加工中に、加工ツールの姿勢が第１付勢手段に加工ツールの自重がかかるような状態（第１姿勢）である場合には、制御手段にて第１シリンダの流体圧を第２シリンダの流体圧よりも大きく設定する（第１付勢手段の付勢力を第２付勢手段の付勢力よりも大きくする）ことによって、該加工ツールの自重を相殺させることができるので、フローティング作用を効率的に発揮することができる。

一方、前記加工ツールの姿勢が前記第２付勢手段に前記加工ツールの自重がかかるような状態（第２姿勢）である場合には、制御手段にて第２シリンダの流体圧を第１シリンダの流体圧よりも大きく設定する（第２付勢手段の付勢力を第１付勢手段の付勢力よりも大きくする）ことによって、フローティング作用を効率的に発揮することができる。これにより、加工ツールの姿勢にかかわりなく、フローティング作用を効率的に発揮することができる。

また、制御手段にて第１及び第２シリンダの流体圧を、フローティング作用を発揮させているときの流体圧よりも大きく設定することにより、前記加工ツールのスライド動作をロックする（フローティング作用を停止させる）ことができる。これにより、搬送手段にて加工ツールを待機位置から加工位置に搬送する際に、該加工ツールの揺れを抑えることができるので、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。さらに、フローティング作用を停止する機構を新たに設ける必要がないので、装置全体をコンパクトにすることができる。

なお、本発明に係る加工装置は、サーボモータではなく、シリンダを利用しているので、装置を簡易な構成にすることができる。また、ロック解除時に、加工ツールを所定前後方向（加工ツールのスライド方向）の両側にスライドさせることができる。

［２］本発明において、前記第１付勢手段は、前記第１シリンダに移動可能に挿入された状態で前記支持部に接続する第１ピストン部材を有し、且つ前記支持部のスライド動作のロック時に、前記第１ピストン部材が該第１ピストン部材の移動可能範囲の中間に位置するように形成されており、前記第２付勢手段は、前記第２シリンダに移動可能に挿入された状態で前記支持部に接続する第２ピストン部材を有し、且つ前記支持部のスライド動作のロック時に、前記第２ピストン部材が該第２ピストン部材の移動可能範囲の中間に位置するように形成されていてもよい。

これにより、ロック解除時に、所定前後方向の両側に第１及び第２ピストン部材を移動させることができるので、フローティング作用を一層効率的に発揮することができる。

本発明によれば、制御部にて加工ツールの自重がかかる方のシリンダの圧力を該加工ヘッドの自重がかからない方のシリンダの圧力よりも大きくすることができるので、簡易な構成で加工ツールの姿勢にかかわらず、フローティング作用を効率的に発揮することができる。

本発明の第１実施形態に係る加工装置を示したブロック図である。ヘミングユニットの側面詳細図である。前記第１実施形態に係る加工装置を用いた第１フランジに対するヘミング加工の手順を示したフローチャートである。第１フランジに対して第１回目のヘミング加工を行っている状態を示した側面図である。第１フランジに対して第２回目のヘミング加工を行っている状態を示した側面図である。第２フランジに対して第１回目のヘミング加工を行っている状態を示した側面図である。第２フランジに対して第２回目のヘミング加工を行っている状態を示した側面図である。前記第１実施形態に係る加工装置の変形例を示した図である。本発明の第２実施形態に係る加工装置を示したブロック図である。前記第２実施形態に係る加工装置のヘミングユニットの上面図である。図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。前記第２実施形態に係る加工装置を用いた第１フランジに対するヘミング加工の手順を示したフローチャートである。前記第２実施形態に係る加工装置を用いて第１フランジに対して第２回目のヘミング加工を行っている状態を示した側面図である。第２フランジに対してヘミング加工を行う際の、ヘミングユニットの待機状態を説明するための図である。前記第２実施形態に係る加工装置を用いて第２フランジに対して第２回目のヘミング加工を行っている状態を示した側面図である。

以下、本発明に係る加工装置について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、添付の図面中、矢印Ｇは重力方向を示す。

（第１実施形態）
先ず、本実施形態に係る加工装置１０について図１〜図８を参照しながら説明する。

本実施形態に係る加工装置１０は、ワークＷ１の縁部に対してローラヘミング加工（ヘミング加工）を行うヘミング加工装置として構成されている。

図１に示すように、本実施形態で用いられるワークＷ１は、断面コ字状に形成された金型Ｍの上面に位置する第１部材１２と、金型Ｍの下面に位置する第２部材１４とを有している。

第１部材１２は、金型Ｍの上面に接触する第１アウタパネル１６と、第１アウタパネル１６の上面に設けられた第１インナパネル１８とを有している。第１アウタパネル１６の縁部には、上方に略９０°屈曲するようにして形成された第１フランジ２０が形成されている。

第２部材１４は、金型Ｍの下面に接触する第２アウタパネル２２と、第２アウタパネル２２の下面に設けられた第２インナパネル２４とを有している。第２アウタパネル２２の縁部には、下方に略９０°屈曲するようにして形成された第２フランジ２６が形成されている。

また、金型Ｍには、後述するガイドローラ６４が係合可能な第１溝２８と第２溝３０が形成されている。第１溝２８は、第１フランジ２０に対応しており、第１フランジ２０の延在方向に沿って延びている。第２溝３０は、第２フランジ２６に対応しており、第２フランジ２６の延在方向に沿って延びている。

加工装置１０は、工場等の床面に載置されるロボット基部３２と、ロボット基部３２に接続された搬送手段としてのロボットアーム３４と、ロボットアーム３４の先端に設けられたツール支持手段としてのロボットヘッド３６と、ロボットヘッド３６に設けられた加工ツールとしてのヘミングユニット３８と、ロボットヘッド３６に設けられたフローティングロック機構４０（図２参照）と、コントローラ４２とを備えている。

ロボットアーム３４は、ロボット基部３２に接続された第１アーム３４ａと、第１アーム３４ａに接続された第２アーム３４ｂと、第２アーム３４ｂに接続された第３アーム３４ｃと、第３アーム３４ｃの先端に設けられてロボットヘッド３６を回転自在に支持する回転支持部３４ｄとを有している。

ロボット基部３２と第１アーム３４ａの接続部には、ロボット基部３２に対する第１アーム３４ａの軸角度に対応した信号を出力する第１軸角度検出部４４が、第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂの接続部には、第１アーム３４ａに対する第２アーム３４ｂの軸角度に対応した信号を出力する第２軸角度検出部４６が、第２アーム３４ｂと第３アーム３４ｃの接続部には、第２アーム３４ｂに対する第３アーム３４ｃの軸角度に対応した信号を出力する第３軸角度検出部４８がそれぞれ設けられている。

また、回転支持部３４ｄには、ロボットアーム３４に対するロボットヘッド３６の回転角度に対応した信号を出力する回転角度検出部５０が設けられている。

図２に示すように、ロボットヘッド３６は、断面コ字状に形成されており、回転支持部３４ｄに固定される第１平板５２と、第１平板５２の両端から立設する一対の第１側板５４ａ、５４ｂとを有している。第１平板５２の略中央には、一方向（Ｘ方向）に延びた第１ガイドレール５６が設けられ、第１ガイドレール５６には、その延在方向に沿ってヘミングユニット３８を案内する第１スライダ５８が設けられている。つまり、ヘミングユニット３８は、Ｘ方向（所定前後方向）に変位自在な状態（スライド可能な状態）でロボットヘッド３６に設けられている。

ヘミングユニット３８は、断面コ字状に形成された支持部材６０と、ワークＷ１の第１及び第２フランジ２０、２６（図１参照）に接触するヘミングローラ６２と、ワークＷ１の第１及び第２溝２８、３０に係合可能なガイドローラ６４と、ヘミングローラ６２を支持するヘミングローラ支持部６６と、ガイドローラ６４を支持するガイドローラ支持部６８とを有している。

支持部材６０は、ロボットヘッド３６の内側に位置しており、第１スライダ５８が固定される第２平板７０と、第２平板７０の両端に立設する一対の第２側板７２ａ、７２ｂを含んでいる。

ヘミングローラ６２は、先端側に設けられたテーパローラ６２ａと、テーパローラ６２ａと一体構造で基端側に設けられた円筒ローラ６２ｂとを含んでいる。テーパローラ６２ａは、側面視で４５°に傾斜した先細り形状に形成されている。つまり、テーパローラ６２ａは、円錐台に形成されている。円筒ローラ６２ｂは、テーパローラ６２ａの基端部最大径部よりもやや大径の円筒形状に形成されている。ガイドローラ６４は、周囲が狭幅に設定された円板形状に形成されており、ワークＷ１の第１及び第２溝２８、３０に係合可能である。

ヘミングローラ支持部６６は、円筒ローラ６２ｂを回転自在に支持するヘミングローラ支軸７４と、ヘミングローラ支軸７４をその延在方向（Ｙ方向）に進退する駆動部７６と、第２平板７０に固定されてＸ方向に延びた第２ガイドレール７８と、Ｘ方向にスライド可能な状態で第２ガイドレール７８に設けられ、且つ駆動部７６に接続する第２スライダ８０とを有している。つまり、ヘミングローラ６２は、Ｘ方向にスライド自在な状態で支持部材６０に設けられている。

ガイドローラ支持部６８は、第２平板７０に接続されており、ガイドローラ６４を回転自在に支持するガイドローラ支軸８２を有している。

また、支持部材６０には、第２スライダ８０をＸ方向に移動する加圧用シリンダ部材８４が設けられている。

フローティングロック機構４０は、第１付勢手段としての第１シリンダ機構８６と、第２付勢手段としての第２シリンダ機構８８とを有している。

第１シリンダ機構８６には、第１側板５４ａの内面に固定された第１シリンダ９０と、第１シリンダ９０に摺動可能に収容された第１ピストン９２と、第１ピストン９２から延びて第２側板７２ａの外面に接続する第１ロッド９４と、第１シリンダ９０内に流体を供給するための第１流体供給部９６と、第１流体供給部９６と第１シリンダ９０とを結ぶ第１流路９８とが設けられている。

また、第１シリンダ機構８６は、第１ガイドレール５６の中央に第１スライダ５８が位置したときに、第１ピストン９２が第１シリンダ９０の中央に位置するように設定されている。

第２シリンダ機構８８には、第１側板５４ｂの内面に固定された第２シリンダ１００と、第２シリンダ１００に摺動可能に収容された第２ピストン１０２と、第２ピストン１０２から延びて第２側板７２ｂの外面に接続する第２ロッド１０４と、第２シリンダ１００内に流体を供給するための第２流体供給部１０６と、第２流体供給部１０６と第２シリンダ１００とを結ぶ第２流路１０８とが設けられている。

また、第２シリンダ機構８８は、第１ガイドレール５６の中央に第１スライダ５８が位置したときに、第２ピストン１０２が第２シリンダ１００の中央に位置するように設定されている。

なお、第１及び第２シリンダ９０、１００内に供給される流体は、任意に選択してよいが、例えば、エアー等を利用すればよい。

コントローラ４２は、ロボット制御部１１０、ヘミングローラ位置制御部１１２、加圧制御部１１４、記憶部１１６、算出部１１８、第１シリンダ圧制御部１２０、及び第２シリンダ圧制御部１２２を有している。

ロボット制御部１１０は、第１〜第３軸角度検出部４４、４６、４８の出力信号（軸角度信号）及び回転角度検出部５０の出力信号（回転角度信号）に基づいてロボットアーム３４を制御してロボットヘッド３６を移動すると共に、その姿勢を変更する。

ヘミングローラ位置制御部１１２は、駆動部７６を制御してヘミングローラ支軸７４をＹ方向に進退する。加圧制御部１１４は、加圧用シリンダ部材８４を制御してヘミングローラ６２をＸ方向に移動する。

記憶部１１６には、ヘミングユニット３８の重量と、ロック流体圧とが予め記憶されている。ロック流体圧としては、ロボットヘッド３６に対してヘミングユニット３８がＸ方向にスライド（相対変位）できないような第１及び第２シリンダ９０、１００内の流体圧（以下、第１シリンダ圧、第２シリンダ圧と称することがある。）が設定されている。

算出部１１８は、ヘミング加工時における第１シリンダ圧の設定値（第１設定圧）と第２シリンダ圧の設定値（第２設定圧）を算出する。具体的には、ロボットヘッド３６の姿勢とヘミングユニット３８の重量に基づいて、該姿勢の時の第１及び第２ロッド９４、１０４にかかるヘミングユニット３８の自重成分を算出し、該自重を相殺するような第１及び第２シリンダ圧を算出する。なお、ロボットヘッド３６の姿勢は、前記軸角度信号及び前記回転角度信号に基づいて算出すればよい。また、ヘミングユニット３８の重量は、記憶部１１６から読み出せばよい。

第１シリンダ圧制御部１２０は、算出部１１８の算出結果に基づいて第１流体供給部９６を制御して第１シリンダ圧を調整する。第２シリンダ圧制御部１２２は、算出部１１８の算出結果に基づいて第２流体供給部１０６を制御して第２シリンダ圧を調整する。

次に、本実施形態に係る加工装置１０を用いて第１部位１２の第１フランジ２０に対してヘミング加工を行う例について図１〜図５を参照しながら説明する。

先ず、ロボット制御部１１０は、ロボットアーム３４を制御してヘミングユニット３８を待機状態にする（図３のステップＳ１）。ここで、待機状態とは、図１に示すように、ヘミングローラ６２の回転軸が水平に位置すると共に、ヘミングローラ６２の鉛直下方にガイドローラ６４が位置する状態のことをいう。

そして、図２に示すように、第２シリンダ圧制御部１２２は、第２流体供給部１０６を制御して、第２シリンダ圧を調整することにより、第１ガイドレール５６の中央（第１スライダ５８のスライド可能範囲の中間）に第１スライダ５８を配置する（ステップＳ２）。これにより、第１スライダ５８が第１側板５４ａに向かう方向（Ｘ１方向）の第１スライダ５８のストロークと、第１スライダ５８が第１側板５４ｂに向かう方向（Ｘ２方向）の第１スライダ５８のストロークとが同一になる。

また、このとき、第１ピストン９２は、第１シリンダ９０の中央（第１ピストンの移動可能範囲の中間）に位置すると共に、第２ピストン１０２は、第２シリンダ１００の中央（第２ピストン１０２の移動可能範囲の中間）に位置する。これにより、第１ピストン９２のＸ１方向のストロークと第１ピストン９２のＸ２方向のストロークとが同一になると共に、第２ピストン１０２のＸ１方向のストロークと第２ピストン１０２のＸ２方向のストロークとが同一になる。

次に、コントローラ４２は、ヘミングユニット３８のスライド動作（Ｘ方向の変位）をロックする（ステップＳ３）。具体的には、第１シリンダ圧制御部１２０は、第１シリンダ圧をロック流体圧にすると共に、第２シリンダ圧制御部１２２は、第２シリンダ圧をロック流体圧にする。

続いて、ロボット制御部１１０は、ロボットアーム３４を制御して、ガイドローラを第１溝２８に係合させる（ステップＳ４）。このとき、ヘミングユニット３８のスライド動作はロックされているので、フローティングロック機構４０のフローティング作用によってヘミングユニット３８がＸ方向に振れることはない。これにより、ヘミングユニット３８の揺れが停止するまでの待ち時間がなくなるので、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。

その後、加圧制御部１１４は、加圧用シリンダ部材８４を制御して、ヘミングローラ６２をガイドローラ６４に接近させる（ステップＳ５）。これにより、図４に示すように、円筒ローラ６２ｂが金型Ｍの上面に接触すると共に、テーパローラ６２ａの錐面に押された第１フランジ２０が内側に４５°屈曲することになる。

また、コントローラ４２は、ヘミングユニット３８のスライド動作のロックを解除する（ステップＳ６）。具体的には、第１シリンダ圧制御部１２０は、第１シリンダ圧を第１設定圧にすると共に、第２シリンダ圧制御部１２２は、第２シリンダ圧を第２設定圧にする。

なお、このとき、本実施形態では、ヘミングローラ６２の回転軸が水平方向に延びているので、ヘミングユニット３８の自重は第２ロッド１０４にかかる。そのため、例えば、第１設定圧は第２設定圧よりも低圧に設定され、第２設定圧はヘミングユニット３８の自重を相殺するのに必要な圧力に設定されている。但し、第２ロッド１０４にかかる荷重を増やさないようにするために、第１設定圧は０に設定するのが好ましい。

次に、ロボット制御部１１０は、予め作成しておいたティーチングデータに基づいてロボットヘッド３６を移動する（ステップＳ７）。これにより、ガイドローラ６４が第１溝２８を転動すると共に、ヘミングローラ６２が第１フランジ２０を連続的に内側に４５°屈曲することとなる。

このとき、ティーチングデータの軌跡（ティーチング軌跡）とロボットヘッド３６の移動位置とにずれが生じた場合であっても、ロボットヘッド３６に対してヘミングユニット３８がＸ方向にスライド可能となっているので、ガイドローラ６４を第１溝２８に追従させることができると共に、ヘミングローラ６２を第１フランジ２０に対して正確に追従させることができる。

具体的には、例えば、ロボットヘッド３６の移動位置がティーチング軌跡に対してＸ１方向にずれた場合、ヘミングユニット３８は、ロボットヘッド３６に対してＸ２方向にスライドする。このとき、第１及び第２ピストン９２、１０２もＸ２方向に移動するので、ヘミングユニット３８には、Ｘ１方向（ロボットヘッド３６の変位方向と直交する方向）の付勢力が作用することとなる。そして、ロボットヘッド３６の移動位置がティーチング軌跡に戻ったときに、前記付勢力の作用によってヘミングユニット３８がＸ１方向にスライドし、第１スライダ５８が第１ガイドレール５６の中央に位置することとなる。なお、ロボットヘッド３６の移動位置がティーチング軌跡に対してＸ２方向にずれた場合についての動作原理は同じであるので、その詳細な説明は省略する。

また、ヘミングユニット３８のスライド動作のロック解除時に、第１スライダ５８が第１ガイドレール５６の中央に配置されているので、ロボットヘッド３６に対してヘミングユニット３８をＸ１方向とＸ２方向のいずれの方向にもスライドさせることができる。

さらに、前記ロック解除時に、第１ピストン９２が第１シリンダ９０の中央に位置すると共に、第２ピストン１０２が第２シリンダ１００の中央に位置しているので、第１及び第２ピストン９２、１０２をＸ１方向とＸ２方向のいずれの方向にも移動させることができる。これにより、フローティング作用を好適に発揮することができる。

ロボットヘッド３６の移動開始と共に、以下のステップＳ８〜Ｓ１０の処理を行う。すなわち、算出部１１８は、第２設定圧を算出する（ステップＳ８）。具体的には、算出部１１８は、軸角度信号と回転角度信号に基づいて鉛直方向に対するヘミングユニット３８の傾きを算出し、その傾きと記憶部１１６に記憶されているヘミングユニット３８の重量とから第２ロッド１０４に作用するヘミングユニット３８の自重成分を算出する。さらに、算出部１１８は、その自重成分を相殺するような第２シリンダ圧を算出し、その値を第２設定圧とする。

そして、第２シリンダ圧制御部１２２は、第２流体供給部１０６を制御して、第２シリンダ圧を算出された第２設定圧にする（ステップＳ９）。これにより、ヘミングユニット３８の姿勢に応じて変化する第２ロッド１０４にかかるヘミングユニット３８の自重成分を第２シリンダ圧で相殺させることができるので、フローティング作用を効率的に発揮することができる。

その後、コントローラ４２は、第１フランジ２０に対する第１回目のヘミング加工が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０）。第１回目のヘミング加工が終了していないとコントローラ４２にて判断された場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ８に進み、該ステップＳ８以降の処理を行う。

一方、第１回目のヘミング加工が終了したとコントローラ４２にて判断された場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、加圧制御部１１４は、ヘミングローラ６２をガイドローラ６４から遠ざけて金型Ｍから離間させる（ステップＳ１１）。

次に、一旦、ガイドローラ６４を第１溝２８から離間させた状態で、ヘミングローラ位置制御部１１２は、駆動部７６を制御してヘミングローラ支軸７４をヘミングローラ６２側に移動する（ステップＳ１２）。続いて、ロボット制御部１１０は、ガイドローラ６４を第１溝２８に係合させる（ステップＳ１３）。

その後、加圧制御部１１４は、ヘミングローラ６２をガイドローラ６４に接近させて第１フランジ２０をさらに４５°屈曲させる（ステップＳ１４）。これにより、図５に示すように、第１フランジ２０は内側に９０°屈曲することとなる。

続いて、ロボット制御部１１０は、ティーチングデータに基づいてロボットヘッド３６を移動して第１フランジ２０に対して第２回目のヘミング加工を行う（ステップＳ１５）。これにより、ガイドローラ６４が第１溝２８を転動すると共に、ヘミングローラ６２が第１フランジ２０を連続的に内側に更に４５°屈曲することとなる。なお、このステップ１５では、上述したステップＳ８〜Ｓ１０のルーチンと対応したルーチンを行うとよい。

第２回目のヘミング加工が終了すると、ヘミングローラ６２及びガイドローラ６４を金型Ｍから離間させた後に、ロボット制御部１１０は、ロボットヘッド３６を待機位置まで移動させる（ステップＳ１６）。この段階で、本実施形態に係る加工装置１０を用いた第１フランジ２０に対するヘミング加工の手順は終了する。

次に、本実施形態に係る加工装置１０を用いて第２部材１４の第２フランジ２６に対してヘミング加工を行う例について図１、図６及び図７を参照しながら説明する。なお、基本的な手順は、図３のフローチャートと同じであるので、その図示と詳細な説明は省略する。

図１から諒解されるように、第２部材１４は、第１部位１２を上下反転させた形状を有している。そのため、第２フランジ２６を加工する際のヘミングユニット３８の待機状態は、上述した待機状態を上下逆にした状態（ロボットヘッド３６を１８０°回転した状態）となる。つまり、待機状態において、ガイドローラ６４の鉛直下方にヘミングローラ６２が位置することとなる。

そして、図６に示すように、第２フランジ２６に対して第１回目のヘミング加工を行う際には、ガイドローラ６４を第２溝３０に係合させた状態でヘミングローラ６２をガイドローラ６４に接近させて第２フランジ２６を内側に４５°屈曲させた後に、ロボット制御部１１０は、予め作成しておいたティーチングデータに基づいてロボットヘッド３６を移動する。

また、算出部１１８は、第１設定圧を算出し、第１シリンダ圧制御部１２０が、第１シリンダ圧を算出された第１設定圧にすることにより、ヘミングユニット３８の姿勢に応じてヘミングユニット３８の自重成分を第１シリンダ圧で相殺させることができるので、フローティング作用を効率的に発揮することができる。

なお、第２フランジ２６に対して第２回目のヘミング加工を行う際には、図７に示すように、ヘミングローラ支軸７４をヘミングローラ６２側に移動した上で、ガイドローラ６４を第２溝３０に係合させた状態でヘミングローラ６２をガイドローラ６４に接近させて第２フランジ２６を内側にさらに４５°屈曲させた後に、ロボット制御部１１０が、予め作成しておいたティーチングデータに基づいてロボットヘッド３６を移動すればよい。

本実施形態に係る加工装置１０は、第１及び第２シリンダ機構８６、８８を設けているので、例えば、ヘミングユニット３８の姿勢を上下逆にした状態であっても、ヘミングユニット３８の自重成分を相殺させた状態でフローティング作用を発揮することができる。

また、本実施形態では、サーボモータではなく、第１及び第２シリンダ９０、１００を利用しているので、加工装置１０を簡易な構成にすることができる。

本実施形態に係る加工装置１０は、上述した構成に限定されない。例えば、ロボットヘッド３６の待機状態において、図８に示すように、第１スライダ５８を第１ガイドレール５６のＸ１方向の端部に配置し、第１ピストン９２を第１シリンダ９０のＸ１方向の端部に配置すると共に、第２ピストン１０２を第２シリンダ１００のＸ１方向の端部に配置してもよい。

この場合には、第１スライダ５８、第１ピストン９２、及び第２ピストン１０２のＸ２方向のストロークを大きくすることができるので、例えば、ヘミングローラ６２の移動位置がティーチング軌跡に対してＸ１方向にずれた場合に、フローティング作用を好適に発揮することができる。

なお、これと同様に、第１スライダ５８を第１ガイドレール５６のＸ２方向の端部に配置し、第１ピストン９２を第１シリンダ９０のＸ２方向の端部に配置すると共に、第２ピストン１０２を第２シリンダ１００のＸ２方向の端部に配置することも当然可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る加工装置２００について図９〜図１５を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、上述した第１実施形態と共通する構成については同一の参照符号を付して説明を省略する。

先ず、本実施形態で用いられるワークＷ２は、図９に示すように、第１金型Ｍ１の上面に設けられた第１部材１２と、第２金型Ｍ２の上面に設けられた第２部材２０２とを有している。第２部材２０２は、第２フランジ２０４が形成された第２アウタパネル２０６と、第２アウタパネル２０６の上面に設けられた第２インナパネル２０８を有している。なお、図９から諒解されるように、第２フランジ２０４は、第１フランジ２０よりも大きく形成されている。第２金型Ｍ２には、後述する第２ガイドローラ２４８が係合可能な第２溝２１０が形成されている。

図９〜図１１に示すように、本実施形態に係る加工装置２００は、ヘミングユニット２１２、フローティングロック機構２１４、及びコントローラ２１６の構成が第１実施形態と異なっている。

具体的には、図１０及び図１１に示すように、第１ガイドレール５６に設けられる第１スライダ５８がＹ方向に延びており、ロボットヘッド３６の外側に位置する第１スライダ５８の端部にヘミングユニット２１２が設けられている。

また、ヘミングユニット２１２は、第１スライダ５８の端部に固定された支持部材２１５と、第１フランジ２０を加工するための第１ローラユニット２１７と、第２フランジ２０４を加工するための第２ローラユニット２１８と、第１及び第２ローラユニット２１７、２１８が取り付けられるローラ支持部材２２０と、支持部材２１５に設けられてローラ支持部材２２０をスライド可能に支持するスライド機構２２２と、を備えている。

支持部材２１５は、Ｘ方向に延びた状態で第１スライダ５８に接続する第１板２２４と、第１板２２４の上端からロボットヘッド３６が位置する側の反対側（Ｙ１方向）に延びた第２板２２６と、第２板２２６の端部からＸ２方向に延びた第３板２２８とを有している。

スライド機構２２２は、第２板２２６の下面中央に固定されてＹ方向に延びた第２ガイドレール２３０と、Ｙ方向にスライド可能な状態で第２ガイドレール２３０に設けられてローラ支持部材２２０に接続する第２スライダ２３２とを有している。

図１０に示すように、ローラ支持部材２２０は、第２スライダ２３２の端部に固定された状態で第２板２２６から張り出すように形成されている。なお、以下の説明において、ローラ支持部材２２０のうち第２板２２６から張り出した部位を張出部２２０ａと称することがある。

図１１に示すように、第１ローラユニット２１７は、張出部２２０ａの下面に設けられており、第２ローラユニット２１８は、第１ローラユニット２１７よりもロボットヘッド３６側に位置した状態で張出部２２０ａの上面に設けられている。つまり、第１及び第２ローラユニット２１７、２１８は、Ｙ方向にオフセットしている。これにより、ヘミング加工中に互いの第１及び第２ローラユニット２１７、２１８が邪魔になることはない。

また、第１ローラユニット２１７は、第１フランジ２０に接触する第１ヘミングローラ２３４と、第１溝２８に係合可能な第１ガイドローラ２３６と、第１ヘミングローラ２３４を回転自在に支持する第１ヘミングローラ支軸２３８と、第１ヘミングローラ支軸２３８をＹ方向に進退する第１駆動部２４０と、張出部２２０ａに接続されて第１ガイドローラ２３６を回転自在に支持する第１ガイドローラ支軸２４２とを有している。

第１ヘミングローラ支軸２３８は、第１ヘミングローラ２３４をＸ方向に移動する第１加圧用シリンダ部材２４４を介して張出部２２０ａに設けられている。

第２ローラユニット２１８は、第２フランジ２０４に接触する第２ヘミングローラ２４６と、第２溝２１０に係合可能な第２ガイドローラ２４８と、第２ヘミングローラ２４６を回転自在に支持する第２ヘミングローラ支軸２５０と、第２ヘミングローラ支軸２５０をＹ方向に進退する第２駆動部２５２と、張出部２２０ａに接続されて第２ガイドローラ２４８を回転自在に支持する第２ガイドローラ支軸２５４とを有している。

第２ヘミングローラ支軸２５０は、第２ヘミングローラ２４６をＸ方向に移動する第２加圧用シリンダ部材２５６を介して張出部２２０ａに設けられている。

第１ヘミングローラ２３４は、第１実施形態のヘミングローラ６２と同一の形状で同一の大きさに形成されている。第２ヘミングローラ２４６は、第１ヘミングローラ２３４と同一の形状を有し、第１ヘミングローラ２３４よりも大きく形成されている。

第１ガイドローラ２３６は、第１実施形態のガイドローラ６４と同一の形状で同一の大きさに形成されている。第２ガイドローラ２４８は、第１ガイドローラ２３６と同一の形状を有し、第１ガイドローラ２３６よりも大きく形成されている。

フローティングロック機構２１４は、第１〜第４シリンダ機構８６、８８、２５８、２６０を有している。なお、本実施形態では、第１シリンダ機構８６の第１ロッド９４が第１スライダ５８に接続すると共に、第２シリンダ機構８８の第２ロッド１０４が第１スライダ５８に接続している。

第３シリンダ機構２５８には、第３板２２８に設けられた第３シリンダ２６２と、第３シリンダ２６２に摺動可能に収容された第３ピストン２６４と、第３ピストン２６４から延びて第２スライダ２３２に接続する第３ロッド２６６と、第３シリンダ２６２内に流体を供給するための第３流体供給部２６８と、第３流体供給部２６８と第３シリンダ２６２とを結ぶ第３流路２７０とが設けられている。

また、第３シリンダ機構２５８は、第２ガイドレール２３０の中央に第２スライダ２３２が位置したときに、第３ピストン２６４が第３シリンダ２６２の中央に位置するように設定されている。

第４シリンダ機構２６０には、第１板２２４に設けられた第４シリンダ２７２と、第４シリンダ２７２に摺動可能に収容された第４ピストン２７４と、第４ピストン２７４から延びて第２スライダ２３２に接続する第４ロッド２７６と、第４シリンダ２７２内に流体を供給するための第４流体供給部２７８と、第４流体供給部２７８と第４シリンダ２７２とを結ぶ第４流路２８０とが設けられている。

また、第４シリンダ機構２６０は、第２ガイドレール２３０の中央に第２スライダ２３２が位置したときに、第４ピストン２７４が第４シリンダ２７２の中央に位置するように設定されている。

コントローラ２１６には、第３シリンダ圧制御部２８４及び第４シリンダ圧制御部２８６が追加されている。また、第１実施形態のヘミングローラ位置制御部１１２が第１及び第２ヘミングローラ位置制御部２８８、２９０になり、第１実施形態の加圧制御部１１４が第１及び第２加圧制御部２９２、２９４になっている。

第１ヘミングローラ位置制御部２８８は、第１駆動部２４０を制御して第１ヘミングローラ支軸２３８をＹ方向に進退する。第２ヘミングローラ位置制御部２９０は、第２駆動部２５２を制御して第２ヘミングローラ支軸２５０をＹ方向に進退する。

第１加圧制御部２９２は、第１加圧用シリンダ部材２４４を制御して第１ヘミングローラ２３４をＸ方向に移動する。第２加圧制御部２９４は、第２加圧用シリンダ部材２５６を制御して第２ヘミングローラ２４６をＸ方向に移動する。

記憶部２９６には、ヘミングユニット２１２の重量と、第１ロック流体圧と、第２ロック流体圧と、第３設定圧と、第４設定圧とが予め記憶されている。

第１ロック流体圧は、第１実施形態のロック流体圧に相当する。第２ロック流体圧としては、支持部材２１５に対してローラ支持部材２２０がＹ方向にスライドできないような第３シリンダ圧及び第４シリンダ圧が設定されている。

第３及び第４設定圧は、支持部材２１５に対してローラ支持部材２２０がＹ方向にスライド可能な程度に設定されている。

第３シリンダ圧制御部２８４は、第３流体供給部２６８を制御して第３シリンダ圧を調整する。第４シリンダ圧制御部２８６は、第４流体供給部２７８を制御して第４シリンダ圧を調整する。

次に、本実施形態に係る加工装置２００を用いて第１部材１２の第１フランジ２０に対してヘミング加工を行う例について図９、図１１〜図１３を参照しながら説明する。なお、基本的な手順は、図３のフローチャートと同じであるので、詳細な説明は省略する。

先ず、ロボット制御部１１０は、ロボットアーム３４を制御してヘミングユニット２１２を待機状態にする（ステップＳ２１）。ここで、待機状態とは、図９に示すように、第１ヘミングローラ２３４の鉛直下方に第１ガイドローラ２３６が位置すると共に、第２ガイドローラ２４８の鉛直下方に第２ヘミングローラ２４６が位置する状態のことをいう。

そして、図１１に示すように、第２シリンダ圧制御部１２２は、第２シリンダ圧を調整することにより、第１ガイドレール５６の中央に第１スライダ５８を配置すると共に、第３及び第４シリンダ圧制御部２８４、２８６は、第３及び第４シリンダ圧を調整することにより、第２ガイドレール２３０の中央（第２スライダ２３２のスライド可能範囲の中間）に第２スライダ２３２を配置する（ステップＳ２２）。これにより、第２スライダ２３２のＹ１方向のストロークと、第２スライダ２３２のＹ２方向のストロークとが同一になる。

また、このとき、第３ピストン２６４は、第３シリンダ２６２の中央（第３ピストン２６４の移動可能範囲の中間）に位置すると共に、第４ピストン２７４は、第４シリンダ２７２の中央（第４ピストン２７４の移動可能範囲の中間）に位置する。これにより、第３ピストン２６４のＹ１方向のストロークと第３ピストン２６４のＹ２方向のストロークとが同一になると共に、第４ピストン２７４のＹ１方向のストロークと第４ピストン２７４のＹ２方向のストロークとが同一になる。

次に、コントローラ２１６は、第１ローラユニット２１７のＸ方向及びＹ方向のスライド動作をロックする（ステップＳ２３）。具体的には、第３シリンダ圧制御部２８４は、第３シリンダ圧を第２ロック流体圧にすると共に、第４シリンダ圧制御部２８６は、第４シリンダ圧を第２ロック流体圧にする。なお、第１及び第２シリンダ圧は、第１ロック流体圧になっている。

続いて、ロボット制御部１１０は、第１ガイドローラ２３６を第１溝２８に係合させる（ステップＳ２４）。このとき、ロボットヘッド３６に対するヘミングユニット２１２のスライド動作がロックされると共に、支持部材２１５に対するローラ支持部材２２０のスライド動作がロックされているので、フローティングロック機構２１４のフローティング作用によって第１ローラユニット２１７がＸ方向及びＹ方向に振れることはない。これにより、第１ローラユニット２１７の揺れが停止するまでの待ち時間がなくなるので、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。

その後、第１加圧制御部２９２は、第１加圧用シリンダ部材２４４を制御して、第１ヘミングローラ２３４を第１ガイドローラ２３６に接近させることにより、第１フランジ２０を内側に４５°屈曲させる（ステップＳ２５）。

また、コントローラ２１６は、第１ローラユニット２１７のスライド動作のロックを解除する（ステップＳ２６）。

具体的には、第１シリンダ圧を第１設定圧に、第２シリンダ圧を第２設定圧に、第３シリンダ圧を第３設定圧に、第４シリンダ圧を第４設定圧にする。そのため、例えば、第１、第３及び第４設定圧は、第２設定圧よりも低圧に設定され、第２設定圧はヘミングユニット２１２の自重を相殺するのに必要な圧力に設定されている。但し、第２ロッド１０４にかかる荷重を増やさないようにするために、第１設定圧は０に設定するのが好ましい。

次に、ロボット制御部１１０は、予め作成しておいたティーチングデータに基づいてロボットヘッド３６を移動して第１フランジ２０に対して第１回目のヘミング加工を行う（ステップＳ２７）。これにより、第１ガイドローラ２３６が第１溝２８を転動すると共に、第１ヘミングローラ２３４が第１フランジ２０を連続的に内側に４５°屈曲することとなる。なお、このステップＳ２７では、第１実施形態の図３のフローチャートにおけるステップＳ８〜Ｓ１０のルーチンと同一のルーチンが行われる。

また、本実施形態では、ティーチング軌跡とロボットヘッドの移動位置とにＹ方向のずれが生じた場合であっても、支持部材２１５に対してローラ支持部材２２０がＹ方向にスライド可能となっているので、第１ガイドローラ２３６を第１溝２８に追従させることができると共に、第１ヘミングローラ２３４を第１フランジ２０に対して正確に追従させることができる。つまり、第１ローラユニット２１７は、Ｘ方向及びＹ方向のずれに対応することができる。

なお、本実施形態の加工装置２００は、第３及び第４シリンダ機構２５８、２６０を備えているので、ヘミング加工中にＹ方向のフローティング作用を好適に発揮することができる。

第１フランジ２０に対する第１回目のヘミング加工が終了すると、図１３に示すように、ロボット制御部１１０は、ロボットヘッド３６をティーチングデータに基づいて移動して第１フランジ２０に対して第２回目のヘミング加工を行う（ステップＳ２８）。

その後、ロボット制御部１１０は、ロボットヘッド３６を待機位置に移動させる（ステップＳ２９）。この段階で、本実施形態に係る加工装置２００を用いた第１フランジ２０に対するヘミング加工の手順は終了する。

次に、本実施形態に係る加工装置２００を用いて第２部材２０２の第２フランジ２０４に対してヘミング加工を行う例について図９、図１４及び図１５を参照しながら説明する。なお、基本的な手順は、図１２のフローチャートと同じであるので、その図示と詳細な説明は省略する。

図９から諒解されるように、第２部材２０２は、第１部材１２よりも大きく形成されている。そのため、本実施形態では、ヘミング加工の効率を上げるために、第１ローラユニット２１７のローラよりも大きいローラを有する第２ローラユニット２１８が利用される。

そして、第２部材２０２は、第１部材１２と同じ向きに配置されているので、第２フランジ２０４を加工する際のヘミングユニット３８の待機状態は、図１４に示すように、上述した待機状態を左右反転させて上下逆にした状態となる。これにより、第２ヘミングローラ２４６の鉛直下方に第２ガイドローラ２４８が位置する。

そして、第２フランジ２０４に対して第１回目のヘミング加工を行う際には、第２ガイドローラ２４８を第２溝２１０に係合させた状態で第２ヘミングローラ２４６を第２ガイドローラ２４８に接近させて第２フランジ２０４を内側に４５°屈曲させた後に、ロボット制御部１１０は、予め作成しておいたティーチングデータに基づいてロボットヘッド３６を移動する。

なお、第２フランジ２０４に対して第２回目のヘミング加工を行う際には、図１５に示すように、第２ヘミングローラ支軸２５０を第２ヘミングローラ２４６側に移動した上で、第２ガイドローラ２４８を第２溝２１０に係合させた状態で第２ヘミングローラ２４６を第２ガイドローラ２４８に接近させて第２フランジ２０４を内側にさらに４５°屈曲させた後に、ロボット制御部１１０が、予め作成しておいたティーチングデータに基づいてロボットヘッド３６を移動すればよい。

本発明は上記した実施形態に限らず、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。

１０、２００…加工装置３４…ロボットアーム（搬送手段）
３６…ロボットヘッド（ツール支持手段）
３８、２１２…ヘミングユニット（加工ツール）
４０…フローティングロック機構４２、２１６…コントローラ
５６…第１ガイドレール５８…第１スライダ
６２…ヘミングローラ６４…ガイドローラ
８６…第１シリンダ機構（第１付勢手段）８８…第２シリンダ機構（第２付勢手段）
９０…第１シリンダ９２…第１ピストン
９４…第１ロッド１００…第２シリンダ
１０２…第２ピストン１０４…第２ロッド
１１０…ロボット制御部１２０…第１シリンダ圧制御部
１２２…第２シリンダ圧制御部Ｍ…金型
Ｗ１、Ｗ２…ワーク

Claims

ワークを加工するための加工ツールと、
前記加工ツールを所定前後方向にスライド可能に支持するツール支持手段と、
前記ツール支持手段を搬送する搬送手段と、
前記ツール支持手段に設けられて流体を収容する第１シリンダを有し、且つ前記第１シリンダの流体圧の作用下に、前記所定前後方向に前記加工ツールを付勢可能な第１付勢手段と、
前記ツール支持手段に設けられて流体を収容する第２シリンダを有し、且つ前記第２シリンダの流体圧の作用下に、前記第１付勢手段の付勢方向とは反対方向に前記加工ツールを付勢可能な第２付勢手段と、
前記第１及び第２シリンダの流体圧を制御する制御手段と、を備え、
前記加工ツールは、前記第１付勢手段及び前記第２付勢手段にて付勢される支持部と、
前記支持部に設けられたガイドローラと、
前記ガイドローラの前記所定前後方向に位置するヘミングローラと、
前記支持部に設けられて前記ヘミングローラを前記所定前後方向にスライド可能に支持するヘミングローラ支持部と、
前記ヘミングローラを前記所定前後方向にスライドさせるシリンダ部と、を有し、
前記制御手段は、前記搬送手段にて前記加工ツールを待機位置から加工位置に搬送する際に、前記第１及び第２シリンダの流体圧を制御して、前記支持部が該支持部のスライド可能範囲の中間に位置した状態で該支持部のスライド動作をロックすることを特徴とする加工装置。
請求項１記載の加工装置において、
前記第１付勢手段は、前記第１シリンダに移動可能に挿入された状態で前記支持部に接続する第１ピストン部材を有し、且つ前記支持部のスライド動作のロック時に、前記第１ピストン部材が該第１ピストン部材の移動可能範囲の中間に位置するように形成されており、
前記第２付勢手段は、前記第２シリンダに移動可能に挿入された状態で前記支持部に接続する第２ピストン部材を有し、且つ前記支持部のスライド動作のロック時に、前記第２ピストン部材が該第２ピストン部材の移動可能範囲の中間に位置するように形成されていることを特徴とする加工装置。