JP3641995B2 - ロールヘミング加工方法及びロールヘミング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウタパネルの起立フランジをローラによりインナパネル側に折り曲げて、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング加工方法及びその装置に関し、特に前記ローラを大径部と小径部を有する2段ローラで構成して、ロボットによるローラの持ち替えをすることなく、曲率半径の小さいキャラクタライン部の加工を効率よく行うようにしたロールヘミング加工方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のロールヘミング加工方法及びその装置100として、図5に示すように、外周フランジPfを起立せしめたアウタパネルPoを下型150に載置し、その上にインナパネルPiを、該インナパネルPiの外周縁Pgが前記アウタパネルPoの外周フランジPfに当接するように載置し、特許第2693282号公報他に記載されたように、ロボット110のロボットアーム111の先端に設けられたローラ支持部120に三次元移動自在に取り付けたローラ130の押圧力により、前記アウタパネルPoの外周フランジPfをインナパンネルPi側に折り曲げることにより、アウタパネルPoとインナパネルPiとを一体化するロールヘミング加工の技術が提案されている。
【0003】
また、このアウタパネルPoの外周フランジPfをインナパンネPi側に折り曲げるために、まず、外周フランジPfをある角度折り曲げる所謂予備曲げを行って、その後に本曲げを行うことにより、外周フランジPfをインナパネルPi側に折り曲げることが行われる。この予備曲げを行うために、従来は、特公平7−90299号公報に記載されたように、下型150にローラ130をガイドするガイド面151を設けたロールヘミング加工装置が提案されている。
【0004】
そして、ロールヘミング加工の品質及び加工速度などの観点から、ロールヘミング加工の予備曲げ及び本曲げは、大径ローラ130を使用して行われることが多い。
すなわち、図6に示すように、ロボットアーム111の先端に取り付けられたローラ支持部120に回転自在に支持された大径ローラ130を下型150のガイド面151上を転動させることにより、アウタパネルPoの外周フランジPfをインナパネルPi側に押圧して予備曲げを全周行い、その後、図7に示すように、大径ローラ130を起立させて傾斜状の外周フランジPfをインナパネルPiの外周縁Pg上に本曲げすることによりロールヘミング加工がなされる。
【0005】
ところで、ロールヘミング加工が行われる自動車の蓋物パネル、すなわち、側面前後のドアパネルやバックドアパネル及びフードパネルやトランクリッドなどは、自動車のデザインによって決められるキャラクタラインが設けられるものが多い。
具体的には、図9に示すドアパネルDの例で説明すると、アウタパネルPoの上下略中央の位置に略水平のキャラクタラインClが設けられており、ロールヘミング加工されるドアパネルDの前後端部まで到達し、キャラクタライン部200を呈している。このキャラクタライン部200の拡大断面図を図10に示す。
【0006】
すなわち、ドアパネルDの前後のキャラクタライン部200は、上部一般部210から5〜6mm段差を設けて下部一般部220に約45°の傾斜部230で接続している。したがって、上部一般部210と傾斜部230とにより内側に曲率半径の小さい凸の角部231が形成され、下部一般部220と傾斜部230とにより内側に曲率半径の小さい凹の角部232が形成され、これら角部231、232がキャラクタラインClに連続する。
【0007】
ところが、この大径ローラ130の径は約100φのものが用いられるので、この大径ローラ130により、キャラクタライン部200をロールヘミング加工しようとすると、本曲げにおいて、図10(A)に示すように、大径ローラ130の外周面が角部232にまで届かず、したがって、外周フランジPfが角部232の近傍では十分に曲げられず、浮いた状態のままになるという問題が生じる。
【0008】
このため、従来のロールヘミング加工では、予備曲げは大径ローラ130を用いて被ヘミング材Wの全周にわたって行い、本曲げ時に、加工距離の長い上下の一般部210、220は大径ローラ130を用いて行い、キャラクタライン部200では、ロボットアーム111は大径ローラ130をローラ待機部180に一旦置き、隣の小径ローラ140に持ち替えて、図8に示すように、小径ローラ140によりこのキャラクタライン部200のみを本曲げするということが行われている。
【0009】
キャラクタライン部200の本曲げを小径ローラ140により行うと、図10(B)に示すように、小径ローラ140の外径は大径ローラ130の約1/3の30φと小さいため、大径ローラ130の場合より角部232に近いところまで外周フランジPfの本曲げが行われ、外周フランジPfの浮いた状態は極力減少する。
【0010】
したがって、図9に示すような、前後にキャラクタラインClが通っているドアパネルDのような場合のローラの持ち替えは、大径ローラ130による上部一般部210、一方のキャラクタライン部200、下部一般部220および他方のキャラクタライン部200の予備曲げ、すなわち、全周の予備曲げを行った後、小径ローラ140に持ち替えて、図8に示すように、小径ローラ140による一方のキャラクタライン部200および他方のキャラクタライン部200の本曲げを行い、再度大径ローラ130に持ち替えて、大径ローラ130による上部一般部210、および下部一般部220の本曲げを行うための最低2回が必要である。
【0011】
ただし、この方法では、大径ローラ130により全周が予備曲げされた状態の外周フランジPfの、キャラクタライン部200の近傍の外周フランジPfを小径ローラ140により本曲げして、その後、大径ローラ130に持ち替えて予備曲げされている上下の一般面210、220の外周フランジPfを本曲げするため、キャラクタライン部200の近傍の外周フランジPfの伸びを長さの長い上下の一般部210、220の外周フランジPfで容易に吸収できる。
【0012】
この持ち替えの回数を減らして、ロスタイムを少なくするための他の方法として、まず、大径ローラ130による全周の予備曲げを行った後、大径ローラ130を把持したまま両側のキャラクタライン部200を除く上部一般部210と下部一般部220の本曲げを行い、その後、小径ローラ140に持ち替えて、一方のキャラクタライン部200の本曲げと他方のキャラクタライン部200の本曲げを行うという手順を採用することもできる。
【0013】
しかし、この方法では、本曲げされた上下の一般部210、220の外周フランジPfは、まだ本曲げされていないキャラクタライン部200の外周フランジPfに対して延びた状態となり、その後、このキャラクタライン部200の外周フランジPfを本曲げすると、外周フランジPfは圧縮されるが、元の状態までには圧縮されず、余った部分が襞となって角部232に発生する。
したがって、この後者の方法は好ましい加工方法とはいえないので、前者の方法が一般的に行われており、この前者の方法では少なくとも2回の持ち替えが必要となる。
この持ち替えの度にロボット110は、アウタパネルPoの外周フランジPfとローラ待機部180との間を往復してロボットアーム111を動かさなければならず、この往復の時間はロスタイムとなっていた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ロボットによる大径ローラと小径ローラの持ち替えをすることなく、キャラクタライン部のロールヘミング加工を行うことにより、効率よくロールヘミング加工を行えるようにしたロールヘミング加工方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るロールヘミング加工方法は、中間にキャラクタライン部を有し、かつ外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを載置し、該アウタパネルの外周フランジをローラによりインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング加工方法において、前記ローラを大径部と小径部を有する2段ローラで構成して、アウタパネルの外周フランジを前記ローラの大径部で、下型の周縁に形成されたガイド面に沿って予備曲げする予備曲げ工程と、前記キャラクタライン部を除く曲率半径の大きい一般部は前記ローラの大径部で本曲げする第1本曲げ工程と、曲率半径の小さい前記キャラクタライン部は、下型に前記ローラの大径部との干渉を防止するための凹部が形成されており、前記ローラの小径部により本曲げする第2本曲げ工程と、を有することを特徴とする。
よって、大径ローラで全周の予備曲げを行い(予備曲げ工程)、ローラを持ち替えることなく連続して小径ローラで曲率半径の小さいキャラクタライン部を本曲げし(第2本曲げ工程)、再びローラを持ち替えることなく連続して大径ローラで曲率半径の大きい一般部の本曲げをする(第1本曲げ工程)ことによりロールヘミング加工を行なうことができるので、作業効率を向上することができる。
【0016】
また、本発明に係るロールヘミング装置は、請求項1に記載するロールヘミング加工方法を行うためのロールヘミング加工装置であって、ロボットアームの先端に取り付けられたローラと、ヘミング加工されるパネルを載置した下型とからなるロールヘミング装置において、大径部と小径部を有する2段ローラで構成したローラと、予備曲げ工程でローラの大径部を案内し、アウタパネルの載置面周縁から下向きに傾斜するガイド面と、前記曲率半径の小さいキャラクタライン部に対応する下型部分には、前記ガイド面から前記下型の下方に向かって垂直面より内側に向かって凹む凹部とを形成した下型と、を有することを特徴とする。
よって、曲率半径の小さいキャラクタライン部に対応する下型部分に凹部を形成したので、ローラの小径部でキャラクタライン部を本曲げするときに、ローラの大径部と下型の干渉を防止し、ローラの移動を許容することができる。したがって、ローラの大径部から小径部への切り替えが何らの障害もなくスムースに行うことができ、ロールヘミング加工を効率よく行うことができる。
また、ローラを大径部と小径部を一体的に有する2段ローラとしたので、小径ローラと大径ローラを別体で構成する場合に比較して、ローラの待機場所が不要となり、かつ、ローラをその待機場所まで把持しに行くためのロボットのアームの作動範囲も小さくなるので、設備コストが低減でき、設備の設置スペースも小さくすることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るロールヘミング加工方法及び装置の一実施の形態について図面を参照して以下に説明する。
ここで、図1は、本発明のロールヘミング装置の使用状況を示す側面断面図、図2はローラの小径部による本曲げ開始時の側面断面図、図3は同じく大径部による予備曲げ時の側面断面図である。また、図4は、ローラの小径部によるキャラクタライン部の本曲げ動作を示す部分斜視図で、ローラの大径部を省略した図である。
なお、従来と変更のない構成要素は同一番号を付して説明する。
【0018】
まず、図5により従来の技術で説明したように、本発明に係るロールヘミング加工方法及び装置は、ベース190に固定され、ロボットアーム111の先端に取り付けられたローラ支持部120を有するロボット110と、同じくベース190に固定され、被ヘミング材WであるアウタパネルPoとインナパネルPiとを載置した下型50とから構成されている。そして、ローラ支持部120に本発明特有のローラ12が支持されている。
【0019】
まず、ローラ12の支持構造について説明する。ローラ12は大径部13と小径部14とを一体的に形成して2段ローラを呈しており、該ローラ12は、支持軸124によりローラ支持部120に回転自在に支持されている。
すなわち、図1に示すように、支持軸124の頭部側にブッシュ123を介してローラ12を支持し、ブッシュ123とローラ支持部120との間にカラー122を介在させて支持軸124を挿通し、さらにこの支持軸124をローラ支持部120に設けたローラ支持孔121に挿通して、その突出した部分をナットにより締め付けて固定する。
すなわち、本実施の形態のローラ12は、大小2種類の別個のローラではなく、径の異なるローラを2段ローラとして一体に形成したものであり、このローラ12を使用した本実施の形態のロールヘミング装置10は、別々の大径ローラと小径ローラを持ち替えることなく、単一のローラの大径部と小径部の適用を切り替えるのみで同一の機能を果たすようにしたものである。
なお、本実施の形態のローラ12の径は、従来と同じく、大径部13は100φ、小径部14は30φである。
【0020】
次に、下型50の構造について図1乃至図4に基づいて説明する。下型50の外周にはアウタパネルPoの外周フランジPfをローラ12により予備曲げするための傾斜状のガイド面51が形成されている。この予備曲げは、図3に示すように、アウタパネルPoの外周フランジPfの全周、すなわち、図9に示す被ヘミング材WであるドアパネルDの例で示すと、上下の一般部210、220および前後のキャラクタライン部200を含む全周をローラ12の大径部13により行なう。すなわち、ローラ12は、大径部13の外周面が下型50のガイド面51に接して傾斜状に傾き、この大径部13の先端でフランジPfを傾斜状に折り曲げながらガイド面51に沿って移動する。
【0021】
全周の予備曲げが終了すると、ロボット110はローラ12をキャラクタライン部200に移動させ、小径部14によりキャラクタライン部200の予備曲げされた外周フランジPfの本曲げを行う。すなわち、図2及び図4に示すように、キャラクタライン部200近傍の予備曲げされた外周フランジPfとガイド面51に傾斜状で小径部14を当接させ、その後、ローラ12を起立させて、外周フランジPfを本曲げする。このようにローラ12が傾斜し、小径部14がガイド面51に接するとき、大径部13がガイド面51の下方に入り込む状態となる。
【0022】
したがって、下型50にはこの大径部13との干渉を防止するために凹部52が設けられる。すなわち、ガイド面51から下方内側に90°よりわずか大きい角度で傾斜面521を設け、ローラ12の大径部13が干渉しない程度の深さで縦面522を作り、さらに水平面523に続けることにより、凹部52を形成する。
よって、本実施の形態のロールヘミング装置10は、その下型50に凹部52を設けたので、キャラクタライン部200をローラ12の小径部14で本曲げする場合でも大径部13と下型50が干渉することがないようにしたものである。
【0023】
次に、本実施の形態のロールヘミング装置を用いたロールヘミング加工方法について説明する。
本実施の形態のロールヘミング装置に用いるロボット110は従来のものと同一でよいが、ロールヘミング加工をするためのロボット110へのティーチングは従来のものとは異なっている。
すなわち、従来のロールヘミング加工のためのロボット110へのティーチングは、概略、まず、全周を大径ローラ130により予備曲げを行い、次いで大径ローラ130から小径ローラ140に持ち替えるために、大径ローラ130をローラ待機部180に一旦保持させ、隣にある小径ローラ140を把持して、2カ所のキャラクタライン部の本曲げを行い、再び小径ローラ140から大径ローラ130に持ち替えるために、小径ローラ140をローラ待機部180に一旦保持させ、隣に待機している大径ローラ130を再度把持して、キャラクタライン部を除く全周を本曲げしてロールヘミング加工をするようにプログラムされる。
しかし、本発明によるロールヘミング加工では、ローラを待機させたり、持ち替えることなく、ローラの大径部と小径部とを使い分けるのみのティーチングで足りる。
【0024】
すなわち、ロボットアーム111の先端に取り付けたローラ支持部120に支持されたローラ12の大径部13が、図3に示すように、下型50のガイド面51上を転動しながら被ヘミング材WのアウタパネルPoの全周を予備曲げするようにロボットアーム111を移動させる。すると、アウタパネルPoの外周フランジPfは、ローラ12の大径部13によりガイド面51の延長線上に傾斜状に押圧されて、予備曲げがなされる。これはキャラクタライン部200であっても同一の予備曲げがなされる。
【0025】
ローラ12の大径部13により全周の予備曲げが完了すると、ロボット110の予めのティーチングにより、ロボット110はロボットアーム111を下部一般部220から連続するキャラクタライン部200に移動され、この部位でローラ12の小径部14をガイド面51と予備曲げされている外周フランジPfに当接させた状態でローラ12を起立させて、図4の矢印で示すようにローラ12をキャラクタライン部200に沿って移動させながらキャラクタライン部200の外周フランジPfを本曲げする。
この一方のキャラクタライン部200の本曲げが完了すると、ロボット110はロボットアーム111を下部一般面220から連続する他方のキャラクタライン部200に移動させ、同様にローラ12の小径部14によりこのキャラクタライン部200の外周フランジPfを本曲げする。
【0026】
ローラ12の大径部13による外周フランジPf全周の予備曲げおよび小径部14による前後のキャラクタライン部200の外周フランジPfの本曲げが完了すると、ロボット110の予めのティーチングにより、ロボット110はロボットアーム111を前後いずれかのキャラクタライン部200の近傍に移動させ、その位置からローラ12の大径部13をすでに本曲げされた外周フランジPf上に起立状に当接させて、例えば、上部一般部210上を押圧・移動させて外周フランジPfを本曲げする。ローラ12が他方のキャラクタライン部200に到達すると、ロボットアーム111はローラ12を一旦被ヘミング材Wから離し、そのキャラクタライン部200を越えた下部一般部220の始点で、再び被ヘミング材Wの外周フランジPfに接触・押圧させて、反対側のキャラクタライン部200の近傍まで本曲げを行う。
以上のようにして、被ヘミング材の全周のロールヘミング加工が完了する。
【0027】
このように、本実施の形態に係るロールヘミング加工方法は、ロボット110のロボットアーム111の先端に取り付けたローラ支持部120に支持されたローラ12を大径部13と小径部14とからなる2段ローラで構成するとともに、被ヘミング材Wの全周の予備曲げ時は、その大径部13を充当し、キャラクタライン部200の本曲げ時においては小径ローラに持ち替える必要はなく、単にローラ12の小径部14を充当し、その後、上下の一般部210、220の本曲げでは大径部13を充当してアウタパネルPoの外周フランジPfをインナパネルPi側に折り曲げるので、ローラを持ち替えるためのロスタイムが不要となり、効率のよいロールヘミング加工が可能となった。
【0028】
また、本実施の形態に係るロールヘミング装置10は、キャラクタライン部200における外周フランジPfの本曲げ開始時に、ローラ12の小径部14が当接するガイド面51と、該ガイド面51に略直角にローラ12の大径部13を逃がす凹部52を、下型50に設けたので、ローラ12の小径部14がガイド面51に当接して傾斜したときに、大径部13が下型50と干渉することを防止できる。
【0029】
なお、本発明は前記実施の形態のものに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、ローラ12を大径部13と小径部14が一体となったもので示したが、これに限られず、大径部13と小径部14を別体として同一軸で支持することも可能である。
また、下型50に設けた凹部52をキャラクタライン部の近傍に設けた例で示したが、ガイド面51の下部全周に設けてもよい。
【0030】
【発明の効果】
本発明は、中間にキャラクタライン部を有し、かつ外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを載置し、該アウタパネルの外周フランジをローラによりインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング加工方法において、前記ローラを大径部と小径部を有する2段ローラで構成して、アウタパネルの外周フランジを前記ローラの大径部で、下型の周縁に形成されたガイド面に沿って予備曲げする予備曲げ工程と、前記キャラクタライン部を除く曲率半径の大きい一般部は前記ローラの大径部で本曲げする第1本曲げ工程と、曲率半径の小さい前記キャラクタライン部は、下型に前記ローラの大径部との干渉を防止するための凹部が形成されており、前記ローラの小径部により本曲げする第2本曲げ工程と、を有する構成としたので、ローラの交換作業が不要となり、ロスタイムを削除することにより効率よいロールヘミング加工をすることが可能となった。
また、大径部と小径部を有する2段ローラで構成したローラと、予備曲げ工程でローラの大径部を案内し、アウタパネルの載置面周縁から下向きに傾斜するガイド面と、前記曲率半径の小さいキャラクタライン部に対応する下型部分には、前記ガイド面から前記下型の下方に向かって垂直面より内側に向かって凹む凹部とを形成した下型と、を有する構成としたので、ローラの小径部でキャラクタライン部を本曲げするときに、ローラの大径部と下型の干渉を防止し、ローラの移動を許容することが可能となり、ローラの大径部から小径部への切り替えが何らの障害もなくスムースに行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一の実施の形態に係るロールヘミング装置の使用状況を示す側面断面図である。
【図2】本発明の一の実施の形態に係るローラの小径部による本曲げに移行する直前の側面断面図である。
【図3】同じくローラの大径部による予備曲げ時の側面断面図である。
【図4】本発明の一の実施の形態に係るローラの小径部によるキャラクタライン部の本曲げ時の部分斜視図である。
【図5】従来のロールヘミング装置の全体側面図である。
【図6】従来の大径ローラによる予備曲げ時の側面断面図である。
【図7】従来の大径ローラによる本曲げ時の側面断面図である。
【図8】従来の小径ローラによる本曲げ時の側面断面図である。
【図9】被ヘミング材の例としてのドアパネルの斜視図である。
【図10】キャラクタライン部の断面図である。
【符号の説明】
10、100 ロールヘミング装置
12 ローラ
13 大径部
14 小径部
50,150 下型
51,151 ガイド面
52 凹部
120 ローラ支持部
124 支持軸
130 大径ローラ
140 小径ローラ
200 キャラクタライン部
Claims (2)
- 中間にキャラクタライン部を有し、かつ外周フランジを起立せしめたアウタパネルにインナパネルを載置し、該アウタパネルの外周フランジをローラによりインナパネル側に折り曲げることにより、アウタパネルとインナパネルとを一体化するロールヘミング加工方法において、
前記ローラを大径部と小径部を有する2段ローラで構成して、アウタパネルの外周フランジを前記ローラの大径部で、下型の周縁に形成されたガイド面に沿って予備曲げする予備曲げ工程と、
前記キャラクタライン部を除く曲率半径の大きい一般部は前記ローラの大径部で本曲げする第1本曲げ工程と、
曲率半径の小さい前記キャラクタライン部は、下型に前記ローラの大径部との干渉を防止するための凹部が形成されており、前記ローラの小径部により本曲げする第2本曲げ工程と、
を有することを特徴とするロールヘミング加工方法。 - 請求項1に記載するロールヘミング加工方法を行うためのロールヘミング加工装置であって、ロボットアームの先端に取り付けられたローラと、ヘミング加工されるパネルを載置した下型とからなるロールヘミング装置において、
大径部と小径部を有する2段ローラで構成したローラと、
予備曲げ工程でローラの大径部を案内し、アウタパネルの載置面周縁から下向きに傾斜するガイド面と、前記曲率半径の小さいキャラクタライン部に対応する下型部分には、前記ガイド面から前記下型の下方に向かって垂直面より内側に向かって凹む凹部とを形成した下型と、
を有することを特徴とするロールヘミング装置。
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