JP5987112B2 - 加工ツール及びヘミング加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの縁部をヘミング加工するための加工ツール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、ドア及びホイールハウスの縁部に対しては、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ことがある。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、該パネルにおける端部のフランジに対してローラを押しつけながら折り曲げるという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、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）、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が行われることがある。

このようなヘミング加工としては、専用工程を営むために専用スペースに設けられた金型にワークをセットするとともに、ロボット先端に保持された加工ツールに設けられたヘミングローラをフランジに沿って転動させる。これにより、ヘミング加工を行う（例えば、特開２０１０−２７９９８０号公報参照）。

特開２０１０−２７９９８０号公報では、ヘミングローラ及びガイドローラは、第１の方向と、第１の方向に対して直交する第２の方向とに変位可能である。この構成によれば、ロボットの移動軌跡に誤差（動作時における正規の移動軌跡に対するズレ）が生じても、第１の方向と第２の方向の変位動作によって当該誤差を吸収できる。従って、移動軌跡の誤差がヘミング加工に与える影響を抑制できるとともに、ロボット又は加工ツールが受ける負荷を軽減することができる。

ところで、ヘミング加工用の加工ツールを移動させる移動機構として、多関節ロボットが用いられる場合、ロボットの移動軌跡の誤差は、例えば、温度によるギア部のバックラッシ量の変化によって起きる。そのため、回転関節を構成する動作軸の誤差は、すべて回転角度の誤差となる。従って、多自由度をすべて回転関節で実現するロボット（例えば６自由度を６つの回転関節で実現するロボット）の場合、ロボットの移動軌跡の誤差は、直線的な誤差ではなく、回転を伴う誤差が主である。

一方、直線的な動作だけでロボット動作の移動軌跡の誤差を吸収する構成では、直線的な移動が無い方向の誤差や、回転を伴う誤差を吸収することはできない。

このような課題を考慮し、本発明は、ヘミング加工を行う際にロボット動作の回転を伴う誤差を吸収することができる加工ツール及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、ヘミングローラ及びガイド部材を用いて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装置に用いられる加工ツールであって、移動機構によって移動させられるベース部と、前記ヘミングローラ及び前記ガイド部材を有する加工ユニットと、前記ベース部に取り付けられるとともに、前記加工ユニットを６軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構と、を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、ヘミングローラ及びガイド部材を有する加工ユニットが、６軸の自由度を有するフローティング機構で支持されるため、移動機構の動作の回転を伴う移動軌跡のズレ（回転誤差）を吸収することができる。従って、移動機構を高速で動作させた場合でも、高速動作に伴う回転誤差がヘミングローラに伝わることがない。よって、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。また、回転誤差に起因して移動機構又は加工ツールが受ける負荷を軽減することができる。

上記の加工ツールにおいて、前記フローティング機構は、前記加工ユニットを支持する支持部材と、前記ベース部と前記支持部材との間に配置された弾性部材とを有してもよい。この構成によれば、６軸の自由度を有するフローティング機構を簡単な構成で実現できる。

上記の加工ツールにおいて、前記ベース部は、互いに対向配置された第１部材及び第２部材を有し、複数の前記弾性部材が設けられ、前記第１部材と前記支持部材との間、及び、前記第２部材と前記支持部材との間の各々に、前記弾性部材が配置されてもよい。この構成によれば、移動機構の動作の回転誤差をより効果的に吸収することができるフローティング機構を実現できる。

上記の加工ツールにおいて、前記第１部材と前記第２部材とが、前記弾性部材を貫通する連結部材によって互いに連結されてもよい。この構成によれば、連結部材が、第１部材と第２部材とを連結する機能と、弾性部材を支持する機能とを兼ねるため、部品点数を少なくできる。

上記の加工ツールにおいて、前記ベース部に対する前記加工ユニットの変位を解除可能に規制するロック機構をさらに備えてもよい。この構成によれば、移動機構が高速で動作する場合でも、ロック機構をロック状態とすることにより、ベース部に対する加工ユニットの振動が抑制される。このため、加工ツールが、ワーク載置用の金型を挟み込む際の動作において、加工ツールが金型にぶつかることを防止することができる。

上記の加工ツールにおいて、前記フローティング機構は、前記加工ユニットを支持する支持部材と、前記ベース部と前記支持部材との間に配置された弾性部材とを有し、前記ロック機構は、前記支持部材から離間したアンロック位置と、前記支持部材に接触して固定するロック位置とに作動するロック部材を有し、前記ロック部材を前記ロック位置へと変位させることに伴って、前記支持部材を所定位置に位置決めしてもよい。この構成によれば、ロック機構がロック状態のとき、支持部材は所定位置に位置決めされる。従って、加工ツールがワーク載置用の金型を挟み込む際の動作において、金型に設けられたガイド溝に対するガイド部材の係合を支障なく行うことができる。

上記の加工ツールにおいて、複数の前記ロック部材が設けられ、複数の前記ロック部材は、前記支持部材を第１の押圧方向に押す第１ロック部材と、前記第１ロック部材が押す箇所とは異なる箇所で、前記第１の押圧方向とは反対方向の第２の押圧方向に前記支持部材を押す第２ロック部材とを含んでもよい。この構成によれば、少ない数のロック部材で好適に位置決めすることができ、ロック機構の構成を簡素化できる。

上記の加工ツールにおいて、前記ロック機構は、前記第１ロック部材を押して前記ロック位置に変位させる第１駆動部と、前記第２ロック部材を引っ張って前記ロック位置に変位させる第２駆動部とを有し、前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、前記支持部材に対して同じ側に設けられてもよい。この構成によれば、第１駆動部と第２駆動部が支持部材に対して同じ側に設けられるため、ロック機構の構成を簡素化できる。

また、本発明に係るヘミング加工装置は、ヘミングローラ及びガイド部材を用いて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装置であって、加工ツールと、前記加工ツールを移動させる移動機構としてのロボットと、を備え、前記加工ツールは、前記移動機構によって移動させられるベース部と、前記ヘミングローラ及び前記ガイド部材を有する加工ユニットと、前記ベース部に取り付けられるとともに、前記加工ユニットを６軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構と、を有する、ことを特徴とする。

本発明の加工ツール及びヘミング加工装置によれば、ヘミング加工を行う際にロボット動作の回転を伴う誤差を吸収することができる。

本発明の一実施形態に係るヘミング加工装置の斜視図である。 図１に示したヘミング加工装置における加工ツールの斜視図である。 図２における矢印Ａ方向から見た加工ツールの背面図である。 図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図２におけるＶ−Ｖ線に沿った断面図であって、アンロック状態のロック機構を示す図である。 ロック状態のロック機構を示す図である。 図７Ａは、固定金型にワークを載置した状態を示す説明図であり、図７Ｂは、第１ヘミング工程の説明図であり、図７Ｃは、第２ヘミング工程の説明図である。 図８Ａは、フローティング機構の作用を説明する第１の模式図であり、図８Ｂは、フローティング機構の作用を説明する第２の模式図である。 第２構成例に係る加工ツールの斜視図である。 図１０Ａは、第１構成例に係る加工ツールとロボット（ハンド部）の模式図であり、図１０Ｂは、第２構成例に係る加工ツールとロボット（ハンド部）の模式図であり、図１０Ｃは、第３構成例に係る加工ツールとロボット（ハンド部）の模式図である。

以下、本発明に係る加工ツール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ながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るヘミング加工装置１０の構成を示す斜視図である。ヘミング加工装置１０は、ワークＷの縁部２２（図７Ａ参照）を折り曲げるヘミング加工を行うための装置である。ワークＷは、例えば、ボンネット、トランクリッド、ドア等であり、ヘミング加工を行う部位は、これらの縁部２２である。あるいは、ワークＷは、ホイールハウスであり、ヘミング加工を行う部位は、ホイールハウスの縁部２２であってもよい。

本実施形態において、ヘミング加工装置１０は、ワークＷを載置し固定するための固定金型１２と、ワークＷに接触してヘミング加工を行う加工ツール１４と、この加工ツール１４が先端に取り付けられ当該加工ツール１４を移動させる移動機構としてのロボット１６とを備える。

固定金型１２の上面には、ワークＷが載置される載置部１８（図７Ａ参照）が設けられる。ワークＷは載置部１８に載置された状態で、図示しない固定手段（例えば、クランプ装置）によって固定金型１２に対して固定される。固定金型１２の下面には、後述するガイドローラ４２を受容して該ガイドローラ４２をガイドするためのガイド溝２０（図７Ａ参照）が設けられる。ガイド溝２０は、固定金型１２に載置されるワークＷの縁部２２の延在方向に沿って延在する。

次に、加工ツール１４について説明する。図２は、加工ツール１４の斜視図である。加工ツール１４は、ロボット１６のアーム先端（ハンド部１２２）に取り付けられて固定されるベース部２４と、ヘミングローラ４０及びガイドローラ４２（ガイド部材）を有する加工ユニット２６と、加工ユニット２６を弾性的に支持するフローティング機構２８とを備える。

ベース部２４は、互いに対向配置された第１部材３０と第２部材３２とを有する。本図示例の第１部材３０と第２部材３２は、いずれもプレート状に形成される。第１部材３０は、ロボット１６のハンド部１２２（図１参照）に固定される。第２部材３２は、連結部材としての複数のボルト３４（図４参照）を介して間隔をおいて第１部材３０に対して平行に配置される。

このようなベース部２４にフローティング機構２８が取り付けられ、フローティング機構２８に加工ユニット２６が取り付けられる。すなわち、加工ユニット２６は、フローティング機構２８を介してベース部２４に支持される。

加工ユニット２６は、ブラケット３６を介してフローティング機構２８（具体的には、後述するフローティングプレート７４）に固定されたアクチュエータユニット３８と、このアクチュエータユニット３８に回転自在に支持されたヘミングローラ４０及びガイドローラ４２とを有する。

図３は、図２の矢印Ａ方向から加工ツール１４を見た背面図である。なお、図３では、アクチュエータユニット３８を実線で示し、他の部分については二点鎖線又は点線で示している。図２及び図３に示すように、アクチュエータユニット３８は、ブラケット３６に固定され第１の方向Ｍ１に延在するユニットベース４４と、ユニットベース４４に対して第１の方向Ｍ１に移動可能な第１移動部４６と、第１移動部４６を第１の方向Ｍ１に動作させる第１駆動機構４８と、第１移動部４６に対して第１の方向Ｍ１に直交する第２の方向Ｍ２に移動可能な第２移動部５０と、第２移動部５０を第２の方向Ｍ２に動作させる第２駆動機構５２とを有する。ヘミングローラ４０は、第２移動部５０に取り付けられる。

本図示例において、第１駆動機構４８は、モータ５４と、このモータ５４によって駆動されるボールネジ５６とを有する。モータ５４の回転駆動力は、動力伝達機構５５（図示例ではベルト機構）を介してボールネジ５６に伝達される。ボールネジ５６の回転に伴って、第１移動部４６が第１の方向Ｍ１に移動する。第１駆動機構４８は、ラックアンドピニオン機構、リニアモータ等、他の形態の直動アクチュエータであってもよい。

本図示例において、第２駆動機構５２は、モータ５８と、このモータ５８によって駆動されるボールネジ６０とを有する。モータ５８の回転駆動力は、動力伝達機構５９（図示例ではベルト機構）を介してボールネジ６０に伝達される。ボールネジ６０の回転に伴って、第２移動部５０が第２の方向Ｍ２に移動する。第２駆動機構５２は、ラックアンドピニオン機構、リニアモータ等、他の形態の直動アクチュエータであってもよい。

ヘミングローラ４０は、ワークＷの縁部２２に接触し、該縁部２２を押圧して折り曲げる加工ローラであり、本図示例では第２移動部５０に取り付けられる。ヘミングローラ４０は、その軸部６２が、第２移動部５０に固定された軸受箱６４に収容された図示しない軸受によって回転自在に支持される。上述した第２移動部５０の移動方向である第２の方向Ｍ２は、ヘミングローラ４０の回転軸心ａ１の方向と一致する。ヘミングローラ４０は、第１移動部４６の第１の方向Ｍ１への移動に伴って、第１の方向Ｍ１に移動可能である。また、ヘミングローラ４０は、第２移動部５０の第２の方向Ｍ２への移動に伴って、第２の方向Ｍ２に移動可能である。

本図示例のヘミングローラ４０は、先端側に設けられる先細り形状（円錐台形）のテーパ部６６と、このテーパ部６６よりも基端側に設けられる円筒部６８とを有する。テーパ部６６は、ヘミングローラ４０の先端方向に向かうに従って外径が縮小するように回転軸心ａ１に対して傾斜した部分である。テーパ部６６は、途中で回転軸心ａ１に対する傾斜角度が変化してもよい。円筒部６８は、回転軸心ａ１と平行な部分である。

一方、ガイドローラ４２は、固定金型１２に設けられたガイド溝２０に係合可能であり、本図示例ではユニットベース４４に取り付けられる。ガイドローラ４２は、その軸部７０が、ユニットベース４４に固定された軸受箱７２に収容された図示しない軸受によって回転自在に支持される。ガイドローラ４２の回転軸心ａ２は、ヘミングローラ４０の回転軸心ａ１と平行である。従って、上述した第２移動部５０の移動方向である第２の方向Ｍ２は、ガイドローラ４２の回転軸心ａ２の方向とも一致する。

ヘミングローラ４０とガイドローラ４２とは、第１の方向Ｍ１に離間している。第１駆動機構４８の動作によってヘミングローラ４０が第１の方向Ｍ１に移動することに伴って、ヘミングローラ４０は、ガイドローラ４２に対して近接又は離間する方向に移動する。

次に、フローティング機構２８の構成について説明する。フローティング機構２８は、ベース部２４に対して固定されるとともに、加工ユニット２６を６軸の自由度で弾性的に支持する。図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図２及び図４に示すように、本実施形態では、フローティング機構２８は、加工ユニット２６を支持するフローティングプレート７４（支持部材）と、ベース部２４とフローティングプレート７４との間に配置された複数の弾性部材７６（例えば、ゴム材）とを有する。

フローティングプレート７４は、ベース部２４を構成する第１部材３０と第２部材３２との間に配置される。フローティングプレート７４は、第１部材３０及び第２部材３２から離間した状態で、弾性部材７６によって支持される。弾性部材７６は、ベース部２４を構成する第１部材３０と第２部材３２とによって挟まれた状態で、これらの間に配置される。本実施形態において、フローティングプレート７４には、２行×２列のマトリックス配置で、４つの配置部７８（図示例では、円形貫通孔）が設けられる。各配置部７８に、弾性部材７６が配置される。

図示例の弾性部材７６は、リング状であり、各配置部７８において２つの弾性部材７６が同軸状に配置される。従って、本実施形態では、合計８つの弾性部材７６が設けられる。なお、弾性部材７６の数は、８つに限られず、７以下又は９以上の個数であってもよい。また、弾性部材７６は、フローティングプレート７４に対して２行×２列のマトリックス配置で配置される構成に限られず、例えば、３行×２列や、３行×３列でもよい。あるいは、フローティングプレート７４における仮想三角形の各頂点位置に弾性部材７６が配置されてもよい。

各弾性部材７６は、一端側に突部８０を有する円形リング状であり、フローティングプレート７４に設けられた配置部７８に、リング状のワッシャ７５及びスペーサ７９を介して装着される。各弾性部材７６の内側には、管状のスリーブ部材８２が配置される。各弾性部材７６において、軸方向に並ぶ２つのスリーブ部材８２の内側には、さらに管状のインナスリーブ８４が配置される。また、各弾性部材７６において、ボルト３４がインナスリーブ８４に挿通され、ボルト３４によって第１部材３０と第２部材３２とが相互連結されている。

図２に示すように、本実施形態において、加工ツール１４は、ベース部２４に対する加工ユニット２６の変位を解除可能に規制するロック機構８６をさらに備える。ロック機構８６は、フローティングプレート７４から離間したアンロック位置と、フローティングプレート７４に接触して固定するロック位置とに作動するロック部材８８を有する。ロック機構８６は、ロック部材８８をロック位置へと変位させることに伴って、フローティングプレート７４を所定位置に位置決めする。

本実施形態では、フローティングプレート７４の異なる複数部位に対して固定作用を及ぼすように、複数（図示例では４つ）のロック部材８８が設けられる。具体的には、略四角形状のフローティングプレート７４の４つの角部に、ロック部材８８が設けられる。従って、フローティングプレート７４において、ロック部材８８が配置される位置は、複数の弾性部材７６が配置される位置よりも外側である。

図５に示すように、複数のロック部材８８は、フローティングプレート７４を第１の押圧方向Ｐ１に押す第１ロック部材８９と、第１ロック部材８９が押す箇所とは異なる箇所で、フローティングプレート７４を第１の押圧方向Ｐ１とは反対方向の第２の押圧方向Ｐ２に押す第２ロック部材９０とを含む。本実施形態では、２つの第１ロック部材８９が、フローティングプレート７４の対角位置を押し、２つの第２ロック部材９０が、フローティングプレート７４の別の対角位置を押す。フローティングプレート７４には、これら４つのロック部材８８に対応して、４つの貫通孔９１が設けられる。

第１ロック部材８９に対応した貫通孔９１には、第２部材３２側に向かって内径が大きくなるテーパ内周部９２を有するリング状の第１当接部材９４が設けられる。第１ロック部材８９は、第１当接部材９４に当接可能である。具体的には、第１ロック部材８９には、第２部材３２側に向かって内径が大きくなるテーパ外周部９６が設けられる。第１ロック部材８９のテーパ外周部９６は、第１当接部材９４のテーパ内周部９２に当接可能である。

ロック機構８６は、第１ロック部材８９を押してロック位置に変位させる第１駆動部９８を有する。第１駆動部９８は、第１ロック部材８９毎に設けられる。本実施形態では、第１ロック部材８９は２つ設けられるため、第１駆動部９８も２つ設けられる。なお、１つの第１駆動部９８で２つの第１ロック部材８９を動作させるように構成してもよい。

また、本実施形態において、第１駆動部９８は、シリンダ装置の形態を採る。すなわち、第１駆動部９８は、シリンダ本体１００と、シリンダ本体１００内で軸方向に摺動可能なピストン１０２と、このピストン１０２から延出したロッド１０４とを有する。第１ロック部材８９はロッド１０４の先端部に固定される。第１駆動部９８は、シリンダ装置に限られず、他の形態、例えば、リニアモータ、ラックアンドピニオンと回転モータとを組合わせた構成等であってもよい。

図５のように、第１駆動部９８のロッド１０４が後退した状態では、第１ロック部材８９と第１当接部材９４とは離間するため、第１ロック部材８９によってフローティングプレート７４が固定されることはない。一方、図６のように、第１駆動部９８のロッド１０４が進出した状態では、ロッド１０４が第１ロック部材８９を第１の押圧方向Ｐ１に押すことにより、第１ロック部材８９と第１当接部材９４とが接触する。この結果、フローティングプレート７４は、第１ロック部材８９によって第１の押圧方向Ｐ１に押圧される。

第２ロック部材９０に対応した貫通孔９１には、第１部材３０側に向かって内径が大きくなるテーパ内周部１０６を有するリング状の第２当接部材１０８が設けられる。第２ロック部材９０は、第２当接部材１０８に当接可能である。具体的には、第２ロック部材９０には、第１部材３０側に向かって内径が大きくなるテーパ外周部１１０が設けられる。第２ロック部材９０のテーパ外周部１１０は、第２当接部材１０８のテーパ内周部１０６に当接可能である。

ロック機構８６は、第２ロック部材９０を引っ張ってロック位置に変位させる第２駆動部１１２を有する。第２駆動部１１２は、第２ロック部材９０毎に設けられる。本実施形態では、第２ロック部材９０は２つ設けられるため、第２駆動部１１２も２つ設けられる。なお、１つの第２駆動部１１２で２つの第２ロック部材９０を動作させるように構成してもよい。第１駆動部９８及び第２駆動部１１２は、フローティングプレート７４に対して同じ側（本図示例では第２部材３２側）に設けられる。

本実施形態において、第２駆動部１１２はシリンダ装置の形態を採る。すなわち、第２駆動部１１２は、シリンダ本体１１４と、シリンダ本体１１４内で軸方向に摺動可能なピストン１１６と、このピストン１１６から延出したロッド１１８とを有する。第２ロック部材９０はロッド１１８の先端部に固定される。第２駆動部１１２は、シリンダ装置に限られず、他の形態、例えば、リニアモータ、ラックアンドピニオンと回転モータとを組合わせた構成等であってもよい。

図５のように、第２駆動部１１２のロッド１１８が進出した状態では、第２ロック部材９０と第２当接部材１０８とは離間するため、第２ロック部材９０によってフローティングプレート７４が固定されることはない。一方、図６のように、第２駆動部１１２のロッド１１８が後退した状態では、ロッド１１８が第２ロック部材９０を第２の押圧方向Ｐ２に引っ張ることにより、第２ロック部材９０と第２当接部材１０８とが接触する。この結果、フローティングプレート７４は、第２ロック部材９０によって第２の押圧方向Ｐ２に押圧される。

このように構成されたロック機構８６では、第１ロック部材８９が第１の押圧方向Ｐ１にフローティングプレート７４を押圧し、第２ロック部材９０が第１の押圧方向Ｐ１とは反対方向の第２の押圧方向Ｐ２にフローティングプレート７４を押圧する。これにより、フローティングプレート７４を、所定位置（中立位置）に位置決め（センタリング）する。

次に、図１に戻って、ロボット１６について説明する。ロボット１６は、産業用多関節型であり、多関節アーム１２０の先端部を構成するハンド部１２２に取り付けられた加工ツール１４を可動範囲内で任意の位置に移動させ、且つ任意の姿勢に変化させることが可能である。本実施形態では、ロボット１６は、６つの回転関節を有し、これにより６軸の自由度を持つ。ロボット１６の動作は、制御部１２４によって制御される。制御部１２４は、ロボット１６を所定の移動軌跡に沿って動作させるための動作情報を有する。この動作情報は、動作プログラムあるいはティーチングによって予め記憶された動作情報である。

本実施形態に係る加工ツール１４及びヘミング加工装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。

加工ツール１４を備えたヘミング加工装置１０によりワークＷの縁部２２に対してヘミング加工を実施するには、先ず、図７Ａのように、固定金型１２の載置部１８にワークＷを載置する。このワークＷは、縁部２２は略直角に折り曲げられてフランジ状とされた第１ワークＷ１の上に、第２ワークＷ２を重ねて載置してなる。

そして、ロック機構８６により加工ツール１４のフローティングをロックした状態（図６の状態）で加工ツール１４をワークＷに近接させ、図７Ｂのように、ヘミングローラ４０とガイドローラ４２とにより、固定金型１２を挟み込む。固定金型１２を挟み込んだら、ロック機構８６によるロックを解除する（図５に示すアンロック状態とする）。このように、加工ツール１４をワークＷに近接させる際には、加工ツール１４のフローティングはロックされているため、ベースに対する加工ユニット２６の振動が抑制される。従って、振動に起因して加工ツール１４が固定金型１２にぶつかることがない。

図７Ｂにおいて、ヘミングローラ４０のテーパ部６６は、フランジ状に形成された縁部２２を押圧し、これにより当該縁部２２は傾斜して屈曲する。また、固定金型１２に設けられたガイド溝２０には、加工ツール１４のガイドローラ４２が係合する。そして、ヘミングローラ４０が縁部２２に沿って移動するように、制御部１２４の制御下に、ロボット１６によって加工ツール１４を移動させることにより、所定範囲に亘って縁部２２を内側方向へ傾斜させる第１ヘミング加工（予備ヘミング）を行う。

ここで、図８Ａ及び図８Ｂは、加工ツール１４を模式的に示した図である。図８Ａは、加工ツール１４によりワークＷを加工する際において、ロボット１６の動作に回転を伴う移動軌跡のズレ（回転誤差）がない場合を示している。図８Ｂは、加工ツール１４によりワークＷを加工する際において、ロボット１６の動作に回転誤差がある場合を示している。

第１ヘミング加工の際、加工ユニット２６は、フローティング機構２８によって６軸の自由度で弾性的に支持されている。このため、図８Ｂのように、ロボット１６の動作に回転誤差がある場合には、フローティング機構２８の作用によって当該回転誤差が吸収される。すなわち、フローティング機構２８における弾性部材７６の伸縮作用によって、回転誤差分だけ、ロボット１６に連結されたベース部２４が加工ユニット２６に対して回転し、結果として回転誤差が吸収される。従って、ロボット１６を高速で動作させた場合でも、高速動作に伴う移動軌跡の回転誤差がヘミングローラ４０に伝わることがない。よって、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。

また、本実施形態の場合、第１ヘミング加工の際、ガイドローラ４２はガイド溝２０に係合しながら転動するため、ロボット１６によって加工ツール１４を高速に移動させた場合でも、移動軌跡のズレ（誤差）がヘミングローラ４０に伝わることがない。すなわち、ガイドローラ４２は正確な経路で移動する。従って、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。

第１ヘミング加工が終了したら、次に、ガイドローラ４２に対してヘミングローラ４０を軸方向に移動させ、図７Ｃのように、ヘミングローラ４０とガイドローラ４２とにより、ワークＷ及び固定金型１２を挟み込む。このとき、ヘミングローラ４０の円筒部６８は、第１ワークＷ１の縁部２２を押圧し、これにより当該縁部２２は１８０°反対方向に折り返され、当該縁部２２が第２ワークＷ２の縁部２２に接触する。そして、ヘミングローラ４０が縁部２２に沿って移動するように、制御部１２４の制御下に、ロボット１６によって加工ツール１４を移動させることにより、所定範囲に亘って縁部２２を内側方向へ折り返す第２ヘミング加工（本ヘミング）を行う。

第２ヘミング加工の際においても、加工ユニット２６は、フローティング機構２８によって６軸の自由度で弾性的に支持されている。このため、ロボット１６を高速で動作させた場合でも、ロボット１６の高速動作に伴う移動軌跡の回転誤差がヘミングローラ４０に伝わることがない。また、第２ヘミング加工の際も、ガイドローラ４２がガイド溝２０に係合しながら転動する。従って、本実施形態によれば、第２ヘミング加工においても、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。

第２ヘミング加工が終了したら、ロック機構８６により、加工ユニット２６のフローティングをロックする（ロック機構８６を図６の状態にする）。その後、ロボット１６を動作させて、加工ツール１４を固定金型１２から離す。その後、ヘミング加工が施されたワークＷを金型から取り出す（搬出する）。

以上説明したように、本実施形態に係る加工ユニット２６及びヘミング加工装置１０によれば、ヘミングローラ４０及びガイドローラ４２を有する加工ユニット２６が、６軸の自由度を有するフローティング機構２８で支持されるため、ロボット１６の動作の回転を伴う移動軌跡のズレ（回転誤差）を吸収することができる。従って、ロボット１６を高速で動作させた場合でも、高速動作に伴う回転誤差がヘミングローラ４０に伝わることがない。よって、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。また、回転誤差に起因してロボット１６又は加工ツール１４が受ける負荷を軽減することができる。

また、本実施形態の場合、フローティング機構２８は、加工ユニット２６を支持するフローティングプレート７４と、ベース部２４とフローティングプレート７４との間に配置された弾性部材７６とを有する。この構成によれば、６軸の自由度を有するフローティング機構２８を簡単な構成で実現できる。

さらに、本実施形態の場合、第１部材３０と第２部材３２とが、弾性部材７６を貫通する連結部材としてのボルト３４によって互いに連結される。この構成によれば、ボルト３４が、第１部材３０と第２部材３２とを連結する機能と、弾性部材７６を支持する機能とを兼ねるため、部品点数を少なくできる。

またさらに、本実施形態の場合、ロック機構８６を備えるため、ロボット１６が高速で動作する場合でも、ロック機構８６をロック状態とすることにより、ベース部２４に対する加工ユニット２６の振動が抑制される。このため、加工ツール１４が、固定金型１２を挟み込む際の動作において、加工ツール１４が固定金型１２にぶつかることを防止することができる。

本実施形態の場合、ロック機構８６がロック状態のとき、フローティングプレート７４は所定位置（中立位置）に位置決め（センタリング）される。従って、加工ツール１４が固定金型１２を挟み込む際の動作において、固定金型１２に設けられたガイド溝２０に対するガイドローラ４２の係合を支障なく行うことができる。

また、本実施形態の場合、第１ロック部材８９と第２ロック部材９０は、異なる箇所でフローティングプレート７４を押すため、少ない数のロック部材８８で好適に位置決めすることができ、ロック機構８６の構成を簡素化できる。

さらに、本実施形態の場合、第１ロック部材８９を動作させる第１駆動部９８と、第２ロック部材９０を動作させる第２駆動部１１２とが、フローティングプレート７４に対して同じ側に設けられるため、ロック機構８６の構成を簡素化できる。

ところで、図２に示した加工ツール１４（以下、「第１構成例に係る加工ツール１４」ともいう）は、加工ツール１４の上部においてロボット１６のハンド部１２２に取り付けられる。すなわち、加工ツール１４は、ロボット１６のハンド部１２２で加工ツール１４の上部を持つ型式として構成される。このため、ワークＷにおけるコーナー部の加工に好適である。また、ワークＷに対してロボット１６が高い位置にあると、加工ツール１４の到達範囲が広くなる。

図９は、第２構成例に係る加工ツール１４ａの斜視図である。この加工ツール１４ａは、ベース部２４ａの構成において、図２に示した加工ツール１４と異なる。具体的には、加工ツール１４ａにおけるベース部２４ａの第１部材３０ａは、加工ツール１４ａの後部においてロボット１６のハンド部１２２に取り付けられる。

すなわち、この加工ツール１４ａは、ロボット１６のハンド部１２２で加工ツール１４ａの後部を持つ型式として構成される。この加工ツール１４ａは、後部を持つ型式であるため、ロボット１６による加工ツール１４ａの到達距離を長くできる。また、ヘミングローラ４０の上方の領域が小さいため、内側に倒れ込んだ部位の加工に好適である。

図１０Ａは、第１構成例に係る加工ツール１４とロボット１６（ハンド部１２２）の模式図である。図１０Ｂは、第２構成例に係る加工ツール１４ａとロボット１６（ハンド部１２２）の模式図である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、ロボット１６が上から持つ場合（図１０Ａ）と、ロボット１６が後ろから持つ場合（図１０Ｂ）とで、フローティング機構２８の構成を同一にすることができる。すなわち、ロボット１６が持つ位置によって、フローティング機構２８のレイアウトを変える必要がない。

一つのワークＷに対して複数の加工ツールを用いる場合、上から持つ加工ツール１４と、後ろから持つ加工ツール１４ａとを組みわせることにより、これらが取り付けられるロボット１６同士の干渉領域を小さくできる。具体的には、上から持つ加工ツール１４と、後ろから持つ加工ツール１４ａとを隣同士に配置すると、加工ツール１４が取り付けられたロボット１６と、加工ツール１４ａが取り付けられた別のロボット１６との位置及び姿勢の差が生じる。このような位置及び姿勢の差によって、ロボット１６同士の干渉領域を小さくできる。

図１０Ｃは、第３構成例に係る加工ツール１４ｂとロボット１６（ハンド部１２２）の模式図である。この加工ツール１４ｂでは、ロボット１６の持ち方は図１０Ｂの加工ツール１４ａと同じであるが、フローティング機構２８は、横向きではなく縦向きに配置されている。このように、同じ持ち方でも、フローティング機構２８の配置は横向き（図１０Ｂ）でも縦向き（図１０Ｃ）でも成立する。

上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

Claims (9)

1. ヘミングローラ（４０）及びガイド部材（４２）を用いてワーク（Ｗ）の縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工装置（１０）に用いられる加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）であって、
   移動機構（１６）によって移動させられるベース部（２４）と、
   前記ヘミングローラ（４０）及び前記ガイド部材（４２）を有する加工ユニット（２６）と、
   前記ベース部（２４）に取り付けられるとともに、前記加工ユニット（２６）を６軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構（２８）と、を備える、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
2. 請求項１記載の加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）において、
   前記フローティング機構（２８）は、前記加工ユニット（２６）を支持する支持部材（７４）と、前記ベース部（２４）と前記支持部材（７４）との間に配置された弾性部材（７６）とを有する、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
3. 請求項２記載の加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）において、
   前記ベース部（２４）は、互いに対向配置された第１部材（３０）及び第２部材（３２）を有し、
   複数の前記弾性部材（７６）が設けられ、
   前記第１部材（３０）と前記支持部材（７４）との間、及び、前記第２部材（３２）と前記支持部材（７４）との間の各々に、前記弾性部材（７６）が配置される、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
4. 請求項３記載の加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）において、
   前記第１部材（３０）と前記第２部材（３２）とが、前記弾性部材（７６）を貫通する連結部材（３４）によって互いに連結される、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
5. 請求項１記載の加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）において、
   前記ベース部（２４）に対する前記加工ユニット（２６）の変位を解除可能に規制するロック機構（８６）をさらに備える、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
6. 請求項５記載の加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）において、
   前記フローティング機構（２８）は、前記加工ユニット（２６）を支持する支持部材（７４）と、前記ベース部（２４）と前記支持部材（７４）との間に配置された弾性部材（７６）とを有し、
   前記ロック機構（８６）は、前記支持部材（７４）から離間したアンロック位置と、前記支持部材（７４）に接触して固定するロック位置とに作動するロック部材（８８）を有し、前記ロック部材（８８）を前記ロック位置へと変位させることに伴って、前記支持部材（７４）を所定位置に位置決めする、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
7. 請求項６記載の加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）において、
   複数の前記ロック部材（８８）が設けられ、
   複数の前記ロック部材（８８）は、
   前記支持部材（７４）を第１の押圧方向に押す第１ロック部材（８８）と、
   前記第１ロック部材（８８）が押す箇所とは異なる箇所で、前記第１の押圧方向とは反対方向の第２の押圧方向に前記支持部材（７４）を押す第２ロック部材（８８）とを含む、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
8. 請求項７記載の加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）において、
   前記ロック機構（８６）は、前記第１ロック部材（８８）を押して前記ロック位置に変位させる第１駆動部（９８）と、前記第２ロック部材（８８）を引っ張って前記ロック位置に変位させる第２駆動部（１１２）とを有し、
   前記第１駆動部（９８）及び前記第２駆動部（１１２）は、前記支持部材（７４）に対して同じ側に設けられる、
   ことを特徴とする加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）。
9. ヘミングローラ（４０）及びガイド部材（４２）を用いてワーク（Ｗ）の縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工装置（１０）であって、
   加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）と、
   前記加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）を移動させる移動機構（１６）としてのロボット（１６）と、を備え、
   前記加工ツール（１４、１４ａ、１４ｂ）は、
   前記移動機構（１６）によって移動させられるベース部（２４）と、
   前記ヘミングローラ（４０）及び前記ガイド部材（４２）を有する加工ユニット（２６）と、
   前記ベース部（２４）に取り付けられるとともに、前記加工ユニット（２６）を６軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構（２８）と、を有する、
   ことを特徴とするヘミング加工装置（１０）。

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