(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部にヘミングフランジ部が予め形成されているパネル状のワークをヘミングダイ上に位置決め支持させた上で、ローラ状のヘミング加工ツールをヘミングフランジ部の長手方向に沿って移動させることにより、当該ヘミングフランジ部をヘミングダイ側に押し付けるように根元部から折り曲げてヘミング加工を施すようにしたローラヘミング加工装置であって、
上記ヘミングダイの周囲の一部にはワークに付帯するヘミングフランジ部の根元部に当接してワークの位置決めを司るネストブロックを設けてあり、
このネストブロックは上記押し付け方向で出没可能で且つヘミングフランジ部の長手方向で揺動変位可能に弾性支持されているローラヘミング加工装置。
【請求項２】
上記ヘミングダイの周囲にはネストブロックの支持部材を設けてあり、
この支持部材に対してネストブロックが上記押し付け方向で出没可能で且つヘミングフランジ部の長手方向で揺動変位可能に弾性支持されている請求項１に記載のローラヘミング加工装置。
【請求項３】
上記ネストブロックはへミングフランジ部の突出方向に向かって厚み寸法および幅寸法が共に漸次小さくなる先細り形状のものとして形成されている請求項２に記載のローラヘミング加工装置。
【請求項４】
上記ヘミングダイのうちネストブロックに対応する部分には逃げ凹部を形成してあり、ネストブロックの先端部がヘミングダイに対して非接触状態となっている請求項３に記載のローラヘミング加工装置。
【請求項５】
上記ヘミング加工ツールは産業用ロボットのロボットアームに持たせてあり、
上記産業用ロボットの自律動作によりヘミング加工ツールをヘミングフランジ部の長手方向に沿って移動させるようになっている請求項１〜４のいずれか一つに記載のローラヘミング加工装置。
【請求項６】
周縁部にヘミングフランジ部が予め形成されているパネル状のワークをヘミングダイ上に位置決め支持させた上で、ローラ状のヘミング加工ツールをヘミングフランジ部の長手方向に沿って移動させることにより、当該ヘミングフランジ部をヘミングダイ側に押し付けるように根元部から折り曲げてヘミング加工を施すようにしたローラヘミング加工方法であって、
上記ヘミングダイの周囲の一部にはワークに付帯するヘミングフランジ部の根元部に当接してワークの位置決めを司るネストブロックを設けてあり、
上記ヘミングフランジ部のうちネストブロックに対応する部分では、ヘミング加工ツールの押し込み力に基づくネストブロックの押し込みとヘミングフランジ部の長手方向におけるネストブロックの揺動変位とを併用しながらヘミング加工を施すようにしたローラヘミング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネル状のワークにおけるヘミング結合を目的としたローラヘミング加工装置およびローラヘミング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のローラヘミング加工システムとして特許文献１に記載されたものが本出願人により提案されている。特許文献１に記載されたローラヘミング加工システムでは、ヘミングダイの周囲に複数の爪部を設けておき、予めヘミングフランジ部が形成されたパネル状のワークをヘミングダイ上に投入する際に、それらの複数の爪部にてワークを位置決めするようになっている。そして、例えばロボットアームに持たせたローラ状のヘミング加工ツールをヘミングフランジ部に押し付けた上でそのヘミングフランジ部の長手手方向に沿って移動させることにより、ヘミング加工として予備曲げ（プリヘミング）または本曲げ（本ヘミング）を施すことになる。【０００３】
このようなローラヘミング加工において、ヘミング加工ツールの形状等によってはワークの位置決めを司っている爪部とヘミング加工ツールとが干渉することがあり、干渉の程度によってはヘミング加工品質に悪影響を及ぼすことが危惧される。そのため、特許文献１に記載されたローラヘミング加工システムでは、ヘミングフランジ部のうち位置決めのための爪部に対応する部分では、爪部と干渉することがないような軌跡でヘミング加工ツールを移動させる必要があり、ヘミング加工ツールの軌跡制御が複雑になるとともに、該当部位では移動速度も低下させる必要があり、それによって生産性の低下も余儀なくされることとなって好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０３９３２０号
【発明の概要】
【０００５】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ローラヘミング加工を施すにあたり、ワークの位置決めのための手段とヘミング加工ツールとの干渉が不可避であるとの前提のもとで、そのワークの位置決めのための手段を可動式のものとすることで、ヘミング加工ツールと位置決め手段との干渉がヘミング加工品質に悪影響を及ぼさないように考慮されたローラヘミング加工装置およびローラヘミング加工方法を提供するものである。
【０００６】
本発明では、パネル状のワークが投入されるヘミングダイの周囲の一部にはワークに付帯するヘミングフランジ部の根元部に当接してワークの位置決めを司るネストブロックを設けてあり、このネストブロックはヘミング加工ツールによる押し付け方向で出没可能で且つヘミングフランジ部の長手方向で揺動変位可能に弾性支持されている構造のものとした。
【０００７】
これにより、ヘミング加工の際にヘミング加工ツールがネストブロックと干渉したとしても、出没方向または揺動変位方向でのネストブロックの自由度のために、ヘミング加工ツールで押しのけるようにしてネストブロックをヘミング加工品質に悪影響を及ぼすことがない位置まで退避させることが可能である。そのため、ネストブロックの存在を特に意識することなしにヘミング加工ツールをヘミングフランジ部の長手方向に沿って移動させるだけで必要なヘミング加工を施すことができる。
【０００８】
本発明によれば、ヘミング加工ツールによる押し付け方向で出没可能で且つヘミングフランジ部の長手方向で揺動変位可能に弾性支持されているネストブロックを採用したことにより、ヘミング加工ツールがネストブロックと干渉したとしても、ネストブロックをヘミング加工品質に悪影響を及ぼすことがない位置まで退避させることが可能であり、これによってヘミング加工品質が向上する。
【０００９】
また、ネストブロックの存在を特に意識することなしにヘミング加工ツールをヘミングフランジ部の長手方向に沿って移動させるだけで必要なヘミング加工を施すことができるから、ヘミング加工ツールの移動軌跡の制御を簡略化することができるとともに、ヘミング加工ツールの移動速度の低下をもたらすことがないため、生産性の向上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るローラヘミング加工装置での加工進捗状態を示す図で、パネル投入、プリへミング（予備曲げ）加工およびヘミング（本曲げ）加工のそれぞれの要部断面説明図。
【図２】図１におけるプリへミング（予備曲げ）加工およびヘミング（本曲げ）加工の詳細を示す要部斜視図。
【図３】本発明に係るローラヘミング加工装置でのヘミング加工を司るヘミング加工ステージの概略を示す説明図。
【図４】図３のロボットに支持されるローラヘミング加工のためのツールユニットの斜視図。
【図５】図４のツールユニットを別の方向から見た斜視図。
【図６】（Ａ）は図３に示したヘミングダイの要部斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のヘミングダイでのプリへミング（予備曲げ）加工時の説明図。
【図７】図６に示したヘミングダイのさらなる要部拡大図。
【図８】（Ａ）は図７に示したネスト機構単体での斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）を反対側から見た斜視図。
【図９】（Ａ）は図８に示したネスト機構においてフロントカバーを取り外した状態を示す斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿った断面図。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）共に図６の（Ｂ）に続く加工進捗状況を示す説明図。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）共に図１０の（Ｂ）に続く加工進捗状況を示す説明図。
【図１２】図６および図１０，１１に示したヘミング加工の変形例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜１２は本発明に係るローラヘミング加工装置を実施するためのより具体的な形態を示す図であって、ここでは、パネル状のワークとしてのドアアウタパネルとドアインナパネルとのヘミング結合をもって構成される自動車のドアパネル（例えばフロントドアパネルまたはリアドアパネル）のヘミング加工に適用した例を示している。
【００１２】
ドアパネルのローラヘミング加工とは、図１の（Ａ）に示すように、ドアインナパネル（以下、単にインナパネルと言う。）Ｗｂとヘミング結合されることになるドアアウタパネル（以下、単にアウタパネルと言う。）Ｗａの周縁部には予めヘミングフランジ部Ｆが直立姿勢または起立姿勢にて曲折形成されていることから、ヘミング加工用金型としてのヘミングダイ１とアウタパネルＷａおよびインナパネルＷｂとの相対位置決めを行った上で、同図（Ｂ）のほか図２の（Ａ）に示すように、ローラ状のヘミング加工ツールであるところの予備曲げ用のヘミングローラ５Ａを用いてアウタパネルＷａ側のヘミングフランジ部ＦをインナパネルＷｂ側に４５度程度まで折り曲げるプリヘミング加工（予備曲げ）と、図１の（Ｃ）のほか図２の（Ｂ）に示すように、同じくローラ状のヘミング加工ツールであるところの本曲げ用のヘミングローラ５Ｂを用いてプリヘミング加工後のヘミングフランジ部ＦをインナパネルＷｂの端部に重合するまでさらに折り返して、アウタパネルＷａの本体部とヘミングフランジ部Ｆとの間にインナパネルＷｂの端部を挟み込むようにしてヘミング結合する本ヘミング加工（本曲げ）と、の双方を含むものである。なお、図２ではインナパネルＷｂを図示省略してある。
【００１３】
そして、図３に示すように、ヘミングダイ１の近くには産業用ロボットであるヘミング加工ロボット（以下、単にロボットと言う。）２が配置されていて、このロボット２のロボットアームの先端には図４，５に示すようなツールユニット３を支持させてある。ツールユニット３のホルダ４にはローラ状のヘミング加工ツールであるところの直径が異なる回転自在な三種類のヘミングローラ５Ａ〜５Ｃを同一軸線上に設けてあり、これらの三種類のヘミングローラ５Ａ〜５Ｃを選択的に使い分けることで図１，２に示したようなプリへミングを含むヘミング加工が施されることになる。
【００１４】
ここで、図４，５に示した三種類のヘミングローラ５Ａ〜５Ｃのうち最大直径のヘミングローラ５Ｂは主としてヘミング（本曲げ）加工用として用いられ、そのヘミングローラ５Ｂの外周面は円筒面となっている。また、中間の直径のヘミングローラ５Ａは主として予備曲げ加工用として用いられ、そのヘミングローラ５Ａの外周面は円錐面となっている。さらに、最小直径のヘミングローラ５Ｃは例えばドアパネルのコーナー部等の極小径の曲率部における予備曲げおよび本曲げ加工用として用いられ、そのヘミングローラ５Ｃの外周面は円筒面と円錐面とが併存したものとなっている。
【００１５】
図６は図３に示したヘミングダイ１の要部拡大図を示していて、周知のようにヘミングダイ１のダイフェース１ａ上には加工対象となるアウタパネルＷａがインナパネルＷｂとセットにした状態で投入される。ヘミングダイ１の周囲の一部にはヘミングダイ１上に投入されたアウタパネルＷａの位置決めを司るネスト機構６を設けてある。なお、アウタパネルａの一辺部ごとに所定間隔で少なくとも二つのネスト機構６が配置されるが、図６では一つのネスト機構６のみ図示してある。
【００１６】
ネスト機構６は、支持部材としての略矩形状のホルダ７をボルトにてヘミングダイ１の側壁面１ｂに固定し、そのホルダブロック７に可動式のネストブロック８を支持させたものである。
【００１７】
図７は図６の（Ａ）のさらなる要部拡大図を、図８，９は図７のネスト機構６単独での詳細をそれぞれ示していて、これらの図７〜９から明らかなように、ホルダ７は矩形状で且つ段付き状のバックプレート７ａと、このバックプレート７ａとほぼ同形状のフロントカバー７ｂとからなり、それらのバックプレート７ａとフロントカバー７ｂとをボルト９にて共締めすることで両者の間に可動式のネストブロック８を支持させてある。さらに、ネスト機構６のホルダ７は後述するヘミングダイ１の彫り込み部１４に対してボルト１６にて所定の傾斜姿勢で堅固に固定されている。
【００１８】
図８，９に示すように、ネストブロック８は偏平状で幅広の取付基部８ａから上方に向かって先細り形状のネスト爪部８ｂを一体的に突出形成したものであり、取付基部８ａには互いに平行な一対の長穴１０を形成してある。また、ネストブロック８はバックプレート７ａ側の段状部１１との間に介装した一対の弾性体である圧縮コイルスプリング１２によって上方に向けて付勢されている。他方、ホルダ７を形成しているバックプレート７ａとフロントカバー７ｂとに跨って一対のピン１３を打ち込んであり、これらのピン１３はネストブロック８側の長穴１０に挿通されている。
【００１９】
そして、それぞれのピン１３の直径はネストブロック８側の長穴１０の幅寸法よりも小さく設定されていて、長穴１０とピン１３との関係としてはいわゆる遊嵌的な嵌め合いとなっている。これにより、ネストブロック８はホルダ７に対して上下方向である図８の（Ａ）の矢印Ｐ１方向に出没可能であり、同時にそれぞれの長穴１０の範囲内で同図の矢印Ｐ２方向に揺動変位可能となっている。ただし、ネストブロック８に外力が加わらない状態では、図９の（Ａ）の長穴１０の下端部にピン１３が当接することで、ネストブロック８は図７〜９の状態を自己保持することができるようになっている。
【００２０】
図７において、ヘミングダイ１の側壁面１ｂのうちネスト機構６が取り付けられる部分には一段低い彫り込み部１４が予め形成されていて、この彫り込み部１４の内底面にネスト機構６のホルダ７が固定されているとともに、ネスト機構６におけるネスト爪部８ｂの背面側は彫り込み部１４に連続するようにしてネスト爪部８ｂよりも幅広の逃げ凹部１５が形成されている。これにより、ネストブロック８のうち少なくともその先端部であるネスト爪部８ｂは逃げ凹部１５に臨んでいるとともに、ネスト爪部８ｂはヘミングダイ１に対して非接触状態となっている。そして、図７から明らかなように、ネスト爪部８ｂにおける先鋭状の先端部がヘミングダイ１のダイフェース１ａよりもわずかに上方に突出している。
【００２１】
また、図７のほか図８，９に示すように、ネスト爪部８ｂは正面視においてその幅寸法が上方（図６の（Ａ）におけるヘミングフランジ部Ｆの突出方向）側に向かって漸次小さくなるようないわゆる先細り形状のものとして形成されていて、同時にネスト爪部８ｂは側面視においてもその厚み寸法が上方（図６の（Ａ）におけるヘミングフランジ部Ｆの突出方向）側に向かって漸次小さくなるようないわゆる先細り形状のものとして形成されている。さらに、ネストブロック８の先端部のネスト爪部８ｂは、先に述べたように先細り形状のものでありながら、同時にその断面形状は図９の（Ｂ）に示すように略山形状のものとなっている。
【００２２】
そして、図６の（Ａ）に示したように、ヘミングダイ１のダイフェース１ａ上には予めヘミングフランジ部Ｆが形成されたアウタパネルＷａが投入されて載置されることから、ネスト機構６におけるネストブロック８はヘミングフランジ部Ｆの突出方向（図８の（Ａ）の矢印Ｐ１方向）で出没可能で且つヘミングフランジ部Ｆの長手方向（図８の（Ａ）の矢印Ｐ２方向）で揺動変位可能に弾性支持されていることになる。
【００２３】
ここで、図７から明らかなように、ヘミングダイ１の側壁面１ｂの上端部は角度θの傾斜面となっていて、図７の側面視ではネスト爪部８ｂの外側面がヘミングダイ１における角度θの側壁面１ｂの上端部とほぼ面一状態となるように予め設定してある。
【００２４】
したがって、このように構成されたローラヘミング加工装置によれば、図６の（Ａ）に示すように、予め周縁部にヘミングフランジ部Ｆが形成されたアウタパネルＷａをヘミングダイ１上に投入して、そのアウタパネルＷａをヘミングダイ１で支える。その際に、ヘミングダイ１の周囲にネスト機構６が付帯していて、図７のほか図１の（Ａ）に示すように、そのネストブロック８の先端のネスト爪部８ｂがダイフェース１ａよりもわずかに上方に突出しているので、ヘミングフランジ部Ｆの根元部をネストブロック８の先端のネスト爪部８ｂに当接させて位置決めする。
【００２５】
こうして、ネストブロック８を基準にアウタパネルＷａが位置決めされると、ヘミングダイ１には図示しないバキュームカップやメカニカル式のクランプ機構が付帯しているので、これらのバキュームカップやクランプ機構の作動によってアウタパネルＷａがヘミングダイ１のダイフェース１ａに押し付けられるようにしてクランプされ、同時にインナパネルＷｂがアウタパネルＷａに押し付けられるようにしてクランプされることになる。
【００２６】
アウタパネルＷａがヘミングダイ１上に位置決め・クランプされると、図３のロボット２が起動し、図４，５に示したツールユニット３を用いてアウタパネルＷａに対するプリへミング加工（予備曲げ）とそれに続くヘミング加工（本曲げ）とを施すことになる。
【００２７】
ここで、図６の（Ａ）では、プリへミング加工（予備曲げ）に先立って、ヘミングダイ１上にアウタパネルＷａが投入された状態を示しているのに対して、同図（Ｂ）以降では、図１の（Ｂ）および図２の（Ａ）の形態をもって既にヘミングフランジ部Ｆに対するプリへミング加工（予備影）が終了していて、そのプリヘミング加工（予備曲げ）に続いてヘミング加工（本曲げ）を施す場合の例を示している。
【００２８】
図６の（Ｂ）に示すように、アウタパネルＷａのヘミングフラジ部Ｆに既にプリへミング加工（予備曲げ）が施されている状態においても、図１の（Ｂ）に示すように、そのヘミングフランジ部Ｆの根元部がネストブロック８の先端のネスト爪部８ｂに当接して位置決めが施されている。
【００２９】
この状態で、ヘミングフランジ部Ｆに沿わせるかたちで図４，５のツールユニット３におけるヘミングローラ５Ｂを転動させつつ移動させると、既にプリへミング加工（予備曲げ）が施されているヘミングフランジ部Ｆが平坦になるまでさらに折り返されて、図１０の（Ａ）に示すように徐々にヘミング加工（本曲げ）が施されることになる。
【００３０】
そして、図１０の（Ｂ）に示すように、ヘミングローラ５Ｂの転動の進行に伴い、そのヘミングローラ５Ｂがネストブロック８のネスト爪部８ｂと干渉するようになると、ネストブロック８はヘミングローラ５Ｂにより押されてヘミングローラ５Ｂの転動方向に変動変位して退避することになる。これにより、ヘミングローラ５Ｂがネストブロック８と干渉してもネストブロック８がヘミング加工品質に何ら悪影響を及ぼすことはなく、ヘミングローラ５Ｂによるヘミング加工を継続して行うことが可能となる。その結果として、ヘミングローラ５Ｂの移動速度やネストブロック８に対するヘミングローラ５Ｂの接触角等に依存せずに、ネストブロック８を安定して動作させることが可能であることから、例えばヘミング結合部の外板面側に歪みが発生するようなこともなければ、ヘミング結合不良が発生することもない。
【００３１】
この後、図１１の（Ａ）に示すように、ヘミングローラ５Ｂがネストブロック８の真上に到達すると、ネストブロック８は傾動変位したままの姿勢でヘミングローラ５Ｂにより下方に押し込まれて、ヘミングローラ５Ｂの通過を許容する。これにより、上記と同様にネストブロック８がヘミング加工品質に何ら悪影響を及ぼすことがなく、ヘミングローラ５Ｂによるヘミング加工を継続して行うことが可能となる。そして、図１１の（Ｂ）に示すように、ヘミングローラ５Ｂがネストブロック８の上を通過し終わると、ネストブロック８は図６の（Ａ）と同様の初期状態に復帰する。
【００３２】
この場合において、先に述べたように、ネストブロック８はその幅寸法および厚み寸法共に上方に向かって先細り形状のものとなっていて、ネスト爪部８ｂの先端の先鋭部のみにヘミングローラ５Ｂが当接するだけであり、しかも図１の（Ｃ）から明らかなように、ネスト爪部８ｂの少なくとも先端部はヘミングダイ１に対して非接触となっているので、ヘミングローラ５Ｂとの干渉退避のためのネストブロック８の挙動、すなわちヘミングローラ５Ｂの押圧力によるネストブロック８の下降（没入）動作や傾動または揺動変位動作が安定して行われる。
【００３３】
なお、このような一連のネストブロック８の挙動は、図１２に示すように、ヘミングローラ５Ｂの移動方向が逆になったとしても、ネストブロックの倒れ方向が逆向きとなるだけで何ら異なるところがなく、本実施の形態のネストブロック８は実質的にヘミングローラ５Ｂの移動方向を問わないことになる。
【００３４】
ここで、図１の（Ｃ）に示すように、ヘミングフランジ部Ｆは根元部側の曲率部をもって折り返されることで、同図の右方向に引き込まれるかたちとなってネストブロック８のネスト爪部８ｂからわずかに離間するかたちとなるが、ヘミング加工が終了した時点ではネスト爪部８ｂによる位置決め機能は既に不要となっているので何ら問題となることはない。
【００３５】
また、図６の（Ｂ）のほか図１１，１２での一連の挙動は、先に述べたように図１の（Ｃ）および図２の（Ｂ）のへミング加工（本曲げ）についてのものであるが、へミング加工（本曲げ）に先立つ図１の（Ｂ）および図２の（Ａ）のプリへミング加工（予備曲げ）についても実質的に同様なものとなる。
【００３６】
この場合において、図１の（Ｂ）から明らかなように、プリへミング加工（予備曲げ）の際には、ヘミングフランジ部Ｆに対してヘミングローラ５Ａが斜め方向から当接することになるので、ヘミングローラ５Ａはネストブロック８と一段と干渉しやすい傾向となるが、先に述べたようにネストブロック８はその幅寸法および厚み寸法共に上方に向かって先細り形状のものとなっていてネスト爪部８ｂの先端の先鋭部のみにヘミングローラ５Ａが当接するだけでなく、ネスト爪部８ｂそのものが図９の（Ｂ）のようにいわゆる断面山形状のものとなっているので、先のへミング加工（本曲げ）の場合と同様にヘミングローラ５Ａとの干渉からネストブロック８を容易に退避させることができる。
【００３７】
また、図１の（Ｂ）から明らかなように、プリへミング加工（予備曲げ）の際には、ヘミングフランジ部Ｆに対してヘミングローラ５Ａが斜め方向から当接することになるので、ネスト爪部８ｂはヘミングローラ５Ａによりヘミングダイ１に対し押し付けられるような力が作用することになるが、先に述べたようにネストブロック８先端の少なくともネスト爪部８ｂはヘミングダイ１に対して非接触となっているので、ヘミングローラ５Ａの押圧力によるネストブロック８の下降（没入）動作や傾動または揺動変位動作は安定して行われることになる。
【００３８】
そして、図１の（Ｂ）ではヘミングフランジ部Ｆの角度βが４５度程度の場合を示しているが、本実施の形態によるネストブロック８では、ヘミングフランジ部Ｆの角度βが６５度程度となってもヘミングローラ５Ａとの干渉からネストブロック８を容易に退避させることができることが確認できた。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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