JP4221412B2 - 主及び従フランジ型によるフランジ成形加工 - Google Patents

Description

本発明は、構成部品をフランジ成形加工する、好ましくはロールフランジ成形加工するための装置および方法に関する。この装置および方法は好ましくはへミング加工、特に好ましくはロールへミング加工に有用である。本発明は特に車両の製造、好ましくは自動車の製造で使える。車体部品、例えば、ドア、ホイールアーチ又はその他外部側壁の部品、自動車のフロント又はリアは、特に形を修正する構成部品と考えられる。

ロールへミング加工装置は特許文献１から周知であり、複数の加工行程で連続して使用する３本のへミング加工ローラーを具備し、この目的のためにローラーは、所望により任意でへミング加工するウェブ上を進み、へミング加工するウェブをビード出しする加工位置に移動できる。へミング加工する縁の周囲のへミング加工するウェブを完全にビード出しするために、周知の装置は３回の加工行程を要し、その間それぞれの場合に次のへミング加工ローラーをその加工位置に移動しなければならない。
国際公開第 ０３／０２４６４号パンフレット

そのため、本発明の目的は多段フランジ成形加工、好ましくはロールフランジ成形加工に要する時間を短縮し、そのためフランジ成形加工のコストを削減することである。

本発明の主題は、ロールフランジ成形加工中に構成部品のフランジングウェブに作用し、続いてフランジングウェブをフランジング縁の周囲にビード出しするために、ツールヘッドと、第１フランジ型と、構成部品のフランジング縁に沿った加工方向に移動できる少なくとももう１つの第２フランジ型とを有するフランジ成形加工装置である。ツールヘッドは少なくとも２つのフランジ型の支持台として機能する。第１および第２フランジ型は、同時にそのそれぞれの加工位置をとるように、すなわち、加工行程において、フランジ型の一方が主フランジ型として機能するとともに、他方のフランジ型が同じ加工行程で追従する副フランジ型(従フランジ型）として機能するように、ツールヘッドに配置する。ツールヘッドは２つのフランジ型のみの支持台として機能するのが好ましい。また、副フランジ型を仕上げフランジ型として使用するのが好ましい。ただし原理上ツールヘッドは、２つのフランジ型の間、又は副フランジ型の下流や主フランジ型の上流で別のフランジ型を受けることも可能であり、フランジ型を間に割り込ませる場合には、便宜に他の２つのフランジ型と同時にその加工位置をとり、上流又は下流にする場合には、他の２つのフランジ型と一緒にその加工位置をとること、あるいは別の実施例として、少なくとも２つのフランジ型を使った加工行程を行う前もしくは後にその加工位置に移動し、前記の少なくとも２つのフランジ型は加工位置から出ることができ、又はその逆も行える。

フランジ型は共通のツールヘッドの構成要素であり、ツールヘッドが移動するときユニットとして移動するため、２つのフランジ成形加工工程を単一の加工行程で短時間で行えるだけでなく、プラットフォームとしては空間的に移動できる１つのアクチュエーターで十分であることを意味する。アクチュエーターの移動の制御に費やさなければならない労力は、以前は、たった１つのフランジ成形加工ローラーの各加工行程に費やさなければならなかった労力に対応する。フランジ型は少なくとも加工行程中は、互いに対して、複数の自由度で機械的に固定され、そのためこれら自由度に関しては、コントローラーによって互いに対して動くことができない。ここで機械的な固定とは、油圧の力又は空気圧の力による固定をも意味すると理解される。特に、フランジ型は、向き（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）に関して、すなわちその角度位置に関しては、互いに対して固定されなくてはならない。これに対して、フランジ成形加工ローラーの１つの並進可動性、好ましくは１つの軸に沿った直線可動性又は多くても２次元の可動性が有利である。しかし、フランジ型はその場所（ｌｏｃａｔｉｏｎ）に関しては、加工方向に平行で、互いに対しては固定され、それ故に、少なくとも加工行程中は互いに対して動くことができないことが好ましい。

簡単な実施態様では、フランジ型をそれぞれツールヘッドに、固定される所定位置で、すなわち常に、又は少なくとも共通の加工行程中は、変わらない位置で配置できる。本発明では常にフランジ型の位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）とは、必ずフランジ型の場所（ｌｏｃａｔｉｏｎ）および／又は向き（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を意味すると理解される。位置は完全に不変にできる。又、ツールヘッドを別の構成部品に適応できるようにするために、フランジ型の少なくとも１つを２回の加工行程の間構成部品から後退した状態でツールヘッドに、調整可能に配置できる。

好適な実施態様としては、第１フランジ型を移動できるようにして、そのような位置、すなわち第２フランジ型に対しての向き又は好ましくはその場所を変えられるように、第１フランジ型をツールヘッドに配置する。好ましくは、第２フランジ型に対する相対位置が、加工行程中に自動的に変わって、ツールヘッドがフランジング縁の形状に適応できるようにする、又は第１フランジ型がフランジングウェブにかける力を一定のままであるようにする、あるいは所望により変えるようにする。例えば、第1フランジ型をフランジングウェブに近づけたりフランジングウェブから遠ざけたりし、その際、第２フランジ型はフランジングウェブに接触したり離したりできるように、第1フランジ型をツールヘッドの動作手段によって自動的に移動できるような可動性とするだけで有利である。上記実施態様では、フランジ成形加工装置は、移動可能にツールヘッドによって取り付けられる第１フランジ型の軸受ユニットを有する。

第１フランジ型は軸受ユニットによって、好ましくは軸受ユニットに対して固定して取り付けられる。軸受ユニットは、好ましくはフランジング縁を横断する方向に、すなわちツールヘッドの加工方向を横断する方向に対して、その方向でおよびその反対方向に、移動できるように、ツールヘッドによって取り付けられる。これは、第１フランジ型を第２フランジ型に対して前記横断方向に移動可能とする。ツールヘッドは、横断方向に直線的に移動できるように、好ましくは横断方向の移動軸を中心とした回転に対して固定されるように軸受ユニットを取り付けるのが便宜である。

第１フランジ型は、横断方向において、フランジングウェブに向かって、第２フランジ型を超えて張り出すまで遠くに、好ましくはフランジング縁が直線で横断方向と直角なら、第１フランジ型が第２フランジ型がなくてもフランジングウェブに作用できるほど遠くに、前進できるのが好ましい。このような実施態様は、ツールヘッドが、フランジングウェブを第１フランジ型のみに接触させることができるとともに、第２フランジ型を構成部品から離した位置にする。これは、限られた領域や、コーナー領域などの曲率半径の小さい領域を移動するには有利である。第１フランジ型がフランジングウェブを完全にビード出しする従フランジ型である場合、フランジ成形加工した構成部品のコーナー領域の質を高めるために、第１フランジ型を例えばコーナー領域を手直しするのに使える。このようなフランジ型を使って、コーナーをいわば、しごくことができる。従フランジ型が繰返しコーナー領域を通過し、そのたびに作用することができる。利用できる空間が限られている場合、第１フランジ型は、遠くに延びる代わりにフランジングウェブから横断方向に十分遠くに後退できる、又は好ましくはこの能力に加えて、第２フランジ型に届かない、好ましくはフランジング縁が直線で横断方向に直角なら、第２フランジ型が第１フランジ型なしでフランジングウェブに作用できるほど遠くまで、フランジングウェブから横断方向に十分遠くに後退できるのが好ましい。このこともツールヘッドの操作性を高め、コーナーの領域を通過しやすくする。第１フランジ型について述べたことは、第２フランジ型にとっても有利であるが、ここでは前述の関係は逆になり、フランジ型の役割が取り変わる、又は別の展開では両フランジ型に当てはまる。

好適な改良態様において、本発明は２つのフランジ成形加工工程を、たとえ曲がったフランジング縁に沿って行う場合でも、ツールヘッドの単一の行程で行うことができる。

本発明の方法において、ツールヘッドは、それが、―およびそれと一緒に第２フランジ型が―縁の輪郭をなぞるように案内されながら、ある面に延びるフランジング縁がその面で呈する曲線、又は三次元に延びるフランジング縁がある展開で呈する曲線が、軸受ユニットの横断方向の可動性によって補正される。

本発明に従う装置および方法は、へミング加工装置として構成されるのが好ましく、へミング加工、すなわちへミング加工接合の形成に有用である。しかし、曲げ加工により構成部品の２つもしくは該当する場合３つ以上のコンポーネントを接合する働きをする必要がなく、むしろ例えば単一体の構成部品の縁曲げをするだけでよい場合の構成部品の周縁の縁曲げ加工にも有利である。フランジングウェブも、位置が構成部品の応対するウェブと平行である限り、フランジング縁の周囲で曲げる必要がない、すなわち完全にビード出しする必要がない。むしろ、本発明はどの曲げ角度でのフランジ成形加工にも有利である。

フランジ型は、フランジングウェブをビード出しするために、フランジングウェブに押し当ててフランジング縁に沿って滑動する滑動部材として構成できる。そのような実施態様では、フランジングウェブに接触するフランジ型の有効面積は円筒形が好ましい。滑動部材として構成されるフランジ型は省スペースの形で実現でき、そのためフランジ成形加工領域が限られている場合に有利である。

好ましくは、フランジ型の少なくとも１つをフランジ成形加工ローラーとして構成する。好ましくは、少なくとも２つのフランジ型のそれぞれをフランジ成形加工ローラーとして構成する。フランジ型の１つのみをフランジ成形加工ローラーとして構成する場合には、第１フランジ型をそのようにするのが好ましい。ツールヘッドが他のフランジ型も支承する場合、前記他のフランジ型もフランジ成形加工ローラーとして構成するのが好ましい。

第１フランジ型と第２フランジ型は、ツールヘッドの加工方向で互いにわずかだけ離れているのが有利である。フランジ成形加工中、軸受ユニットが縁の輪郭の湾曲による補正動作を行う場合、その動作の振幅はそれに対応して小さくなる。加工方向で測定したフランジ型の有効領域間の離間距離は、数センチメートルを超えないのが望ましく、好ましくは離間距離は多くて１０ｃｍ、さらに好ましくは多くて５又は４ｃｍである。

第１改良態様では、第１フランジ型が第２フランジ型に対して移動できる横断方向は、角度を成して、すなわち０°より大きく１８０°より小さい角度で、ビード出し中第１フランジ型をフランジングウェブに押し当てる圧力に向いている。フランジ成形加工ローラーが第１フランジ型である場合、特にこのような実施態様では、それは前記フランジ成形加工ローラーの回転軸に垂直に向かず、回転軸と一致する方向成分を少なくとも１つもつ。軸受ユニットはフランジング縁の曲がり部を補正し、この意味で補正ユニットとして働く。

第２改良態様では、横断方向は少なくとも押圧力に実質的に平行であるか、又は押圧力と共通の方向成分を少なくとも１つもつ。それは押圧力と同じ面にあるのが好ましい。第１フランジ型がフランジ成形加工ローラーである場合、このような実施態様の横断方向は特に前記フランジ成形加工ローラーの回転軸と平行ではない方向を向き、回転軸と直角な方向成分を少なくとも１つもつ。第２改良態様の場合、第１フランジ型をフランジングウェブを完全にビード出しするような向きにして、構成部品がフランジング縁で１８０°折り曲がるようにするのが特に好ましい。この場合、第１フランジ型はビード出しされたフランジングウェブ上を若干滑動できるので、フランジング縁の湾曲した輪郭を補正できる。

第１フランジ型は、移動できるように配置されているため、軸受ユニットは特定の力、好ましくは調整可能な力で、横断方向と有利に一致するフランジングウェブに作用する方向で装填できる。そのような実施態様では、装置は力を調整するための調整手段を有する。力は加工行程中一定に保つのが好ましい。別の展開では、例えば加工方向で変わるフランジ成形加工領域の構成部品の強さを補正するために、加工行程中、力をプログラム制御しながら変える。可動性も、第２フランジ型とは独立して、第１フランジ型をフランジングウェブに近づけたり遠ざけたりできるように、又はそれを追加的に行い得るようにする。力を加えて軸受ユニットをストッパーに押し当てることができる。力は、軸受ユニットが使用中に生じる力でストッパーから持ち上げられないようにして、それが曲がらないような大きさにできる。しかしより好ましくは、その力は、前述したように、フランジングウェブに作用する押圧力が加工行程中一定になるように選択する。上記実施態様では、軸受ユニットは力を補正する補正ユニットとして働く。また、第１フランジ型がフランジング縁の湾曲した輪郭をなぞりやすくし、この意味で補正ユニットとしても作用する。

第１フランジ型をフランジング縁の輪郭をなぞるように案内するために、装置の好適な実施態様では、縁の輪郭を記録するスキャニング手段を有する。スキャニング手段は接触せずに動作するセンサー、例えば光学センサー又は超音波センサーとすることができ、又はセンサーを備えることができ、センサーは位置信号をそれに応じて軸受ユニットを調整する制御手段又は調整手段に送る。代替実施態様では、スキャニング手段は、接触レコーダーとして構成される案内部材であり、又は案内部材を備え、案内部材は縁の輪郭に対応する案内曲線に案内接触して保持される。このような案内部材は原理上介在させる制御又は調整手段を介してのみ、軸受ユニットの横断運動を制御又は調整するための動作手段と使用することもできるであろうが、案内部材は案内曲線に沿って横断方向に案内曲線に向かって移動するとき、軸受ユニットを従属制御するように軸受ユニットに機械的に接続するのも好ましい。案内部材は軸受ユニットに固定して配置されるのが便宜である。案内部材は例えば滑動部材でよいが、ローラーとして構成すると都合がよく、案内接触において、案内曲線上を進む。案内部材は案内接触のための接触面積を形成して、ビード出し中、接触面積がフランジングウェブから見てフランジング縁の反対側に形成される案内曲線と案内接触する、又はフランジング縁又はフランジングウェブが形成する案内曲線と直接案内接触するのが有利である。案内部材は弾性力で、好ましくは空気圧で案内接触に押しやるのが好ましい。案内部材が加工方向に第１フランジ型の高さに配置される案内接触の接触面積を形成すると有利である。

スキャニング手段によって縁の輪郭を記録する代わりに、記憶している縁の位置座標に従い、すなわちスキャニングを行わずに、第１フランジ型を第２に対して横断方向に調整する制御手段を備えることができる。

好適な実施態様では、第２フランジ型を力測定手段、好ましくはロードセルを介して、ツールヘッド上で支える。加工行程中、力測定手段は第２フランジ型がフランジングウェブにかける力を測定できる。測定で確かめた力を目標とする力と比較する。比較の結果に応じて、例えば測定した実際の力と予め定めた目標とする力の差に応じて、ツールヘッドの動きの軌道を最適化する。こうして、ツールヘッドの運動コントローラー、すなわちツールヘッドを支承するアクチュエーターの運動コントローラー、好ましくはプログラムした運動コントローラーに関して、フランジング縁の理想的な輪郭の形の動きの軌道を予め定めることができる。動きの軌道に沿った運動コントローラーの目標とする力の輪郭も予め定められる。しかし、予め定められた動きの軌道を移動しているとき、予め定められた目標とする力と測定により確かめる実際の力の間に差が生じることがある。有利な展開では、運動コントローラーは、目標とする力と実際の力との比較に応じて、フランジング縁の輪郭ができるだけ理想的な輪郭に近づくように、また同時に実際の力ができるだけ目標とする力に一致するように動きの軌道を最適化する。実際の力を確かめ、これに基づいて動きの軌道を最適化することが、シリーズ生産、特に新シリーズの導入時、新シリーズの最初の構成部品の間に動きの軌道を最適化するためには有利である。動きの軌道が一旦最適化されたら、力測定手段は各シリーズの残りの過程ではスイッチを切ることができ、ツールヘッドを最適化した動きの軌道に案内できる。シリーズの過程において、該当する場合実際の力は後の時点でもう一度検証して、動きの軌道を再び最適化できる。力測定手段は当然、実際の力と目標とする力の差を検出した場合又は少なくとも明確な傾向を認識した場合、常に動きの軌道を最適化するために、シリーズ全体について、すなわち必ず同じ形になる１シリーズの構成部品をフランジ成形加工する際に、スイッチを入れることもできる。

本発明に従う装置および方法は、構成部品受け―フランジ成形加工台―に収容される構成部品にも、自由なコンポーネント、例えば完成したボディシェルにも使用できる。構成部品が構成部品受けに収容されない場合、ツールヘッドは割り当てられたフランジ型に相対して配置される支持ローラー、すなわち各フランジ型につき１つの支持ローラーを支承して、ビード出し中各場合に生じる曲げによる力を吸収するのが好ましい。

一実施態様では、構成部品受け――フランジ成形加工台――は案内曲線を形成する。別の実施態様では、構成部品自体が案内曲線を形成し、例えばフランジングウェブ又はフランジング縁もしくは好ましくはフランジングウェブから見てフランジング縁の他の側に延びる構成部品帯板を形成する。

好適な実施態様では、軸受ユニットは空気圧の力でその横断可動方向に装填されて、加工行程中、第１フランジ型が所定の曲げ角でフランジングウェブをビード出しする位置に第１フランジ型を保持する。空気圧でする代わりに、これに必要な力は機械的なばね又は複数の機械的なばねからなるシステムで発生することもできる。しかし、空気圧で力を発生することは、その分の材料の疲労を心配する必要なく、力の大きさを空気圧で装填できるピストンの圧力面積を対応した大きさにすることによってより正確に予め決定できる利点があり、例えば両側で加圧できるピストンを備えているピストンシリンダー装置が採用される場合、軸受ユニットの動きの方向を容易に逆にできる。空気圧を変えられる圧力発生器を採用する場合、他は操作中所与の条件でも、フランジ成形加工作業ごとに異なる又はフランジ成形加工装置ごとに異なる各場合に必要な力に応じて、力の大きさを柔軟に選択できる。第１フランジ型をフランジングウェブに載せたり、又は第２フランジ型の前もしくは後に第１フランジ型をフランジングウェブから取り出すに、逆にできることは有利である。この点は、利用できる空間が限られている場合に有利である。このような実施態様では、第１フランジ型は第２フランジ型を超えて、又はその背後に横断方向に十分遠くに移動できる。また、機械的なばね又は相互調整される複数の機械的なばねからなるシステムも備えて、空気圧の力をサポートできる。

フランジ成形加工ローラーを弾性的にフランジングウェブに押し当てて不均等を補正するには、軸受ユニットはその横断方向移動の方向においてばね力で装填されるのが好ましいが、代替実施態様では、横断方向の力を弾性力として生せずに、例えば油圧的に又はモーターによって強固な力として、あるいは対応した大きな空気圧の力として生じさせるのが有利である。

ツールヘッドを３座標方向のすべてで、また好ましくは３回転自由度すべてで、制御した方法、該当する場合にはまた調整した方法で空間的に移動させて、構成部品に対して自動的に配置し、フランジング縁の輪郭をなぞるように案内できるようにするのが便宜である。このために、対応して移動できるアクチュエーター、好ましくはロボットアームに締め付けることができる。

前述したように、本発明は構成部品受けがフランジ成形加工中に生じる反動力を吸収するために、構成部品のフランジ成形加工に使用できる。構成部品受けに収容される構成部品をフランジ成形加工するために、ツールヘッドにフランジングウェブに向かう方向の力で装填して、形を修正する圧力をかけ、フランジングウェブをビード出しするのに必要な曲げ力をかける。第１改良態様では、第１フランジ成形加工ローラーの横断可動方向は、０°より大きく１８０°より小さい角度で、好ましくは直角で、ツールヘッドがフランジ型を介してフランジングウェブに押し当てられる力に向け、フランジングウェブをビード出しする。第２改良態様では、横断可動方向が少なくとも実質的に力の方向を指すのが好ましく、方向が同一であると便宜である。

構成部品受けは構成部品受けに収容される構成部品をフランジ成形加工するときの反動力を吸収するが、構成部品受けのないフランジ成形加工装置および方法のツールヘッドは、これも本発明の好適な主題でもあるが、各フランジ型につき少なくとも１つの、好ましくは正確に１つの支持ローラーの受台として機能する。上記構成部品、例えば自動車の側壁の構成部品又はすでに完成したボディシェル、例えばホイールアーチについて、加工行程を節約することも経済的に非常に有利である。上記装置および方法の場合、ツールヘッドは各フランジ型の１つの支持ローラーの受台としても機能して、フランジングウェブをビード出しするときに各フランジ型にかかる曲げ力を吸収する。少なくとも２つのフランジ型にはそれに応じて２つの支持ローラーが割り当てられる。横断方向可動性が与えられる場合、支持ローラーの一方が軸受ユニットによって第１フランジ型と一緒に回転可能に取り付けられて、第１フランジ型とその支持ローラーから形成される形を修正する対を、第２フランジ型と割り当てられたその支持ローラーに対して加工方向を横断する方向に移動できる。

横断方向可動性に関して軸受ユニットは、第１改良態様において横方向可動性を両方向で制限するエンドストッパー間で、浮動に、好ましくは力をかけずに取り付けることができる。軸受ユニット、又は該当する場合別の軸受ユニットも、両改良態様において、例えば空間的に異なる向きをもつ軸を中心にしたフランジング縁の曲がり部を補正するために、別の横断方向にも移動できるように追加的に取り付けることができる。このような二重の横断可動方向は互いに直角に、そして、ツールヘッドの加工方向にも直角に向けるのが好ましい。ただし、原理上は互いに別の角度で加工方向に向けることもできる。第１フランジ型を、それが異なる２方向に横断して、すなわちその軸受ユニットを介して移動できるように取り付ける代わりに、第２フランジ型を、その一部について第１フランジ型からなる軸受ユニットとは異なる方向で横断して移動できるようにツールヘッドで取り付ける軸受ユニットで取り付けることもできる。

有利な特徴は従属請求項ならびにその組合せにも記載される。

本発明の実施態様例を、図面に基づいて以下説明する。実施態様例で開示される特徴は、個別でも特徴のあらゆる組合せにおいても、請求項の主題と、前述の実施態様もあわせて有利に展開する。以下の図面が図示される。

図１は、第１実施態様例のロールフランジ成形加工装置を示す。ロールフランジ成形加工装置はロボットのエンドエフェクターを構成する。それは、ロボットのジョイントアームの端に接続するための接続フランジを備えるツールヘッド５である。ツールヘッド５は、合計で２つのフランジ型、すなわち第１フランジ成形加工ローラー１１と第２フランジ成形加工ローラー１２の支持台として機能する。フランジ成形加工ローラー１１および１２は、ツールヘッド５の加工行程で同時に使用する。第１フランジ成形加工ローラー１１は主フランジ成形加工ローラーとして働き、第２フランジ成形加工ローラー１２は副(従)フランジ成形加工ローラーとして働く。その機能に従い、フランジ成形加工ローラー１１および１２を以下、主フランジ成形加工ローラー１１および副フランジ成形加工ローラー１２と呼ぶ。

図２は予備成形した構成部品の金属シート１の周縁領域を示す。予備成形で、フランジング縁３に沿って金属シート１の隣り合った周縁帯板に対して直角をなすフランジングウェブ２を作っている。

図３は、ある展開における金属シート１の周縁領域の上面図である。フランジング縁３は展開面において湾曲した輪郭をなす。ロールフランジ成形加工装置の加工方向は、フランジング縁３の局部的な長手方向と一致し、Ｌで示す。

主フランジ成形加工ローラー１１と副フランジ成形加工ローラー１２をツールヘッド５に配置し、それぞれの回転軸をツールヘッド５の単一の加工行程において、フランジングウェブ２を２つのフランジ成形加工工程で完全にビード出しするような向きにして、ロールフランジ成形加工後に、フランジングウェブ２がフランジング縁３の反対側に隣り合う金属シート１の周縁帯板に平行に向くようにする。このようにして、金属シート１と、端がヘムスロットの中に張り出す別の金属シートの間をクランプ接合するために、ヘムスロットが形成される。金属シートの代わりに、別の材料、例えばプラスチック製の構造の周縁帯板をヘムスロットに保持することもできる。ヘム接合がロールフランジ成形加工で行われる場合、金属シート１とそれに接合する構造とはそれに応じて互いに対して位置づけされる。

副フランジ成形加工ローラー１２はツールヘッド５に固定して接続されている。その回転軸の場所と向きは、少なくとも加工行程中は固定されている。実施態様例では、回転軸の場所と向きも加工行程の間では変わらない。副フランジ成形加工ローラー１２の回転軸は、ツールヘッド５の固定体軸Ｐに対して直角にむく。

主フランジ成形加工ローラー１１の回転軸は、副フランジ成形加工ローラー１２の回転軸と軸Ｐのそれぞれに対して傾いている。主フランジ成形加工ローラー１１の回転軸と副フランジ成形加工ローラー１２の回転軸を平行にシフトして交差する傾斜角は４５°である。ただし周知の限界の範囲内で他の傾斜角も可能である。しかし、実施態様例のフランジ成形加工ローラー１１および１２を角度をもって位置づけることに関して、予め直角に小返りさせたフランジングウェブをこれら２つのフランジ成形加工ローラーを使って完全にビード出しするのが有利である。軸Ｐに対する主フランジ成形加工ローラー１１の傾斜角も４５°である。

主フランジ成形加工ローラー１１のその時点の作用場所と、追従して配置される副フランジ成形加工ローラー１２の作用場所の間で構成部品が呈する曲がり部を補正するために、主フランジ成形加工ローラー１１の位置はツールヘッド５に対して、特に副フランジ成形加工ローラー１２に対して変えられる。主フランジ成形加工ローラー１１の傾斜角は、位置が変わる間維持される。主フランジ成形加工ローラー１１の相対的な可動方向Ｑは、実施態様例では、加工方向Ｌ、すなわちフランジング縁３に対して、直角をなして横断方向に向いている。また、それは、フランジングウェブ２をビード出しする構成部品１の周縁帯板に対して平行を向き、これは同時に横断可動方向Ｑが副フランジ成形加工ローラー１２の回転軸に平行に延びることを意味する。副フランジ成形加工ローラー１２の回転軸がフランジングウェブ２を完全なビード出しするための向きとされていない他のフランジ成形加工作業では、後者は当てはまらないであろう。

ツールヘッド５の体軸Ｐ、加工方向Ｌ、および主フランジ成形加工ローラー１１の横断横可動方向Ｑは、その各対において互いに平行ではない、すなわち、それぞれの対において互いに角度をなした方向を向く。実施態様例では、直角の座標系を成す。ただし、他の角関係を排除するわけではない。ロールフランジ成形加工中、ツールヘッド５は軸Ｐに沿って示される方向に力で装填されて、フランジ成形加工ローラー１１および１２をフランジングウェブ２に押し当て、フランジ成形加工ローラー１１および１２の回転軸の傾斜に応じてフランジングウェブ２を連続的にビード出しする。

主フランジ成形加工ローラー１１の横断方向可動性に関し、ツールヘッド５は補正ユニットとして作用する軸受ユニット９を有するが、軸受ユニットは横断方向Ｑに移動できるようにツールヘッド５によって取り付けられるとともに、その一部が主フランジ成形加工ローラー１１を回転可能に取り付ける。軸受ユニット９は、回転しないように固定されて、ツールヘッド５に対して方向Ｑに直線的に移動できるキャリッジを形成する。軸受ユニット９はツールヘッド５に支えられ、そのためツールヘッド５の構成要素であるが、軸受ユニット９はツールヘッド５そのものではなく、むしろツールヘッド５の軸受部によってより正確に取り付けられる。この軸受部はプレス手段であるシリンダーユニット６と、軸受ユニット９を横断方向Ｑに案内するためのガイド８とを有する。軸受ユニット９は、シリンダーユニット６と協動してプレス手段を形成するピストンユニット９ａと、主フランジ成形加工ローラー１１を回転可能に取り付ける軸受構造９ｃと、ピストンユニット９ａを軸受構造９ｃにしっかり接続して、ブラケットのような形状の接続構造９ｂとを有する。

プレス手段は空気圧発生器であり、シリンダーユニット６とピストンユニット９ａからシリンダーピストンユニットとして構成される。ピストンユニット９ａは、ピストンとピストンロットから構成される。シリンダーユニット６は、ピストンのためのシリンダーを構成する。ピストンロッドが接続構造９ｂに接続される。プレス手段も加圧ガス、好ましくは加圧空気のためのポート７を有する。

図４から６は金属シート１をロールフランジ成形加工するための構成を示しており、ロールフランジ成形加工装置と構成部品受け４から構成される。図４はロールフランジ成形加工装置の加工方向Ｌと反対方向の図を示す。図５は、金属シート１から離れて向かい合うロールフランジ成形加工装置の裏側の構成図を示す。図６は斜視図を示す。

金属シート１は構成部品受け４―フランジ成形加工台―の上にあり、構成部品受け４に載ることによってすでに固定されているか、又は追加的に固定されている。構成部品受け４は軸受ユニット９のための案内曲線４ａを形成する。案内曲線４ａはフランジングウェブ２の反対側に沿ってフランジング縁３をなぞり、少なくとも実質的に軸受ユニット９の横断可動方向Ｑを向く。実施態様例では、方向Ｑに正確に垂直に延びている。

案内部材１０を軸受ユニット９に配置して、ロールフランジ成形加工中案内曲線４ａと案内接触させる。案内部材１０はローラーとして構成され、方向Ｑに垂直かつ軸Ｐに平行な回転軸を中心に軸受ユニット９に回転可能に取り付けられる。このため案内接触において、案内部材１０はロールフランジ成形加工中案内曲線４ａ上を進む。

軸受ユニット９はプレス手段６、９ａによってＱの方向でフランジングウェブ２に向かって押圧されるが、その際、プレス手段６、９ａが同時に案内部材１０を案内曲線４ａに押し当てる。方向Ｑでの主フランジ成形加工ローラー１１に対する案内部材１０の位置は、案内部材１０が案内曲線４ａに案内接触するときに、主フランジ成形加工ローラー１１が主フランジ成形加工ローラー１１の傾斜によって予め決められた角度でフランジングウェブ２をビード出しするように選択される。案内部材１０はその回転軸に対してのみ回転できるが、そうでなければ軸受ユニット９に対して固定して配置される。案内部材１０が押されて案内接触になるため、ロールフランジ成形加工装置が加工方向Ｌに動くとき、フランジング縁３の輪郭をなぞる。ツールヘッド５が軸Ｐに沿ってフランジングウェブ２に押し付けられて、制御された方法又は適用可能な調整方法で案内されて、副フランジ成形加工ローラー１２がフランジング縁３の輪郭をなぞり、主フランジ成形加工ローラー１１はその横断方向の移動可能な範囲内で、フランジ成形加工ローラー１１と１２の間に生じる曲りを補正するように、副フランジ成形加工ローラー１２に対して移動できる。これは、フランジングウェブ２が横断方向Ｑに不均等である場合、主フランジ成形加工ローラー１１が空気圧プレス手段６、９ａによって発生する弾性的な復元力によりフランジングウェブ２に押し当てられ、弾性的にたわみ、即ちスプリング偏倚するということにより好ましい影響を受ける。

押圧力を出すために、プレス手段６、９ａはポート７を介してある決まった圧力で装填でき、圧力が蓄積してしまえば、シリンダーユニット６が閉鎖チャンバーを形成するように閉じることができる。好適な代替態様では、加工行程中のシリンダー６の圧力は、所定の目標値を維持するように調整される。

案内部材１０と組み合わせて、プレス手段６、９ａは軸受ユニット９そして主フランジ成形加工ローラー１１の動作手段を形成する。しかし、これは案内部材１０を案内曲線４ａに押し付けるだけでなく、結果的に主フランジ成形加工ローラー１１をフランジングウェブ２に押し当てることにもなる。単純な実施態様では、プレス手段６、９ａは案内部材１０を案内曲線４ａに押し当てることだけでもできる。別の展開では、プレス手段６、９ａもそれ自体にすでに動作手段を形成し、それによって主フランジ成形加工ローラー１１は副フランジ成形加工ローラー１２に対して、Ｑの方向において、加工行程開始時の加工位置に入り、また反対方向―これはＱとも言えるが―において、加工行程終了時の加工位置から外に移動できる。

加工行程を開始するには、ツールヘッド５をセンサーシステムによって調整しながら、又は金属シート１の位置を対応して記憶している場合には単に制御しながら、初期位置に移動する。ツールヘッド５の初期位置では、主フランジ成形加工ローラー１１のみをフランジングウェブ２に押し当たる。それから加工行程が開始する。単一の加工行程において、フランジングウェブ２は最初のフランジ成形加工工程で主フランジ成形加工ローラー１１の傾斜に従ってビード出しされ、それからさらに副フランジ成形加工ローラー１２の傾斜に従ってビード出しされる。実施態様例では、フランジングウェブ２は、フランジング縁３の他の側に隣り合う金属シート１の周縁帯板に平行に載ることになるように完全にビード出しされる。このようにフランジ成形加工装置は、金属シート１と少なくとも接合領域が平らな別の構造との間のヘム接合を形成するのに特に適する。フランジ成形加工ローラー１１および１２の回転軸を対応して配向することによって、フランジングウェブ２又は別の曲げ角度で予備成形したフランジングウェブも、各フランジ成形加工工程ごとでも全体でも、別の曲げ角度でビード出しできる。加工行程の最後に、主フランジ成形加工ローラー１１は単に加工方向Ｌを進み続けるか、又はプレス手段６、９ａが軸受ユニット９を移動し、それにより横断方向Ｑの主フランジ成形加工ローラー１１をフランジ成形加工領域外に移動し、利用できる空間が限られている場合は、副フランジ成形加工ローラー１２をさらにフランジング縁３の長手方向Ｌに動けるようにし、フランジング縁３もフランジ成形加工作業に従ってその端領域でビード出しできる。最終的に、ツールヘッド５全体がフランジ成形加工領域から出る。

加工行程中、ツールヘッド５は調整された方法又は単に制御された方法で案内される。位置が調整される場合、ツールヘッドには縁の輪郭を検出するために、もしくは別の適切な基準のために対応するセンサーシステムを装備する。動きが単に制御されるだけの場合、ツールヘッド５の動きを制御する制御手段は、フランジング縁３の輪郭を表す記憶されたデータ集合にアクセスできる。

一方では、方向Ｑにおいて、フランジング縁３に向けての作動のため、そして押圧力を発生するために、他方では対抗方向Ｑにおいて、フランジング縁３から遠ざかる作動のために、ピストンユニット９ａの別の展開はピストンの両側で加圧できるピストン、すなわちダブルピストンを形成し、シリンダーユニット６の別の展開はピストンの両側それぞれに、加圧できるシリンダー空間を形成する。

図７および８は、第２の実施態様例のロールフランジ成形加工装置の２つの斜視図を示す。第１の実施態様例のコンポーネントと同じ機能をもつコンポーネントには、第１の実施態様例の参照符号を付す。フランジ成形加工ローラー１３および１４にのみ新たな参照符号を用いる。第１の実施態様例との違いを以下説明する。説明がなければ、第１の実施態様例に関して述べたことが当てはまる。

第２の実施態様例では、従ローラー―副フランジ成形加工ローラー１４――は、フランジング縁３の長手方向――加工方向Ｌ――を横断して移動でき、そのため本発明の意味において第１フランジ成形加工ローラーである。従ローラーは力の軸Ｐに平行に、ツールヘッド５が構成部品１に押し当てられる力の方向およびその反対の方向に移動できるように取り付けられる。ツールヘッド５のＬ、Ｐ、Ｑの座標系では、第１の実施態様例における副フランジ成形加工ローラー１２の場合と同様に、すべての座標軸に対する角度位置と軸ＬおよびＱに対する副フランジ成形加工ローラー１４の場所が機械的に固定される。

主フランジ成形加工ローラー１３はロードセル１６から支えているが、それ以外はともにツールヘッド５に固定して配置されており、その角度位置に関しては、固定されている。角度位置と軸Ｌに対する場所の固定に関して、これは第１の実施態様例の主フランジ成形加工ローラー１１に対応する。ロードセル１６は、主フランジ成形加工ローラー１３がフランジングウェブ２に対する押圧力を測定し、それに基づいて、主フランジ成形加工工程の最適な力を設定する役目を果たす。ロードセル１６は拘束ばねを有することができ、ＤＥ １００ １１ ８５４ Ａ１に記載されているように、主フランジ成形加工ローラー１３をロードセル１６を介してツールヘッド５に取り付けることができる。この点についてＤＥ １００ １１ ８５４ Ａ１が参照される。実用上は、簡略化した実施態様例ではロードセル１６を省略でき、それゆえ主フランジ成形加工ローラー１３をツールヘッド５に固定できるので、主フランジ成形加工ローラー１３については固定した配置が想定できる。ツールヘッドの動きの軌道は、ロードセル１６によって有利に最適化される。

シリンダーユニット６は、変更した横断可動方向に従い９０°枢支しながらツールヘッド５に取り付ける。そのためピストンユニット９ａは横断方向Ｐに伸縮し、ピストンユニットに軸受ユニット９の他の部品９ｂおよび９ｃを取り付ける。その接続構造９ｂの領域では、軸受ユニット９は回転しないように固定されたガイド８によって横断方向Ｐに直線的に案内される。軸受構造９ｃは、副フランジ成形加工ローラー１４に回転可能に取り付けてあり、接続構造９ｂを介してピストンユニット９ａにしっかり接続される。軸受ユニット９はここでもそれ自体は動かない。シリンダーユニット６は、ピストンユニット９ａのピストンを両側で加圧して、軸受ユニット９を横断方向Ｐにおいて、上下に移動させるために、加圧ガス、好ましくは加圧空気用の２つのポート７を具備する。

軸受ユニット９は、フランジング縁３が直線で軸Ｐに対して直角をなすとき、副フランジ成形加工ローラー１４が主フランジ成形加工ローラー１３なしでもフランジングウェブ２に作用できるほどに副フランジ成形加工ローラー１４が主フランジ成形加工ローラー１３を超えて張り出すほどに作用する方向Ｐに延びることができる。また、フランジング縁３が直線で軸Ｐに対して直角のとき、主フランジ成形加工ローラー１３が副フランジ成形加工ローラー１４なしでもフランジングウェブ２に作用できるように副フランジ成形加工ローラー１４が主フランジ成形加工ローラー１３に届かないほどに作用する方向Ｐと反対に後退することもできる。

副フランジ成形加工ローラー１４がフランジングウェブ２に作用する圧力は、加工行程中一定に保たれる。このために、軸受ユニット９は、対応して選択した動作力、実施態様例では圧力調整手段が一定に保つシリンダーユニット６のガス圧で装填される。副フランジ成形加工ローラー１４の作用圧力を一定に保つことによって、構成部品１がフランジ成形加工領域で生じうる不均一性が補正される。

ツールヘッド５が構成部品１に載ったら、フランジングウェブ２はツールヘッド５が同じ加工行程で行う２つのフランジ成形加工工程で完全にビード出しされる。一定の圧力でフランジングウェブ２に作用する副フランジ成形加工ローラー１４が、構成部品１のフランジ成形加工される周縁領域の形状を確実に高い品質にする。例えばサンルーフや車のドアの場合にように、フランジング縁３がコーナー領域を具備する場合、主フランジ成形加工ローラー１３がコーナー領域を通過する。このようにコーナー領域を通過するために、軸受ユニット９は副フランジ成形加工ローラー１４がコーナー領域でフランジングウェブ２に作用できないほど十分に後退する。主フランジ成形加工ローラー１３がコーナー領域をビード出ししたら、次の工程でツールヘッド５がフランジングウェブ２からわずかに離れて、主フランジ成形加工ローラー１３がフランジングウェブ２から持ち上げる。主フランジ成形加工ローラー１３を持ち上げるのと同期して、軸受ユニット９は、副フランジ成形加工ローラー１４が再びその加工位置に移動するように延びる。さらにツールヘッド５が加工方向Ｌと反対方向に再びコーナー領域の前に戻って、主フランジ成形加工ローラー１３を持ち上げながら、フランジングウェブ２が副フランジ成形加工ローラー１４によってコーナー領域で完全にビード出しされる。その後、構成部品１のコーナー領域を２回の“しごき“をして構成部品の品質を改善するために、ツールヘッド５は、主フランジ成形加工ローラー１３を持ち上げ、副フランジ成形加工ローラー１４をその加工位置に置いて、再びコーナー領域を通過する。副フランジ成形加工ローラー１４が元の加工方向Ｌでコーナー領域を通過した直後に、ツールヘッド５が、方向Ｐにおいて、フランジングウェブ２に向けて前進し、両フランジ成形加工ローラー１３および１４がもう一度同時にフランジングウェブ２に押し付けるまで軸受ユニット９が同調して後退し、その後、引き続いての加工行程の過程でビード出しする。

図示していないが別の例示的な実施例では、本発明に従うフランジ成形加工装置は、第１の実施態様例の主フランジ成形加工ローラー１１と第２の例示的な実施例の副フランジ成形加工ローラー１４とを具備する。

第１ロールフランジ成形加工装置である。 フランジ成形加工する構成部品のフランジ成形加工領域の断面図である。 フランジ成形加工領域の上面図である。 構成部品のフランジング縁の長手方向から見た図におけるロールフランジ成形加工中の第１ロールフランジ成形加工装置である。 フランジング縁を横断する図におけるロールフランジ成形加工中の第１ロールフランジ成形加工装置である。 ロールフランジ成形加工中の第１ロールフランジ成形加工装置の斜視図である。 第２ロールフランジ成形加工装置の図である。 第２ロールフランジ成形加工装置の別の図である。

符号の説明

１ 構成部品、金属シート
２ フランジングウェブ
３ フランジング縁
４ 構成部品受け
４ａ 案内曲線
５ ツールヘッド
６ シリンダーユニット
７ 加圧ガスポート
８ ガイド
９ 軸受ユニット
９ａ ピストンユニット
９ｂ 接続構造
９ｃ 軸受構造
１０ 案内部材
１１ 第１フランジ型、主フランジ成形加工ローラー
１２ 第２フランジ型、副フランジ成形加工ローラー
１３ 第２フランジ型、主フランジ成形加工ローラー
１４ 第１フランジ型、副フランジ成形加工ローラー
１５ リム
１６ ロードセル
１７ リム
Ｌ 加工方向
Ｐ 横断方向、力の軸
Ｑ 横断方向

Claims (18)

1. 構成部品（１）のフランジングウェブ（２）のフランジング縁（３）の周囲をビード出しするためのフランジ成形加工装置であって、
   ａ）ツールヘッド（５）と、
   ｂ）ツールヘッド（５）によって支承され、加工位置に同時に配置され、一方が加工方向（Ｌ）で他方に追従して配置される第１フランジ型（１１；１４）及び第２フランジ型（１２；１３）と、
   ｃ）第１フランジ型（１１；１４）が取り付けられ、加工方向（Ｌ）に対して横断方向（Ｐ；Ｑ）に移動できるようにツールヘッド（５）に取り付けられている軸受ユニット（９）と、
   ｄ）ツールヘッド（５）によって支承された動作手段（６、９ａ；６、９ａ、１０）であって、軸受ユニット（９）に横断方向（Ｐ；Ｑ）において作用する力をかけることができる動作手段（６、９ａ；６、９ａ、１０）とを備え、
   ｅ）第１フランジ型（１１；１４）が、動作手段（６、９ａ；６、９ａ、１０）によって、フランジングウェブ（２）に向かって、横断方向（Ｐ；Ｑ）において、第２フランジ型（１２；１３）を超えて張り出すまで十分遠くに前進することができ、また、横断方向（Ｐ；Ｑ）において、第２フランジ型（１２；１３）に届かないようにフランジングウエブ（２）から十分遠くに後退することができるようにした
   ことを特徴とするフランジ成形加工装置。
2. ツールヘッド（５）に取り付けられた軸受ユニット（９）を横断方向（Ｐ；Ｑ）で案内するガイド（８）を有する、請求項１記載のフランジ成形加工装置。
3. 動作手段（６、９ａ；６、９ａ、１０）によって軸受ユニット（９）に作用する前記の力が一定であるか又は調整可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフランジ成形加工装置。
4. 追従して配置されるフランジ型（１２；１４）がフランジングウェブ（２）を完全にビード出しするための仕上げフランジ型である、請求項１〜３のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
5. フランジ型（１１、１２；１３、１４）が複数の動きの自由度に関してツールヘッド上で互いに対して固定され、又は固定でき、好ましくは少なくともフランジ成形加工中は不変の傾斜で互いに対して固定され、又は固定できる、請求項１〜４のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
6. 第２フランジ型（１２；１３）が力測定手段（１６）を介してツールヘッド（５）に支持される、請求項１〜５に記載の装置。
7. 第１フランジ型（１１；１４）が、フランジング縁（３）の輪郭をなぞりながら、フランジング縁（３）を横断する方向に、第２フランジ型（１２；１３）に対して移動可能であるように、軸受ユニット（９）がツールヘッド（５）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
8. 案内曲線（４ａ）と案内接触するために、案内部材（１０）が軸受ユニット（９）に設けられて、案内部材（１０）の案内接触時に、軸受ユニット（９）がフランジング縁（３）の輪郭をなぞりながら横断方向（Ｑ）に移動し、軸受ユニット（９）が、第１フランジ型（１１）を、案内部材（１０）と一緒に横方向に移動できるように取り付けている、請求項１〜７のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
9. ツールヘッド（５）が、軸受ユニット（９）を、復元力に抗して横断方向に移動できるように取り付けた、請求項１〜８のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
10. 軸受ユニット（９）がツールヘッド（５）に空気圧で支えられている、請求項１〜９のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
11. ツールヘッド（５）が、ビード出し中に第１フランジ型（１１）がフランジングウェブ（２）にかける圧力に平行に、又は圧力と角度を成して移動できるように軸受ユニット（９）を取り付けた、請求項１〜１０のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
12. フランジ型（１１、１２；１３、１４）のうち少なくとも１つがフランジ成形加工ローラーである、請求項１〜１１のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
13. 横断方向（Ｐ；Ｑ）が、フランジ成形加工ローラーとして構成される少なくとも１つのフランジ型（１１；１４）の回転軸、又は回転軸に対して直角に向く軸と共通の少なくとも１つの方向成分をもつ、請求項１２記載のフランジ成形加工装置。
14. 自動車の部品（１）、例えば自動車のドアをヘミング加工するために使用することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のフランジ成形加工装置。
15. 構成部品（１）のフランジングウェブ（２）をフランジング縁（３）の周囲にビード出しするための方法であって、
    ａ）主フランジ型（１３）と従フランジ型（１４）を支承するツールヘッド（５）が、加工行程でフランジング縁（３）に沿って動く工程で、ツールヘッド（５）が他のフランジ型に対してフランジング縁（３）を横断する方向に移動できるようにフランジ型の１つ（１４）を支承し；
    ｂ）主フランジ型（１３）がフランジングウェブ（２）をビード出しし；そして
    ｃ）主フランジ型（１３）がフランジングウェブ（２）に作用する一方、従フランジ型（１４）が同じ加工行程でさらにフランジングウェブ（２）をビード出しし；
    ｄ）加工方向（Ｌ）を逆にすることによって、フランジング縁（３）のコーナー領域を繰返し通過し、１回目の通過では、従フランジ型（１４）がフランジングウェブ（２）から持ち上げられ、その後の２回目の通過では、主フランジ型（１３）がフランジングウェブ（２）から持ち上げられ、各通過時に、各場合に他方のフランジ型がフランジングウェブ（２）をビード出しする方法。
16. ビード出し中、フランジ型（１３、１４）のうち少なくとも１つが、他の型に対して、フランジング縁（３）を横断する方向（Ｐ；Ｑ）において、及びビード出し中スプリング偏倚するフランジ型（１４）がフランジングウェブ（２）にかける圧力に角度をなして、もしくは該圧力と少なくとも実質的に平行な方向において、スプリング偏倚する、請求項１５記載の方法。
17. 構成部品（１）が、フランジ型（１３、１４）がかける圧力を吸収する構成部品受け（４）に収容されている、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. フランジ型（１１、１２；１３、１４）のうち少なくとも１つが一定の圧力でフランジングウェブ（２）に作用する、請求項１５〜１７のいずれかに記載の方法。

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