(57)【要約】      （修正有）【課題】車体パネルのキャラクターラインに近接して発生する「線ずれ」を安定して且つ均一に消去できる自動研磨方法を提供する。【解決手段】フロントフェンダーＦのキャラクターラインＣに近接する線ずれＳの消去を目的として、粗研磨工程と仕上げ研磨工程の二工程に分けて力制御ロボット１にて研磨加工を行う。粗研磨工程では、研磨ディスクをキャラクターラインＣから浮かせて線ずれＳのみに当たるように傾けた状態で、キャラクターラインＣと平行に移動させて研磨を行う。仕上げ研磨工程では、研磨パッドをキャラクターラインＣおよび線ずれＳの双方に当てた状態で、それらキャラクターラインＣおよび線ずれ部Ｓの双方を研磨パッドが横切るよう移動させて研磨を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形により凸状のキャラクターラインが成形された車体パネルのうちキャラクターラインに近接する線ずれ部を力制御ロボットに持たせた研磨加工ツールにて研磨して上記線ずれ部を消去する車体パネルの自動研磨方法であって、
上記研磨作業は、粗研磨加工ツールの回転型の研磨部材による粗研磨工程と、同じく仕上げ研磨加工ツールの回転型の研磨部材による仕上げ研磨工程と、の二工程に分けて行うものであり、
上記粗研磨工程では、研磨部材をキャラクターラインから浮かせて線ずれ部のみに当たるように傾けた状態でキャラクターラインと平行に粗研磨研磨ツールを移動させて研磨を行う一方、
上記仕上げ研磨工程では、研磨部材をキャラクターラインおよび線ずれ部の双方に当てた状態でそれらキャラクターラインおよび線ずれ部の双方を研磨部材が横切るように仕上げ研磨加工ツールを移動させて研磨を行うことを特徴とする車体パネルの自動研磨方法。
【請求項２】
上記仕上げ研磨工程では、研磨部材をキャラクターラインおよび線ずれ部の双方に当てた状態でそれらキャラクターラインおよび線ずれ部の双方を研磨部材が横切るように仕上げ研磨加工ツールを移動させながら且つキャラクターラインと平行に仕上げ研磨加工ツールを移動させて研磨を行うことを特徴とする請求項１に記載の車体パネルの自動研磨方法。
【請求項３】
上記仕上げ研磨工程では、キャラクターラインおよび線ずれ部の双方にまたがる円を連続的に描きながらキャラクターラインと平行に仕上げ研磨加工ツールを移動させて研磨を行うことを特徴とする請求項２に記載の車体パネルの自動研磨方法。
【請求項４】
上記力制御ロボットは、粗研磨用の粗研磨加工ツールと仕上げ研磨用の仕上げ研磨加工ツールとを共に備えていて、
上記粗研磨加工ツールと仕上げ研磨加工ツールとを使い分けて、粗研磨加工とそれに続く仕上げ研磨加工とを行うことを特徴とする請求項３に記載の車体パネルの自動研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形された車体パネルを自動研磨する方法に関し、特に車体パネルの一部にキャラクターラインがプレス形成される場合に、そのキャラクターラインに近接して不可避的に発生する「線ずれ」の消去を目的とした車体パネルの自動研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の外板パネルであるフロントフェンダーやリアフェンダーあるいはドア等の開閉体のアウタパネルにおいては、その絞り成形時に車体全体のデザイン意匠上の観点から凸状のキャラクターライン（主として加飾を目的とした折り曲げ線）が同時成形されることがある。そして、シャープなキャラクターラインを表現するべく、キャラクターラインの稜線の曲率の度合いが大きくなる（曲率半径が小さくなる）ほど、そのキャラクターラインに近接して「線ずれ」と称される外観不具合の発生が不可避とされる。
【０００３】
この「線ずれ」は、キャラクターラインの成形を司るポンチの先端と素材であるブランク材が当たっているところが成形初期と終わりとでずれる場合に、初期当たりの曲げ癖が残跡として残る線状模様のことで「ラインずれ」とも称され、一般的には本来のキャラクターラインと平行に発生する。この「線ずれ」対策として、例えばプレス機におけるしわ押さえ力のバランス調整等を行ってもなおも消去しきれない場合には、後加工での手直しとしてやむを得ず「線ずれ」を人手による研磨作業で除去（消去）することが行われている。
【０００４】
なお、「線ずれ」については非特許文献１に詳しい。また、「線ずれ」対策ではないものの、塗装の前処理方法としてアルミニウム合金製の車体パネルを研削する技術が特許文献１に、車体パネルにおける溶接ビードを研削する技術が特許文献２にそれぞれ記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８１２０８号公報
【特許文献２】特開平６−１１４７０７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】マツダ技報，Ｎｏ．３１（２０１３），「新型アクセラにおけるボデー造り革新〜デザインを際立たせるクルマ造り〜」，中野，酒井，山田，Ｐ３８〜Ｐ４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、手作業での「線ずれ」の研磨作業は作業者個々の感あるいは熟練に大きく依存し、作業者の負担も大きく、仕上げ品質にばらつきが発生しやすいことから、手作業に代わって安定して且つ均一に「線ずれ」を消去することができる自動研磨技術の実現が要望されていた。
【０００８】
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、プレス成形された車体パネルのキャラクターラインに近接して不可避的に発生する「線ずれ」を安定して且つ均一に消去することができる自動研磨方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、手作業に代わって力制御ロボットに持たせた研磨加工ツールにて線ずれ部を研磨して消去するものとし、研磨作業は、粗研磨加工ツールの回転型の研磨部材による粗研磨工程と、同じく仕上げ研磨加工ツールの回転型の研磨部材による仕上げ研磨工程と、の二工程に分けて行うものとしている。
【００１０】
そして、上記粗研磨工程では、研磨部材をキャラクターラインから浮かせて線ずれのみに当たるように傾けた状態でキャラクターラインと平行に粗研磨加工ツールを移動させて研磨を行う一方、上記仕上げ研磨工程では、研磨部材をキャラクターラインおよび線ずれの双方に当てた状態でそれらキャラクターラインおよび線ずれの双方を研磨部材が横切るように仕上げ研磨加工ツールを移動させて研磨を行うこととしている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、力制御ロボットの制御系に研磨加工ツールの移動軌跡をティーチングすることにより線ずれ部の消去を目的とした研磨作業を行うことができるから、研磨作業の効率化が図れるとともに、研磨品質の安定化と均一化が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る自動研磨方法を実施するためのより具体的な形態を示す図で、フロントフェンダーの研磨工程の概略説明図。
【図２】図１に示したロボットのａ部の拡大説明図。
【図３】粗研磨工程での加工時の詳細を示す拡大説明図。
【図４】仕上げ研磨工程での加工時の詳細を示す拡大説明図。
【図５】図４における仕上げ研磨軌跡の拡大説明図。
【図６】粗研磨工程での研磨領域と仕上げ研磨工程での研磨領域とを比較した説明図。
【図７】本発明に係る自動研磨方法を実施するためのより具体的な第２の形態を示す図で、図５に記載のものに代わる仕上げ研磨工程での仕上げ研磨軌跡を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜７は本発明に係る車体パネルの自動研磨方法を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図１は自動車のフロントフェンダーＦの研磨工程の概略を示している。また、図２は図１に示した力制御ロボット１のエンドエフェクターであるａ部を拡大した構造を示している。
【００１４】
図１に示すように、フロントフェンダーＦの研磨工程には図示を省略した位置決め治具が用意されていて、この位置決め治具に研磨対象となる車体パネルとして所定の三次元形状にプレス成形されたフロントフェンダー（以下、これを「パネル」と称する。）Ｆが位置決めされてクランプされる。
【００１５】
パネルＦは、その絞り成形時にデザイン意匠上の観点から例えば外向き凸状のキャラクターラインＣが車体前後方向に沿って連続して形成されており、キャラクターラインＣのシャープさ故に、先にも述べたように、そのキャラクターラインＣに近接してほぼ平行に線ずれＳが不可避的に発生している。
【００１６】
また、研磨工程には多関節型で且つティーチング−プレイバック型の力制御ロボット（以下、これを単に「ロボット」と称する。）１が用意されている。このロボット１のアーム２の先端には、図２に示すように、例えば６軸の力センサユニット３を介して研磨加工ヘッド４が装着されている。
【００１７】
図２に示す研磨加工ヘッド４は、例えばアーム２の先端の共通の支持体５の一方の面に粗研磨加工ツールとしてエア（空気圧）駆動方式のグラインダー（ディスクサンダー）６が装着されているとともに、支持体５の他方の面に仕上げ研磨加工ツールとして同じくエア（空気圧）駆動方式のダブルアクションサンダー（ランダムアクションサンダーとも称され、以下、単に「サンダー」と称する。）７が装着されているもので、いわゆる双頭型の研磨加工ヘッドとして構成されている。グラインダー６とサンダー７とは、両者が同時に使用されることはなく、いずれか一方が選択的に使用されるもので、これらのグラインダー６とサンダー７には、駆動空気圧の供給とその遮断を司る開閉バルブ８または９がそれぞれに付帯している。
【００１８】
本実施の形態では、後述するように、グラインダー６が粗研磨加工用に、サンダー７が仕上げ研磨加工用にそれぞれ割り当てられていて、グラインダー６は研磨部材として回転式の研磨ディスク６ａを備えているとともに、サンダー７は同じく研磨部材として回転式の研磨パッド１０を備えている。この研磨パッド１０は例えば研磨布紙加工を目的としたもので、比較的軟質の可撓性を有するパッド本体１０ａの表面に研磨布や研磨紙あるいは両者の複合材である研磨布紙１０ｂを貼り合わせたものである。なお、当然のことながら、サンダー７は仕上げ研磨加工用のものであるが故に、その研磨パッド１０における研磨布紙１０ｂの粒度は粗研磨加工用のグラインダー６の研磨ディスク６ａのそれよりも細かいものが使用される。
【００１９】
図１に示したロボット１による研磨加工は、グラインダー６を使っての粗研磨工程と、サンダー７を使っての仕上げ研磨工程と、の二工程に分けて行うものとする。
【００２０】
図３は粗研磨工程での加工時の詳細を示していて、（Ａ）は要部の拡大断面説明図、（Ｂ）は拡大平面説明図である。先に述べたように、図１での図示を省略した治具に研磨対象となるパネルＦが位置決め固定されると、ロボット１が起動するとともに、グラインダー６の研磨ディスク６ａも回転駆動され、図３の（Ａ），（Ｂ）に示すように、研磨ディスク６ａをパネルＦに押し付けた上で、予めティーチングされている粗研磨軌跡Ｍ１に沿ってグラインダー６を矢印Ｐ１方向に移動させることで粗研磨加工を行うことになる。なお、図３の粗研磨軌跡Ｍ１は、回転駆動される研磨ディスク６ａの最大円形上の一点Ｑ１に着目した軌跡を示している。
【００２１】
図３では、便宜上、パネルＦにおけるキャラクターラインＣの稜線に相当する位置を符号Ｃ１で、線ずれＳの稜線に相当する位置を符号Ｓ１でそれぞれ示していて、粗研磨工程では線ずれＳの稜線を含む凸形状を削り取って消去することを目的としている。
【００２２】
そのため、粗研磨工程では、図３の（Ａ）に示すように、研磨ディスク６ａをキャラクターラインＣの稜線Ｃ１から浮かせるようにして、それに近接する線ずれＳの稜線Ｓ１に研磨ディスク６ａが当たるように当該研磨ディスク６ａを線ずれＳに向かって前下がり状態となるように傾けるものとする。そして、その状態でキャラクターラインＣとほぼ平行な粗研磨軌跡Ｍ１に沿ってグラインダー６の研磨ディスク６ａを所定速度で矢印Ｐ１方向に移動させて粗研磨加工を行うものとする。
【００２３】
なお、パネルＦの被削面に対する研磨ディスク６ａの押し付け力および図３の粗研磨軌跡Ｍ１は、図２に示した６軸の力センサユニット３や図示外の位置センサをフィードバック要素として有するロボット１によりフィードバック制御される。
【００２４】
ここで、先にも述べたように、線ずれＳはキャラクターラインＣに近接してこれとほぼ平行に発生するため、研磨条件によってはキャラクターラインＣまでもが削り取ってしまうことが容易に起こり得る。キャラクターラインＣが削り取られてしまうと、キャラクターラインＣの稜線Ｃ１の曲率の度合い（曲率半径）の変化によって本来のデザイン意匠性が損なわれることになり、好ましくない。キャラクターラインＣまでも削り取られるか否かは、図３に示した研磨ディスク６ａの先端とキャラクターラインＣの稜線Ｃ１との距離ｄに大きく依存し、距離ｄが小さいほどキャラクターラインＣまでも削り取りやすくなる。そのため、粗研磨加工を行うにあたり、ロボット１はキャラクターラインＣに平行な粗研磨軌跡Ｍ１に沿って距離ｄを一定に保ちながらグラインダー６を矢印Ｐ１方向に動かして研磨加工を行うものとする。
【００２５】
その一方、図４は仕上げ研磨工程での加工時の詳細を示していて、図３と同様に、（Ａ）は要部の拡大断面説明図、（Ｂ）は拡大平面説明図である。図３に示した粗研磨加工が終了すると、図２に示したグラインダー６における研磨ディスク６ａの回転駆動が停止される一方で、サンダー７の研磨パッド１０が回転駆動され、図４の（Ａ）に示すように、研磨パッド１０をパネルＦに押し付けた上で、予めティーチングされている仕上げ研磨軌跡Ｍ２に沿ってサンダー７を矢印Ｐ２方向に移動させることで仕上げ研磨加工を行うことになる。なお、図４の仕上げ研磨軌跡Ｍ２は、図３と同様に、回転駆動される研磨パッド１０の最大円形上の一点Ｑ２に着目した軌跡を示している。
【００２６】
図４では、図３と同様に、パネルＦにおけるキャラクターラインＣの稜線に相当する位置を符号Ｃ１で、線ずれＳの稜線に相当する位置を符号Ｓ１でそれぞれ示していて、仕上げ研磨工程では、先の粗研磨加工にて線ずれＳがほとんど削り取られているとの前提の下に、線ずれＳの削り跡が周辺部と面一状態となって滑らかに連続するように平滑に仕上げることを主たる目的としている。
【００２７】
そのため、仕上げ研磨工程では、図４の（Ａ）に示すように、研磨パッド１０の研磨面である研磨布紙１０ｂを被研削面とほぼ平行に保ったまま被削面に押し当てて研磨加工を行うことになるが、キャラクターラインＣとほぼ平行な研磨軌跡で加工すると、キャラクターラインＣと直交する方向を滑らかに仕上げることができないだけでなく、研磨パッド１０を二次元平面的に動かした方が研磨効率が良いことになる。
【００２８】
そこで、仕上げ研磨工程では、研磨パッド１０が線ずれＳに沿って小さな円を連続的に描くようにサンダー７を動かして加工するものとする。より具体的には、図４に示すように、研磨パッド１０をキャラクターラインＣおよび線ずれＳの双方にまたがるように当てた状態で、それらキャラクターラインＣおよび線ずれＳの双方を研磨パッド１０がそれらのほぼ直交方向に横切るように、例えば図５に示す半径Ｒ１が大きな円とそれよりも半分程度の半径Ｒ２の小さな円とを交互に且つ滑らかに連続させて描きながらキャラクターラインＣおよび線ずれＳの長手方向に移動させる仕上げ研磨軌跡Ｍ２のもとで研磨加工を施すものとする。これにより、図４に示す仕上げ研磨軌跡Ｍ２には、当然に矢印Ｐ２方向の変位と矢印Ｐ３方向の変位とが含まれていることになる。
【００２９】
なお、この仕上げ研磨工程においても、パネルＦの被削面に対する研磨パッド１０の押し付け力および図４，５の仕上げ研磨軌跡Ｍ２は、図２に示した６軸の力センサユニット３や図示外の位置センサをフィードバック要素として有するロボット１によりフィードバック制御される。また、図４の（Ａ）に示すように、サンダー７の研磨パッド１０の研磨面の比較的広い範囲を被削面に押し当てたとしても、図２に示した研磨パッド１０のパッド本体１０ａ自体が可撓性を有していて、しかも研磨パッド１０の研磨布紙１０ｂによる研磨量は極小であるので、キャラクターラインＣによるデザイン意匠性を阻害してしまうことはない。
【００３０】
ここで、図６の（Ａ）は粗研磨工程での研磨領域Ｅ１を、同図の（Ｂ）は仕上げ研磨工程での研磨領域Ｅ２をそれぞれ示している。こられの図から明らかなように、（Ａ）の粗研磨工程では、線ずれＳを削り取るべく比較的狭い範囲である領域Ｅ１をその線ずれＳに沿って集中的に研磨しているのに対して、（Ｂ）の仕上げ研磨工程では、線ずれＳの削り取り跡が周辺部と面一状態となって滑らかに連続するように平滑に仕上げるべく、キャラクターラインＣの一部を含む広い範囲である領域Ｅ２を研磨していることが理解できる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、ロボット１の制御系に研磨加工ツールであるグラインダー６あるいはサンダー７の移動軌跡をティーチングすることにより、キャラクターラインＣに近接して不可避的に発生する線ずれＳの消去を目的とした研磨作業を容易に行うことができるため、研磨作業の効率化が図れるとともに、研磨品質の安定化と均一化が図れるようになる。
【００３２】
また、少なくとも粗研磨工程では研磨ディスク６ａがキャラクターラインＣに当たることがないので、キャラクターラインＣまでも削ってしまうことがなく、キャラクターラインＣによって付与されるデザイン意匠性を阻害することがない。
【００３３】
特に、キャラクターラインＣに近接する線ずれＳの消去を目的とした研磨作業を粗研磨工程と仕上げ研磨工程の二工程に分けて行うものとし、粗研磨工程では線ずれＳの削り取りを行う一方で、仕上げ研磨工程ではキャラクターラインＣと線ずれＳの双方にまたがる広い範囲を仕上げ研磨するようにしているので、線ずれＳを削り取ってしまっても、当該部位とキャラクターラインＣを含む周辺部とを面一状態として滑らかに連続させることができ、キャラクターラインＣをシャープなものとしてそのキャラクターラインＣにより付与されるデザイン意匠性を一段と際立たせることができる。
【００３４】
加えて、仕上げ研磨工程では、図４，５に示したように、大小の円を連続的に描きながらキャラクターラインＣの長手方向にサンダー７を移動させる仕上げ研磨軌跡Ｍ２としているため、その仕上げ研磨軌跡Ｍ２のベクトルが連続的に様々な方向に変化するかたちとなって、研磨むらを抑制できるとともに、仕上げ効率がきわめて良好なものとなる。
【００３５】
図７は本発明に係る車体パネルの自動研磨方法の第２の実施の形態を示す図で、図５に記載のものに代わる仕上げ研磨工程での仕上げ研磨軌跡Ｍ１２を示している。
【００３６】
この第２の実施の形態では、図２に示した仕上げ研磨加工ツールであるダブルアクションタイプのサンダー７に代えていわゆるシングルアクションタイプのサンダーを用いるものとし、図７に示すように、線ずれＳの位置を横切るようにジグザグ状または鋸歯状の仕上げ研磨軌跡Ｍ１２のもとでサンダーを動かして加工を行うものとする。この第２の実施の形態においては、図５と比べて矢印Ｐ２方向の仕上げ研磨軌跡Ｍ１２同士の重なりが少ないため、仕上げ研磨品質が若干低下することになるものの、先の第１の実施の形態とほぼ同様の効果が得られることになる。
【００３７】
ここで、上記各実施の形態では、粗研磨工程および仕上げ研磨工程共に、研磨部材である研磨ディスク６ａまたは研磨パッド１０の１パス（往動）動作（キャラクターラインＣの長手方向に１回のみ移動させる動作）にて所定の研磨加工を施すようにしているが、必要に応じて同じ方向でのｎ回のパス動作あるいは１往復のパス動作にて研磨加工を施すようにしても良い。
【００３８】
また、上記各実施の形態では、研磨すべき車体パネルとしてフロントフェンダーＦを例にとって説明したが、キャラクターラインＣに近接して線ずれＳが不可避的に発生するパネルであればフロントフェンダーＦ以外のパネルでも同様に本発明を適用することができる。
【００３９】
さらに、図２に示したグラインダー６とサンダー７とをそれぞれに独立した力制御ロボットに持たせた上で、粗研磨加工と仕上げ研磨加工とを行うようにしても良い。ただし、設備費の低減および研磨作業の一層の効率化を図る上では、上記各実施の形態のように、共通のロボット１にグラインダー６とサンダー７の双方を持たせることが望ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１…力制御ロボット
４…研磨加工ヘッド
６…グラインダー（粗研磨加工ツール）
６ａ…研磨ディスク（研磨部材）
７…ダブルアクションサンダー（仕上げ研磨加工ツール）
１０…研磨パッド（研磨部材）
Ｃ…キャラクターライン
Ｆ…フロントフェンダー
Ｍ１…粗研磨軌跡
Ｍ２…仕上げ研磨軌跡
Ｓ…線ずれ
【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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