JP6801872B2 - 位置決めガイド装置及びこれを用いたローラーヘミング加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ローラーヘミング加工装置に用いられる位置決めガイド装置及びこれを用いたローラーヘミング加工装置に関する。

ローラーヘミング加工においては、周縁部に予めフランジ部が形成されたパネル状のワークをヘミングダイに載置してフランジ部をロボットローラーヘッドなどを用いて予備曲げ、本曲げのヘミング加工することにより加工が行われる。この際ワークの位置決めのためヘミングダイ外縁に位置決めガイド装置が複数装着される。この位置決め装置はアウターガイド部が突出してワーク外縁を拘束すると共に、加工時はローラーの加工を妨げないよう、通常ローラーの動きに応じて沈下動作を行うよう設計される。

図６に従来構造を示す。本構造ではリニアガイドによりアウターガイドは上下方向に動作が規制されておりかつ金属バネによりアウターガイドは上方すなわちワーク外縁に上端部が突出する位置に付勢されている。ローラーの加工圧力が作用しない時は、アウターガイドは突出してワーク外縁を拘束しており、ローラーの加工圧力が作用した時のみアウターガイドは沈下動作を行うよう構成される。この構造により位置決めガイド装置は要求される前記の機能を実現している。

しかしながら、この構成においては上下の作動を円滑に行わせるためリニアガイドが必要となるため、高さ方向の寸法が大きくなり設計自由度が制限される、またリニアガイドが円滑な動作のためベアリングを使うことが多くコストが高くなるなどの問題があった。

また図２に示すように加工ローラーは本曲げ時はアウターガイド頂部のヘミング上手方向端部から、また予備曲げ時はアウターガイド斜め面のヘミング上手方向端部から、アウターガイドに当接する。当接後は加工ローラーの圧力によってアウターガイドが下方に沈下動作しつつローラーによる加工が進められるが、この構成においては前記圧力の方向と沈下動作の方向が大きく異なるため、沈下動作が円滑に行われにくくリニアガイドの摺動面に大きな負荷が発生するという問題がある。このため耐久性を確保するためにはサイズの大きなリニアガイドを使用する必要があり、更に高さ寸法の増大、コストアップの問題が発生している。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、コンパクトな位置決めガイド装置を提供することでローラーヘミング加工装置の設計自由度を向上させると共に安価な位置決めガイド装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明では、周縁部に予めフランジ部が形成されたパネル状のワークを載置するヘミングダイ外縁に複数配設した位置決めガイド装置により、当該ワーク外縁を拘束して位置決めを行い、ヘミングローラーにより前記フランジ部のヘミング加工を行うローラーヘミング加工装置であって、前記位置決めガイド装置は一方の端部に前記ワーク外縁に当接し外縁を拘束するアウターガイド部と、他方の端部に前記ヘミングダイに対し回転可能に支持された支持部と、を備えた本体部と、前記アウターガイド部上端部がヘミングダイ外縁から突出するよう前記本体部を付勢する付勢部と、を有するローラーヘミング加工装置とした。

この発明によればボルトによる回転支持という簡単な構造でアウターガイドの確実な沈下動作が実現できるため、位置決めガイド装置をコンパクトかつ安価に構成できる。

請求項２の発明では、請求項１の構成に加え、前記位置決めガイド装置の本体部はＬ字状に構成され、前記支持部と当該Ｌ字曲がり部の間に前記付勢部の作用点が設けられ、該付勢部は金属バネを用いたことを特徴とする、ローラーヘミング加工装置とした。

この構成では、付勢部の作用点を支点とアウターガイド部の中間に設けたことで、付勢部のストロークを小さくすることができ、全高を更に抑えることが出来る。また付勢部を安価な金属バネで構成することにより、装置全体を安価に構成することができる。

請求項３の発明では、請求項２の構成に加え、前記アウターガイド頂部は、頂部の角度が１５０度である左右対称の山型形状に形成され、かつ予備曲げローラーの当接面に対応した傾斜面が形成されていることを特徴とする、ローラーヘミング加工装置とした。

この構成によれば頂部の角度を小さくした構成に比べ、ローラーの圧力が作用する方向が本体支持部から外れた方向に作用するため、アウターガイドの作動が円滑になり支持部への負荷も少なくなる。またこの構成により本曲げローラー圧力作用時のアウターガイドの作動が円滑になる。

請求項４の発明では、請求項２または請求項３の構成に加え、前記位置決めガイド装置は構成部品を組み替えることにより、取付け面に対し左右反転して組みつけられるよう構成され、前記ヘミングダイの位置決めガイド装置取付け面も左右反転した取り付けが可能なるように構成されていることを特徴とする、ローラーヘミング加工装置とした。

この構成によればヘミングローラーの加工パスのティーチングで、ヘミングローラーが位置決めガイドのアウターガイド部の方向から支持部の方向にアプローチする（以下逆方向という）パスに設定された場合、支持部からアウターガイド部への方向（以下順方向という）のパスになるように位置決めガイドを組み替えてより円滑な作動を行わせることが出来る。

本発明の位置決めガイド装置はボルトによる回転支持という簡単な構造でアウターガイドの確実な沈下動作が実現できるため、位置決めガイド装置をコンパクトかつ安価に構成できる。

本発明に係るローラーヘミング加工装置の位置決めガイド装置装着部位を俯瞰した図面である。 本発明に係るローラーヘミング加工装置の予備曲げ加工時の状態を加工方向から見た位置決めガイド装置装着部位の断面図である。 本発明に係る位置決めガイド装置の正面図である。 本発明に係る位置決めガイド装置の側面図である。 （ａ）アウターガイド頂部の角度を１５０度にした場合の本体支持部、ローラーとアウターガイド頂部との接点との位置関係を示した図である。（ｂ）アウターガイド頂部の角度を１００度にした場合の本体支持部、ローラーとアウターガイド頂部との接点との位置関係を示した図である。 リニアガイドを用いた従来の位置決めガイド装置の構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。まずローラーヘミング加工装置３全体の構成を図１，２を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態１に係るローラーヘミング加工装置３の位置決めガイド装置１装着部位を俯瞰した図面である。予め外縁部にフランジ加工を施工したドアアウターパネルなどのワーク６がマテハン（図示しない）などによりヘミングダイ２上に載置される。その際ヘミングダイ２上に頂部が突出した位置決めガイド装置１のアウターガイド１１部によりワーク６の位置が規制され位置決めされる。次いで相手側の部品、例えばドアインナーパネルなどがワーク６の上部に載置され、この状態でクランプ装置（図示しない）などによりワーク６がヘミングダイ２上に拘束される。

次いで図２に示すようにロボットのエンドイフェクタとして装着されたローラーヘッド５のヘミングローラー４の加圧力によりヘミング加工が行われる。ヘミング加工は通常、予備曲げ加工と本曲げ加工に分けて行われるが、図２は先ずフランジ加工部を垂直面から約２５度の角度で加工する予備曲げの状態を示している。この後にヘミングローラー４が予備曲げ済みの面を真上から加圧する（図示しない）ことにより本曲げが行われる。

予備曲げ加工と本曲げ加工が終了すると、加工済みのワークがマテハンなどで搬出された後、次のワークが搬入されて同じ工程が繰り返される。

次いで図３，４を用いて位置決めガイド装置１の構成を説明する。位置決めガイド装置１は主に本体部１０と本体部に構成されたアウターガイド１１及び支持部１２、また本体部１０をヘミングローラー４の加工圧力が作用する方向とは反対方向に付勢する付勢部３０により構成されている。これら構成部品の材質については各種金属材料が使用可能だが、アウターガイド１１のヘミングローラー４が当接する部位については必要な強度を確保するため、例えば焼入れによって強度を向上した鋼材を用いることが出来る。本実施例では、アウターガイド１１についてはＳ４５Ｃを用いてヘミングローラー４が当接する部位には焼き入れを施工し、本体部、支持部などその他の部位についてはＳＳ４００を用いている。

本体部１０は本実施例では支持部１２側とアウターガイド１１側に分割して２つの棒状部材で構成されており、互いに略直交する位置関係で締結ボルト１７により締結されている。一体の構成とすることも可能であるが、分割構成とすることにより左右を反転した構成に組み替えることを可能にしている。

アウターガイド１１は先端部の一方の面、ワーク位置決め部２１がワーク６の位置決め機能を持つと共に、他方の面、傾斜面２０が予備曲げ時ヘミングローラー４の加工圧力を受けてアウターガイド１１の沈下動作を行わせる機能を持っている。またアウターガイド頂部１４が本曲げ時同様にヘミングローラー４の加工圧力を受けてアウターガイド１１の沈下動作を行わせる機能を持っている。

また本実施例ではアウターガイド頂部１４の角度を１５０度に設定し左右対称の構成とした。図５に検討の過程を示した図面を示す。（ａ）が頂部の角度を１５０度に設定した場合、（ｂ）が１００度にした場合の図面である。図面の状態は、ヘミングローラー４が支持部の反対方向（逆方向）からアプローチする場合を示しており、この場合はローラーが支持部の方向（順方向）からアプローチする場合に比べ、ファーストタッチ時のヘミングローラー４による荷重方向が支持部方向に向かっているため、円滑な作動が難しく支持部にかかる負荷も高い。しかし図５（ａ）から判るようにアウターガイド頂部１４の角度を１５０度に設定することで前記荷重の方向を支持部１２の方向から逸らすことが出来、逆方向からのアプローチでの円滑な沈下作動も確保することができた。

支持部１２はヘミングダイ２の側面に締結したスタッドボルト２２にカラー２３を介して本体部支持穴を挿通しロックナット１９で締結している。この構成により本体部がラジアル方向の荷重を受けても円滑に回転支持し、かつスラスト方向のガタも生じさせない構成となっている。

次に付勢部３０は主に付勢スプリング１５とガイドボルト１６とブラケット１３で構成される。ガイドボルト１６はブラケット１３を座面側に挿通し、更に付勢スプリング１５を挿通して本体部１０の下面に締結されている。ブラケット１３は取付けボルト１８によりヘミングダイ２に締結され、またスプリング１５のブラケット１３側座面にはワッシャー１９が挿入されている。本体部１０の初期位置の調整は取付けボルト１８の締め付けを調整することで行う。アウターガイド頂部１４が所定の寸法突出し、付勢スプリング１５が圧縮され所定の初期荷重を発生した状態となるよう初期設定を行う。

次に本発明の実施形態１に係るローラーヘミング加工装置３の作動の説明を行う。このように構成されたローラーヘミング加工装置によると、予め外縁部にフランジ加工を施工したドアアウターパネルなどのワーク６がマテハン（図示しない）などによりヘミングダイ２上に載置される。その際ヘミングダイ２上に頂部が突出した位置決めガイド装置１のアウターガイド１１部によりワーク６の位置が規制され位置決めされる。次いで相手側の部品、例えばドアインナーパネルなどがワーク６の上部に載置される。

こうして、位置決めガイド装置１を基準にワーク６が位置決めされ、この状態でクランプ装置（図示しない）などによりワーク６がヘミングダイ２上に拘束されると、ロボットが予めティーチングされたパスに沿って軌道し、エンドイフェクタとして装着されたローラーヘッド５を用いてワーク６に対して予備曲げ加工と本曲げ加工とを行う。ここで図２ではヘミングダイ２上にワーク６が投入され、フランジ加工部に対して垂直面から約２５度の角度で予備曲げ加工を施す場合の例を示している。このヘミング加工はワークの全周について行う必要があるため、通常２台以上のロボットをヘミングダイ２の周囲に配置して加工を行う。

加工時におけるヘミングローラー４のパスを決めるティーチングにおいては、加工時間を短縮するようなるべく短いパスで、十分な品質の加工が行われるよう設定する。パスを短くするためには双方向で加工を行う必要があるため、位置決めガイド装置１の設置位置によってヘミングローラー４がアプローチする方向が異なる。本曲げにおいてはアウターガイド頂部１４を１５０度に設定したことにより、前述のように順方向・逆方向双方向でヘミングローラー４の加圧力による円滑なアウターガイド１１の沈下動作が確保されている。

一方予備曲げにおいてはヘミングローラー４の加圧力の作用方向とアウターガイド１１の動作方向が大きく異なるため逆方向からのアプローチでは円滑な動作が確保できない。この場合は位置決めガイド装置１を左右反転した構成に組み替えて順方向からのアプローチとする必要がある。

位置決めガイド装置１は本体部１０とアウターガイド１１が分解可能に構成されるなど左右を簡単に反転できるよう設計されており、ヘミングダイ２の位置決めガイド取付け面７も追加工をすることなく左右反転した取り付けに対応できるよう座面が設定されていることにより簡単に前記組み換えが可能となっている。

前記の組み換えにより予備曲げ加工では、ヘミングローラー４は支持部１２の方向である順方向から予めティーチングされたパスに沿ってフランジ加工部を押圧しながらアウターガイド１１にアプローチする。ヘミングローラー４がアウターガイド傾斜面２０の端部に当接し加圧するようになると、アウターガイド１１は支持部１２に回動可能に支持されているので、本体部１０が支持部１２を中心として付勢スプリング１５の付勢力に抗してアウターガイド１１が沈下する方向に回動する。これにより、ヘミングローラー４がアウターガイド１１と当接した後もアウターガイド１１が予備曲げ加工に影響を及ぼすことなく、予備曲げ加工を継続して行うことができる。

また、アウターガイド１１はヘミングローラー４の移動に伴いさらに下方向に押し込まれ、ヘミングローラー４が通過するのに十分下方まで沈下する。ヘミングローラー４がアウターガイド１１の上を通過し終わると、付勢スプリング１５の付勢力により本体部は初期位置に戻り、アウターガイド１１は位置決め状態に復帰する。これにより、ヘミングローラー４はアウターガイド１１から影響を受けることなくなくフランジ加工部に沿って加工を継続しながら移動することができる。

アウターガイド頂部１４にヘミングローラー４の当接面に対応した傾斜面２０が形成されていることにより、ヘミングローラー４による加圧力がアウターガイド１１に効率よく伝達され、作動を円滑に行うことができる。これによりヘミング加工部の外板面側に歪みやヘミング結合不良が発生することが回避される。

そして、本実施例では略鉛直に加工されたフランジ加工部を２５度程度予備曲げ加工する場合を示しているが、通常は４５度程度までの範囲で更に大きい角度で予備曲げ加工が行われる場合がある。本実施例の２５度の予備曲げ加工は、アウターガイド１１の作動に対しては最も厳しい条件と考えられる。予備曲げ角度が大きくなるほどヘミングローラー４による加圧方向とアウターガイド１１の作動方向が近づくため、作動が円滑になりヘミングローラー４との干渉からアウターガイド１１を容易に退避させることができる。

この後にヘミングローラー４により予備曲げ加工済みの傾斜部を真上から加圧する（図示しない）本曲げ加工が行われる。前述のように本曲げ加工においては、ヘミングローラー４が順方向・逆方向いずれの方向からアプローチしてもアウターガイド１１が円滑に沈下動作を行うよう、アウターガイド頂部１４の形状が設計されている。具体的な位置決めガイド装置１の作動は予備曲げ加工時の作動とほぼ同様のため、詳細な説明は省略する。

１ 位置決めガイド
２ ヘミングダイ
３ ローラーヘミング加工装置
４ ヘミングローラー
５ ローラーヘッド
１０ 本体部
１１ アウターガイド
１２ 支持部
１３ ブラケット
１４ アウターガイド頂部
１５ 付勢スプリング
５０ リニアガイド
５１ アウターガイド
５２ 金属バネ

Claims (4)

1. 周縁部に予めフランジ部が形成されたパネル状のワークを載置するヘミングダイ外縁に複数配設した位置決めガイド装置により、当該ワークの外縁を拘束して位置決めを行い、ヘミングローラーにより前記フランジ部のヘミング加工を行うローラーヘミング加工装置であって、
   前記位置決めガイド装置は一方の端部に前記ワークの外縁に当接し外縁を拘束するアウターガイド部と、他方の端部に前記ヘミングダイに対し回転可能に支持された１つの支持部と、を備えた本体部と、
   前記アウターガイド部上端部がヘミングダイ外縁から突出するよう前記本体部を付勢する付勢部とを有し、
   一方の端部に位置する前記アウターガイド部がヘミングローラーの加圧力を受けると、他方の端部に位置する前記支持部を中心に、前記ワークの載置面の方向に配置された前記本体部が下方に回動し、当該アウターガイド部が沈下動作するよう構成された、
   ローラーヘミング加工装置。
2. 前記位置決めガイド装置の本体部はＬ 字状に構成され、前記支持部と当該Ｌ 字曲がり部の間に前記付勢部の作用点が設けられ、該付勢部は金属バネを用いたことを特徴とする、
   請求項１ に記載のローラーヘミング加工装置。
3. 前記アウターガイド頂部は、頂部の角度が１ ５ ０ 度である左右対称の山型形状に形成され、かつ予備曲げローラーの当接面に対応した傾斜面が形成されていることを特徴とする、
   請求項２ に記載のローラーヘミング加工装置。
4. 前記位置決めガイド装置は構成部品を組み替えることにより、取付け面に対し左右反転して組みつけられるよう構成され、前記ヘミングダイの位置決めガイド装置取付け面も左右反転した取り付けが可能なように構成されていることを特徴とする、
   請求項２ または請求項３ に記載のローラーヘミング加工装置。
   
   

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