JPWO2018229963A1 - ヘミング加工装置及びヘミング加工方法 - Google Patents

Abstract

ワークを載置するアンビルと、ワークを保持するプレッサーマテハンと、プレッサーマテハンを把持・搬送してアンビルに対してワークを搬入・搬出する搬送ロボットと、更にローラーヘミング加工ロボットを備え、アンビルはアンビル本体部と、位置決め装置１と、アウターパネルを吸引把持する把持装置１と、搬送ロボット側ＡＴＣ装置と脱着するための装置側ＡＴＣ装置とを備え プレッサーマテハンはワークの形状に対応したフレーム部と、位置決め装置２と、インナーパネルの開口部を通してアウターパネルを吸引把持する把持装置２と最終形状と干渉しない位置にインナーパネルを加圧するよう設けられたプレッサーと、搬送ロボット側ＡＴＣ装置と脱着するための装置側ＡＴＣ装置とを備えた。この構成により、加工時間を短縮し、アンビルの交換作業を簡素化して生産性を向上させる。

Description

本発明は、ワークを加工する際に用いられるヘミング加工装置に関するものであり、特に、ワークを保持してアンビルと相互に係合するプレッサーハンドを備えたヘミング加工装置及びヘミング加工方法に関する。

従来より、自動車用ドアの製造現場では、アウターパネルとインナーパネルとをヘミング加工するための加工装置が用いられている。このような装置としては、例えば、加工手段としてローラーをワークに押圧しながらヘミング加工をするローラー式のヘミング加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたヘミング加工装置は、図１１に示すように、ワークＷを載置するアンビル２と、ワークＷを保持するプレッサーハンド４と、このプレッサーハンド４を搬送してアンビル２に対してワークＷを搬入搬出する搬送ロボット５と、アンビル２に載置されたワークＷをアンビル２に押圧して拘束する拘束手段６とを備えている。この拘束手段６はプレッサーハンド４とアンビル２とを一体として拘束するＡＴＣ装置６１と、ワークＷをアンビル２２に押圧して拘束するプレッサーパッド６２と、を備えている。

上記ヘミング加工装置を用いて加工する場合には、まず搬送装置５がプレッサーハンド４を保持して、アウターパネルＷ１とインナーパネルＷ２とが組み合わされたワークＷをプレッサーハンド４で保持する。その後、搬送ロボット５は、ワークＷを保持したプレッサーハンド４をアンビル２まで搬送してワークＷをアンビル２上に載置し、アンビル２に載置されたワークＷを押圧する。そして、プレッサーハンド４とアンビル２とをＡＴＣ装置６１により連結し、プレッサーパッド６２をワークＷの外縁部の内側に当接させることでワークＷをアンビル２に拘束する。このような拘束手段６により、ワークＷがずれないようにアンビル２に拘束した状態で、ローラーによってワークＷに所定の加工を施す。加工が終わると、ＡＴＣ装置６１の連結を解除し、搬送ロボット５はプレッサーハンド４を保持してワークＷを搬出する。

ＷＯ２０１６／１５２９６８号公報

特許文献１に記載されたローラーヘミング加工装置によれば、プレッサーハンド４とアンビル２とを一体として拘束するＡＴＣ装置６１がアンビル２の外側に設けられている。そのためワークＷの外縁部をヘミング加工する際にアンビル２の外周部に配設されたＡＴＣ装置６１を支持する拘束手段６とローラー１１が干渉してしまう。このため、ローラーの干渉を回避しながら加工しなければならず、加工パスが複雑化して加工時間が増大するという問題があった。

また、特許文献１に記載されたヘミング加工装置では、車種切り替え時においてプレッサーハンドとアンビルとを連結装置で一体とした後プレッサーハンド上部に設けられた連結装置にロボットを連結して装置全体をロボットで移動するため、可搬能力の大きなロボットを専用に設けなければならかった。そのため、設備費用の増大を招くと同時に、車種切り替え時の交換作業時間の増大、設置場所の増大という問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、加工時間を短縮し短い生産タクトに対応でき、かつアンビルをはじめとする機種毎にユニークな生産設備を軽量化して交換作業を簡素化・迅速化し、生産性を向上させることができるヘミング加工装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、第１板部材と第２板部材からなるワークを載置するアンビルと、前記ワークを保持するプレッサーマテハンと、当該プレッサーマテハンを把持・搬送して前記アンビルに対して前記ワークを搬入・搬出するロボット側ＡＴＣ装置を備えた搬送ロボットと、更にローラーヘミング加工ロボットを備え、当該ロボットが前記アンビルに載置された前記ワークの加工部位にローラーヘッドのヘミングローラーを押圧しながら第1板部材の周縁部を第２板部材の周縁部に重なる最終形状となるまでヘミング加工して、該第１板部材及び該第２板部材を一体化するヘミング加工装置であって、前記アンビルはアンビル本体部と、ワーク開口部に対応する部位に位置決め装置１と前記第１板部材を吸引把持する把持装置１と、前記ロボット側ＡＴＣ装置と脱着するための装置側ＡＴＣ装置とを備え、前記プレッサーマテハンは前記ワークの形状に対応したフレーム部と、前記位置決め装置１に対応する部位に配置され当該位置決め装置１と係合する、位置決め装置２と、前記第２板部材の開口部を通して前記第１板部材を吸引把持する把持装置２と、前記最終形状と干渉しない位置に第２板部材を加圧するよう設けられたプレッサーと、前記ロボット側ＡＴＣ装置と脱着するための装置側ＡＴＣ装置とを備えたこと、を特徴とする。

この構成によれば、従来例のようにローラーヘッドの加工パスを横切るようにワーク位置決め手段やワーク拘束手段を設けることなく、ワークをアンビルに拘束してヘミング加工を行うことができる。このため、ローラーヘミング加工ロボットによる加工時には、ローラーをアンビルの外側から接近させてもアンビルの外側に干渉物がないため、複雑な加工パスの設定が不要となり、加工時間を短縮することができる。また、アンビルの外側にＡＴＣ装置などの拘束手段を設けなくてもよいため、簡易な構成によりアンビルを軽量化して小型化することができる。

また、アンビルとプレッサーマテハンとはそれぞれ、搬送ロボットのＡＴＣ装置と脱着するためのＡＴＣ装置を備えているため、車種切り替え時において、アンビルとプレッサーマテハンを別々に搬送して交換することができる。そのため小さな搬送ロボットを使うことができ設備費用や設置スペースを節約することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヘミング加工装置であって、前記プレッサーによる加圧には前記プレッサーマテハンの自重または前記プレッサーマテハンの自重に加えて把持装置１と把持装置２の吸引力の相乗作用を用いることを特徴とする。

この構成によれば、従来例のようにローラーヘッドの加工パスを横切るようにワーク拘束手段やワーク位置決め手段を設けなくても、プレッサーの自重またはプレッサーの自重に加えて把持装置１および把持装置２の吸引力との相乗作用とでワークを加圧することができる。このため、ローラーヘッドと拘束手段などとの干渉が無くなるので、加工時間を短縮することができる。また、簡易な構成により加工装置全体を軽量化・コンパクト化することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のヘミング加工装置であって、前記ロボット側ＡＴＣ装置と脱着可能な装置側ＡＴＣ装置を備えたローラーヘッドを有し、前記搬送ロボットは前記プレッサーマテハンを分離した後、当該ローラーヘッドを装着してローラーヘミング加工ロボットとしても稼働できるよう構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、搬送ロボットはプレッサーマテハンとローラーヘッドとを交換することにより、搬送を行わない時にはヘミング加工を行うことができる。これにより搬送ロボットを効率よく稼動させて生産性を向上することができる。

請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載のヘミング加工装置であって、前記ローラーヘッドはローラー加圧軸がロボット手首部端面に対し３０度〜６０度傾斜をもって取り付けられ、かつ加圧軸が旋回可能に構成された旋回式ローラーヘッドであることを特徴とする。

この構成によれば、まず第1にローラーヘミング加工ロボットの加工範囲を拡大することができる。これによりロボットの台数を減らすことができるとともに、ヘミング加工中のロボット同士の相互干渉を低減して更に加工速度が高速化できる。またローラーの角度がアームの姿勢を代えることなく自在に変更できるので、曲がったパスへの追従性が飛躍的に向上する。したがってコーナー部分のヘミングを、コーナーパンチを用いることなく高速かつ高品質で行うことが可能となる。

請求項５に係る発明は、請求項３に記載のヘミング加工装置であって、前記アンビルは可搬能力２７０ｋｇ以下のロボットで搬送可能に構成されており、当該アンビルの前記装置側ＡＴＣ装置に前記搬送ロボットのロボット側ＡＴＣ装置を連結して当該搬送ロボットによりアンビル交換を行うことを特長とする。

この構成によれば、アンビルの搬送用に可搬能力の大きなロボットを設置する必要がないので、ローラーヘミング加工ロボットと同等のロボットで機種変更時のアンビル交換を行うことができ、設備費用の低減、省スペース化が図れる。また請求項３の構成と組み合わせることにより1台のロボットに冶具の搬送とローラーヘミング加工の双方を行わせることができるので、ロボット台数の低減・生産効率の向上を図ることができる。

請求項６に係る発明は、開口部を有する第１板部材の周縁部を第２板部材の周縁部に重なる最終形状となるまで折り曲げて該第１板部材及び該第２板部材を一体化するヘミング加工方法であって、プレッサーマテハンにより、前記第２板部材の開口部を通して前記第１板部材を吸引把持し、搬送ロボットのロボット側ＡＴＣ装置と前記プレッサーマテハンの装置側ＡＴＣ装置を連結してプレッサーマテハンを搬送して前記アンビル上部に対応する姿勢で位置決め載置し、プレッサーにより加圧支持する載置工程と、１または２以上のローラーヘミング加工ロボットによりワーク外周をヘミング加工する外周ヘミング加工工程と、プレッサーマテハンを搬送ロボットによりワーク上からいったん退避させて、ローラーヘミング加工ロボットにより前記ワーク開口部内周をヘミング加工する内周ヘミング加工工程と、ヘミング加工を完了したワークを搬送ロボットにより搬出する搬出工程とを含む。

この構成によれば、ワーク外周のヘミング加工終了後にプレッサーマテハンを搬送ロボットによりワーク上からいったん退避するため、ワーク開口部内周をヘミング加工する際に、ローラーとプレッサーマテハンとが干渉することがない。そのため、ローラーヘミング加工ロボットの複雑なパス設定が不要となり、加工時間を短縮することができる。

本発明に係るヘミング加工装置によれば、加工パス設定を横切るようにクランプ装置などが設けられていないので単純な加工パスが設定でき、高速ローラーヘミングによる加工時間短縮が実現できる。かつアンビルを軽量化することにより搬送ロボットを小型化でき、生産設備費用、設置スペースの削減することができる。また、アンビルの交換時間を短縮して、生産性を向上させることができる。これにより、多種多様なワークを切り替えながら生産する生産ラインに好適に適用することができる。

本発明に係るヘミング加工装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明に係るアンビルとプレッサーマテハンの構成を示す要部側面図である 本発明に係るアンビルの構成を示す斜視図である。 本発明に係るプレッサーマテハンの構成を下面方向から見た斜視図である。 本発明に係るローラーヘッドの構成を示す斜視図である。 本発明に係るガイド装置の構成を示す斜視図である。 本発明に係るヘミング加工装置の動作を示す図２に対応する要部側面図であり、搬送ロボットでワークを把持したプレッサーマテハンをアンビルに搬入搬出する様子を示す。 本発明に係るヘミング加工装置の動作を示す図２に対応する要部側面図であり、搬入したワークをアンビルに固定した様子を示す。 本発明に係るヘミング加工装置の動作を示す図２に対応する要部側面図であり、ローラーでワークをヘミング加工する様子を示す。 本発明に係るワーク開口部内周をヘミング加工する様子を側方から見た俯瞰図である。 従来技術のアンビルとプレッサーマテハンの構成を示す要部分解正面図である。

本発明の実施形態に係るヘミング加工装置１について、図を参照しながら詳細に説明する。ヘミング加工装置１は、自動車のドアを製造する際に用いられるものである。ヘミング加工装置１で加工されるワークＷは、車外側に位置するアウターパネルＷ１と、車室側に位置するインナーパネルＷ２とからなり、ドアウィンドウを収容するする本体部と、ドアウィンドウの開口部が形成されたサッシュ部とを有している。

ヘミング加工装置１は、図１に示すように、アウターパネルＷ１とインナーパネルＷ２とからなるワークＷを載置するアンビル２と、ワークＷを保持するプレッサーマテハン３と、プレッサーマテハン３を把持・搬送してアンビル２に対してワークＷを搬入・搬出する搬送ロボット５（本実施例では２台）と、ローラーヘミング加工ロボット６（本実施例では２台）と、を備え、アンビル２に載置されたワークＷの加工部位にローラーを押圧しながらヘミング加工をして、アウターパネルＷ１とインナーパネルＷ２とを一体化するものである。
アンビル２やプレッサーマテハン３は、ワークＷの形状に合わせて外形形状が決定されている。

ヘミング加工装置１による加工工程は、インナーパネルＷ２の周縁部をアウターパネルＷ１の周縁部近傍に板厚方向に重ね合わせた状態で、予めフランジ加工されたアウターパネルＷ１のフランジ部を所定の角度に曲げ加工する予備曲げ工程と、予備曲げされたアウターパネルＷ１の外縁部をインナーパネルＷ２に押圧してインナーパネルＷ２を巻き込むようにインナーパネルＷ２の周縁部に重なるまでさらに曲げ加工する本曲げ工程と、を有する。

（アンビル）
アンビル２は、図２に示すように、アンビル２を支持するアンビル支持台４に載置されている。アンビル２は、図３に示すように、ワークＷを支持するアンビル本体部２１と、アンビル本体部２１の隅部に配置され、アンビル本体部２１を支持・固定する支持ブラケット２８と、アンビル２の中間部位に高さを調整可能に配置されアンビル２を支持する補助サポート２９と、アウターパネルＷ１を吸引把持する把持装置２２と、搬送ロボット５のＡＴＣ装置５１と脱着するためのＡＴＣ装置２３と、プレッサーマテハン３の位置決め装置３６と相互に係合して相対的な位置決めを行う２つの位置決め装置２４と、フランジ加工されたワークＷの外縁部を拘束して位置決めを行うガイド装置２５と、を備えている。

アンビル本体部２１は、ワークＷを載置して支持する部位であり、ワークＷのヘミング加工部位を裏から支持できるように、ワークＷの形状に正確に対応するような形状に成形されている。そして、アンビル本体部２１は、アウターパネルＷ１の本体部を支持する前部２１ａと後部２１ｂ、下部２１ｃと上部２１ｄ、およびサッシュ部を支持する前部２１ｅ、後部２１ｆと上部２１ｇを備えている。また、サッシュ部の形状に対応する開口部２１ｈを有している。また、アンビル２本体部は、剛性を確保してアンビル本体部２１を補強するための複数のフレーム２６を備えている。本実施例では図３のようにアンビル本体部２１下部中央にハブ状のフレームが配接され、当該ハブ状のフレームからスポーク状の複数のフレームがアンビルにつながるように配設され必要な強度を確保している。

アンビル本体部２１の製作に当たっては、事前に構造解析プログラムを用いた十分な強度解析を行い、必要な強度を確保した上で重量が最小となるような設計を行った。特にヘミング加工時に直接加重が加わるアンビル部分は重量が大きくなる傾向があるため、限界までアンビルの幅などの諸元を縮小し軽量化を実現した。また従来のローラーヘミング装置で多く用いられるコーナーパンチなどの余分な装置は採用しないことで更に重量を削減し、本実施例のアンビル本体部２１（乗用車用リアドア）では１４０Ｋｇを達成した。これにより他の部品やワークＷを装着した状態でも可搬能力２７０ｋｇ以下のロボットで搬送可能な構成とした。

支持ブラケット２８はアンビル２の四隅を含む加重が集中する部位に配置され、アンビルを垂直方向に支持するとともに水平方向に位置決めする機能を持つ。少なくとも２つの支持ブラケット２８の座面には位置決め用のアンビル側基準ピン２７が設けられており、アンビル支持台４の基準孔（図示せず）に挿通して水平方向の位置決めを行う。

補助サポート２９は、図２に示すように、支持ブラケット２８の中間部位でアンビル本体部２１を支持するよう配設されている。補助サポート２９は、雄ねじ部を有する柱状部と、対応する雌ねじ部を有する台状部を備え、雄ねじ部の突出長さを調整することで高さが調整できるよう構成されている。強度解析により補助サポート２９の個数・配置を決定し、アンビルを最適な位置で支持することで更なるアンビル構造のスリム化・軽量化を実現することができた。

把持装置２２は、載置されたワークＷを構成するアウターパネルＷ１を吸引把持するためのものであり、特に限定されるものではないが、負圧を利用して吸引把持するバキュームカップを採用することができる。把持装置２２は、アンビル本体部２１の前部２１ａと後部２１ｂ、下部２１ｃと上部２１ｄの内側に所定の個数設けられている。把持装置２２には、負圧配管が弁装置（共に図示せず）を介して接続されている。負圧配管はＡＴＣ装置の連結部を経由して搬送ロボット５側から繋がっている。把持装置２２は、弁装置の開閉動作により、ワークＷとの接触部分に負圧力を作用させる状態と作用させない状態とに切り替え可能となっている。把持装置２２のワークＷとの接触部分に負圧力を作用させると、把持装置２２はワークＷを下方から吸引保持する。一方、把持装置２２のワークＷとの接触部分に負圧力を作用させないと、ワークＷは把持装置２２から離脱可能となる。ワークWに十分は把持力が均一に作用するよう、計算により把持装置２２の適切な配置が決められている。
なお本実施例では負圧を利用して吸引把持する構成を用いたが、磁力などを用いた他の構成も可能である

ＡＴＣ装置２３は、周知のオートツールチェンジャーであり、搬送ロボット５のＡＴＣ装置５１と脱着するためのものである。ＡＴＣ装置２３は、ハブ状のフレーム部の上側（上面）に、ワークWと干渉しないように設けられている。具体的な作動は、ワークWが載置されていない状態で、搬送ロボット５のＡＴＣ装置５１に設けられた係合凸部を、対向するアンビル２のＡＴＣ装置２３に配設された係合凹部に位置決めをして係合することで、搬送ロボット５とアンビル２とを連結することができる。アンビル２のＡＴＣ装置２３と搬送ロボット５のＡＴＣ装置５１とは図示しないアクチュエータによって装着状態と離脱状態に自動的に切り替えられるようになっている。

位置決め装置２４は、当該位置決め装置２４に対応するプレッサーマテハン３の部位に設けられた位置決め装置３６と相互に係合して位置決めを行うためのものであり、ワークＷのサッシ部に対応した、アンビル本体部２１の開口部に設けられている。本実施例ではアンビル２の位置決め装置２４は位置決め孔を、プレッサーマテハン３の位置決め装置３６は位置決めピンを備えている。この構造によればヘミング加工パスを横切るように位置決め装置を配置する必要がないため加工パスの設定が容易になり、高速ヘミング加工が可能となる。

アンビル２とプレッサーマテハン３とを位置決めして係合するには、まず搬送ロボット５によってプレッサーマテハン３の位置決め装置３６を、対向するアンビル２の位置決め装置２４の上方に移動させる。そして、搬送ロボット５によってプレッサーマテハン３を下方に移動させて位置決め孔に位置決めピンを挿入して係合することで、アンビル２とプレッサーマテハン３との位置決めを行うことができる。ピンの先端は先細り形状に加工されているため、位置の誤差を吸収しながら円滑に係合することができる。

ガイド装置２５は、予めフランジ部が形成されたアウターパネルＷ１の外縁部を拘束することで、アンビル２に対するワークＷの位置を規制して位置決めする装置である。ガイド装置２５は、図６に示すように、一方の端部には、ワークＷ外縁部に当接して拘束するアウターガイド部２５ａと、他方の端部にアンビル２に対し回転可能に支持された支持部２５ｂと、を備えた本体部と、アウターガイド部２５ａ上端部がアンビル２の外縁から突出するよう本体部を付勢する付勢部２５ｃを備えている。このようなガイド装置２５は、図３に示すように、アンビル２の外縁に沿ってワークＷの位置を規制しながらヘミング加工を行うのに十分な数だけ複数配設されている。ガイド装置本体部は、アンビル２の外縁に埋め込んで配設されているため、ヘミング加工時にローラー６２がアンビル２の外側から接近してもローラー６２と干渉することなく、確実にワークＷの位置を規制して位置決めすることができる。

またガイド装置の付勢部２５ｃは、ワークＷのヘミング加工時にローラー６２と干渉して加工を妨げないよう、ローラー６２による加圧力が作用すると沈下動作を行う。具体的には、ローラー６２がアウターガイド部２５ａの端部に当接して加圧力が作用すると、アウターガイド部２５ａは支持部２５ｂに回動可能に支持されていることから、アウターガイド部２５ａが支持部２５ｂを中心として付勢部２５ｃの付勢力に抗して沈下動作を行う。ローラー６２がアウターガイド部２５ａの上を通過し加圧力が作用しなくなると、付勢部２５ｃの付勢力によりアウターガイド部２５ａは初期位置に戻り、ワークＷの位置決め状態に復帰する。

（アンビル支持台）
アンビル支持台４は、アンビル２のベース部材であり、床面に固定して用いるため堅牢に製作されており、アンビル２を補強して変形や撓みを抑制して剛性を向上させると共にアンビル２の高さを調整しながら位置決めする機能を持つ。このような汎用・固定のアンビル支持台４を用いることで、アンビル２のコンパクト化・軽量化を可能にするとともに、機種変更時のアンビル２の交換をロボットでできるようにしている。アンビル２とアンビル支持台４の位置決め手段としては、アンビル２の支持ブラケット２８の２以上の座面はアンビル側基準ピン２７を、アンビル支持台４は図示しない基準孔を備えており、アンビル側基準ピン２７を基準孔に係合することでアンビル２をアンビル支持台４に位置決めしている。アンビル支持台４の基準孔はアンビル側基準ピン２７に対応する位置に、アンビル２の形状や剛性等を考慮して所定の個数設けている。
以上のように固定部分のアンビル支持台４と、機種毎の変動部分のアンビル２を分離した構成と、前述したアンビル２を極限まで軽量化・小型化するよう設計した効果により、アンビル２は可搬能力２７０ｋｇ以下の搬送ロボット５で搬送可能となっている。

（プレッサーマテハン）
プレッサーマテハン３は、図４に示すように、ワークＷの形状に対応したフレーム部３１と、インナーパネルＷ２の位置決め孔（図示せず）と係合してインナーパネルＷ２の位置決めを行う２つの基準ピン３２と、インナーパネルＷ２の開口部を通してアウターパネルＷ１を吸引把持する把持装置３３と、アウターパネルＷ１の最終形状と干渉しない位置にインナーパネルＷ２を加圧するよう設けられたプレッサー３４と、搬送ロボット５のＡＴＣ装置５１と脱着するためのＡＴＣ装置３５と、アンビル２の位置決め装置２４と係合して位置決めを行う位置決め装置３６と、を備えている。

フレーム部３１は、前記装置を適切な位置に配置し、把持装置３３でワークＷを吸引把持した状態で、搬送ロボット５によってワークＷを搬送したり、位置決め装置３６を介してアンビル２と位置決めして、プレッサー３４をワークＷに加圧してワークＷをアンビルに固定する機能を持つ部材である。

基準ピン３２は、インナーパネルＷ２の位置決め孔に対応してフレーム部３１の下側（下面）に２箇所設けられ、当該位置決め孔と係合して、プレッサーマテハン３がワークＷを保持する際の位置決めを行う。

把持装置３３は、フレーム部３１の下側（下面）に４箇所設けられ、インナーパネルＷ２の開口部を通って直接アウターパネルＷ１を吸引把持するよう構成されている。本実施例では負圧を利用して吸引把持するバキュームカップを採用しているが、磁力などを用いた他の構成も可能である。把持装置３３の構成はアンビル２の把持装置２２と同様であるので、説明は省略する。

プレッサー３４は、図４に示すようにフレーム部３１の下側（下面）に配設され、Ｌ字形状やＩ字形状をした棒状の部材で構成される。プレッサー３４の先端部は、アウターパネルＷ１のヘミング加工後の最終形状と干渉しない位置でインナーパネルＷ２を加圧するように所定の間隔で適切な個数設けられている。加圧力は基本的にプレッサー３４の自重により発生し、ワークＷをアンビル２に載置した状態で、アウターパネルＷ１とインナーパネルＷ２とがずれないように加圧する。加圧力に不足や位置によるばらつきがある場合はフレーム部３１に重りを配置することにより調整できる。

この構成によれば、ヘミング加工時にローラー６２とプレッサー３４との干渉を回避することができるので、プレッサー３４によりワークＷを確実に把持したままでローラー６２を移動させてヘミング加工を行うことができる。

ＡＴＣ装置３５は、フレーム部３１の上側（上面）に設けられている。ＡＴＣ装置３５の構成はアンビル２のＡＴＣ装置２３と同様であるので、説明は省略する。

位置決め装置３６は、アンビル２の位置決め装置２４に対応する部位に設けられ、アンビル２の位置決め装置２４と相互に係合して相対的な位置決めを行う。位置決め装置３６の構成は、アンビル２の位置決め装置２４の説明において説明済みのため、詳細な説明を省略する。

（搬送ロボット）
搬送ロボット５は、多関節ロボットであり、プレッサーマテハン３を把持・搬送してアンビル２に対してワークＷを搬入・搬出するように、ロボットアームの先端部にＡＴＣ装置５１を備えている。ワークＷを搬入・搬出する場合には、図７に示すように、搬送ロボット５のＡＴＣ装置５１とプレッサーマテハン３のＡＴＣ装置３５とを連結して行うことができる。また、アンビル交換を行う場合には、搬送ロボット５のＡＴＣ装置５１とアンビル２のＡＴＣ装置２３とを連結して行うことができる。

（ローラーへミング加工ロボット）
ローラーヘミング加工ロボット６は、ロボットアームの先端部にローラーヘッド６１を装着した多関節ロボットであり、アンビル２に載置されたワークＷのヘミング加工部位にローラーヘッド６１のローラー６２を押圧しながらアウターパネルＷ１の周縁部をインナーパネルＷ２の周縁部に重なる最終形状となるまでヘミング加工を行うものである。

本実施例のローラーヘッド６１は、図５に示すように、ローラー６２の加圧軸Ａ−Ａがロボットの先端部との接合部に対し３０度から６０度傾斜を持って取り付けられ、かつローラー６２の加圧軸Ａ−Ａが旋回可能に構成された旋回式ローラーヘッド６１を採用している。これにより、ローラー６２の加工可能範囲を拡大することができ、ヘミング加工中のロボット同士の相互干渉を低減することができる。また、ワークＷのコーナー部においてはアームを大きく動作させることなくローラー６２の角度を変更できるので、加工速度が格段に向上する。したがって特別にコーナーパンチを設けることなく、コーナー部においても加工時間を短縮することができる。本実施例ではコーナー部での加工速度は従来ローラーヘッド比で４倍以上の加工速度を達成している。またこれによってコーナーパンチなど従来必要であった用具費も不要となった。

搬送ロボット５にはＡＴＣ装置５１が装着されているので、プレッサーマテハン３との連結を解除すると、ローラーヘッド６１を装着してローラーヘミング加工ロボットとしても稼動することができる。この構成により、搬送ロボット５は、例えば、ワークＷをアンビル２に対して搬入・搬出する時には、ＡＴＣ装置５１とプレッサーマテハン３とを連結する。ワークＷにヘミング加工を行う時には、ＡＴＣ装置５１とプレッサーマテハン３との連結を解除してローラーヘッド６１を装着することができるため、効率良くロボットを稼動することで生産性を向上させることができる。
本実施例ではＡＴＣ装置５１が装着されプレッサーマテハン３とローラーヘッド６１のいずれかを選択して装着可能な搬送ロボット５が２台、ローラーヘッド６１が直接ロボット先端部に装着された専用のローラーヘミング加工ロボットが２台でヘミング加工装置１を構成している。ワークＷの形状や加工時間の要求などに応じてこれらロボットの台数は調整することができる。

以上のように構成されたヘミング加工装置１を用いた動作について説明する。搬送ロボット５は、ＡＴＣ装置５１によってプレッサーマテハン３を把持する。そして、ワーク置き台７に置いてある予めフランジ加工されたアウターパネルＷ１とアウターパネルＷ１上に載置されたインナーパネルＷ２とからなるワークＷを、プレッサーマテハン３の把持装置３３によりインナーパネルＷ２の開口部を通して吸引把持する。図７に示すように、搬送ロボット５は、ワークＷを保持したプレッサーマテハン３をアンビル２上部に移動する。次いで、搬送ロボット５は、プレッサーマテハン３とアンビル２の位置決め装置２４、３６を係合して位置決めしてワークＷをアンビル２に載置し、図８に示すように、プレッサーによりワークＷを加圧支持する。

搬送ロボット５は、アンビル２に対してワークＷの搬入が完了すると、プレッサーマテハン３との連結を解除する。本実施例では、搬送ロボット５とプレッサーマテハン３との連結が解除されると、負圧配管が遮断されるためプレッサーマテハン３の把持装置３３の吸引把持は解除される。アンビル２に載置されたワークＷは前述のようにプレッサー３４の自重とアンビルの把持装置２２の吸引力とでアンビル２に固定される。
なおプレッサーマテハン３の加圧力が不十分な場合は、搬送ロボット５とプレッサーマテハン３との連結を継続させるなどの方法で把持装置３３がワークＷを吸引把持したままにして、アンビルの把持装置２２の吸引力との相乗作用によりワークＷを加圧するようにしてもよい。

図９に示すように、ローラーヘミング加工ロボット６は、アンビル２に載置されたワークＷに対して、アウターパネルＷ１の加工部位にローラー６２を押圧しながら所定の角度に曲げ加工する予備曲げ加工と、予備曲げ加工されたアウターパネルＷ１の周縁部をインナーパネルＷ２の周縁部に重なる最終形状となるまで押圧して加工する本曲げ加工とを行う。ただしワークＷの形状によっては予備曲げ加工と本曲げ加工の２回の加工では高品位のヘミング加工が困難な場合があり、その場合は３工程以上の加工パス設定するなどにより品質の確保を図ることができる。

搬送ロボット５は、アンビル２に載置したプレッサーマテハン３との連結を解除した後、そのまま待機することなくローラーヘッド置き台８まで移動してローラーヘッド６１に持ち替え、他のローラーヘミング加工ロボット６と同様にヘミング加工を行う。

ワーク外周のヘミング加工が終わると、ワーク開口部内周Ｗ３のヘミング加工を行う。本実施例ではドアのサッシュ部に大きな開口が形成されており、サッシュ内周部にもヘミング加工部が設定されている。ワーク外周の加工終了後搬送ロボット５は、ローラーヘッド６１をローラーヘッド置き台８へ置き、ローラーヘッド６１との連結を解除し、プレッサーマテハン３上へ移動してプレッサーマテハン３と連結する。次いで、搬送ロボット５は、プレッサーマテハン３の把持装置３３による吸引把持を解除したままでプレッサーマテハン３のみをＡＴＣ装置を介して把持する。搬送ロボット５はワークWをアンビル２に載置したままプレッサーマテハン３のみをローラーヘミング加工ロボット６と干渉しない位置まで退避する。ローラーヘミング加工ロボット６は、図１０に示すように、搬送ロボット５がプレッサーマテハン３を把持して待機している間に、アンビル２に載置されたワークＷのワーク開口部内周Ｗ３のヘミング加工を行う。その際ワーク外周の加工完了によりアウターパネルＷ１とインナーパネルＷ２は強固に接合されているため、プレッサーマテハン３の加圧力は必要としない。

ワーク開口部内周Ｗ３のヘミング加工完了後、搬送ロボット５はプレッサーマテハン３をワークＷ上部へ再び載置する。プレッサーマテハン３の把持装置３３を作用させると共にアンビル２の把持装置２２を解除してワークＷを吸引把持してワーク置き台７まで搬送し、ワーク置き台７へワークＷを置いて一連のヘミング加工を完了する。ワーク開口部内周Ｗ３のヘミング加工は、ローラー６２による加工ではなく、アンビル２の開口部２１ｈに図示しないヘミングパンチを設けてヘミング加工を行うようにしてもよい。

本発明の実施形態では、ワーク外周のヘミング加工終了後、搬送ロボット５はプレッサーマテハン３をワークＷ上からいったん退避させる。これにより、ワーク開口部内周Ｗ３をヘミング加工する際に、ローラーヘミング加工ロボット６とプレッサーマテハン３とが全く干渉することなく円滑に加工を行うことができ、加工時間を大幅に短縮することができる。
量産部品を前提とした本実施例のライン構成ではワークＷのアンビルへのセット、ローラーヘミング加工、ワークＷのワーク置き台７への退避まで含めてタクトタイム１分を達成している。一方補修パーツのラインなど多機種・少量生産への対応が求められるラインにおいては、旋回式ローラーヘッドの使用により、通常のドアであればローラーヘミングロボット１台でワークＷ全周のヘミング加工が可能となるため、ロボット台数の削減、ターンテーブルの削減などが実現できる。

次にアンビル２の交換作業を行う場合の動作について説明する。ワークＷをワーク置き台７へ搬送して一連のヘミング加工を終えた搬送ロボット５は、プレッサーマテハン３をＡＴＣ装置を介して把持したまま待機する。ローラーヘミング加工ロボットとして稼動していたもう一台の搬送ロボット５は、ローラーヘッド６１を置き台８へ置きローラーヘッド６１との連結を解除して、アンビル支持台４上へ移動してアンビル２をＡＴＣ装置を介して把持する。アンビル２を把持した搬送ロボット５は、図１に示すアンビル置き台９ａまでアンビル２を搬送してアンビル２を置き台９ａへ置く。プレッサーマテハン３を把持したままの待機中の搬送ロボット５は、プレッサーマテハン３をアンビル置き台９ａまで搬送して、プレッサーマテハン３をアンビル置き台９ａに搬送されたアンビル２上に載置する。搬送ロボット５はプレッサーマテハン３との連結を解除すると、次の工程で使用するアンビル２が載置してあるアンビル置き台９ｂへ移動してアンビル２をＡＴＣ装置を介して把持する。そして、アンビル２を把持した搬送ロボット５は、アンビル２をアンビル支持台４まで搬送してアンビル側基準ピン２７が基準孔に挿通するようアンビル支持台４へ置くことでアンビル２の交換作業を完了する。これにより現状アンビル交換時間４５秒を実現している。

またこれにより従来のアンビル交換作業で必要だった専用のレールなどを伴った大掛かりなチェンジ装置やターンテーブルが不要となった。また従来はレールの配置などにより切り替え機種数が数機種程度に制限されていたが、本ヘミング加工装置では、外段取りで必要な機種のアンビル・プレッサーハンドなどを搬送ロボットの周囲に配置しておくようにすれば、さらに多数の機種へ対応できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されず、適宜変形して実施することが可能である。本実施形態においては、本発明に係る加工装置をドアパネルのヘミング加工装置に適用したが、これに限定されるものではなく、ワークＷはドアパネルだけではなく開口部を有するバックドア等にも適用することができる。

１ ヘミング加工装置
２ アンビル
３ プレッサーマテハン
４ アンビル支持台
５ 搬送ロボット
６ ローラーヘミング加工ロボット
Ｗ ワーク
Ｗ１ アウターパネル
Ｗ２ インナーパネル
Ｗ３ ワーク開口部内周

Claims (6)

1. 第１板部材と第２板部材からなるワークを載置するアンビルと、
   前記ワークを保持するプレッサーマテハンと、
   当該プレッサーマテハンを把持・搬送して前記アンビルに対して前記ワークを搬入・搬出する、ロボット側ATC装置を備えた搬送ロボットと、
   更にローラーヘミング加工ロボットを備え、当該ロボットが前記アンビルに載置された前記ワークの加工部位にローラーヘッドのヘミングローラーを押圧しながら第1板部材の周縁部を第２板部材の周縁部に重なる最終形状となるまでヘミング加工して、該第１板部材及び該第２板部材を一体化するヘミング加工装置であって、
   前記アンビルはアンビル本体部と、ワーク開口部に対応する部位に位置決め装置１と、前記第1板部材を吸引把持する把持装置１と、前記ロボット側ATC装置と脱着するための装置側ATC装置とを備え、
   前記プレッサーマテハンは前記ワークの形状に対応したフレーム部と、前記位置決め装置１に対応する部位に配置され当該位置決め装置１と係合する、位置決め装置２と、前記第２板部材の開口部を通して前記第１板部材を吸引把持する把持装置２と、前記最終形状と干渉しない位置に第２板部材を加圧するよう設けられたプレッサーと、前記ロボット側ATC装置と脱着するための装置側ATC装置とを備えたこと、
   を特徴とするヘミング加工装置。
2. 前記プレッサーによる加圧には前記プレッサーマテハンの自重または前記プレッサーマテハンの自重に加えて把持装置１と把持装置２の吸引力の相乗作用を用いることを特徴とする、
   請求項１に記載のヘミング加工装置。
3. 前記ロボット側ATC装置と脱着可能な装置側ATC装置を備えたローラーヘッドを有し、前記搬送ロボットは前記プレッサーマテハンを分離した後、当該ローラーヘッドを装着してローラーヘミング加工ロボットとしても稼働できるよう構成されていることを特徴とする、
   請求項２に記載のヘミング加工装置。
4. 前記ローラーヘッドはローラー加圧軸がロボット手首部端面に対し３０度〜６０度傾斜をもって取り付けられ、かつ加圧軸が旋回可能に構成された旋回式ローラーヘッドであることを特徴とする、
   請求項２または請求項３に記載のヘミング加工装置。
5. 前記アンビルは可搬能力２７０ｋｇ以下のロボットで搬送可能に構成されており、当該アンビルの前記装置側ATC装置に前記搬送ロボットのロボット側ATC装置を連結して当該搬送ロボットによりアンビル交換を行うことを特長とする、
   請求項３に記載のヘミング加工装置。
6. 開口部を有する第1板部材の周縁部を第２板部材の周縁部に重なる最終形状となるまで折り曲げて該第１板部材及び該第２板部材を一体化するヘミング加工方法であって、
   プレッサーマテハンにより、前記第２板部材の開口部を通して前記第１板部材を吸引把持し、前記搬送ロボットのロボット側ATC装置と前記プレッサーマテハンの装置側ATC装置を連結してプレッサーマテハンを搬送して前記アンビル上部に対応する姿勢で位置決め載置し、プレッサーにより加圧支持する載置工程と、
   １または２以上のローラーヘミング加工ロボットによりワークＷ外周をヘミング加工する外周ヘミング加工工程と、
   プレッサーマテハンを搬送ロボットによりワーク上からいったん退避させて、ローラーヘミング加工ロボットにより前記ワークＷ開口部内周をヘミング加工する内周ヘミング加工工程と、
   ヘミング加工を完了したワークを搬送ロボットにより搬出する搬出工程とを含む、
   ヘミング加工方法。

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