JP3809436B2 - ホイールアーチのフランジ部加工方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体を構成するホイールアーチのフランジ部を曲げ加工するホイールアーチのフランジ部加工方法及び装置に関する。

例えば、図１１に示すように、自動車用車体１のホイールアーチ２では、タイヤ３との隙間を狭くするとともに、ホイールハウスのスペースを確保することが望まれている。このため、図１２に示すように、車体１を構成するインナパネル４ａとアウタパネル４ｂとの溶接部位であるフランジ部５に対して、前記車体１の内側に向かって曲げ加工を施す作業が行われている。

そこで、例えば、特許文献１に開示されているヘム加工装置では、図１３に示すように、生産ライン６に沿って自動車のボディサイドであるワークＷが搬送されるとともに、この生産ライン６の一側部には、各種のボディサイドに対応するヘムダイ７ａ〜７ｆが３個ずつ２箇所に設けられている。ヘムダイ７ａ〜７ｃとヘムダイ７ｄ〜７ｆとの間には、ダイ搬送用ロボット８が配置されており、前記ダイ搬送用ロボット８は、ワークＷに対応してヘムダイ７ａ〜７ｆのいずれかを選択的に保持し、前記ワークＷにヘム加工を施している。

図１４に示すように、例えば、ヘムダイ７ａは、ダイ搬送用ロボット８の手首部９の先端にハンドチェンジャ１０を介して着脱可能に保持されている。ヘムダイ７ａは、一対の保持ブラケット１１を備え、前記保持ブラケット１１の上部側にワーク受部１２が形成されている。ワーク受部１２の近傍には、予備曲げ用曲げ具１３が支持軸１４を支点に回動可能に支持されている。この予備曲げ用曲げ具１３の先端により、ワークＷのフランジＦに予備曲げ加工が施される。

保持ブラケット１１には、本曲げ用曲げ具１５が支持軸１６を支点に回動可能に取り付けられるとともに、前記本曲げ用曲げ具１５と予備曲げ用曲げ具１３とは、連結具１７を介して連結されている。保持ブラケット１１には、支持軸１８を介して駆動用シリンダ１９が回動自在に支持されており、前記駆動用シリンダ１９のピストンロッド１９ａの先端には、本曲げ用曲げ具１５が回動可能に支持されている。

特開２０００−３１２９３５号公報（図１、図２）

しかしながら、上記の特許文献１では、ダイ搬送用ロボット８がヘムダイ７ａ〜７ｆを選択的に保持するため、このダイ搬送用ロボット８の移動範囲内に前記ヘムダイ７ａ〜７ｆを配置する必要がある（図１３参照）。このため、ダイ搬送用ロボット８の周囲には、ヘムダイ７ａ〜７ｆを配置するためのスペースが必要となるとともに、前記ダイ搬送用ロボット８の可動範囲内に対応して配置されるヘムダイ数が制限されるという問題がある。さらに、ダイ搬送用ロボット８の両側にヘムダイ７ａ〜７ｃ及びヘムダイ７ｄ〜７ｆが配置されるため、このダイ搬送用ロボット８の作業範囲の自由度が制限されてしまう。

しかも、各ヘムダイ７ａ〜７ｆには、駆動用シリンダ１９が設けられている（図１４参照）。従って、各ヘムダイ７ａ〜７ｆの構成が複雑化且つ大型化するとともに、製造費が高騰するという問題が指摘されている。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、構成を簡単化且つコンパクト化するとともに、作業範囲の自由度が大きく且つ汎用性に優れ、効率的な曲げ加工を行うことが可能なホイールアーチのフランジ部加工方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明に係るホイールアーチのフランジ部加工方法及び装置では、移動機構に設けられた汎用駆動部に任意の専用金型が取り付けられた状態で、前記移動機構の作用下に前記汎用駆動部がフランジ部の加工位置に搬送される。そして、汎用駆動部が駆動されることにより、専用金型がフランジ部に当接して該フランジ部に曲げ加工が施される。さらに、前記フランジ部の曲げ加工を行う加工ステーションが、車体に溶接を行う溶接ステーションに含まれると共に、前記移動機構に設けられた前記汎用駆動部は、前記車体に溶接を行う溶接機構と交換可能とされ、前記移動機構に対して、前記溶接ステーションでは前記溶接機構を取り付け、前記加工ステーションでは前記汎用駆動部を取り付けることが好ましい。

本発明によれば、移動機構に汎用駆動部が設けられるため、専用部を専用金型のみに設定することができ、前記移動機構の周囲に種々の駆動部付き加工機構を配置する必要がない。このため、作業範囲の自由度が大きくなるとともに、ティーチング作業やメンテナンス作業が効率的に遂行可能になる。

また、車体の両側に移動機構が配置されるため、左右の各ホイールアーチの各フランジ部に対して曲げ加工が同時に遂行可能になり、片側ずつ曲げ加工を行う場合に比べサイクルタイムが有効に向上して加工作業の効率化が図られる。

さらに、専用金型が汎用駆動部に離脱自在に取り付けられるため、比較的軽量で且つ小型の前記専用金型のみを交換すればよく、専用部の交換作業が良好に簡素化し、作業性の向上が容易に可能になる。しかも、複数の専用金型を用意するだけでよく、棚に縦積みできる等、前記専用金型のストックスペースが一挙に狭小化されるとともに、交換作業を行う作業空間として比較的広いスペースを確保することができる。

さらにまた、加工ステーションが溶接ステーションに含まれるため、例えば、溶接工程で使用されるロボットを、加工工程で加工装置として活用することが可能になる。これにより、溶接機構（溶接ガン）と加工機構とを交換するだけでよく、ロボットの汎用化が容易に図られて経済的である。

図１は、本発明の実施形態に係るホイールアーチのフランジ部加工方法を実施するための生産システム２０の概略構成説明図である。

生産システム２０は、矢印Ａ方向に延在する生産ライン２２を備え、この生産ライン２２には、作業台２４が車体１を載置して矢印Ａ方向に搬送される。生産ライン２２に沿って種々の作業ステーションが設けられており、例えば、溶接ステーションＳ１の下流に隣接して加工ステーションＳ２が設けられる。なお、加工ステーションＳ２は、本実施形態に係るフランジ部曲げ加工とは異なる加工を行う加工ステーションに含ませることができ、例えば、溶接ステーションＳ１に含まれるスポット溶接ステーションを兼用することができる。

溶接ステーションＳ１には、溶接作業用の多関節ロボット２６ａ〜２６ｄが生産ライン２２の両側に複数台ずつ、例えば、２台ずつに振り分けて配置される。この多関節ロボット２６ａ〜２６ｄは、各手首部２７に溶接ガン（溶接機構）２８ａ〜２８ｄを着脱自在に取り付けている。

加工ステーションＳ２には、本実施形態に係る加工装置３０、３２が生産ライン２２の両側に配置される。図１及び図２に示すように、加工装置３０、３２は、作業用ロボット、例えば、多関節ロボット３４、３６を備え、前記多関節ロボット３４、３６の手首部３８、４０には、加工機構４２、４４が図示しない自動工具交換装置（ＡＴＣ）を介して交換自在に装着される。

以下、加工機構４２について詳細に説明する一方、加工機構４４は、上記加工機構４２と同一に構成されており、その詳細な説明は省略する。

図３〜図５に示すように、加工機構４２は、多関節ロボット３４の手首部３８に取り付けられる基台４６を備える。基台４６には、矢印Ｂ方向に延在する２本のレール４８が設けられるとともに、このレール４８間には、開口部５０と逃げ孔５２とが形成される（図４参照）。

図４及び図５に示すように、レール４８上には、第１及び第２スライドベース５４、５６が載置される。第１及び第２スライドベース５４、５６には、左右一対のレール４８に係合するそれぞれ一対のレールガイド５８、６０が固着されるとともに、それぞれ下方に突出してブラケット６２、６４が固着される。

第２スライドベース５６のブラケット６４には、第１シリンダ（汎用駆動部）６６が取り付けられる。この第１シリンダ６６から矢印Ｂ方向に延在するロッド６６ａは、第１スライドベース５４のブラケット６２に挿入されるとともに、その先端にナット６８が螺合して前記ブラケット６２に固定される。第１シリンダ６６は、基台４６の逃げ孔５２に収容される（図５参照）。

第１スライドベース５４上には、ワークガイドフレーム７２が取り付けられる。ワークガイドフレーム７２は、中央を切り欠いて収容部７４を設けるとともに、この収容部７４の両側には、ガイドポスト７６が設けられる。収容部７４には、第２シリンダ（汎用駆動部）７８が取り付けられる。この第２シリンダ７８から上方（矢印Ｃ方向）に延在するロッド７８ａは、取り付け部材８０を貫通してその先端にナット８２が螺合することにより、前記取り付け部材８０に固定される。取り付け部材８０には、車体１のホイールアーチ２に当接する非金属パッド８４を設けるワークガイド８５が固定される。

第２スライドベース５６には、開口部５０ａが形成されており、この第２スライドベース５６上には、ワーク受けフレーム８６が取り付けられる。このワーク受けフレーム８６の底部には、開口部５０ｂが形成されるとともに、前記ワーク受けフレーム８６の両側部には、矢印Ｃ方向に延在する一対の案内レール９０が設けられる。

ワーク受けフレーム８６の上部には、クランプ部９２が設けられ、前記クランプ部９２には、ワーク受け金型（専用金型）９４が、例えば、ボルト（図示せず）を介して交換自在に取り付けられる。ワーク受けフレーム８６の底部には、第３シリンダ（汎用駆動部）９６が固定される。第３シリンダ９６は、開口部５０、５０ａ及び５０ｂに挿入されるとともに、この第３シリンダ９６から鉛直方向に延在するロッド９６ａは、ワーク曲げ昇降体９８に固定される。

ワーク曲げ昇降体９８には、ワーク受けフレーム８６の一対の案内レール９０に係合する案内ガイド１００が互いに対向して固定される。このワーク曲げ昇降体９８の上部には、クランプ部１０２が設けられ、このクランプ部１０２には、ワーク曲げ金型（専用金型）１０４が、例えば、ボルト（図示せず）を介して交換自在に固定される。

図５に示すように、ワーク受けフレーム８６には、ガスクッション１０６が設けられるとともに、取り付け部材８０には、前記ガスクッション１０６を受けるガスクッション受け１０８が固定される。

図１に示すように、加工ステーションＳ２から離れた位置、例えば、柵１１０の外（又は、多関節ロボット３４の作業範囲外）には、専用金型交換作業部１１２が設けられる。この専用金型交換作業部１１２には、種々の専用金型１１４がストック可能である。

このように構成される生産システム２０の動作について、本実施形態に係るフランジ部加工方法との関連で以下に説明する。

先ず、作業台２４には、ホワイトボディである車体１が取り付けられており、この作業台２４が矢印Ａ方向（図１参照）に搬送されることにより、前記車体１が溶接ステーションＳ１に配置される。この溶接ステーションＳ１では、多関節ロボット２６ａ〜２６ｄに装着された溶接ガン２８ａ〜２８ｄを介して前記車体１にスポット溶接処理が施される。

上記のスポット溶接処理後の車体１は、作業台２４を介して加工ステーションＳ２に搬入され、この加工ステーションＳ２の所定の位置に停止する。

加工ステーションＳ２では、加工装置３０、３２が駆動制御されるが、以下に前記加工装置３０の動作についてのみ説明する。

加工装置３０を構成する多関節ロボット３４は、フランジ部５の位置に合わせたティーチング動作に基づいて駆動制御される。このため、手首部３８に装着されている加工機構４２は、車体１の一方の側部のホイールアーチ２に向かって移動し、このホイールアーチ２の加工位置に対応して前記加工機構４２が位置決め停止される（図６参照）。その際、ホイールアーチ２では、インナパネル４ａとアウタパネル４ｂとがスポット溶接により接合されており、フランジ部５の内側（インナパネル４ａ側）がワーク受け金型９４に支持される。

次いで、図７に示すように、第２シリンダ７８が駆動されてロッド７８ａが上方向に変位する。従って、非金属パッド８４を備えたワークガイド８５は、ロッド７８ａに固定されている取り付け部材８０と一体的に所定の高さに配置される。

そこで、第１シリンダ６６が駆動され、ロッド６６ａを内方に変位させる。このため、第１及び第２スライドベース５４、５６が互いに近接する方向に変位し、ワークガイド８５及びワーク曲げ金型１０４をセンタリングさせるとともに、前記ワークガイド８５をホイールアーチ２の外側（アウタパネル４ｂ側）に当接させる（図８参照）。これにより、ホイールアーチ２のフランジ部５は、ワークガイド８５とワーク受け金型９４とにより保持される。

次に、第３シリンダ９６が駆動されてロッド９６ａが上方に移動すると、このロッド９６ａに固着されるワーク曲げ昇降体９８は、案内レール９０及び案内ガイド１００の作用下に上昇する。従って、図９に示すように、ワーク曲げ昇降体９８に取り付けられているワーク曲げ金型１０４は、フランジ部５に当接してこのフランジ部５を上方に曲げ加工する。

上記のようにフランジ部５の曲げ加工が行われた後、第２及び第３シリンダ７８、９６が駆動されてワークガイド８５及びワーク曲げ金型１０４が下降する（図１０参照）。さらに、第１シリンダ６６が駆動されてロッド６６ａが外方に突出し、第１及び第２スライドベース５４、５６が互いに離間してワークガイド８５とワーク曲げ金型１０４とが互いに離間する。そして、多関節ロボット３４が駆動制御されることにより、加工機構４２が車体１のホイールアーチ２から離脱する。

ところで、生産ライン２２に搬入される車体１の形状が異なる際には、加工機構４２を構成する専用部、すなわち、ワーク曲げ金型１０４の交換作業が手作業で行われるとともに、必要に応じてワーク受け金型９４及びワークガイド８５の交換作業が手作業で行われる。

具体的には、図１に示すように、加工装置３０を構成する多関節ロボット３４は、加工ステーションＳ２から専用金型交換作業部１１２に加工機構４２を移送する（図１中、二点鎖線参照）。この専用金型交換作業部１１２は、柵１１０の外側に設けられており、作業者Ｐは、ワーク曲げ金型１０４をクランプ部１０２に固定しているボルト等の緊締手段を弛緩させて、前記ワーク曲げ金型１０４を新たなワーク曲げ金型１０４と交換する。同様に、ワークガイド８５及び／又はワーク受け金型９４を、それぞれ新たなワークガイド８５及び／又はワーク受け金型９４と交換する作業が行われる。

このように、本実施形態では、加工機構４２を構成する第１〜第３シリンダ６６、７８及び９６が、汎用駆動部として多関節ロボット３４に装着されており、交換が必要な専用部をワーク曲げ金型１０４、ワーク受け金型９４及びワークガイド８５のみに設定することができる。このため、加工機構４２全体を専用部として多関節ロボット３４に着脱する場合のように、複数の加工機構４２を前記多関節ロボット３４の周囲に配置する必要がない。

これにより、加工装置３０の自由度が大きくなるとともに、ティーチング作業やメンテナンス作業が効率的に遂行可能になるという効果が得られる。しかも、多関節ロボット３４の周囲に大型な設備が存在することがなく、作業効率が有効に向上するという利点がある。

また、比較的軽量なワーク曲げ金型１０４、ワーク受け金型９４及びワークガイド８５のみが着脱自在であり、専用部の交換作業が良好に簡素化して作業性の向上が容易に可能になる。

その上、専用金型交換作業部１１２に多数の専用金型１１４をストックすることができ、該専用金型１１４のストックスーペースが一挙に狭小化されるとともに、交換作業を行う作業空間として比較的広いスペースを確保するこができる。これにより、生産システム２０内におけるスペースの有効活用が容易に図られる。

さらに、生産ライン２２の両側には、加工装置３０、３２が配置されている。従って、車体１の左右両ホイールアーチ２の各フランジ部５に対する曲げ加工が同時に遂行可能になり、片側ずつ曲げ加工を行う場合に比べサイクルタイムが有効に向上して、加工作業の効率化が図れる。

さらにまた、加工ステーションＳ２は、溶接ステーションＳ１に隣接して設けられている。これにより、例えば、溶接作業に使用される多関節ロボット３４を加工装置３０として活用することが可能になる。具体的には、多関節ロボット３４の手首部３８に対して、図示しない自動工具交換装置を介し溶接ガン２８ａ等と加工機構４２との交換を行うだけでよく、前記多関節ロボット３４の汎用化が容易に図られて経済的であるという効果が得られる。

本発明の実施形態に係るホイールアーチのフランジ部加工方法を実施するための生産システムの概略構成説明図である。 前記生産システムを構成する加工装置の正面図である。 前記加工装置を構成する加工機構の斜視説明図である。 前記加工機構の分解斜視説明図である。 前記加工機構の一部断面説明図である。 前記加工機構がホイールアーチに対応して配置された際の説明図である。 前記加工装置を構成するワークガイドが上昇した際の説明図である。 前記ワークガイドとワーク曲げ金型のセンタリングの説明図である。 前記ワーク曲げ金型によりフランジ部を曲げ加工する際の説明図である。 曲げ加工終了後に前記ワークガイド及び前記ワーク曲げ金型が下降した際の説明図である。 車体のホイールアーチの斜視説明図である。 前記ホイールアーチのフランジ部の説明図である。 特許文献１のヘム加工装置の平面説明図である。 前記ヘム加工装置を構成するヘムダイの正面図である。

符号の説明

１…車体 ２…ホイールアーチ
４ａ…インナパネル ４ｂ…アウタパネル
５…フランジ部 ２０…生産システム
２２…生産ライン ２６ａ〜２６ｄ、３４、３６…多関節ロボット
３０、３２…加工装置 ３８、４０…手首部
４２、４４…加工機構 ４６…基台
５４、５６…スライドベース ６６、７８、９６…シリンダ
７２…ワークガイドフレーム ８４…非金属パッド
８５…ワークガイド ８６…ワーク受けフレーム
９４…ワーク受け金型 ９８…ワーク曲げ昇降体
１０４…ワーク曲げ金型 １１０…柵
１１２…専用金型交換作業部 １１４…専用金型
Ｓ１…溶接ステーション Ｓ２…加工ステーション

Claims (2)

1. 車体を構成するホイールアーチのフランジ部に曲げ加工を施すホイールアーチのフランジ部加工方法であって、
   移動機構に設けられた汎用駆動部に任意の専用金型が取り付けられた状態で、前記移動機構の作用下に前記汎用駆動部を前記フランジ部の加工位置に搬送する工程と、
   前記汎用駆動部を駆動して前記専用金型を前記フランジ部に当接させ、該専用金型を介して該フランジ部に曲げ加工を施す工程と、
   を有し、前記フランジ部の曲げ加工を行う加工ステーションが、前記車体に溶接を行う溶接ステーションに含まれると共に、
   前記移動機構に設けられた前記汎用駆動部は、前記車体に溶接を行う溶接機構と交換可能とされ、
   前記移動機構に対して、前記溶接ステーションでは前記溶接機構を取り付け、前記加工ステーションでは前記汎用駆動部を取り付けることを特徴とするホイールアーチのフランジ部加工方法。
2. 車体を構成するホイールアーチのフランジ部に曲げ加工を施すホイールアーチのフランジ部加工装置であって、
   汎用駆動部が設けられるとともに、前記汎用駆動部を前記フランジ部の加工位置に搬送する移動機構と、
   前記汎用駆動部に交換可能に取り付けられ、該汎用駆動部の作用下に前記フランジ部に曲げ加工を施す専用金型と、
   を備え、前記フランジ部の曲げ加工を行う加工ステーションが、前記車体に溶接を行う溶接ステーションに含まれると共に、
   前記移動機構に設けられた前記汎用駆動部は、前記車体に溶接を行う溶接機構と交換可能とされ、
   前記移動機構に対して、前記溶接ステーションでは前記溶接機構を取り付け、前記加工ステーションでは前記汎用駆動部を取り付けることを特徴とするホイールアーチのフランジ部加工装置。

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