JP2010029877A - ヘミング加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドローラ自体の摩耗を低減し、その結果、耐久性に優れ、且つヘミング加工の製造コストを低廉化する。
【解決手段】ヘミング加工装置は、ワークの縁部に対してヘミング加工を行う加工ローラと、前記加工ローラに対向するように前記ワークを挟んで配置されるガイドローラと、前記加工ローラと前記ガイドローラの間に配置され、一方の面に前記ワークが載置されると共に、他方の面に前記ガイドローラを案内する案内溝が設けられた金型と、前記加工ローラと前記ガイドローラを移動自在に支持する移動手段とを備え、前記ガイドローラは、前記案内溝に係合する第１ガイドローラと、前記案内溝近傍に当接する第２ガイドローラとを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、加工ローラを用いてワークの縁部を折り曲げるヘミング加工装置に関する。

例えば、自動車のボンネット、トランク及びドア等の縁部に対しては、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場合がある。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、該パネル縁部のフランジに対して加工ローラを押しつけながら折り曲げる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、一般に、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）や仕上げ曲げ（本ヘミング）といった複数段階の工程を経て加工を行っている。

このようなヘミング加工において、特許文献１には、加工精度の低下を防止すると共に、ロボットへの過大な負荷を防止するため、ワークの被加工部にそって転動されるヘムローラと、上記ワークが載置される基台の周縁フランジを前記ヘムローラと共に挟持してガイドレールに沿って転動されるガイドローラとを回転可能に軸支する加工ヘッドを備えたローラ加工装置が記載されている。

ところで、特許文献１の装置では、周辺フランジにガイドレールを設ける構造を例示しているが、このガイドレールを配設することなく、寧ろ、周辺フランジにガイド用の湾曲した凹溝を設け、この凹溝に湾曲した凸状の面を有するガイドローラを係合させてヘムローラとの協働作用下にヘミング加工する装置も既に提案されている（特許文献２）。

特開２００６−８８２１７号公報 特開２００８−２３５８７号公報

本発明は、特許文献２に記載のヘミング加工装置に関連してなされたものであって、ヘミングローラからの加圧力を受ける金型に対するガイドローラ側の接触面積を大とすることにより、ガイドローラ自体の摩耗を低減することが可能となり、その結果、耐久性に優れ、且つヘミング加工の製造コストを低廉化できるヘミング加工装置を提供することを目的とする。

本発明のヘミング加工装置は、
ワークの縁部に対してヘミング加工を行う加工ローラと、
前記加工ローラに対向するように前記ワークを挟んで配置されるガイドローラと、
前記加工ローラと前記ガイドローラの間に配置され、一方の面に前記ワークが載置されると共に、他方の面に前記ガイドローラを案内する案内溝が設けられた金型と、
前記加工ローラと前記ガイドローラを移動自在に支持する移動手段と、
を備え、
前記ガイドローラは、少なくとも前記案内溝に係合する第１ガイドローラと、前記案内溝近傍に当接する第２ガイドローラとからなることを特徴とする。

これにより、ヘミング加工をする際、ヘミングローラを介して付与されるワーク折曲のための圧力を、金型とガイドローラとの間の接触面積を大きくすることで、前記ガイドローラに負荷される応力を分散せしめ、これによって前記第１ガイドローラの摩耗量を低減させる。このため、ガイドローラの耐久性が増し、結果的にヘミング加工の製造コストが低廉化可能となる。

なお、本発明において、前記第１ガイドローラと、前記第２ガイドローラとを互いに独立して回転可能に支持してもよい。このような構成により、コーナー部位のあるワークに対して加工しようとするとき、該コーナー部でガイドローラが、移動距離に応じて回転するために摩擦力が低減でき、噛み付きもなくなる。しかも、前記第１ガイドローラと前記第２ガイドローラを互いに独立して構成し、両者が着脱自在であれば、それぞれの摩耗量により、別々に交換することができるため、ヘミング加工の製造コストをより、低廉化することができる。さらに、前記第１ガイドローラと、前記第２ガイドローラとが一体的に形成されてもよい。受圧力を増加させることができるからである。

本発明によれば、第２ガイドローラがワークのガイド溝脇に略線接触しながら転動することで、ワークに対する接触面積を大きくすることにより、第１ガイドローラの摩耗を低減することができる。

従って、ヘミング加工の製造コストを低廉化することが可能となる。

以下、本発明に係る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て詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態としてのヘミング加工装置１０により、アウタパネル１２とインナパネル１４とからなるワークＷの縁部に対してヘミング加工を行う様子を説明するための斜視図である。本実施形態に係るヘミング加工装置１０は、ワークＷのアウタパネル１２の縁部から略直角に起立した形状のフランジ１６をアウタパネル１２の内側方向へ折り曲げることで、ワークＷに対するヘミング加工を行う。

図１に示すように、ヘミング加工装置１０は、ワークＷを載置する加工テーブル１８と、先端にヘミングユニット２０を支持するロボット（移動手段）２２とを有する。ワークＷは、前記加工テーブル１８上で金型２４を介して支持されている。なお、ワークＷは、所定のワーク自動交換手段によって加工テーブル１８に搬入、搬出されるようにしてもよい。

ロボット２２は、産業用多関節型であって、プログラム動作によりヘミングユニット２０を任意の位置に且つ任意の姿勢に移動可能である。該ロボット２２は、図示しないティーチングペンダントの操作により、実際に動作を行わせながら動作ティーチングを行うことができる。さらに、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）等を用いたオフライン処理によって、実際のロボット２２を動作させることなく動作ティーチングを行うことも可能である。このようなロボット２２は、制御装置であるコントローラ２６の制御下に動作する。

図２は、前記金型２４上で支持されたワークＷの縁部の曲率を有した部分であるコーナー部Ｃｎの周辺を示す一部拡大平面図である。なお、図２では簡単のため、アウタパネル１２、インナパネル１４及びフランジ１６はまとめてワークＷとして図示している。

金型２４は、その表面（上面）にワークＷが載置される一方、裏面（下面）には図７Ａ中に示すように断面が湾曲した第１溝２７及び第２溝２８が形成されている。該第１溝２７及び第２溝２８は、後述するガイドローラ３２を案内する案内溝として機能する溝部であり、ワークＷの縁部の直線部と平行する直線状に形成されている。

図３に示すように、ヘミングユニット２０は、ロボット２２の先端に固定されたブラケット２２ａを介して支持され、該ブラケット２２ａに取り付けられた外箱２１内に収納されている。該ヘミングユニット２０は、外箱２１の側面に形成された長尺な孔部２１ａから突出したヘミングローラ（加工ローラ）３０及びガイドローラ３２を有する。なお、図３以降の各図面においては、ヘミングローラ３０の回転軸が孔部２１ａから突出した方向をＸ１方向、その反対方向をＸ２方向と規定し、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２が並ぶ方向においてガイドローラ３２からヘミングローラ３０に向かう方向をＹ１方向、その反対方向をＹ２方向と規定する。また、前記Ｘ１方向及びＸ２方向をまとめてＸ方向、前記Ｙ１方向及びＹ２方向をまとめてＹ方向と呼ぶこともある。

ヘミングローラ３０は、孔部２１ａからＸ１方向に突出した押出機構（位置変位手段）３４を構成するスライダ３６の先端部において、支軸３０ａにより回転自在に軸支されている（図４参照）。

底板３３ａ及び該底板３３ａのＸ方向両端からＹ１方向に突設された一対の側板３３ｂ、３３ｂにより、Ｕ字状の支持枠３３が構成されている（図５参照）。ガイドローラ３２は、前記一対の側板３３ｂ、３３ｂ間にて、支軸３２ａにより回転自在に軸支されている。図示していないが、ガイドローラ３２は支軸３２ａに軸受部材を介して支持されてもよい。前記支軸３０ａ、３２ａの軸方向はＸ方向を指向している。また、前記底板３３ａの下面は、孔部２１ａからＸ１方向に突出した支持部材３５からＹ１方向に突設された旋回軸（方向変更手段）４２により旋回自在に軸支されている。該旋回軸４２の軸中心はガイドローラ３２の中心を通過している。従って、支持枠３３で支持されているガイドローラ３２は、旋回軸４２によりその転動方向が旋回自在に構成されていることになる。

さらに、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、Ｙ方向に移動可能であり、支軸３０ａと支軸３２ａとの間隔が調整されることで、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２により挟まれるワークＷに対して加圧することができる。このようなヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、後述するフローティング機構を介してロボット２２に支持されており、これらは相対的な位置を保持しながらＸ方向及びＹ方向に移動可能であって、外力によって従動的且つ弾性的に移動可能に構成されている。

ヘミングローラ３０は、先端側に設けられたテーパローラ３８と、該テーパローラ３８と一体構造で基端側に設けられた円筒ローラ４０とからなる。テーパローラ３８は、側面視で４５°に傾斜した先細り形状の円錐台である。円筒ローラ４０は、テーパローラ３８の基端側最大径部よりもやや大径の円筒形状である。

ガイドローラ３２は、厚さが狭幅に設定された円盤形状であり、金型２４に設けられた断面湾曲形状の第１溝２７又は第２溝２８に係合可能である第１ガイドローラ３９と、該第１ガイドローラ３９と一体構造で基端側に設けられた第２ガイドローラ４１とからなる（図６等参照）。前記第１ガイドローラ３９の湾曲した頂部は、図７Ａに示すように、断面が湾曲した第１溝２７、第２溝２８の頂面に点接触で当接する。すなわち、図７Ｂに示すように、第１ガイドローラ３９の半径ｒ１は、第１溝２７の半径ｒ２よりも小さい（ｒ１＜ｒ２）。従って、第１ガイドローラ３９は、その頂部が前記第１溝２７に点接触し、すなわち、第１ガイドローラ３９の頂部の両側と前記第１溝２７との間には隙間Ｓ１、Ｓ２が形成される。さらに、前記第１ガイドローラ３９と同軸で第２ガイドローラ４１が設けられる。前記第２ガイドローラ４１は円盤状であって金型２４の下面に線接触で当接する。すなわち、第１ガイドローラ３９は第１溝２７と点接触してその両側に隙間Ｓ１、Ｓ２を有するため、ヘミング加工の際に曲率の小さいコーナー部があっても、第１溝２７との間で噛み付きを生ずることなく、容易に転動することができる。第２ガイドローラ４１は、第１ガイドローラ３９よりやや小径の円筒形状であり、前記第１溝２７又は第２溝２８に第１ガイドローラ３９が係合した際、金型２４の裏面に当接する寸法が選択される。なお、図示していないが、第１ガイドローラ３９と第２ガイドローラ４１とは支軸３２ａに対し、軸受部材を介して回転自在に支承されてもよい。前記第１ガイドローラ３９と第２ガイドローラ４１は、図７Ａに示すように、一体構造で設けられなくても良く、図８に示すように、それぞれが独立して回転するようにしても良い。これにより、例えば後述するコーナー部Ｃｎを曲がる時に、第１ガイドローラ３９と第２ガイドローラ４１とが移動距離に応じて、独立して回転できると共に、摩耗を低減することができる。すなわち、第１ガイドローラ３９と第２ガイドローラ４１は一体化された形状のものでもよいが、両者を相互に独立して支軸３２ａに着脱自在に取り付けるように構成してもよい。一方、支軸３２ａに対し、第１ガイドローラ３９を一体構造とし、第２ガイドローラ４１のみを着脱自在とし、又はこれと逆の構造としてもよい。第２ガイドローラ４１は、第１ガイドローラ３９よりやや小径の円筒形状であり、前記第１溝２７又は第２溝２８に第１ガイドローラ３９が係合した際、金型２４の裏面に当接する寸法が選択される。このようなガイドローラ３２の第１ガイドローラ３９は、第１溝２７又は第２溝２８との係合作用により、ヘミングローラ３０のフランジ１６に対するＸ方向及びＹ方向での変位を規制しながら、該ヘミングローラ３０をフランジ１６に沿って案内する機能を果たす。また、ガイドローラ３２の第２ガイドローラ４１は、第１溝２７又は第２溝２８の脇近傍に略線接触しながら転動することができる。従って、ガイドローラ３２と、金型２４との接触面積を大きくすることにより、ガイドローラ３２の摩耗量を低減することができる。第１ガイドローラ３９と第２ガイドローラ４１とを互いに独立した構造の場合、それぞれの摩耗量に応じて、交換することが可能となるため、よりコストを削減することができる。

なお、図７Ａに示すように、第２ガイドローラ４１は、第１ガイドローラ３９の１側面のみ設けてもよいが、図７Ａの点線に示すように、第１ガイドローラ３９の反対側に装着しても良く、また第１ガイドローラ３９の両側に装着してもよい。

ここで、ヘミングユニット２０について、図４〜図６を参照して詳細に説明する。図４は、ヘミングユニット２０の構造を示す斜視図であり、図５は、ヘミングユニット２０のヘミング加工前の状態を示す一部断面側面図であり、図６は、ヘミングユニット２０のヘミング加工時の状態を示す一部断面側面図である。なお、図４〜図６では、ヘミングユニット２０の構造が視認可能となるように外箱２１を二点鎖線で透明状に図示している。

ヘミングユニット２０は、ヘミングローラ３０をその軸方向（Ｘ方向）に変位可能に支持する押出機構３４と、ガイドローラ３２の旋回動作の可否を選択的に切換制御するロック機構４４とを有する。さらに、ヘミングユニット２０は、前記押出機構３４を先端（Ｘ１方向端面）に支持する第１可動部４６と、前記支持部材３５及びロック機構４４を先端（Ｘ１方向端面）に支持する第２可動部４８と、第１可動部４６及び第２可動部４８を基端側（Ｘ２側）で連結し、これら第１可動部４６及び第２可動部４８をＹ方向に変位させるシリンダ５０及びロッド５２とを有する。第１可動部４６、第２可動部４８及びシリンダ５０は、基部５４を介してロボット２２により支持されている。

押出機構３４は、孔部５６ａが形成された角柱状の支持部材５６と、前記孔部５６ａ内に収納されたモータ５８と、該モータ５８の回転軸に連結されたボールねじ６０と、該ボールねじ６０と螺合するナット３６ａ、３６ｂを内装した孔部３６ｃが形成されたスライダ３６とを有する。モータ５８は、例えばサーボモータである。モータ５８によりボールねじ６０が回転駆動されることで、スライダ３６及びヘミングローラ３０はＸ方向に進退移動可能且つ所望の位置で固定可能である。

ロック機構４４は、平板状の突き当て部６２を先端に支持するロッド６４と、該ロッド６４をＸ方向に変位させるシリンダ６６とを有する。このようなロック機構４４では、シリンダ６６の駆動作用下に、ロッド６４がＸ１方向に延出され、突き当て部６２がガイドローラ３２を支持する支持枠３３の側板３３ｂに当接すると（図１０参照）、ガイドローラ３２の旋回軸４２を中心とした旋回動作が禁止（ロック）されることになる。一方、シリンダ６６の駆動作用下に、ロッド６４がＸ２方向に縮退され、突き当て部６２が支持枠３３から離間すると（図１１参照）、ガイドローラ３２の旋回軸４２を中心とした旋回動作が許可（アンロック）されることになる。なお、図１０に示すように、ヘミングユニット２０では、前記ロック機構４４によるロック時には、突き当て部６２の下部が支持部材３５のＸ２方向側面にも当接するように構成されている。これにより、ロッド６４の延出時に突き当て部６２が支持枠３３に当接した際、旋回軸４２にＸ１方向の負荷が生じ、該旋回軸４２が破損するような不都合を防止することができる。

以上のように、ヘミングユニット２０では、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、押出機構３４の作用下にその軸方向の位置を相対的に変位可能に構成されると共に、旋回軸４２の作用下にその転動（進行）方向を相対的に変化可能に構成されている。

なお、図４に示すように、前記シリンダ５０、モータ５８及びシリンダ６６の動作は、ロボット２２の動作と同様、コントローラ２６により駆動制御される。

次に、基部５４は、側面視（図５参照）でＹ方向に延在する長尺平板状の長板６８と、該長板６８のＸ１方向に並設された長板６８よりも短い平板７０と、前記長板６８及び平板７０のＹ２側端面を連結する第３可動部７２とを有する。

長板６８は、第３可動部７２の中央よりもややＸ２方向側の箇所からＹ１方向に突設されている。該長板６８の先端（Ｙ１方向端面）には平板状の先端支持部材７４が固定されている。第３可動部７２は、ブラケット２２ａに固定された支持部材２２ｂ、２２ｃ間でＸ方向に延在支持されたレール７６に対し、リニアガイド７８を介してＸ方向に変位自在に支持されている。また、第２可動部４８に固定された前記支持部材３５と、第２可動部４８からＹ２方向に延出された延出部８０の先端（Ｙ２方向端部）からＸ１方向に向かって平板７０に接触しないように突設された支持部材８２との間には、第１支持手段８４及び第２支持手段８６が直列に配設されている。該第１支持手段８４と第２支持手段８６の間には、これらを仕切るようにして仕切部８７が設けられている。

前記長板６８のＸ１側には、該長板６８と平行にレール８８が延在している。第１可動部４６及び第２可動部４８は、レール８８に対して、それぞれリニアガイド９０及び９２を介してＹ方向に変位自在に支持されている。つまり、第１可動部４６及び第２可動部４８は、リニアガイド９０、９２及びレール８８等を介して、基部５４に支持されていることになる。

ここで、前記第２可動部４８は、仕切部８７の介在により、第１支持手段８４及び第２支持手段８６を介してＹ方向に従動的且つ弾性的に支持されている。すなわち、第２可動部４８が第１可動部４６から離間する方向に変位すると、第２支持手段８６が仕切部８７によって縮められ（図５参照）、第２可動部４８が第１可動部４６に接近する方向に変位すると、第１支持手段８４が仕切部８７によって縮められる（図６参照）。

さらに、支持部材２２ｃからＹ１方向に突設された突出部２２ｄと長板６８とは、第３支持手段９４により従動的且つ弾性的に支持されている。第３支持手段９４は、突出部２２ｄと長板６８の幅方向（Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向）の両側端部を連結するように２個一対で設けることが好ましいが、突出部２２ｄと長板６８の幅方向の中心部を連結するように１個とすることもできる。

前記のような第１支持手段８４、第２支持手段８６及び第３支持手段９４は、何れも同様な構成からなる。第１支持手段８４は、軸部８４ａと、該軸部８４ａの周囲に設置されるスプリング８４ｂとから構成される。第２支持手段８６は、軸部８６ａと、該軸部８６ａの周囲に配置されるスプリング８６ｂとから構成される。同様に、第３支持手段９４は、軸部９４ａと、該軸部９４ａの周囲に設置されるスプリング９４ｂとから構成される。なお、各軸部８４ａ、８６ａ、９４ａは、例えば油圧式ダンパ又は空気式ダンパ等により構成してもよい。

ヘミングユニット２０では、第１支持手段８４及び第２支持手段８６が前記のような構成を有する。このため、第２可動部４８は、リニアガイド９２により基部５４に対してＹ方向に変位自在に支持されると共に、第１支持手段８４、第２支持手段８６及び仕切部８７により基部５４に対して、Ｙ方向に従動的且つ弾性的に支持されている。同様に、第３支持手段９４が前記のような構成を有するため、基部５４は、第３支持手段９４によりロボット２２に固定された突出部２２ｄに対して、Ｘ方向に従動的且つ弾性的に支持されている。

ところで、第２可動部４８のＸ２方向に延在する基端側においてシリンダ５０が連結された部分の裏面には、Ｙ２方向に突出した第１ストッパ９６が設けられている。該第１ストッパ９６は、突出部２２ｄの先端（Ｙ１方向端部）でＹ１方向に開口した第２ストッパ９８と係合自在である。すなわち、第１ストッパ９６の先端が略円錐台状の凸部とされ、第２ストッパ９８が前記第１ストッパ９６の先端が挿入可能な略すり鉢状の凹部とされる。これにより、図５に示すように、シリンダ５０のロッド５２が延出して、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間隔が最大限に開いている状態、すなわち後述するヘミング加工前又は加工後においてヘミングローラ３０がワークＷと離間している状態では、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とは係合する。

一方、図６に示すようにシリンダ５０のロッド５２が縮退して、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間隔が狭持されている状態、すなわち後述するヘミング加工時においてヘミングローラ３０がワークＷと接触している状態では、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とは係合しない。

なお、第１可動部４６は、シリンダ５０のロッド５２が延出し、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合している状態では（図５参照）、該シリンダ５０に連結されたロッド５２によるＹ１方向への押圧力により、先端支持部材７４に当接支持される。一方、シリンダ５０のロッド５２が縮退し、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合していない状態では（図６参照）、第１可動部４６は、ロッド５２によるＹ２方向への引き付け力により、第２可動部４８と接近した状態で保持される。

本実施形態におけるヘミング加工装置１０のヘミングユニット２０は、以上のように構成される。すなわち、ヘミングローラ３０は支軸３０ａの軸方向（Ｘ方向）に、押出機構３４により変位自在に構成されている。また、ガイドローラ３２は、支軸３２ａを狭持する支持枠３３と共に旋回軸４２により旋回自在に構成されている。そして、このような旋回軸４２によるガイドローラ３２の旋回動作は、ロック機構４４の作用下に、ロック又はアンロックすることができる。

また、本実施形態におけるヘミングユニット２０は、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合していない状態では（図６参照）、第１可動部４６及び第２可動部４８がリニアガイド９０、９２を介し、基部５４に対してＹ方向に一体的に変位自在に支持されると共に、該Ｙ方向への変位は、第１支持手段８４及び第２支持手段８６により従動的且つ弾性的に支持されている。そして、このように第１可動部４６及び第２可動部４８を支持する基部５４は、リニアガイド７８を介して、ロボット２２に対してＸ方向に変位自在に支持されると共に、該Ｘ方向への変位は、第３支持手段９４により従動的且つ弾性的に支持されている。従って、第１可動部４６及び第２可動部４８、すなわち、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、ロボット２２に対してＸ方向及びＹ方向に変位自在に、さらに従動的且つ弾性的に支持されていることになる。

このように、ヘミングユニット２０では、リニアガイド７８、９０、９２と、第１支持手段８４、第２支持手段８６及び第３支持手段９４とが、ヘミングユニット２０とロボット２２との間に介在するフローティング機構として作用することになる。

一方、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とが係合している状態では（図５参照）、第１可動部４６及び第２可動部４８のＹ方向への変位が、シリンダ５０のロッド５２の延出力により規制され、基部５４のＸ方向への変位が第１ストッパ９６と第２ストッパ９８との係合により規制される。すなわち、この場合には、前記フローティング機構によるフローティング作用が規制され、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、ロボット２２に対して剛性的に固定支持されていることになる。

次に、以上のように構成されるヘミング加工装置１０を用い、コーナー部Ｃｎを含むワークＷのフランジ１６へのヘミング加工の処理手順について、図９〜図１４を参照しながら説明する。この場合、ヘミング加工装置１０により、図１０Ａ及び図１０Ｂの矢印１、３で示すワークＷの直線部と、矢印２、４で示すコーナー部Ｃｎに対して、矢印１〜４の順にヘミング加工を行う場合を例示して本実施形態に係る処理手順を説明する。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、矢印１〜４は、ロボット２２により移動制御されるヘミングローラ３０の転動（進行）方向を示し、矢印Ａ、Ｂは、ガイドローラ３２の転動（進行）方向を示している。また、図１０Ａ及び図１０Ｂでは簡単のため、第２溝２８を省略すると共に、アウタパネル１２、インナパネル１４及びフランジ１６はまとめてワークＷとして図示している。

先ず、図９におけるステップＳ１において、加工テーブル１８上に固定された金型２４上にワークＷを載置する。この際、ワークＷは、金型２４の角部にコーナー部Ｃｎを対応させた状態で、直線部と第１溝２７とが平行となるようにして配置される。

ステップＳ２において、コントローラ２６の制御下にロボット２２を動作させ、第１ガイドローラ３９をワークＷの直線部に隣接する第１溝２７に係合させる。前記の通り、第１ガイドローラ３９の頂部は第１溝２７の湾曲する頂面に点接触すると、第２ガイドローラ４１は、前記第１溝２７近傍の金型２４の裏面に線接触する（図１１参照）。

このとき、ヘミングユニット２０では、シリンダ６６のロッド６４をＸ１方向に延出させ、突き当て部６２が支持枠３３の側板３３ｂに当接した状態としておく。すなわち、ロック機構４４をロック状態としておく。これにより、ガイドローラ３２の旋回軸４２による旋回動作がロックされた状態となり、前記のような第１溝２７への係合動作を迅速且つ容易に行うことができる。

また、シリンダ５０のロッド５２を延出させ、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８とを係合させた状態としておく。すなわち、前記フローティング機構を規制した状態としておく。これにより、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２はフローティング機構による揺れやがたつきを生じることがなく、ロボット２２に一体に固定された状態で位置決めされる。従って、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の位置決めを一層迅速且つ正確に行うことが可能となる。

次いで、ステップＳ３において、シリンダ５０のロッド５２を縮退させ、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させて、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０により金型２４を挟み込む（図１１参照）。そうすると、フランジ１６はテーパローラ３８により押圧され、錐面に沿って４５°傾斜して屈曲することになる。

さらに、この場合、シリンダ５０のロッド５２の縮退によるフランジ１６へのテーパローラ３８での押圧動作と同時に、第１ストッパ９６と第２ストッパ９８との間の係合が外れ、ヘミングユニット２０でのフローティング機構の規制が解除される。つまり、ヘミング加工装置１０では、シリンダ５０のロッド５２を縮退させる簡単な動作により、テーパローラ３８によるフランジ１６への押圧動作と共に、フローティング機構の規制の解除も可能となり、以下のステップにて説明するヘミング加工に備えることが可能となる。

ステップＳ４において、ロック機構４４はロック状態としたまま、第１溝２７に第１ガイドローラ３９を係合させながら図１０Ａの矢印Ａ方向に転動させ、ヘミングローラ３０により矢印１に沿ってワークＷの直線部のフランジ１６を内側方向へ４５°傾斜屈曲させる第１ヘミング工程を開始する（図１３参照）。つまり、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間の加圧力や距離を所定値に保持した状態で、互いに逆方向に回転させながら同方向（図１０Ａの矢印１方向）に転動させ、テーパローラ３８の円錐面によりフランジ１６を連続的に曲げることで第１ヘミング工程を実行する。

このとき、前記のようにロック機構４４がロック状態とされているため、ガイドローラ３２及びヘミングローラ３０は、その転動方向がずれることなく、それぞれ前記矢印Ａ及び矢印１に沿った方向に転動する。この際、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、フローティング機構を介して支持されていることから、相対的な位置を保持したままＸ方向及びＹ方向に変位可能である。従って、ロボット２２の動作軌跡に多少の誤差があっても、第１ガイドローラ３９は第１溝２７に正確に倣って移動することができ、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の転動速度を高速にすることもできる。なお、第２ガイドローラ４１は第１溝２７の脇近傍に当接し、転動するため、ワークＷとの接触面積が大きくなる。すなわち、第２ガイドローラ４１によって金型２４を介してヘミングローラ３０と円筒ローラ４０からの負荷の一部を負担する。これにより、第１ガイドローラ３９の摩耗量を低減することができる。

そして、図１０Ａの矢印１部分に対するヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２がワークＷのコーナー部入口（点Ｃｎ１）に到達すると、次にステップＳ５が実行される。

すなわち、ステップＳ５において、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２がコーナー部入口に到達すると、図１２に示すように、シリンダ６６のロッド６４が縮退され、ロック機構４４がアンロック状態とされる。同時に、ロボット２２はヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎの形状に沿って、すなわち、矢印２方向に移動させようとする。そうすると、前記のようにロック機構４４がアンロック状態とされているため、ガイドローラ３２は旋回軸４２を中心として旋回動作することになる。従って、図１０Ａに示すように、ガイドローラ３２は矢印Ａ方向に転動し、ヘミングローラ３０はロボット２２により矢印２方向に転動することになる。

ところで、前記のようにガイドローラ３２が第１溝２７に沿って矢印Ａ方向に転動し、コーナー部Ｃｎから次第に離間すると、ヘミングローラ３０もガイドローラ３２と引きずられてコーナー部Ｃｎから次第に離間しようとする。しかしながら、本実施形態に係るヘミング加工装置１０では、ヘミングローラ３０が押出機構３４により支持されているため、コーナー部Ｃｎから次第に離間するガイドローラ３２に対して、ヘミングローラ３０を押出機構３４により軸方向に押し出すことができる。すなわち、コーナー部Ｃｎの形状に沿うよう図１０Ａの矢印２方向にヘミング加工を行う際には、押出機構３４によりヘミングローラ３０を徐々に押し出しながら加工を行うことにより、ヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎに沿うようにして転動させることができる。これにより、ヘミングローラ３０によりコーナー部Ｃｎのフランジ１６を確実にヘミング加工することができる。

そして、前記のようにして図１０Ａの矢印２部分へのヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０がワークＷのコーナー部Ｃｎの中央（点Ｃｎ２）に到達すると、次にステップＳ６が実行される。

ステップＳ６では、シリンダ５０のロッド５２を延出させ、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離を遠ざけて、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２をワークＷ及び金型２４から離間させる。

次いで、ステップＳ７において、シリンダ６６のロッド６４を延出させることで、突き当て部６２を支持枠３３の側板３３ｂに当接させ、ガイドローラ３２を原点位置（ガイドローラ３２の転動方向がヘミングローラ３０の転動方向と同方向となる位置）に戻し、ロック機構４４をロック状態とする。さらに、フローティング機構を規制した状態でロボット２２を動作させ、第１ガイドローラ３９をワークＷの直線部（図１０Ｂ中の矢印３）に隣接する第１溝２７に係合させる。そうすると、第２ガイドローラ４１は、第１溝２７の脇近傍に当接される。

そして、前記ステップＳ３と同様に、シリンダ５０のロッド５２を縮退させて、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させ、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０により金型２４を挟み込む（図１１参照）。そうすると、フランジ１６はテーパローラ３８により押圧され、錐面に沿って４５°傾斜して屈曲することになる。

ステップＳ８において、前記ステップＳ４と同様に、ロック機構４４はロック状態としたまま、第１溝２７に第１ガイドローラ３９を係合させながら図１０Ｂの矢印Ｂ方向に転動させ、ヘミングローラ３０により矢印３に沿ってワークＷの直線部のフランジ１６を内側方向へ４５°傾斜屈曲させる第１ヘミング工程を再開する。すなわち、コーナー部Ｃｎの中央（点Ｃｎ２）に向けて、前記ステップＳ４とは反対方向からヘミング加工を開始する。この際、第２ガイドローラ４１は、第１溝２７の脇近傍に当接しながら、転動する。

そして、図１０Ｂの矢印３部分に対するヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２がワークＷのコーナー部入口（点Ｃｎ３）に到達すると、次にステップＳ９が実行される。

すなわち、ステップＳ９において、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２が点Ｃｎ３に到達すると、図１２に示すように、シリンダ６６のロッド６４が縮退され、ロック機構４４がアンロック状態とされる。同時に、ロボット２２はヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎの形状に沿って、すなわち、矢印４方向に移動させようとする。そうすると、前記のようにロック機構４４がアンロック状態とされているため、ガイドローラ３２は旋回軸４２を中心として旋回動作することになる。従って、前記ステップＳ５と同様、図１０Ｂに示すように、ガイドローラ３２は矢印Ｂ方向に転動し、ヘミングローラ３０はロボット２２により矢印４方向に転動することになる。

また、ヘミングローラ３０を矢印４方向に転動させている場合には、前記ステップＳ５と同様、押出機構３４によりヘミングローラ３０を押し出しながら加工を行うことにより、ヘミングローラ３０をワークＷのコーナー部Ｃｎに沿うようにして転動させることができる。

そして、図１０Ｂの矢印４部分のヘミング加工が終了し、ヘミングローラ３０がワークＷのコーナー部中央（点Ｃｎ２）に到達すると、ワークＷにおけるコーナー部Ｃｎ周辺のフランジ１６に対する第１ヘミング工程が終了する。

この後、ステップＳ１０において、シリンダ５０のロッド５２を延出させ、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離を遠ざけて、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２をワークＷ及び金型２４から離間させる。

以上のようにして、ワークＷのフランジ１６を約４５°折り曲げる第１ヘミング工程（予備曲げ、プリヘミング）が完了すると、次に、フランジ１６がインナパネル１４に接触するまで折り曲げる第２ヘミング工程（仕上げ曲げ、本ヘミング）を行うことになる。

すなわち、ステップＳ１１において、先ず、ロック機構をロックし、フローティング機構を規制した状態で、第１ガイドローラ３９を第２溝２８に係合させる。次いで、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２とを接近させてワークＷ及び金型２４を挟み込み、フランジ１６を９０°まで折り曲げる（図１４参照）。その後は、第２溝２８に第１ガイドローラ３９を係合させながら転動させ、ヘミングローラ３０の円筒ローラ４０によりフランジ１６を第１ヘミング工程時から内側方向へさらに４５°、すなわち当初の角度から９０°屈曲させる第２ヘミング工程を連続的に行う。つまり、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との間の加圧力や距離を所定値に保持した状態で、互いに逆方向に回転させながら転動させ、円筒ローラ４０の外周円筒面によりフランジ１６を連続的に曲げて、第２ヘミング工程を実行する。この際、第２ガイドローラ４１は、第２溝２８の脇近傍に当接しながら、転動する。

このような第２ヘミング工程においても、前記ステップＳ３〜Ｓ１０にて説明した第１ヘミング工程と同様、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す矢印１〜４の順に加工が行われる。この場合、ロック機構４４のロック・アンロックの切換動作や、フローティング機構の作用・規制の切換動作は、前記第１ヘミング工程における動作と同様に行えばよい。

そして、第２ヘミング工程が終了すると、ワークＷのコーナー部Ｃｎ周辺のフランジ１６は内側方向へと確実に屈曲されて、本実施形態に係るヘミング加工が終了することになる。以上のように、本実施形態に係るヘミング加工装置１０では、第２ガイドローラ４１が、第１溝２７や第２溝２８の脇近傍に当接するので、金型２４との間の接触面積が増加するため、ヘミングローラ３０と円筒ローラ４０に加えられるヘミング加工用の圧力を十分に受けることができる。その結果、第１ガイドローラ３９の摩耗量を第２ガイドローラ４１がない場合に対し、低減することができるため、ヘミング装置の耐久性が増し、結果的にワークＷの製造コストを低廉化することが可能となる。

また、前記実施形態に係るヘミング加工装置１０では、旋回軸４２の軸中心がガイドローラ３２の中心を通過するように構成するものとしたが、該旋回軸４２は、Ｘ方向における設置位置を図１５や図１６に示すように変更することもできる。すなわち、旋回軸４２のＸ方向での位置は、ガイドローラ３２の中心に対して基端方向（Ｘ２方向）にオフセットさせた位置（図１５参照）や、先端方向（Ｘ１方向）にオフセットさせた位置（図１６参照）等に設定してもよく、これらは加工対象となるワークＷの形状や、コーナー部Ｃｎの曲率半径の大きさ等に応じて適宜設定するとよい。

なお、前記実施形態では、ヘミング加工装置１０によりワークＷのコーナー部Ｃｎ周辺のヘミング加工を行う場合を例示して本発明を説明したが、ヘミング加工装置１０によれば、前記のようなコーナー部Ｃｎ以外のワークＷの曲率部分に対しても好適に用いることが可能である。例えば、図１７に示すように、縁部が蛇行した形状（スラローム形状）からなるワークＷに対してもヘミング加工装置１０は有効に用いることができる。また、図１８に示すように、ヘミングローラ３０の幅よりも振幅が小さいコーナー部又は蛇行形状からなる縁部を有したワークＷに対しては、ロック機構４４をロックした状態としたまま、押出機構３４によるヘミングローラ３０の押し出し又は引き込み動作を利用することでヘミング加工を行うことが可能である。このように、本実施形態に係るヘミング加工装置１０によれば、前記のようなワークＷの直線部やコーナー部Ｃｎ以外にも、ワークの縁部において曲率を有する部分を有効に加工することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

本発明の一実施形態に係るヘミング加工装置により、ワークの縁部に対してヘミング加工を行う様子を説明するための斜視図である。 金型上で支持されたワークのコーナー部の周辺を示す一部拡大平面図である。 図１に示すヘミング加工装置におけるロボットの先端に設けられたヘミングユニットの斜視図である。 図３に示すヘミングユニットの構造を示す斜視図である。 図３に示すヘミングユニットのヘミング加工前の状態を示す一部断面側面図である。 一体構造のガイドローラで、図３に示すヘミングユニットのヘミング加工時の状態を示す一部断面側面図である。 図７Ａは、図６に示すヘミングユニットのヘミング加工時の状態を示す一部拡大図であり、図７Ｂは、図７Ａの一部拡大図である。 独立した構造のガイドローラで、図３に示すヘミングユニットのヘミング加工時の状態を示す一部断面側面図である。 本実施形態に係るヘミング加工装置による処理手順を示すフローチャートである。 図１０Ａは、図３に示すヘミングユニットによりワークのコーナー部中央に向けてヘミング加工を開始した状態を説明するための説明図であり、図１０Ｂは、図１０Ａに示すヘミング加工終了後、反対方向からワークのコーナー部中央に向けてヘミング加工を再開した状態を説明するための説明図である。 図３に示すヘミングユニットにおいて、ロック機構によりガイドローラの旋回動作をロックした状態を示す一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットにおいて、ロック機構をアンロックした状態を示す一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットを用い、ワークの縁部に対して第１ヘミング工程を行っている状態を説明するための一部断面斜視図である。 図３に示すヘミングユニットを用い、ワークの縁部に対して第２ヘミング工程を行っている状態を説明するための一部断面側面図である。 図３に示すヘミングユニットのガイドローラの旋回軸を基端方向にオフセットさせた変形例を示す説明図である。 図３に示すヘミングユニットのガイドローラの旋回軸を先端方向にオフセットさせた変形例を示す説明図である。 縁部が蛇行形状からなるワークに対してヘミング加工を行っている状態を説明するための説明図である。 振幅が小さい蛇行形状からなるワークに対してヘミング加工を行っている状態を説明するための説明図である。

符号の説明

１０…ヘミング加工装置 １２…アウタパネル
１４…インナパネル １６…フランジ
１８…加工テーブル ２０…ヘミングユニット
２２…ロボット（移動手段）
２２ｂ、２２ｃ、３５、５６、８２…支持部材
２４…金型 ２６…コントローラ
２７…第１溝（案内溝） ２８…第２溝（案内溝）
３０…ヘミングローラ（加工ローラ） ３０ａ、３２ａ…支軸
３２…ガイドローラ ３３…支持枠
３４…押出機構（位置変位手段） ３６…スライダ
３６ａ、３６ｂ…ナット ３８…テーパローラ
３９…第１ガイドローラ ４０…円筒ローラ
４１…第２ガイドローラ ４２…旋回軸（方向変更手段）
４４…ロック機構 ４６、４８、７２…可動部
５０、６６…シリンダ ５２、６４…ロッド
５４…基部 ５８…モータ
６０…ボールねじ ６２…突き当て部
８４、８６、９４…支持手段 ９６、９８…ストッパ
Ｃｎ…コーナー部

Claims (2)

1. ワークの縁部に対してヘミング加工を行う加工ローラと、
   前記加工ローラに対向するように前記ワークを挟んで配置されるガイドローラと、
   前記加工ローラと前記ガイドローラの間に配置され、一方の面に前記ワークが載置されると共に、他方の面に前記ガイドローラを案内する案内溝が設けられた金型と、
   前記加工ローラと前記ガイドローラを移動自在に支持する移動手段と、
   を備え、
   前記ガイドローラは、少なくとも前記案内溝に係合する第１ガイドローラと、前記案内溝近傍に当接する第２ガイドローラとからなることを特徴とするヘミング加工装置。
2. 請求項１記載のヘミング加工装置において、
   前記第１ガイドローラと、前記第２ガイドローラとが互いに独立して回転可能に支持されていることを特徴とするヘミング加工装置。

Images