JP5987112B2 - 加工ツール及びヘミング加工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ワークの縁部をヘミング加工するための加工ツール及び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、ドア及びホイールハウスの縁部に対しては、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ことがある。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、該パネルにおける端部のフランジに対してローラを押しつけながら折り曲げるという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、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)、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が行われることがある。
このようなヘミング加工としては、専用工程を営むために専用スペースに設けられた金型にワークをセットするとともに、ロボット先端に保持された加工ツールに設けられたヘミングローラをフランジに沿って転動させる。これにより、ヘミング加工を行う(例えば、特開2010−279980号公報参照)。
特開2010−279980号公報では、ヘミングローラ及びガイドローラは、第1の方向と、第1の方向に対して直交する第2の方向とに変位可能である。この構成によれば、ロボットの移動軌跡に誤差(動作時における正規の移動軌跡に対するズレ)が生じても、第1の方向と第2の方向の変位動作によって当該誤差を吸収できる。従って、移動軌跡の誤差がヘミング加工に与える影響を抑制できるとともに、ロボット又は加工ツールが受ける負荷を軽減することができる。
ところで、ヘミング加工用の加工ツールを移動させる移動機構として、多関節ロボットが用いられる場合、ロボットの移動軌跡の誤差は、例えば、温度によるギア部のバックラッシ量の変化によって起きる。そのため、回転関節を構成する動作軸の誤差は、すべて回転角度の誤差となる。従って、多自由度をすべて回転関節で実現するロボット(例えば6自由度を6つの回転関節で実現するロボット)の場合、ロボットの移動軌跡の誤差は、直線的な誤差ではなく、回転を伴う誤差が主である。
一方、直線的な動作だけでロボット動作の移動軌跡の誤差を吸収する構成では、直線的な移動が無い方向の誤差や、回転を伴う誤差を吸収することはできない。
このような課題を考慮し、本発明は、ヘミング加工を行う際にロボット動作の回転を伴う誤差を吸収することができる加工ツール及びヘミング加工装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、ヘミングローラ及びガイド部材を用いてワークの縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工装置に用いられる加工ツールであって、移動機構によって移動させられるベース部と、前記ヘミングローラ及び前記ガイド部材を有する加工ユニットと、前記ベース部に取り付けられるとともに、前記加工ユニットを6軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構と、を備えることを特徴とする。
上記の構成によれば、ヘミングローラ及びガイド部材を有する加工ユニットが、6軸の自由度を有するフローティング機構で支持されるため、移動機構の動作の回転を伴う移動軌跡のズレ(回転誤差)を吸収することができる。従って、移動機構を高速で動作させた場合でも、高速動作に伴う回転誤差がヘミングローラに伝わることがない。よって、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。また、回転誤差に起因して移動機構又は加工ツールが受ける負荷を軽減することができる。
上記の加工ツールにおいて、前記フローティング機構は、前記加工ユニットを支持する支持部材と、前記ベース部と前記支持部材との間に配置された弾性部材とを有してもよい。この構成によれば、6軸の自由度を有するフローティング機構を簡単な構成で実現できる。
上記の加工ツールにおいて、前記ベース部は、互いに対向配置された第1部材及び第2部材を有し、複数の前記弾性部材が設けられ、前記第1部材と前記支持部材との間、及び、前記第2部材と前記支持部材との間の各々に、前記弾性部材が配置されてもよい。この構成によれば、移動機構の動作の回転誤差をより効果的に吸収することができるフローティング機構を実現できる。
上記の加工ツールにおいて、前記第1部材と前記第2部材とが、前記弾性部材を貫通する連結部材によって互いに連結されてもよい。この構成によれば、連結部材が、第1部材と第2部材とを連結する機能と、弾性部材を支持する機能とを兼ねるため、部品点数を少なくできる。
上記の加工ツールにおいて、前記ベース部に対する前記加工ユニットの変位を解除可能に規制するロック機構をさらに備えてもよい。この構成によれば、移動機構が高速で動作する場合でも、ロック機構をロック状態とすることにより、ベース部に対する加工ユニットの振動が抑制される。このため、加工ツールが、ワーク載置用の金型を挟み込む際の動作において、加工ツールが金型にぶつかることを防止することができる。
上記の加工ツールにおいて、前記フローティング機構は、前記加工ユニットを支持する支持部材と、前記ベース部と前記支持部材との間に配置された弾性部材とを有し、前記ロック機構は、前記支持部材から離間したアンロック位置と、前記支持部材に接触して固定するロック位置とに作動するロック部材を有し、前記ロック部材を前記ロック位置へと変位させることに伴って、前記支持部材を所定位置に位置決めしてもよい。この構成によれば、ロック機構がロック状態のとき、支持部材は所定位置に位置決めされる。従って、加工ツールがワーク載置用の金型を挟み込む際の動作において、金型に設けられたガイド溝に対するガイド部材の係合を支障なく行うことができる。
上記の加工ツールにおいて、複数の前記ロック部材が設けられ、複数の前記ロック部材は、前記支持部材を第1の押圧方向に押す第1ロック部材と、前記第1ロック部材が押す箇所とは異なる箇所で、前記第1の押圧方向とは反対方向の第2の押圧方向に前記支持部材を押す第2ロック部材とを含んでもよい。この構成によれば、少ない数のロック部材で好適に位置決めすることができ、ロック機構の構成を簡素化できる。
上記の加工ツールにおいて、前記ロック機構は、前記第1ロック部材を押して前記ロック位置に変位させる第1駆動部と、前記第2ロック部材を引っ張って前記ロック位置に変位させる第2駆動部とを有し、前記第1駆動部及び前記第2駆動部は、前記支持部材に対して同じ側に設けられてもよい。この構成によれば、第1駆動部と第2駆動部が支持部材に対して同じ側に設けられるため、ロック機構の構成を簡素化できる。
また、本発明に係るヘミング加工装置は、ヘミングローラ及びガイド部材を用いてワークの縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工装置であって、加工ツールと、前記加工ツールを移動させる移動機構としてのロボットと、を備え、前記加工ツールは、前記移動機構によって移動させられるベース部と、前記ヘミングローラ及び前記ガイド部材を有する加工ユニットと、前記ベース部に取り付けられるとともに、前記加工ユニットを6軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構と、を有する、ことを特徴とする。
本発明の加工ツール及びヘミング加工装置によれば、ヘミング加工を行う際にロボット動作の回転を伴う誤差を吸収することができる。
以下、本発明に係る加工ツール及び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ながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るヘミング加工装置10の構成を示す斜視図である。ヘミング加工装置10は、ワークWの縁部22(図7A参照)を折り曲げるヘミング加工を行うための装置である。ワークWは、例えば、ボンネット、トランクリッド、ドア等であり、ヘミング加工を行う部位は、これらの縁部22である。あるいは、ワークWは、ホイールハウスであり、ヘミング加工を行う部位は、ホイールハウスの縁部22であってもよい。
本実施形態において、ヘミング加工装置10は、ワークWを載置し固定するための固定金型12と、ワークWに接触してヘミング加工を行う加工ツール14と、この加工ツール14が先端に取り付けられ当該加工ツール14を移動させる移動機構としてのロボット16とを備える。
固定金型12の上面には、ワークWが載置される載置部18(図7A参照)が設けられる。ワークWは載置部18に載置された状態で、図示しない固定手段(例えば、クランプ装置)によって固定金型12に対して固定される。固定金型12の下面には、後述するガイドローラ42を受容して該ガイドローラ42をガイドするためのガイド溝20(図7A参照)が設けられる。ガイド溝20は、固定金型12に載置されるワークWの縁部22の延在方向に沿って延在する。
次に、加工ツール14について説明する。図2は、加工ツール14の斜視図である。加工ツール14は、ロボット16のアーム先端(ハンド部122)に取り付けられて固定されるベース部24と、ヘミングローラ40及びガイドローラ42(ガイド部材)を有する加工ユニット26と、加工ユニット26を弾性的に支持するフローティング機構28とを備える。
ベース部24は、互いに対向配置された第1部材30と第2部材32とを有する。本図示例の第1部材30と第2部材32は、いずれもプレート状に形成される。第1部材30は、ロボット16のハンド部122(図1参照)に固定される。第2部材32は、連結部材としての複数のボルト34(図4参照)を介して間隔をおいて第1部材30に対して平行に配置される。
このようなベース部24にフローティング機構28が取り付けられ、フローティング機構28に加工ユニット26が取り付けられる。すなわち、加工ユニット26は、フローティング機構28を介してベース部24に支持される。
加工ユニット26は、ブラケット36を介してフローティング機構28(具体的には、後述するフローティングプレート74)に固定されたアクチュエータユニット38と、このアクチュエータユニット38に回転自在に支持されたヘミングローラ40及びガイドローラ42とを有する。
図3は、図2の矢印A方向から加工ツール14を見た背面図である。なお、図3では、アクチュエータユニット38を実線で示し、他の部分については二点鎖線又は点線で示している。図2及び図3に示すように、アクチュエータユニット38は、ブラケット36に固定され第1の方向M1に延在するユニットベース44と、ユニットベース44に対して第1の方向M1に移動可能な第1移動部46と、第1移動部46を第1の方向M1に動作させる第1駆動機構48と、第1移動部46に対して第1の方向M1に直交する第2の方向M2に移動可能な第2移動部50と、第2移動部50を第2の方向M2に動作させる第2駆動機構52とを有する。ヘミングローラ40は、第2移動部50に取り付けられる。
本図示例において、第1駆動機構48は、モータ54と、このモータ54によって駆動されるボールネジ56とを有する。モータ54の回転駆動力は、動力伝達機構55(図示例ではベルト機構)を介してボールネジ56に伝達される。ボールネジ56の回転に伴って、第1移動部46が第1の方向M1に移動する。第1駆動機構48は、ラックアンドピニオン機構、リニアモータ等、他の形態の直動アクチュエータであってもよい。
本図示例において、第2駆動機構52は、モータ58と、このモータ58によって駆動されるボールネジ60とを有する。モータ58の回転駆動力は、動力伝達機構59(図示例ではベルト機構)を介してボールネジ60に伝達される。ボールネジ60の回転に伴って、第2移動部50が第2の方向M2に移動する。第2駆動機構52は、ラックアンドピニオン機構、リニアモータ等、他の形態の直動アクチュエータであってもよい。
ヘミングローラ40は、ワークWの縁部22に接触し、該縁部22を押圧して折り曲げる加工ローラであり、本図示例では第2移動部50に取り付けられる。ヘミングローラ40は、その軸部62が、第2移動部50に固定された軸受箱64に収容された図示しない軸受によって回転自在に支持される。上述した第2移動部50の移動方向である第2の方向M2は、ヘミングローラ40の回転軸心a1の方向と一致する。ヘミングローラ40は、第1移動部46の第1の方向M1への移動に伴って、第1の方向M1に移動可能である。また、ヘミングローラ40は、第2移動部50の第2の方向M2への移動に伴って、第2の方向M2に移動可能である。
本図示例のヘミングローラ40は、先端側に設けられる先細り形状(円錐台形)のテーパ部66と、このテーパ部66よりも基端側に設けられる円筒部68とを有する。テーパ部66は、ヘミングローラ40の先端方向に向かうに従って外径が縮小するように回転軸心a1に対して傾斜した部分である。テーパ部66は、途中で回転軸心a1に対する傾斜角度が変化してもよい。円筒部68は、回転軸心a1と平行な部分である。
一方、ガイドローラ42は、固定金型12に設けられたガイド溝20に係合可能であり、本図示例ではユニットベース44に取り付けられる。ガイドローラ42は、その軸部70が、ユニットベース44に固定された軸受箱72に収容された図示しない軸受によって回転自在に支持される。ガイドローラ42の回転軸心a2は、ヘミングローラ40の回転軸心a1と平行である。従って、上述した第2移動部50の移動方向である第2の方向M2は、ガイドローラ42の回転軸心a2の方向とも一致する。
ヘミングローラ40とガイドローラ42とは、第1の方向M1に離間している。第1駆動機構48の動作によってヘミングローラ40が第1の方向M1に移動することに伴って、ヘミングローラ40は、ガイドローラ42に対して近接又は離間する方向に移動する。
次に、フローティング機構28の構成について説明する。フローティング機構28は、ベース部24に対して固定されるとともに、加工ユニット26を6軸の自由度で弾性的に支持する。図4は、図2におけるIV−IV線に沿った断面図である。図2及び図4に示すように、本実施形態では、フローティング機構28は、加工ユニット26を支持するフローティングプレート74(支持部材)と、ベース部24とフローティングプレート74との間に配置された複数の弾性部材76(例えば、ゴム材)とを有する。
フローティングプレート74は、ベース部24を構成する第1部材30と第2部材32との間に配置される。フローティングプレート74は、第1部材30及び第2部材32から離間した状態で、弾性部材76によって支持される。弾性部材76は、ベース部24を構成する第1部材30と第2部材32とによって挟まれた状態で、これらの間に配置される。本実施形態において、フローティングプレート74には、2行×2列のマトリックス配置で、4つの配置部78(図示例では、円形貫通孔)が設けられる。各配置部78に、弾性部材76が配置される。
図示例の弾性部材76は、リング状であり、各配置部78において2つの弾性部材76が同軸状に配置される。従って、本実施形態では、合計8つの弾性部材76が設けられる。なお、弾性部材76の数は、8つに限られず、7以下又は9以上の個数であってもよい。また、弾性部材76は、フローティングプレート74に対して2行×2列のマトリックス配置で配置される構成に限られず、例えば、3行×2列や、3行×3列でもよい。あるいは、フローティングプレート74における仮想三角形の各頂点位置に弾性部材76が配置されてもよい。
各弾性部材76は、一端側に突部80を有する円形リング状であり、フローティングプレート74に設けられた配置部78に、リング状のワッシャ75及びスペーサ79を介して装着される。各弾性部材76の内側には、管状のスリーブ部材82が配置される。各弾性部材76において、軸方向に並ぶ2つのスリーブ部材82の内側には、さらに管状のインナスリーブ84が配置される。また、各弾性部材76において、ボルト34がインナスリーブ84に挿通され、ボルト34によって第1部材30と第2部材32とが相互連結されている。
図2に示すように、本実施形態において、加工ツール14は、ベース部24に対する加工ユニット26の変位を解除可能に規制するロック機構86をさらに備える。ロック機構86は、フローティングプレート74から離間したアンロック位置と、フローティングプレート74に接触して固定するロック位置とに作動するロック部材88を有する。ロック機構86は、ロック部材88をロック位置へと変位させることに伴って、フローティングプレート74を所定位置に位置決めする。
本実施形態では、フローティングプレート74の異なる複数部位に対して固定作用を及ぼすように、複数(図示例では4つ)のロック部材88が設けられる。具体的には、略四角形状のフローティングプレート74の4つの角部に、ロック部材88が設けられる。従って、フローティングプレート74において、ロック部材88が配置される位置は、複数の弾性部材76が配置される位置よりも外側である。
図5に示すように、複数のロック部材88は、フローティングプレート74を第1の押圧方向P1に押す第1ロック部材89と、第1ロック部材89が押す箇所とは異なる箇所で、フローティングプレート74を第1の押圧方向P1とは反対方向の第2の押圧方向P2に押す第2ロック部材90とを含む。本実施形態では、2つの第1ロック部材89が、フローティングプレート74の対角位置を押し、2つの第2ロック部材90が、フローティングプレート74の別の対角位置を押す。フローティングプレート74には、これら4つのロック部材88に対応して、4つの貫通孔91が設けられる。
第1ロック部材89に対応した貫通孔91には、第2部材32側に向かって内径が大きくなるテーパ内周部92を有するリング状の第1当接部材94が設けられる。第1ロック部材89は、第1当接部材94に当接可能である。具体的には、第1ロック部材89には、第2部材32側に向かって内径が大きくなるテーパ外周部96が設けられる。第1ロック部材89のテーパ外周部96は、第1当接部材94のテーパ内周部92に当接可能である。
ロック機構86は、第1ロック部材89を押してロック位置に変位させる第1駆動部98を有する。第1駆動部98は、第1ロック部材89毎に設けられる。本実施形態では、第1ロック部材89は2つ設けられるため、第1駆動部98も2つ設けられる。なお、1つの第1駆動部98で2つの第1ロック部材89を動作させるように構成してもよい。
また、本実施形態において、第1駆動部98は、シリンダ装置の形態を採る。すなわち、第1駆動部98は、シリンダ本体100と、シリンダ本体100内で軸方向に摺動可能なピストン102と、このピストン102から延出したロッド104とを有する。第1ロック部材89はロッド104の先端部に固定される。第1駆動部98は、シリンダ装置に限られず、他の形態、例えば、リニアモータ、ラックアンドピニオンと回転モータとを組合わせた構成等であってもよい。
図5のように、第1駆動部98のロッド104が後退した状態では、第1ロック部材89と第1当接部材94とは離間するため、第1ロック部材89によってフローティングプレート74が固定されることはない。一方、図6のように、第1駆動部98のロッド104が進出した状態では、ロッド104が第1ロック部材89を第1の押圧方向P1に押すことにより、第1ロック部材89と第1当接部材94とが接触する。この結果、フローティングプレート74は、第1ロック部材89によって第1の押圧方向P1に押圧される。
第2ロック部材90に対応した貫通孔91には、第1部材30側に向かって内径が大きくなるテーパ内周部106を有するリング状の第2当接部材108が設けられる。第2ロック部材90は、第2当接部材108に当接可能である。具体的には、第2ロック部材90には、第1部材30側に向かって内径が大きくなるテーパ外周部110が設けられる。第2ロック部材90のテーパ外周部110は、第2当接部材108のテーパ内周部106に当接可能である。
ロック機構86は、第2ロック部材90を引っ張ってロック位置に変位させる第2駆動部112を有する。第2駆動部112は、第2ロック部材90毎に設けられる。本実施形態では、第2ロック部材90は2つ設けられるため、第2駆動部112も2つ設けられる。なお、1つの第2駆動部112で2つの第2ロック部材90を動作させるように構成してもよい。第1駆動部98及び第2駆動部112は、フローティングプレート74に対して同じ側(本図示例では第2部材32側)に設けられる。
本実施形態において、第2駆動部112はシリンダ装置の形態を採る。すなわち、第2駆動部112は、シリンダ本体114と、シリンダ本体114内で軸方向に摺動可能なピストン116と、このピストン116から延出したロッド118とを有する。第2ロック部材90はロッド118の先端部に固定される。第2駆動部112は、シリンダ装置に限られず、他の形態、例えば、リニアモータ、ラックアンドピニオンと回転モータとを組合わせた構成等であってもよい。
図5のように、第2駆動部112のロッド118が進出した状態では、第2ロック部材90と第2当接部材108とは離間するため、第2ロック部材90によってフローティングプレート74が固定されることはない。一方、図6のように、第2駆動部112のロッド118が後退した状態では、ロッド118が第2ロック部材90を第2の押圧方向P2に引っ張ることにより、第2ロック部材90と第2当接部材108とが接触する。この結果、フローティングプレート74は、第2ロック部材90によって第2の押圧方向P2に押圧される。
このように構成されたロック機構86では、第1ロック部材89が第1の押圧方向P1にフローティングプレート74を押圧し、第2ロック部材90が第1の押圧方向P1とは反対方向の第2の押圧方向P2にフローティングプレート74を押圧する。これにより、フローティングプレート74を、所定位置(中立位置)に位置決め(センタリング)する。
次に、図1に戻って、ロボット16について説明する。ロボット16は、産業用多関節型であり、多関節アーム120の先端部を構成するハンド部122に取り付けられた加工ツール14を可動範囲内で任意の位置に移動させ、且つ任意の姿勢に変化させることが可能である。本実施形態では、ロボット16は、6つの回転関節を有し、これにより6軸の自由度を持つ。ロボット16の動作は、制御部124によって制御される。制御部124は、ロボット16を所定の移動軌跡に沿って動作させるための動作情報を有する。この動作情報は、動作プログラムあるいはティーチングによって予め記憶された動作情報である。
本実施形態に係る加工ツール14及びヘミング加工装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。
加工ツール14を備えたヘミング加工装置10によりワークWの縁部22に対してヘミング加工を実施するには、先ず、図7Aのように、固定金型12の載置部18にワークWを載置する。このワークWは、縁部22は略直角に折り曲げられてフランジ状とされた第1ワークW1の上に、第2ワークW2を重ねて載置してなる。
そして、ロック機構86により加工ツール14のフローティングをロックした状態(図6の状態)で加工ツール14をワークWに近接させ、図7Bのように、ヘミングローラ40とガイドローラ42とにより、固定金型12を挟み込む。固定金型12を挟み込んだら、ロック機構86によるロックを解除する(図5に示すアンロック状態とする)。このように、加工ツール14をワークWに近接させる際には、加工ツール14のフローティングはロックされているため、ベースに対する加工ユニット26の振動が抑制される。従って、振動に起因して加工ツール14が固定金型12にぶつかることがない。
図7Bにおいて、ヘミングローラ40のテーパ部66は、フランジ状に形成された縁部22を押圧し、これにより当該縁部22は傾斜して屈曲する。また、固定金型12に設けられたガイド溝20には、加工ツール14のガイドローラ42が係合する。そして、ヘミングローラ40が縁部22に沿って移動するように、制御部124の制御下に、ロボット16によって加工ツール14を移動させることにより、所定範囲に亘って縁部22を内側方向へ傾斜させる第1ヘミング加工(予備ヘミング)を行う。
ここで、図8A及び図8Bは、加工ツール14を模式的に示した図である。図8Aは、加工ツール14によりワークWを加工する際において、ロボット16の動作に回転を伴う移動軌跡のズレ(回転誤差)がない場合を示している。図8Bは、加工ツール14によりワークWを加工する際において、ロボット16の動作に回転誤差がある場合を示している。
第1ヘミング加工の際、加工ユニット26は、フローティング機構28によって6軸の自由度で弾性的に支持されている。このため、図8Bのように、ロボット16の動作に回転誤差がある場合には、フローティング機構28の作用によって当該回転誤差が吸収される。すなわち、フローティング機構28における弾性部材76の伸縮作用によって、回転誤差分だけ、ロボット16に連結されたベース部24が加工ユニット26に対して回転し、結果として回転誤差が吸収される。従って、ロボット16を高速で動作させた場合でも、高速動作に伴う移動軌跡の回転誤差がヘミングローラ40に伝わることがない。よって、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。
また、本実施形態の場合、第1ヘミング加工の際、ガイドローラ42はガイド溝20に係合しながら転動するため、ロボット16によって加工ツール14を高速に移動させた場合でも、移動軌跡のズレ(誤差)がヘミングローラ40に伝わることがない。すなわち、ガイドローラ42は正確な経路で移動する。従って、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。
第1ヘミング加工が終了したら、次に、ガイドローラ42に対してヘミングローラ40を軸方向に移動させ、図7Cのように、ヘミングローラ40とガイドローラ42とにより、ワークW及び固定金型12を挟み込む。このとき、ヘミングローラ40の円筒部68は、第1ワークW1の縁部22を押圧し、これにより当該縁部22は180°反対方向に折り返され、当該縁部22が第2ワークW2の縁部22に接触する。そして、ヘミングローラ40が縁部22に沿って移動するように、制御部124の制御下に、ロボット16によって加工ツール14を移動させることにより、所定範囲に亘って縁部22を内側方向へ折り返す第2ヘミング加工(本ヘミング)を行う。
第2ヘミング加工の際においても、加工ユニット26は、フローティング機構28によって6軸の自由度で弾性的に支持されている。このため、ロボット16を高速で動作させた場合でも、ロボット16の高速動作に伴う移動軌跡の回転誤差がヘミングローラ40に伝わることがない。また、第2ヘミング加工の際も、ガイドローラ42がガイド溝20に係合しながら転動する。従って、本実施形態によれば、第2ヘミング加工においても、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。
第2ヘミング加工が終了したら、ロック機構86により、加工ユニット26のフローティングをロックする(ロック機構86を図6の状態にする)。その後、ロボット16を動作させて、加工ツール14を固定金型12から離す。その後、ヘミング加工が施されたワークWを金型から取り出す(搬出する)。
以上説明したように、本実施形態に係る加工ユニット26及びヘミング加工装置10によれば、ヘミングローラ40及びガイドローラ42を有する加工ユニット26が、6軸の自由度を有するフローティング機構28で支持されるため、ロボット16の動作の回転を伴う移動軌跡のズレ(回転誤差)を吸収することができる。従って、ロボット16を高速で動作させた場合でも、高速動作に伴う回転誤差がヘミングローラ40に伝わることがない。よって、加工速度の向上とともに、加工品質の向上を図ることができる。また、回転誤差に起因してロボット16又は加工ツール14が受ける負荷を軽減することができる。
また、本実施形態の場合、フローティング機構28は、加工ユニット26を支持するフローティングプレート74と、ベース部24とフローティングプレート74との間に配置された弾性部材76とを有する。この構成によれば、6軸の自由度を有するフローティング機構28を簡単な構成で実現できる。
さらに、本実施形態の場合、第1部材30と第2部材32とが、弾性部材76を貫通する連結部材としてのボルト34によって互いに連結される。この構成によれば、ボルト34が、第1部材30と第2部材32とを連結する機能と、弾性部材76を支持する機能とを兼ねるため、部品点数を少なくできる。
またさらに、本実施形態の場合、ロック機構86を備えるため、ロボット16が高速で動作する場合でも、ロック機構86をロック状態とすることにより、ベース部24に対する加工ユニット26の振動が抑制される。このため、加工ツール14が、固定金型12を挟み込む際の動作において、加工ツール14が固定金型12にぶつかることを防止することができる。
本実施形態の場合、ロック機構86がロック状態のとき、フローティングプレート74は所定位置(中立位置)に位置決め(センタリング)される。従って、加工ツール14が固定金型12を挟み込む際の動作において、固定金型12に設けられたガイド溝20に対するガイドローラ42の係合を支障なく行うことができる。
また、本実施形態の場合、第1ロック部材89と第2ロック部材90は、異なる箇所でフローティングプレート74を押すため、少ない数のロック部材88で好適に位置決めすることができ、ロック機構86の構成を簡素化できる。
さらに、本実施形態の場合、第1ロック部材89を動作させる第1駆動部98と、第2ロック部材90を動作させる第2駆動部112とが、フローティングプレート74に対して同じ側に設けられるため、ロック機構86の構成を簡素化できる。
ところで、図2に示した加工ツール14(以下、「第1構成例に係る加工ツール14」ともいう)は、加工ツール14の上部においてロボット16のハンド部122に取り付けられる。すなわち、加工ツール14は、ロボット16のハンド部122で加工ツール14の上部を持つ型式として構成される。このため、ワークWにおけるコーナー部の加工に好適である。また、ワークWに対してロボット16が高い位置にあると、加工ツール14の到達範囲が広くなる。
図9は、第2構成例に係る加工ツール14aの斜視図である。この加工ツール14aは、ベース部24aの構成において、図2に示した加工ツール14と異なる。具体的には、加工ツール14aにおけるベース部24aの第1部材30aは、加工ツール14aの後部においてロボット16のハンド部122に取り付けられる。
すなわち、この加工ツール14aは、ロボット16のハンド部122で加工ツール14aの後部を持つ型式として構成される。この加工ツール14aは、後部を持つ型式であるため、ロボット16による加工ツール14aの到達距離を長くできる。また、ヘミングローラ40の上方の領域が小さいため、内側に倒れ込んだ部位の加工に好適である。
図10Aは、第1構成例に係る加工ツール14とロボット16(ハンド部122)の模式図である。図10Bは、第2構成例に係る加工ツール14aとロボット16(ハンド部122)の模式図である。図10A及び図10Bに示すように、ロボット16が上から持つ場合(図10A)と、ロボット16が後ろから持つ場合(図10B)とで、フローティング機構28の構成を同一にすることができる。すなわち、ロボット16が持つ位置によって、フローティング機構28のレイアウトを変える必要がない。
一つのワークWに対して複数の加工ツールを用いる場合、上から持つ加工ツール14と、後ろから持つ加工ツール14aとを組みわせることにより、これらが取り付けられるロボット16同士の干渉領域を小さくできる。具体的には、上から持つ加工ツール14と、後ろから持つ加工ツール14aとを隣同士に配置すると、加工ツール14が取り付けられたロボット16と、加工ツール14aが取り付けられた別のロボット16との位置及び姿勢の差が生じる。このような位置及び姿勢の差によって、ロボット16同士の干渉領域を小さくできる。
図10Cは、第3構成例に係る加工ツール14bとロボット16(ハンド部122)の模式図である。この加工ツール14bでは、ロボット16の持ち方は図10Bの加工ツール14aと同じであるが、フローティング機構28は、横向きではなく縦向きに配置されている。このように、同じ持ち方でも、フローティング機構28の配置は横向き(図10B)でも縦向き(図10C)でも成立する。
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
Claims (9)
- ヘミングローラ(40)及びガイド部材(42)を用いてワーク(W)の縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工装置(10)に用いられる加工ツール(14、14a、14b)であって、
移動機構(16)によって移動させられるベース部(24)と、
前記ヘミングローラ(40)及び前記ガイド部材(42)を有する加工ユニット(26)と、
前記ベース部(24)に取り付けられるとともに、前記加工ユニット(26)を6軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構(28)と、を備える、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - 請求項1記載の加工ツール(14、14a、14b)において、
前記フローティング機構(28)は、前記加工ユニット(26)を支持する支持部材(74)と、前記ベース部(24)と前記支持部材(74)との間に配置された弾性部材(76)とを有する、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - 請求項2記載の加工ツール(14、14a、14b)において、
前記ベース部(24)は、互いに対向配置された第1部材(30)及び第2部材(32)を有し、
複数の前記弾性部材(76)が設けられ、
前記第1部材(30)と前記支持部材(74)との間、及び、前記第2部材(32)と前記支持部材(74)との間の各々に、前記弾性部材(76)が配置される、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - 請求項3記載の加工ツール(14、14a、14b)において、
前記第1部材(30)と前記第2部材(32)とが、前記弾性部材(76)を貫通する連結部材(34)によって互いに連結される、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - 請求項1記載の加工ツール(14、14a、14b)において、
前記ベース部(24)に対する前記加工ユニット(26)の変位を解除可能に規制するロック機構(86)をさらに備える、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - 請求項5記載の加工ツール(14、14a、14b)において、
前記フローティング機構(28)は、前記加工ユニット(26)を支持する支持部材(74)と、前記ベース部(24)と前記支持部材(74)との間に配置された弾性部材(76)とを有し、
前記ロック機構(86)は、前記支持部材(74)から離間したアンロック位置と、前記支持部材(74)に接触して固定するロック位置とに作動するロック部材(88)を有し、前記ロック部材(88)を前記ロック位置へと変位させることに伴って、前記支持部材(74)を所定位置に位置決めする、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - 請求項6記載の加工ツール(14、14a、14b)において、
複数の前記ロック部材(88)が設けられ、
複数の前記ロック部材(88)は、
前記支持部材(74)を第1の押圧方向に押す第1ロック部材(88)と、
前記第1ロック部材(88)が押す箇所とは異なる箇所で、前記第1の押圧方向とは反対方向の第2の押圧方向に前記支持部材(74)を押す第2ロック部材(88)とを含む、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - 請求項7記載の加工ツール(14、14a、14b)において、
前記ロック機構(86)は、前記第1ロック部材(88)を押して前記ロック位置に変位させる第1駆動部(98)と、前記第2ロック部材(88)を引っ張って前記ロック位置に変位させる第2駆動部(112)とを有し、
前記第1駆動部(98)及び前記第2駆動部(112)は、前記支持部材(74)に対して同じ側に設けられる、
ことを特徴とする加工ツール(14、14a、14b)。 - ヘミングローラ(40)及びガイド部材(42)を用いてワーク(W)の縁部に対してヘミング加工を行うヘミング加工装置(10)であって、
加工ツール(14、14a、14b)と、
前記加工ツール(14、14a、14b)を移動させる移動機構(16)としてのロボット(16)と、を備え、
前記加工ツール(14、14a、14b)は、
前記移動機構(16)によって移動させられるベース部(24)と、
前記ヘミングローラ(40)及び前記ガイド部材(42)を有する加工ユニット(26)と、
前記ベース部(24)に取り付けられるとともに、前記加工ユニット(26)を6軸の自由度で弾性的に支持するフローティング機構(28)と、を有する、
ことを特徴とするヘミング加工装置(10)。
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