JPH09220626A - 板金ワークのヘミング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットアームの先端のローラによる転圧作
用にてヘミング加工する従来型ヘミング方法において、
ローラの転圧力調整のためロボットティーチングに長時
間を要しているのを改善すること。 【解決手段】 板金ワーク１の折曲されたフランジ部１
ａを、連続的に上下動するヘム刃４の押圧曲面４ｅと押
圧平面４ｄで叩きながら、フランジ部１ａを連続してプ
リヘム加工と本ヘム加工していく。ヘム刃４の移動軌跡
データと上下動ストロークデータをロボットティーチン
グする。すなわち、ロボットアーム６でヘム刃４をフラ
ンジ部１ａに沿って移動させて金型３上でのフランジ部
１ａの位置データ（移動軌跡データ）を求める。次に、
金型３にヘム刃４を接触さてゼロ位置データを求め、こ
のゼロ位置から所定のヘム厚みｔだけ離間した位置デー
タ（上下動ストロークデータ）を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の板金ワーク
の周縁部同士をロボットアームを使って自動的にヘミン
グ加工する板金ワークのヘミング加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のドアパネル等は板金製のアウタ
パネルとインナーパネルで構成されるが、これらパネル
の周縁部同士を一体化する場合、アウタパネルの周縁に
形成したフランジ部をインナーパネルの周縁部上にハゼ
折り曲げて加圧重合させるヘミング加工が行われる。こ
のような２枚の板金ワークのヘミング加工（ハゼ折り曲
げ加工）の加工方式は、プレスヘミング加工方式とロー
ラーヘミング加工方式に大別される。

【０００３】プレスヘミング加工方式は、図７に示すよ
うなヘミング加工装置を使って行われる。図７のヘミン
グ加工装置は、固定された水平な下金型１１と、その真
上で上下動する上金型１２と、下金型１１の側方に水平
方向に移動可能に配置されたプリヘム刃１３と、上金型
１２の下面に固定された本ヘム刃１４を備える。

【０００４】下金型１１の上面に第１板金ワーク１と第
２板金ワーク２の重合体が位置決め載置される。下金型
１１上に直接に載置される第１板金ワーク１の周縁のほ
ぼ全周に、上方に向けほぼ直角に折曲されたフランジ部
１ａが形成され、このフランジ部１ａの内側の第１板金
ワーク１の周縁部上に第２板金ワーク２の周縁部が重ね
られる。フランジ部１ａの側方に配置されたプリヘム刃
１３と、フランジ部１ａの真上に配置された本ヘム刃１
４によって、図８（Ａ）と（Ｂ）に示す２工程のヘミン
グ加工が行われる。

【０００５】まず、図８（Ａ）に示すように、プリヘム
刃１３が前進してそのテーパー状先端面で第１板金ワー
ク１のフランジ部１ａを第２板金ワーク２の周縁部上に
向けて所定の傾斜角度で折り曲げるプリヘム加工が行わ
れる。この後、プリヘム刃１３が後退してから上金型１
２が降下して、図８（Ｂ）に示すように本ヘム刃１４に
よるフランジ部１ａの本ヘム加工が行われる。本ヘム刃
１４は、平坦な下面でフランジ部１ａを第２板金ワーク
２の周縁部に所定のプレス圧で押圧して、両者を接合一
体化する。以上のプリヘム加工と本ヘム加工は、フラン
ジ部１ａの全長に亘って一括して行われる。

【０００６】従って、上記のプレスヘミング加工方式
は、フランジ部１ａの全長が長くてもこれを一括してヘ
ミング加工するので、量産性に優れる利点がある。しか
し、フランジ部１ａを一括してプレスするために、上下
の各金型１１、１２に大型で大重量のものが必要であ
り、さらにこれらを支持する機構や駆動させる油圧プレ
ス等に大型で高コストのものが必要である。また、プレ
スヘミング加工装置としては、寸法形状の異なる複数種
類の板金ワークに応じて多種類のヘム刃を用意しなけれ
ばならず、多品種小量生産の板金ワークのヘミング加工
に適さない。このような問題を解決したのがローラーヘ
ミング加工方式である。

【０００７】例えば、上記の第１、第２板金ワーク１、
２をローラーヘミング加工する場合は、図９（Ａ）及び
（Ｂ）、或いは、図９（Ａ’）及び（Ｂ）に示すように
ロボットアーム１４を使って行われる。即ち、図９
（Ａ）に示すように、ロボットアーム１４の先端に油圧
シリンダ１５を介してローラー１６を支持し、ロボット
アーム１４でローラー１６を第１板金ワーク１のフラン
ジ部１ａの外面に押し当て、ローラー１６をフランジ部
１ａの延在方向に移動させてフランジ部１ａをその延在
方向に順次にプリヘム加工する。次に、図９（Ｂ）に示
すように、プリヘム加工されたフランジ部１ａを真上か
らローラー１６で押圧して、フランジ部１ａをその延在
方向に順次に本ヘム加工する。

【０００８】ローラー１６によるフランジ部１ａのプリ
ヘム加工量は、油圧シリンダ１５の油圧によって所定値
に調整される。このプリヘム加工量がワークの周方向で
揃っていないと、本ヘム加工後の板金製品の外形寸法に
影響が出る。また、本ヘム加工量も油圧シリンダ１５に
よって所定値に調整される。こうして、図９（Ｂ）に示
す被加工部分ｍのヘム厚みｔが所定値に設定され、板金
製品の外観、外形寸法を良好なものにしている。

【０００９】尚、図９ではプリヘム加工と本ヘム加工を
１種類のローラー１６で行う場合を示したが、プリヘム
用ローラーと本ヘム用ローラーの２種類を使い分ける場
合もある。

【００１０】また、板金ワークの種類によっては図９
（Ａ）のプリヘム加工時に、フランジ部１ａの折曲端で
の外形寸法が安定せず、本ヘム加工後の板金製品の外形
寸法精度が悪くなることがある。この問題を解決するた
めに、図９（Ａ’）に示すように、下金型１１’上に一
体にガイド面１７を形成し、このガイド面１７にローラ
ー１６の一部を押し当てつつフランジ部１ａを押圧し、
これによりフランジ部１ａの外形寸法をガイド面１７に
合致した良好な寸法精度にすることが行われている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図９のローラーヘミン
グ加工方式は、ローラー１６がフランジ部１ａに沿って
移動して順次にヘミングプレスしていくので、板金ワー
クの形状変更に迅速対応でき多品種小量生産に適する。
また、ローラー１６の支持や駆動機構がロボットアーム
１４の小型軽量なものが適用できて、加工装置全体が小
型化される利点がある。ところが、ローラー１６による
フランジ部１ａのプリヘム加工時や本ヘム加工時の油圧
の適正圧は、フランジ部１ａの部位によって異なり、こ
のフランジ部１ａの部位毎の油圧適正値をロボットアー
ム１４のコントローラに教え込むロボットティーチング
作業を行っているが、この作業は工数が多くて長時間を
要していた。

【００１２】即ち、ロボットティーチング作業は、実際
にローラー１６でフランジ部１ａをプリヘム加工し本ヘ
ム加工して、そのときの加工状態と油圧の関係を調べ、
フランジ部１ａの部位毎の油圧の適正値を割り出す。こ
のような作業を複数の板金ワークに対して数回繰り返し
行って、外観ないし寸法精度良好にヘミング加工が達成
可能と判断されるまで試行錯誤的にロボットティーチン
グが行われた後、ローラーヘミング加工装置の本格的な
稼働を開始するようにしている。しかし、以上のように
繰り返し行われるロボットティーチングに数日以上の長
時間を要して、ローラーヘミング加工装置の稼動率を上
げることが難しいという問題があった。

【００１３】また、図９（Ａ’）に示すようなガイド面
１７を有する下金型１１’を使用した場合は、プリヘム
加工時の油圧調整が簡単迅速に行えて、プリヘム加工時
のロボットティーチングが比較的短時間で行えるが、本
ヘム加工時のロボットティーチングは依然として長時間
を要して、結果的に加工装置の稼動率改善が難しい。ま
た、ガイド面１７を有する下金型１１’は、板金ワーク
の種類に特有なものが必要で、金型製作コストが高くな
って板金製品コストが高くなり、かつ、金型の保守管理
が面倒である等の不具合があった。

【００１４】本発明の目的は、ロボットティーチングが
短時間で行えるロボットアームを使った板金ワークのヘ
ミング加工方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、金型の略水平
な上面に位置決め載置された第１板金ワークの周縁上方
に折曲したフランジ部を、このフランジ部の外面側をヘ
ム刃で押圧することで第１板金ワーク上に重ねた第２板
金ワークの周縁部に向けてプリヘム加工し、更に、同ヘ
ム刃でフランジ部を第２板金ワークの周縁部に押圧して
所定のヘム厚みで本ヘム加工する板金ワークのヘミング
加工方法であって、第１板金ワークのフランジ部がその
延在方向に順次にプリヘム加工される際の曲げ始めから
曲げ終了までのフランジ部の角度変化に合わせた押圧曲
面を下面に有するヘム刃をロボットアームで上下動及び
上下ハンマリング動可能に支持したヘミング加工装置で
ヘミング加工するに際して、次のロボットティーチング
を行うことを特徴とする。

【００１６】即ち、ロボットアームでヘム刃を金型上に
位置決めされた第１板金ワークのフランジ部の真上に移
動させて求められる金型上でのフランジ部の位置データ
と、ヘム刃下面が金型上面に接触するゼロ位置データを
基準として金型上面から所定のヘム厚みの高さにヘム刃
下面が位置するときの本ヘム加工位置データをロボット
アームのコントローラに読み込ませるロボットティーチ
ングを行う。その後、ロボットティーチング内容に従っ
て、金型上に位置決めされた第１板金ワークのフランジ
部の真上からヘム刃を降下させ、ヘム刃下面の押圧曲面
で第１板金ワークのフランジ部外面を局部的に押圧しハ
ンマリング動作させながら、ヘム刃をフランジ部の延在
方向に相対移動させて、フランジ部をその延在方向に連
続的にプリヘム加工し本ヘム加工して行く。

【００１７】ここで、使用されるヘム刃は、エアーハン
マーを使用した手作業によるヘミング加工に使用される
ヘム刃のようなもので、このヘム刃をロボットアームに
取付け、ロボットアームでヘム刃の押圧曲面を第１板金
ワークのフランジ部に押圧し、ヘム刃をハンマリング動
作をさせながらフランジ部の延在方向に相対移動させ
て、フランジ部のプリヘム加工と本ヘム加工を連続して
行う。また、本発明においては、板金ワークの被加工部
分のヘム厚みが金型とヘム刃の下面との間隔調整だけで
制御されることになる。また、板金ワークが載置される
金型は、いわゆる下金型であって、これは第２板金ワー
クを下から単に支持するだけのものでよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の具体的実施装置例を、図
１乃至図６を参照して説明する。同図に示されるヘミン
グ加工装置は、図７乃至図９に示す第１板金ワーク１の
フランジ部１ａを第２板金ワーク２の周縁部にハゼ折り
曲げ加工するもので、図１（Ａ）に示すようなロボット
アーム６の先端にプリヘムと本ヘムの機能を有するヘム
刃４を取付け、ロボットアーム６でヘム刃４を移動させ
て、固定された金型３上の第１板金ワーク１のフランジ
部１ａを、フランジ部１ａの延在方向に連続的にプリヘ
ム加工しながら同時に本ヘム加工して行く。

【００１９】ヘム刃４は、図２に示すような略直方体の
金属ブロックで、前面４ａと後面４ｂの方向性があり、
下面４ｃの後部が本ヘム用の平坦な押圧平面４ｄとさ
れ、前部が押圧平面４ｄから連続したプリヘム用の押圧
曲面４ｅである。押圧曲面４ｅは、図４（Ｂ）〜（Ｄ）
に示すように、第１板金ワーク１のフランジ部１ａがそ
の延在方向に順次にプリヘム加工されて本ヘム加工され
るまでのフランジ折り曲げ角度変化に合わせた三次元曲
面であり、ヘム刃４の前面４ａで最大傾斜角を成す。ヘ
ム刃４の幅は、ヘミング加工される第１板金ワーク１の
フランジ部１ａの幅程度が必要であり、前面４ａから後
面４ｂまでの長さは、フランジ部１ａを部分的に押圧し
てフランジ部１ａをその延在方向に順にヘミング加工し
ていくのに必要な長さに設定される。ヘム刃４は、ロボ
ットアーム６の先端の追加軸等にいわゆるハンマリング
動可能に取付けられ、例えば電動モータ内蔵のサーボハ
ンマリングユニット５を介してロボットアーム６の先端
に取付けられる。

【００２０】以上のロボットアーム６とヘム刃４を使用
したヘミング加工装置の本稼働前に行われるロボットテ
ィーチングの作業は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の３段階で行
われる。

【００２１】まず、固定された金型３の略水平な上面に
第１板金ワーク１と第２板金ワーク２の重合体が位置決
め載置された段階で、第１板金ワーク１の上方向けほぼ
直角に折曲されたフランジ部１ａの真上にヘム刃４をロ
ボットアーム６で移動させる。そして、ヘム刃４の基準
点とフランジ部１ａ先端との相対関係を一定に保って、
ヘム刃４をフランジ部１ａに沿って横移動させ、このと
きのヘム刃４の軌跡から金型３上でのフランジ部１ａの
延在方向での位置データを求めて、ロボットアーム６の
コントローラに読み込ませる。

【００２２】次に、金型３から板金ワーク１、２を外し
て、まず、図１（Ｂ）に示すようにロボットアーム６で
ヘム刃４を降下させ、ヘム刃４の下面後部の押圧平面４
ｄを金型３の上面に比較的低圧で接触させて、このとき
の金型３の上面位置であるいわゆるゼロ位置データを求
め、これをロボットアーム６のコントローラに読み込ま
せる。このゼロ位置データは、ヘム刃４を金型３にヘム
加工圧より低圧で押圧させて、その押圧力が所定レベル
に達したときのヘム刃４の下面位置データを求めること
で算出すればよい。

【００２３】次に、図１（Ｃ）に示すように、金型３か
らヘム刃４を所定距離だけ上昇させたヘム刃４の位置デ
ータをロボットアーム６のコントローラで算出する。こ
のときのヘム刃４の上昇距離は、図４（Ｄ）の段階で本
ヘム加工されたときの被加工部分ｍのヘム厚みｔに相当
する予め設定された所定値である。従って、ゼロ位置デ
ータに所定のヘム厚みｔをプラスした位置データが図１
（Ｃ）の位置データで、このデータを本ヘム位置データ
としてロボットアーム６のコントローラに読み込ませ
る。

【００２４】以上の３段階のロボットティーチングの夫
々は、単純な作業で短時間で行える。実際、従来のロー
ラーヘミング加工時のロボットティーチングに４日間を
要していた板金ワークに対して、本発明の上記ロボット
ティーチングに要する時間は半日程度で十分であり、大
幅な時間短縮が可能となった。このような短時間のロボ
ットティーチング後、ティーチングで得られた各種位置
データに基づいてロボットアーム６がヘム刃４で第１板
金ワーク１のフランジ部１ａを図３及び図４に示すよう
にヘミング加工して行く。

【００２５】図３に、ヘム刃４でフランジ部１ａを部分
的に押圧してプリヘム加工と本ヘム加工を連続して同時
進行的に行っている状態が示される。ヘム刃４の前方の
フランジ部１ａは図４（Ａ）に示すように直立した状態
にあり、この直立フランジ部１ａに向ってヘム刃４が繰
り返し上下動しつつ前進すると、まず、ヘム刃４の下面
前部の押圧曲面４ｅがフランジ部１ａの外面を叩いて押
圧し、図４（Ｂ）に示すようにフランジ部１ａを折り曲
げ始め、プリヘム加工が開始される。ヘム刃４はフラン
ジ部１ａを押圧すると共に、サーボハンマリングユニッ
ト５によって上下にハンマリング動作をして、フランジ
部１ａを連続的に叩きながら確実にヘム加工していく。

【００２６】ヘム刃４がフランジ部１ａの延在方向に更
に前進すると、押圧曲面４ｅがフランジ部１ａを、図４
（Ｂ）から（Ｃ）へと順に、折り曲げ角を徐々に大きく
しながらプリヘム加工し、ヘム刃４の下面後部の押圧平
面４ｄがフランジ部１ａ上に前進してきた段階で、図４
（Ｄ）に示すようにフランジ部１ａが第２板金ワーク２
に押圧されて本ヘム加工が行われる。図４（Ｂ）〜
（Ｄ）は、ヘム刃４の前進時に同時進行して行われて、
フランジ部１ａはその延在方向に順次にヘミング加工さ
れていく。この場合のヘム刃４の前進は、数ｍｍ〜５ｍ
ｍ／秒程度の定ピッチ間欠送りで行えばよい。

【００２７】図４（Ｄ）の本ヘム加工時におけるヘム刃
４の押圧平面４ｄと金型３の間隔は、図１（Ｃ）のロボ
ットティーチング時の本ヘム加工位置データの所定のヘ
ム厚みｔに規制されているため、図４（Ｃ）の本ヘム加
工時の被加工部分ｍの厚さは所定のヘム厚みｔになる。
このような厚さ調整は、油圧調整と違ってヘム刃４と金
型３の間隔調整で行われるので、正確性が増して被加工
部分ｍの外観、外形寸法が常に良好になる。従って、金
型３は、板金ワークを下から単に支持するもので十分で
あり、図７の従来のプレスヘミング加工装置で使用され
ている下金型の既存品がそのまま使用できる。

【００２８】尚、本発明の実施装置例は、図１装置例に
限らず、例えばロボットアーム６に取付けるサーボハン
マリングユニット５は、図５や図６に示すリンク構造の
ものであってもよい。図５のサーボハンマリングユニッ
ト５は、ロボットアーム６の先端に下向きに取付けた電
動モータ内蔵のサーボ部７でシーソー式リンク８の基端
を振動させて、リンク８の先端に固定したヘム刃４をハ
ンマリング動作させる。図６のサーボハンマリングユニ
ット５は、ロボットアーム６の先端に上向きに取付けた
電動モータ内蔵のサーボ部７’でシーソー式リンク８’
の基端を振動させ、リンク８’の先端のヘム刃４をハン
マリング動作させる。

【００２９】また、図示しないがヘム刃は、ヘミング加
工される板金ワークの種類や、そのフランジ部の形状や
サイズに応じて複数種類を用意して、ロボットアームに
簡単に交換取付け可能にして使い分けるようにすればよ
い。また、ヘミング加工される前の板金ワークのフラン
ジ部の折曲角度によっては、プリヘム刃と本ヘム刃に分
けて、本ヘム刃を本発明のヘム刃として使用する形式も
可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、金型上におけるヘム刃
の簡単かつ少工数の位置データ収集作業のみでロボット
ティーチングが可能となるから、ロボットティーチング
作業に要する時間が従来の数日から半日程度にまで大幅
に短縮されて、ヘム刃によるロボットヘミング加工装置
の稼動率の大幅な改善が可能となる。

【００３１】また、板金ワークのヘミング加工される被
加工部分のヘム厚みの調整が、ヘム刃と金型の間隔調整
で行われるので、板金ワークの被加工部分のヘム厚みの
調整が常に簡単正確にでき、また、任意のヘム厚みへの
変更が容易かつ迅速に行えるようになって、多品種小量
生産に適するヘミング加工方法が提供できる。

【００３２】また、ヘム厚み調整が正確になることか
ら、板金ワークが載置される金型は、板金ワークを単に
支持する簡単な構造のものが使用できて、金型製作コス
トの低減化が可能となる。また、金型は、特殊な構造で
無くても済むので、既存のプレスヘミング加工装置で使
用されている下金型がそのまま適用できる有利さもあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施装置例のロボットティーチン
グ時での要部側面図で、（Ａ）は金型上での板金ワーク
フランジ部の位置データのティーチング時、（Ｂ）は金
型上面の位置データのティーチング時、（Ｃ）は本ヘム
加工位置データのティーチング時の側面図である。

【図２】図１におけるヘム刃の下方からの拡大斜視図で
ある。

【図３】図１のヘム刃で板金ワークのフランジ部をヘミ
ング加工しているときの部分拡大斜視図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、図３のＡ線、Ｂ線、Ｃ線、
Ｄ線の部分での夫々の断面図である。

【図５】図１のロボットアームに取付けるサーボハンマ
リングユニットの変形例を示す部分側面図である。

【図６】図１のロボットアームに取付けるサーボハンマ
リングユニットの他の変形例を示す部分側面図である。

【図７】従来のヘミング加工方法を説明するためのプレ
スヘミング加工装置の概要を示す正面図である。

【図８】図７装置の動作時の部分拡大断面図で、（Ａ）
はプリヘム加工時、（Ｂ）は本ヘム加工時の断面図であ
る。

【図９】他の従来のヘミング加工方法を説明するための
ローラーヘミング加工装置の部分側面図で、（Ａ）はプ
リヘム加工時、（Ａ’）は別のプリヘム加工時、（Ｂ）
は本ヘム加工時の側面図である。

【符号の説明】

１ 第１板金ワーク １ａ フランジ部 ２ 第２板金ワーク ３ 金型 ４ ヘム刃 ４ｃ 下面 ４ｅ 押圧曲面 ５ サーボハンマリングユニット ６ ロボットアーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型の略水平な上面に位置決め載置され
   た第１板金ワークの周縁上方に折曲したフランジ部を、
   このフランジ部の外面側をヘム刃で押圧することで第１
   板金ワーク上に重ねた第２板金ワークの周縁部に向けて
   プリヘム加工し、更に、同ヘム刃でフランジ部を第２板
   金ワークの周縁部に押圧して所定のヘム厚みで本ヘム加
   工する板金ワークのヘミング加工方法であって、 第１板金ワークのフランジ部がその延在方向に順次にプ
   リヘム加工される際の曲げ始めから曲げ終了までのフラ
   ンジ部の角度変化に合わせた押圧曲面を下面に有するヘ
   ム刃をロボットアームで上下動及び上下ハンマリング動
   可能に支持したヘミング加工装置によるヘミング加工に
   際して、 ロボットアームでヘム刃を金型上に位置決めされた第１
   板金ワークのフランジ部の真上に移動させて求められる
   金型上でのフランジ部の位置データと、ヘム刃下面が金
   型上面に接触するゼロ位置データを基準として金型上面
   から所定のヘム厚みの高さにヘム刃下面が位置するとき
   の本ヘム加工位置データをロボットアームのコントロー
   ラに読み込ませるロボットティーチングを行い、 このロボットティーチング内容に従って、金型上に位置
   決めされた第１板金ワークのフランジ部の真上からヘム
   刃を降下させ、ヘム刃下面の押圧曲面で第１板金ワーク
   のフランジ部外面を局部的に押圧しハンマリング動作さ
   せながら、ヘム刃をフランジ部の延在方向に相対移動さ
   せて、フランジ部をその延在方向に連続的にプリヘム加
   工し本ヘム加工していくことを特徴とする板金ワークの
   ヘミング加工方法。