(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節ロボットの関節ユニットにヘミング装置が取り付けられ、そのヘム刃がワークをヘミングするために起振ユニットによって進退運動をする形式のものにおいて、前記関節ユニットの押付け方向がヘム刃とワークとの接触箇所またはその近傍に向けられているとともに、ヘム刃の進退方向線と関節ユニットの押付け方向線とが交差しているものであって、関節ユニットの押付け力によってヘム刃とワークとの接触部にヘミング部の幅方向の力を発生させ、この力と同方向にヘミング端が向けられていることを特徴とするロボット装着式ヘミング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
多関節ロボットの関節ユニットにヘミング装置が取り付けられ、そのヘム刃が進退運動をする形式のものにおいては、ワークに対するヘム刃の衝撃反力ができるだけ悪影響を及ぼさないように配慮する必要がある。本発明は、このような技術分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関する従来技術としては、特開平１０−２４９４５５号公報が挙げられる。これの要点を図２にしたがって説明すると、符号１は多関節ロボットのアームでありその先端に関節ユニット２が取り付けてある。この関節ユニット２は内部に駆動機構を備えていて、手首軸３を中心にして向きが変えられるようになっている。すなわち、関節ユニット２にはヘミング装置４が結合してあり、関節ユニット２によってヘミング装置４の変向ができるようになっている。なお、この多関節ロボットは一般的に採用されている６軸タイプのものである。そして、自動車用ドアの周縁部をヘミングするようなときには、ヘミング箇所が３次元的に形状変化をしているので、６軸の全てあるいは大半の軸が、時々刻々と角度変化をしながらヘミング装置４の向きが変えられてゆくようになっている。
【０００３】
ヘミング装置４について説明すると、関節ユニット２に結合された接合ブラケット５に基板６が溶接してあり、これと直交する向きに支持板７、８が上下に結合してある。起振ユニット９は両支持板７、８の間に配置されており、同ユニットの上下に固定されている補助板１０、１１が上下の結合弾性体１２、１３を介して支持板７、８に取り付けられている。他に、起振ユニット９と基板６との間にも結合弾性体１４が配置されて、起振ユニット９が基板６に取り付けられている。結合弾性体１２、１３および１４は金属製のばねや非金属材料製のばねでよいのであり、ここではゴム製のものを採用している。
【０００４】
起振ユニット９から出力軸１５が伸びており、補助板１１や支持板８を貫通し、その先端部にヘム刃１６が固定されている。同ユニット９の出力は進退運動であり、これによってヘム刃１６が上下に振動する。なお、起振ユニット９はエアシリンダを用いたもの、あるいは偏心ウエイトを電動モータで回転させるものなどを、適宜、採用している。
【０００５】
ここでヘミングされるワーク１７は、鋼板製の自動車用ドアであり、外板１８の周縁部を内板１９に対して折り曲げるもので、図３はプリヘミングの段階を、図４は本ヘミングの段階を示している。なお、符号２０は支持金型である。使用されるヘム刃１６は図５のような形状の部材であり、これは工具鋼のような高硬度の材料を用いてブロック状の形に作られている。連続的に移動しながらヘミングをするので、前後には丸みのある曲面部２１、２１が形成してある。
【０００６】
プリヘミングの段階では、図３のようにヘム刃１６が斜め上方から押付けられ、外板１８が図３の程度に折り曲げられると、今度は、ヘム刃１６が徐々に起立させられて、図４の紙面に対して垂直方向に移動する。このようにヘム刃１６が作動するときには、起振ユニット９によってヘム刃１６が、外板１８の端部にインパクトを繰り返しながら移動をしてヘミングが完了する。なお、ヘム刃１６が連続的に外板１８の端部を叩いてゆくのであるが、この時の衝撃反力がロボット、とくに関節ユニットに過度に伝達されることを防止しなければならないので、結合弾性体１２、１３および１４によって反力吸収をおこなっている。
【０００７】
関節ユニット２は、内蔵している駆動機構によってヘミング装置４の向きを手首軸３を中心にして変化させ、かつアーム１とヘミング装置４との相対位置を確定させるもので、こうすることによって、ヘム刃１６がワークの正しい位置に接触するのである。このように接触位置を確定させるために、ヘミング装置４の押付けは線Ｏ１−Ｏ１の方向であり、その押付け力は符号２２で示してある。上述のようにアーム１とヘミング装置４との相対位置を確定させるというのは、三次元的に形状変化をしているワークにヘム刃１６を追従させることが前提になっている。この追従のためにアーム１とヘミング装置４との相対位置は、時々刻々と変化させられている。一方、ヘム刃１６の進退方向は符号２３の矢線で示してあり、Ｏ２−Ｏ２が進退方向線である。また、ヘム刃１６の衝撃力は符号Ｐで示されている。押付け方向線Ｏ１−Ｏ１上の押付け力２２は、ヘム刃１６がワークに軽く接触するか、あるいはやや強く接触する程度のもので、ヘム刃１６がワークの正しい箇所に接触し続けるようにするためのものである。また、上記のような接触ではなく僅かな隙間が空いていても、ヘム刃１６の位置が正しく維持されれば、隙間は許容される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図２のような従来技術であると、ヘミング装置の押付け方向線Ｏ１−Ｏ１とヘム刃の進退方向線Ｏ２−Ｏ２が距離ａの分だけずれているので、関節ユニット２には過大な負担がかかることになる。すなわち、手首軸３にかかるモーメントＭはＭ＝ａ×Ｐとなり、距離ａが図示のように大きいのでモーメントＭも著しく大きくなる。このような事情によって、関節ユニット２の剛性を高めなければならず、大型のロボットや特別に強化されたロボットが必要となり、汎用のロボットを利用することが不可能となり、不経済である。
【０００９】
上述のような事情でロボットの剛性が不足すると、ヘム刃とワークとの接触箇所に狂いが発生し、正しい箇所のヘミングが不可能となり、製品の精度が低下するという問題が発生する。
【００１０】
さらに、距離ａの存在によって、また、結合弾性体１２、１３および１４が介在されていることによって、ロボットのティーチング挙動とヘム刃１６の挙動にずれが発生してヘミング軌跡が正しく維持できないという問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、上述の問題点を解決するために発案されたもので、その基本的な考え方は、前述の距離ａを実害のない値まで小さくするか、あるいはａをなくしてしまうことである。
【００１２】
請求項１の発明は、多関節ロボットの関節ユニットにヘミング装置が取り付けられ、そのヘム刃がワークをヘミングするために起振ユニットによってそのヘム刃が進退運動をする形式のものにおいて、前記関節ユニットの押付け方向がヘム刃とワークとの接触箇所またはその近傍に向けられているとともに、ヘム刃の進退方向線と関節ユニットの押付け方向線とが交差しているものであって、関節ユニットの押付け力によってヘム刃とワークとの接触部にヘミング部の幅方向の力を発生させ、この力と同方向にヘミング端が向けられていることを特徴としている。したがって、距離ａによるモーメント上の問題が解消されるとともに、横方向の力成分が発生するので、ヘミング端をこの力成分の方向に向けておくことによって、折り曲げ部の膨らみを防止することができるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１の実施形態にしたがって本発明をくわしく説明する。なお、図２から図５にしたがって説明した部材と同じ機能を果たすものには、同じ符号を図１に記載して詳細な説明は省略してある。関節ユニット２によってアーム１とヘミング装置４との相対位置関係が不変の状態に設定され、この状態においてアーム１を押付け方向線Ｏ１−Ｏ１の方へ押すのであり、このときに線Ｏ１−Ｏ１はヘム刃１６とワーク（外板１８の折り曲げ部分）との接触箇所またはその近傍を通過している。すなわち、関節ユニット２の押付け方向がヘム刃１６とワーク１８との接触箇所またはその近傍に向けられているのである。そして、押付け方向線Ｏ１−Ｏ１とヘム刃１６の進退方向線Ｏ２−Ｏ２とは交差した状態になっている。さらに、両線の交差角はできるだけ小さくするのが得策であり、図示のようにかなり小さな鋭角とされている。なお、上述の相対位置関係が不変というのは、前述のとおり、ワークの形状変化にヘム刃を追従させることが前提になった上でのことである。
【００１４】
以上のような各「線」の配置によって、前述の距離ａを消去することができるので、関節ユニット２に課せられるモーメントの問題を回避することができる。両線Ｏ１−Ｏ１とＯ２−Ｏ２とが交差しているものにおいては、図６のようにヘミング部２４の幅方向の力成分Ｆが発生するので、ヘミング端２５を力Ｆの方向に向けておくことによって、符号２６で示したような折り曲げ部の膨らみを防止することができる。ヘム刃１６の衝撃力に比べれば、関節ユニット２の押付け力は極めて小さいものであるが、図６の力Ｆを受けながらインパクトが繰り返されることによって、上記の膨らみを防止することができるのである。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、多関節ロボットの関節ユニットにヘミング装置が取り付けられ、そのヘム刃がワークをヘミングするために起振ユニットによってそのヘム刃が進退運動をする形式のものにおいて、前記関節ユニットの押付け方向がヘム刃とワークとの接触箇所またはその近傍に向けられているものであるから、距離ａによるモーメント上の問題が解消されるのである。このような事情によって、関節ユニットの剛性を特別に高めるようなことが回避でき、あるいは敢えて大型のロボットを準備する必要がなく、汎用のロボットを利用することができて経済的になるのである。
【００１６】
上述のような事情により、異常に大きなモーメントがロボットの関節ユニットに作用しないので、ロボット全体に弾性的な変形が発生したりせず、したがってヘム刃とワークとの接触箇所に狂いが発生ししたりしない。このようにして正しい箇所のヘミングが可能となり、製品の精度を向上させるのに有効である。さらに、距離ａの消去によって、ロボットのティーチング挙動とヘム刃の挙動がずれたりせず、ヘミング軌跡を正しく維持できる。
【００１７】
図６のように、押付け方向線と進退方向線とが交差していることにより、横方向の力成分が発生するので、ヘミング端をこの力成分の方向に向けておくことによって、同図に二点鎖線で示したような折り曲げ部の膨らみを防止することができる。このことは、自動車用ドアのように外形線を正確に求めて、ドア割線を美しく仕上げるようなときに非常に重要なことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す側面図である。
【図２】従来例の側面図である。
【図３】プリヘミングの状態を示す部分的な側面図である。
【図４】本ヘミングの状態を示す部分的な側面図である。
【図５】ヘム刃の立体図である。
【図６】本ヘミング時の力の方向を示す側面図である。
【符号の説明】
２ 関節ユニット
４ ヘミング装置
１６ ヘム刃
Ｏ１−Ｏ１ 押付け方向線
Ｏ２−Ｏ２ 進退方向線
Ｆ ヘミング部の幅方向の力
２４ ヘミング部
２５ ヘミング端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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