WO2013168743A1 - ローラヘミング装置およびローラヘミング方法 - Google Patents

Abstract

　ローラヘミング装置（１）は、大テーパ面（１１１）を有する大径ローラ（１１）と、小円筒面（１２３）を有する小径ローラ（１２）と、を備える。小径ローラ（１２）は、大径ローラ（１１）と同軸上に配置される。小径ローラ（１２）と大径ローラ（１１）とは、軸線方向に相対移動可能である。小円筒面（１２３）の外径は、大テーパ面（１１１）の最小外径よりも小さい。

Description

ローラヘミング装置およびローラヘミング方法

 　本発明は、ローラヘミング装置およびローラヘミング方法に関する。

　 特許文献１は、テーパ面を有する予備曲げ用ローラと、予備曲げ用ローラの外周にスプライン嵌合された円筒状の本曲げ用ローラと、を有する装置を開示する。本曲げ用ローラは、予備曲げ用ローラに対し同軸上で相対移動する。予備曲げ用ローラを本曲げ用ローラより突出させた状態で予備曲げ用ローラのテーパ面をフランジに当接させて、ワークの周縁部の予備曲げが行われる。次いで、本曲げ用ローラを前進移動して予備曲げ用ローラを本曲げ用ローラ内に収納させた状態で、本曲げ用ローラにより予備曲げしたワークの周縁部の本曲げを行う。

　 しかしながら特許文献１に開示された技術では、本曲げ用ローラ内に収納可能な小径の予備曲げ用ローラのテーパ面で予備曲げを行うので、予備曲げされたフランジが波打つ場合がある。これは、小径の予備曲げ用ローラのテーパ面では、テーパ面における大径部と小径部との円周の比率が大きくなり、小径部側の曲率半径が小さくなるためである。また大径の本曲げ用ローラで本曲げを行うので、フランジ側に障害物が存在する場合、例えば、ヘミング加工しようとするワークの周縁部の上方にインナパネルなどがハングオーバーしている場合、本曲げ用ローラと障害物とが干渉し易く、本曲げを良好に行うことができない場合がある。

日本国特許第３８２４７７７号公報

　 実施形態のローラヘミング装置およびローラヘミング方法によれば、予備曲げされたフランジが波打ち難く、かつ、本曲げ用ローラが障害物と干渉し難く、予備曲げおよび本曲げのいずれも良好に行うことができる。

典型的実施例に係るローラヘミング装置の概略構成を示す図である。 典型的実施例に係る加工用ローラ機構の内部構成を示す概略断面図である。 典型的実施例に係る予備曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。 典型的実施例に係る本曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。 典型的実施例に係る他の予備曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。 典型的実施例に係る他の本曲げ時の加工用ローラ機構の様子を示す図である。

　 以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

　 図１は、典型的実施例に係るローラヘミング装置およびローラヘミング方法を適用するローラヘミング装置１の概略構成を示す図である。ローラヘミング装置１は、加工用テーブル３０と、加工用ローラ機構１０と、ロボット４０と、を備える。

　 加工用テーブル３０は、床面に設置された支持台３１と、支持台３１に支持されたテーブル部３２と、を備える。テーブル部３２には、ワークＷが載置される。ワークＷは、例えば自動車用ドアパネルなどであり、アウタパネルＷ１およびインナパネルＷ２から構成される。アウタパネルＷ１は、インナパネルＷ２を中央に配置する部分（本体）に対して残りの周縁部にフランジＷＦが略９０°に折り曲げられている。インナパネルＷ２は、ヘミング加工される端部Ｗ２２に対し一旦ヘミング加工する端部Ｗ２２の上方までハングオーバーした突出部Ｗ２１を有する。テーブル部３２には、フランジＷＦをテーブル部３２の表面に対して垂直な上向きに立てた状態でアウタパネルＷ１が載置される。アウタパネルＷ１上には、アウタパネルＷ１のフランジＷＦがインナパネルＷ２の端部Ｗ２２を包み込むようにインナパネルＷ２が配置される。

　 加工用ローラ機構１０は、テーブル部３２に載置されたアウタパネルＷ１のフランジＷＦに折り曲げ加工（ローラヘミング加工）を施すものである。加工用ローラ機構１０は、ロボット４０のアーム４２によって３次元方向に移動可能に支持され、アーム４２に対して回転可能である。ローラヘミング加工は、加工用ローラ機構１０を用いて、通常、フランジＷＦを最終的な折り曲げ形状の途中まで折り曲げる少なくとも１回の予備曲げと、フランジＷＦを最終的な折り曲げ形状まで折り曲げる本曲げと、によって行われる。

　 ロボット４０は、床面上を走行可能な基部４１と、加工用ローラ機構１０を３次元方向に移動可能に支持するアーム４２と、を備え、予め記憶されたティーチングに基づいて加工用ローラ機構１０を移動させるものである。ロボット４０は、加工用ローラ機構１０が予備曲げおよび本曲げにおいて、それぞれ予めティーチングによって設定された所定の軌道に移動するように構成されている。

　 図２は、典型的実施例に係る加工用ローラ機構１０の内部構成を示す概略断面図である。図２に示すように、加工用ローラ機構１０は、大径ローラ１１と、小径ローラ１２とを備える。

　 大径ローラ１１は、円筒状部材であり、先端にフランジＷＦを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う大テーパ面１１１を有する。大テーパ面１１１の先端側は軸線方向に直交する環状の先端面１１２となっている。大径ローラの大テーパ面１１１の後端側には、大テーパ面１１１に連続した大円筒面１１３を有する。大径ローラ１１の大テーパ面１１１と大円筒面１１３との境界は滑らかに連続している。大径ローラ１１は、後端側が円筒状のシリンダ１３に接続されている。また大径ローラ１１の中空内部には、小径ローラ１２が挿通されている。

　 小径ローラ１２は、円柱状部材であり、大径ローラ１１に内蔵される。小径ローラ１２は、先端にフランジＷＦを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う小テーパ面１２１を有する。小テーパ面１２１の先端側は軸線方向に直交する円形の先端面１２２となっている。小径ローラ１２の小テーパ面１２１の後端側には、小テーパ面１２１に連続した小円筒面１２３を有する。小径ローラ１２の小テーパ面１２１と小円筒面１２３との境界は滑らかに連続している。小径ローラ１２は、小円筒面１２３から後端側に接続された芯部１４が大径ローラ１１およびシリンダ１３内を延出され、後端側でシリンダ１３よりも外径が大きい突き当て部材１５に接続されている。

　 突き当て部材１５は、後方のエアシリンダ１６によって軸線方向に進退可能、すなわち軸押し可能となっている。そして、シリンダ１３の後端１３２は、突き当て部材１５が先端側に軸押しされた場合に最終的に突き当て部材１５が突き当てられて位置決めされる。

　 小径ローラ１２と、シリンダ１３内に配置される芯部１４との間には、先端側に外テーパ面１８１を有する拡径部１８を有する。拡径部１８は、小径ローラ１２や芯部１４よりも拡径されたものである。一方、大径ローラ１１の中空内部の内壁面１１４は、先端側の小径ローラ１２が軸線方向にスライド自在となる同径の内周面１１４１と、内周面１１４１から拡径されて後端側の拡径部１８の外テーパ面１８１が突き当たる内テーパ面１１４２とから構成される。内周面１１４１には、小径ローラ１２の小円筒面１２３をガイドする軸受部１１５が配置されている。これにより、小径ローラ１２を突出させるために、軸押し動作により突き当て部材１５が先端側に進行してシリンダ１３の後端１３２に突き当てられる際に、小径ローラ１２の小円筒面１２３が軸受部１１５にガイドされ、拡径部１８の外テーパ面１８１が大径ローラ１１の内部の内テーパ面１１４２に押し付けられ、小径ローラ１２の軸心位置が大径ローラ１１と同軸上となるように規定され、小径ローラ１２の突出状態が固定される。

　 以上のように典型的実施例では、突き当て部材１５がシリンダ１３の後端１３２に突き当てられることと、小径ローラ１２の小円筒面１２３が軸受部１１５にガイドされることと、拡径部１８の外テーパ面１８１が大径ローラ１１の内部の内テーパ面１１４２に押し付けられることの３つによって、軸押しした小径ローラ１２の突出状態を軸心位置がずれないように固定するようにした。しかしながら、これに限られず、上記３つのうち少なくとも１つの方法によって軸押し時の小径ローラ１２の突出状態を軸心位置がずれないように固定するものであってもよい。

　 シリンダ１３の外周には複数のベアリング１９ａ，１９ｂが設けられ、ベアリング１９ａ，１９ｂがシリンダ１３とシリンダ１３よりも一回り大きい外筒２０との間に介在し、シリンダ１３と外筒２０の相対回転を可能にしている。これにより、大径ローラ１１は外筒２０に対して自由回転可能となっている。ベアリング１９ａは、先端側において外筒２０に設けられた空間部２１に配置される。一方、ベアリング１９ｂは、後端側において外筒２０に設けられた空間部２２に配置される。

　 図３は、典型的実施例に係る予備曲げ時の加工用ローラ機構１０の様子を示す図である。加工用ローラ機構１０およびそれを移動させるロボット４０は、以下のような予備曲げを行うように構成されている。予備曲げでは、まず、図３に示すように、テーブル部３２にワークＷが載置された状態、すなわちフランジＷＦが略９０°に折り曲げられた状態ＷＦ０に対して、大径ローラ１１の大テーパ面１１１を状態ＷＦ０のフランジＷＦに接触させ、さらにフランジＷＦを押圧する。大径ローラ１１の大テーパ面１１１は、フランジＷＦの折り曲げ部ＦＯのある根元側を押圧する。このため、図３に示すように典型的実施例に係る端部Ｗ２２にハングオーバーした突出部Ｗ２１を有するインナパネルＷ２であっても大径ローラ１１はインナパネルＷ２に干渉せずに予備曲げを行うことができる。このとき、フランジＷＦは、大径ローラ１１直下では折り曲げ角度θ１で折り曲げられるが、大径ローラ１１未加工部では状態ＷＦ０であり、それらの間は大径ローラ１１未加工部から大径ローラ１１直下に向かって状態ＷＦ０から折り曲げ角度θ１の折り曲げ状態まで連続的に変形している。次に、大径ローラを折り曲げ部ＦＯに沿って移動させ、フランジＷＦを設定された形状に折り曲げる。なおθ１は、例えば４５°であってよい。ここで、予備曲げは、フランジＷＦを折り曲げる折り曲げ角度に応じて、１回に限られず、複数回実施されてもよい。

　 図４は、典型的実施例に係る本曲げ時の加工用ローラ機構１０の様子を示す図である。加工用ローラ機構１０およびそれを移動させるロボット４０は、予備曲げが完了した後に以下のような本曲げを行うように構成されている。本曲げでは、まず、エアシリンダ１６によって突き当て部材１５を先端側に軸押しし、突き当て部材１５をシリンダ１３の後端１３２に突き当てる。このとき、小径ローラ１２の小円筒面１２３が軸受部１１５にガイドされ、拡径部１８の外テーパ面１８１が大径ローラ１１の内部の内テーパ面１１４２に押し付けられ、小径ローラ１２の軸心位置が規定される。これにより、小径ローラ１２は大径ローラ１１と同軸上の軸心のずれない突出状態となる（図４参照）。そして、図４に示すように、突出状態となった小径ローラ１２の小円筒面１２３でフランジＷＦを同様に押圧し、同様に小径ローラ１２を折り曲げ部ＦＯに沿って移動させ、フランジＷＦを最終的な形状として完全に折り返す。本曲げでは、小径ローラ１２の小円筒面１２３でフランジＷＦの先端から折り曲げ部ＷＯのある根元までの全体をフランジＷＦがインナパネルＷ２の端部Ｗ２２に接触するまで力強く折り曲げ、インナパネルＷ２の端部Ｗ２２をフランジＷＦとアウタパネルＷ１本体とに挟み込む。このとき、接着剤に含まれる固形材がアウタパネルＷ１とインナパネルＷ２との間に食い込み、アウタパネルＷ１とインナパネルＷ２とを強く結合する。

　 ここで、典型的実施例に係るインナパネルＷ２は端部Ｗ２２にハングオーバーした突出部Ｗ２１を有しているので、大径ローラ１１の大円筒面１１３によって本曲げを行おうとすると、大径ローラ１１はインナパネルＷ２に干渉し、大径ローラ１１の大円筒面１１３によって本曲げはできない。そこで、図４に示すように、小径ローラ１２の小円筒面１２３によって本曲げを行う。小径ローラ１２は、インナパネルＷ２が端部Ｗ２２にハングオーバーした突出部Ｗ２１を有していても、フランジＷＦ上方の隙間であるインナパネルＷ２の突出部Ｗ２１と端部Ｗ２２との間に入り込むことができ、小径ローラ１２はインナパネルＷ２に干渉せず、小径ローラ１２の小円筒面１２３によって本曲げを行うことができる。

　 次に典型的実施例に係るローラヘミング装置１を用いたローラヘミング方法について説明する。まず、テーブル部３２の表面にアウタパネルＷ１を載置する。ここで、アウタパネルＷ１はフランジＷＦを上方へ略９０°折り曲げた状態である。

　 次に、アウタパネルＷ１の中央部（本体）上にインナパネルＷ２を重ね合わせる。インナパネルＷ２の端部Ｗ２２は、アウタパネルＷ１本体のフランジＷＦ内側に収納される。このとき、アウタパネルＷ１本体とインナパネルＷ２の端部Ｗ２２との間やフランジＷＦの折り返し面に、接着剤を塗布する。

　 次に、ロボット４０は、予め記憶したティーチングの軌道に従い、予備曲げを行う。すなわち、図３に示すように、大径ローラ１１の大テーパ面１１１でフランジＷＦを押圧する。大径ローラ１１のフランジＷＦへの押圧は、大径ローラ１１をフランジＷＦに対して、テーブル部３２の表面と平行に移動させて行っても、テーブル部３２の表面と垂直に移動させて行っても、ローラ軸と垂直方向に移動させて行ってもよい。大径ローラ１１の大テーパ面１１１は、フランジＷＦの折り曲げ部ＦＯのある根元側を押圧する。次に、大径ローラ１１を折り曲げ部ＦＯに沿って移動させ、大テーパ面１１１でフランジＷＦを状態ＷＦ０から折り曲げていく。このとき、大径ローラ１１は、折り曲げ部ＦＯに沿った移動に伴ってフランジＷＦ上で回転していく。この予備曲げにより、フランジＷＦは、設定された折り曲げ部ＦＯおよび折り曲げ角度θ１で折り曲げられていく。

　 次に、ロボット４０は、予め記憶したティーチングの軌道に従い、本曲げを行う。すなわち、図４に示すように、エアシリンダ１６によって突き当て部材１５を軸押して小径ローラ１２を突出状態に移行させる。そして、突出状態となった小径ローラ１２は、インナパネルＷ２の突出部Ｗ２１と端部Ｗ２２との間に入り込み、小径ローラ１２の小円筒面１２３でフランジＷＦの先端から根元までの全部を押圧する。次に、小径ローラ１２の小円筒面１２３でフランジＷＦを押圧し、その状態で小径ローラ１２を折り曲げ部ＦＯに沿って移動させ、フランジＷＦを折り曲げていく。小径ローラ１２の小円筒面１２３は、フランジＷＦの先端から根元までの全部を押圧する状態を維持して折り曲げを行う。このとき、小径ローラ１２は、折り曲げ部ＦＯに沿った移動に伴って大径ローラ１１とともにフランジＷＦ上で回転していく。これにより、フランジＷＦは、設定された折り曲げ部ＦＯで折り返される。

　 本曲げにより、フランジＷＦがインナパネルＷ２の端部Ｗ２２に接触するまで折り曲げられることで、インナパネルＷ２の端部Ｗ２２がフランジＷＦとアウタパネルＷ１本体とに挟み込まれる。

　 次に、加工用ローラ機構１０の具体的特徴について説明する。図３に示すように、大径ローラ１１の大テーパ面１１１で予備曲げを行うことができる。これにより、大径ローラ１１の大テーパ面１１１は、大径部と小径部との円周の比率が小さく、小径部側の曲率半径が大きいため、予備曲げされたフランジＷＦは波打つことがない。

　 図５は、典型的実施例に係る他の予備曲げ時の加工用ローラ機構１０の様子を示す図である。図５に示すように、小径ローラ１２の小テーパ面１２１でも予備曲げを行うことができる。これにより、図５に示すようにインナパネルＷ２の突出部Ｗ２１が大きく端部Ｗ２２にハングオーバーしていても、小径ローラ１２はフランジＷＦ上方のインナパネルＷ２の突出部Ｗ２１と干渉しない。したがって、大径ローラ１１ではインナパネルＷ２などに干渉してしまう場合であっても小径ローラ１２の小テーパ面１２１で予備曲げを良好に行うことができる。

　 図４に示すように、小径ローラ１２の小円筒面１２３で本曲げを行うことができる。これにより、図４に示すようにインナパネルＷ２の突出部Ｗ２１が端部Ｗ２２にハングオーバーしていても、小径ローラ１２はフランジＷＦ上方の隙間であるインナパネルＷ２の突出部Ｗ２１と端部Ｗ２２との間に入り込むことができ、小径ローラ１２とインナパネルＷ２とが干渉し難く、そのような場合であっても本曲げを良好に行うことができる。

　 図６は、典型的実施例に係る他の本曲げ時の加工用ローラ機構１０の様子を示す図である。図６に示すように、大径ローラ１１の大円筒面１１３で本曲げを行うことができる。これにより、大径ローラ１１がインナパネルＷ２などに干渉しない場合に大径ローラ１１の大円筒面１１３で本曲げを良好に行うことができる。この場合には、図３の予備曲げの状態から図６の本曲げの状態へ移行して小径ローラ１２を用いず大径ローラ１１のみでヘミング加工の全工程を実施できるので、大径ローラ１１と小径ローラ１２とを切り替える作業時間が必要なくなる。

　 なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に包含される。典型的実施例では、大径ローラに大円筒部を設け、小径ローラに小テーパ面を設けたが、これらは設けられなくてもよい。

　 或る実施形態によれば、ローラヘミング装置１は、アウタパネルＷ１のフランジＷＦを設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う大テーパ面１１１を有する大径ローラ１１と、フランジＷＦを折り返した状態に本曲げを行う小円筒面１２３を有する小径ローラ１２と、を備えてもよい。小径ローラ１２は、大径ローラ１１と同軸上に配置されてもよい。小径ローラ１２と大径ローラ１１とは、軸線方向に相対移動可能でもよい。小円筒面１２３の外径は、大テーパ面１１１の最小外径よりも小さくてもよい。

　 この構造によれば、大径ローラ１１の大テーパ面１１１で予備曲げが行われる。大径ローラ１１の大テーパ面１１１では、大径部と小径部との円周の比率が小さく、小径部側の曲率半径が大きい。このため、予備曲げされたフランジＷＦは波打つことがない。また小径ローラ１２の小円筒面１２３で本曲げを行うので、フランジＷＦ側に障害物が存在する場合、例えばヘミング加工するアウタパネルＷ１のフランジＷＦ上方にインナパネルＷ２などがハングオーバーしている場合でも、小径ローラ１２がフランジＷＦ上方の隙間に入り込むことができ、小径ローラ１２と障害物とが干渉し難く、本曲げを良好に行うことができる。したがって、予備曲げ時にフランジＷＦが波打ち難く、かつ、本曲げ時に小径ローラ１２が障害物と干渉し難く、予備曲げおよび本曲げのいずれも良好に行うことができる。

　 小径ローラ１２は、大径ローラ１１から軸押し動作で突出してもよい。

　 この構造によれば、軸押し動作で大径ローラ１１と小径ローラ１２とを切り替えることができるので、大径ローラ１１と小径ローラ１２との切り替えを素早く行うことができる。また、軸押し動作であると、大径ローラ１１に内蔵される小径ローラ１２の外周面にスプラインなどの特殊な機構を設ける必要がなく、小径ローラ１２の外周面を平滑な円筒面とすることができ、小径ローラ１２の小円筒面１２３での本曲げでフランジＷＦに傷を付けることがない。

　 大径ローラ１１は、大テーパ面１１１の後端側に連続して大円筒面１１３を有してもよい。小径ローラ１２は、小円筒面１２３の先端側に連続して小テーパ面１２１を有してもよい。

　 この構造によれば、大径ローラ１１および小径ローラ１２がそれぞれ大テーパ面１１１および小テーパ面１２１ならびに大円筒面１１３および小円筒面１２３を有するので、予備曲げおよび本曲げの両方において最適なローラを選択することができる。特に小径ローラ１２が小円筒面１２３の先端側に連続して小テーパ面１２１を有すると、例えばヘミング加工するアウタパネルＷ１のフランジＷＦ上方にインナパネルＷ２などがハングオーバーしている場合でも、小径ローラがフランジＷＦ上方の隙間に入り込むことができ、小径ローラ１２と障害物とが干渉し難く、そのような場合であっても予備曲げを良好に行うことができる。

　 また、或る実施形態によれば、ローラヘミング方法は、大テーパ面１１１を有する大径ローラ１１と、小円筒面１２３を有し　大径ローラ１１と同軸上に配置され　大径ローラ１１に対して　軸線方向に相対移動可能な　小径ローラ１２と、を備えた　ローラヘミング装置を用いてもよい。ローラヘミング方法は、大テーパ面１１１を用いてワークＷ１のフランジＷＦを設定された折り曲げ角度で予備曲げする予備曲げ工程と、小円筒面１２３を用いて予備曲げ工程で加工されたフランジＷＦを折り返した状態に本曲げする本曲げ工程と、を含んでもよい。

　 この方法によれば、予備曲げされたフランジが波打ち難く、かつ、本曲げ用ローラが障害物と干渉し難く、予備曲げおよび本曲げのいずれも良好に行うことができる。

　 予備曲げ工程と本曲げ工程との間に、小径ローラ１２の軸線方向の先端面１２２の　大径ローラ１１の軸線方向の先端面１１２に対する　先端側への突出量が大きくなるように、小径ローラ１２と大径ローラ１１とを軸線方向に相対移動させてもよい。

Claims (5)

1. 　ワーク（Ｗ１）のフランジ（ＷＦ）を設定された折り曲げ角度で予備曲げを行う大テーパ面（１１１）を有する大径ローラ（１１）と、
   　前記フランジ（ＷＦ）を折り返した状態に本曲げを行う小円筒面（１２３）を有する小径ローラ（１２）と、
   　を備え、
   　前記小径ローラ（１２）は、前記大径ローラ（１１）と同軸上に配置され、
   　前記小径ローラ（１２）と前記大径ローラ（１１）とは、軸線方向に相対移動可能であり、
   　前記小円筒面（１２３）の外径は、前記大テーパ面（１１１）の最小外径よりも小さい、
   　ローラヘミング装置（１）。
2. 　前記小径ローラ（１２）は、前記大径ローラ（１１）から軸押し動作で突出する、請求項１に記載のローラヘミング装置（１）。
3. 　前記大径ローラ（１１）は、前記大テーパ面（１１１）の後端側に連続して大円筒面（１１３）を有し、
   　前記小径ローラ（１２）は、前記小円筒面（１２３）の先端側に連続して小テーパ面（１２１）を有する、
   　請求項１または２に記載のローラヘミング装置（１）。
4. 　大テーパ面（１１１）を有する大径ローラ（１１）と、小円筒面（１２３）を有し　前記大径ローラ（１１）と同軸上に配置され　前記大径ローラ（１１）に対して　軸線方向に相対移動可能な　小径ローラ（１２）と、を備えた　ローラヘミング装置を用い、
   　前記大テーパ面（１１１）を用いて、ワーク（Ｗ１）のフランジ（ＷＦ）を設定された折り曲げ角度で予備曲げする予備曲げ工程と、
   　前記小円筒面（１２３）を用いて前記予備曲げ工程で加工された前記フランジ（ＷＦ）を折り返した状態に本曲げする本曲げ工程と、
   　を含む、ローラヘミング方法。
5. 　前記予備曲げ工程と前記本曲げ工程との間に、前記小径ローラ（１２）の前記軸線方向の先端面（１２２）の　前記大径ローラ（１１）の前記軸線方向の先端面（１１２）に対する　前記軸線方向の先端側への突出量が大きくなるように、前記小径ローラ（１２）と前記大径ローラ（１１）とを前記軸線方向に相対移動させる、
   　請求項４に記載のローラヘミング方法。

Images