(57)【要約】【課題】ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ワークの歪みや変形を防止する。【解決手段】ヘミング加工装置１０ａは、ホイールアーチ部１６のフランジ１７を折り曲げる移動可能なヘミングユニット２０と、ホイールアーチ部１６に対する表面４９ａがホイールアーチ部１６の面１６ｂと比較して両端に隙間ができるように形成され、面１６ｂに当接してヘミング加工をする転動箇所Ｐを支持する移動金型１８と、該移動金型１８を移動させる金型用ロボット７２とを有する。移動金型１８とヘミングローラ３０とによりホイールアーチ部１６を挟みフランジ１７に対してヘミングローラ３０を転動させながら折り曲げる際、転動箇所Ｐで移動金型１８がホイールアーチ部１６を支持するように、金型用ロボット７２が移動金型１８の向きを調整する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークのフランジを折り曲げヘミング加工を行うヘミングローラと、
前記ワークを支持する移動金型と、
前記移動金型を移動させる金型移動手段と、
を用い、
前記金型移動手段が前記移動金型の向きを調整しながら前記移動金型と前記ヘミングローラとにより前記ワークを挟み前記フランジに対してヘミング加工を行うことを特徴とするヘミング加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のヘミング加工方法において、
前記金型移動手段は、前記ヘミングローラを移動させるローラ移動手段と同期して動作し、前記移動金型の向きを調整することを特徴とするヘミング加工方法。
【請求項３】
ヘミングローラと、
前記ヘミングローラをワークのフランジに転動させるローラ移動手段と、
前記ワークを支持する移動金型と、
ローラの転動に合わせて前記移動金型の向きを調整可能なように弾性体を介して前記移動金型を保持する金型移動手段と、
を有することを特徴とするヘミング加工装置。
【請求項４】
ヘミングローラと、
前記ヘミングローラをワークのフランジに転動させるローラ移動手段と、
前記ワークを支持する移動金型と、
ローラの転動に合わせて前記移動金型の向きを調整する金型移動手段と、
を有することを特徴とするヘミング加工装置。
【請求項５】
請求項４記載のヘミング加工装置において、
前記金型移動手段は、プログラム動作可能な多関節ロボットであることを特徴とするヘミング加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動金型に合わせてワークの端部に設けられたフランジを折り曲げるヘミング加工方法及びヘミング加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（又はプリヘミング）、仕上げ曲げ（又は本ヘミング）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。
【０００３】
このようなロールヘミング加工としては、専用スペースにおける専用工程に設けられた固定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ユニットをフランジに沿って転動させることによりロールヘミングを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この方法では、大きい固定金型の上面にワークを載置した状態で加工を行っている。
【０００４】
また、特許文献３記載のフランジング装置では、移動金型に相当する薄く細長い保護ストリップをワークの端のリムストリップに当てた状態で、保護ストリップに対して圧力ローラを転動させつつリムストリップに対して押圧ローラで押圧しながら挟み込むようにしてヘミング加工することが提案されている。
【０００５】
さらに、本出願人は、ヘミング加工方法に関して特願２００５−３５０８８４号及び特願２００６−１６４４８５号に示す方法を提案している。
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第２５６１５９６号公報（図２、図５）
【特許文献２】特許第２９２４５６９号公報（図３（ｃ））
【特許文献３】特開２００６−１１０６２８号公報（図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ワークの形状は移動金型の形状に整合するように誤差なく形成されていることが望ましく、ワークがドアパネルやボンネットのように一枚のパネル材である場合には、加工箇所が少なく誤差が生じにくい。一方、ワークがホワイトボディのように複数の板材を溶接したボックス構造等である場合には、溶接の熱により歪みが生じ、移動金型との間に隙間が生じる場合がある。
【０００８】
ワークと移動金型との間に隙間が生じてもワークが一枚のパネル材である場合には、ローラによってパネル材に対して転動する際に該パネル材が移動金型の形状に倣うように一時的に撓むことから、ヘミング加工部は適切に曲げ加工がなされる。
【０００９】
しかしながら、ワークがボックス構造等である場合には高剛性であって撓みが生じないことから、該隙間の箇所では移動金型が有効に作用せず、ヘミング加工部に波打ち状のしわを発生させる懸念がある。また、隙間がなくなるようにローラの加圧力を過度に上げると、ワークを歪めてしまうことになる。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、移動金型をワークに確実に当接させ、ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ワークの歪みや変形を防止することのできるヘミング加工方法及び加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るヘミング方法は、ワークのフランジを折り曲げヘミング加工を行うヘミングローラと、前記ワークを支持する移動金型と、前記移動金型を移動させる金型移動手段とを用い、前記金型移動手段が前記移動金型の向きを調整しながら前記移動金型と前記ヘミングローラとにより前記ワークを挟み前記フランジに対してヘミング加工を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るヘミング加工装置は、ヘミングローラと、前記ヘミングローラをワークのフランジに転動させるローラ移動手段と、前記ワークを支持する移動金型と、ローラの転動に合わせて前記移動金型の向きを調整する金型移動手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明ではヘミングを行っている際に、ヘミングローラの転動箇所で移動金型がワークを支持するように金型移動手段が移動金型の向きを調整する。これにより、ヘミングローラによる加圧箇所が移動金型に当接し、ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ワークの歪みや変形を防止することができる。
【００１４】
また、前記金型移動手段は、プログラム動作可能な多関節ロボットであると、ワークと移動金型との位置決を迅速且つ正確に行うことができる。
【００１５】
前記金型移動手段は、前記ヘミングローラを移動させるローラ移動手段と同期して動作し、前記移動金型の向きを調整するようにしてもよい。これにより、金型移動手段が能動的に作用し、一層確実にヘミングローラによる加圧箇所を移動金型に当接させることができる。
【００１６】
さらに、本発明に係るヘミング加工装置は、へミングローラと、前記ヘミングローラをワークのフランジに転動させるローラ移動手段と、前記ワークを支持する移動金型と、ローラの転動に合わせて前記移動金型の向きを調整可能なように弾性体を介して前記移動金型を保持する金型移動手段とを有することを特徴とする。これにより、ヘミングローラの押圧力により弾性体が弾性変形し、金型移動手段が受動的に作用することになり、一層確実にヘミングローラによる加圧箇所を移動金型に当接させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明ではヘミングを行っている際に、ヘミングローラの転動箇所で移動金型がワークを支持するように金型移動手段が移動金型の向きを調整する。これにより、ヘミングローラによる加圧箇所が移動金型に当接し、ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ワークの歪みや変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るヘミング加工方法及び加工装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１９を参照しながら説明する。
【００１９】
第１の実施形態に係るヘミング加工装置１０ａ及び第２の実施形態に係るヘミング加工装置１０ｂは、いわゆるホワイトボディの状態の車両（ワーク）１２について組み立て及び加工を行う生産ライン１４における途中工程に設定されており、左後輪側のホイールアーチ部１６のフランジ１７についてロールヘミング加工を行うための装置である。ホイールアーチ部１６は１８０°の略円弧形状となっている。ヘミング加工装置１０ａ及び１０ｂによる加工前の状態において、フランジ１７はホイールアーチ部１６の端部１６ａ（図８の二点鎖線部参照）から内側に向かって９０°の屈曲形状となっている。
【００２０】
図１に示すように、第１の実施形態に係るヘミング加工装置１０ａは、ワークである車両１２のホイールアーチ部１６に接触させる移動金型１８と、先端にヘミングユニット２０を備える加工用ロボット（ローラ移動手段）７４と、生産ライン１４における所定位置（ステーション）に車両１２が搬送・配置されたことを検出する光電センサ２３と、移動金型１８を移動させる金型用ロボット（金型移動手段）７２と、統括的な制御を行うコントローラ２４とを有する。
【００２１】
図２に示すように、金型用ロボット７２は先端部に、移動金型１８のチャック部７８に係合するための金型支持機構７６が設けられている。金型支持機構７６は、チャック部７８に対して所定のチャック機構により正確に位置決めされて係合する。チャック部７８は、移動金型１８の上部の中央に設けられ、又は仮想線で示すように下方端部等に設けられる。チャック部７８を移動金型１８の上部の中央に設けることにより、重量バランスがよく、しかもヘミング加工を行う際の金型用ロボット７２の動作が前半と後半で略対称となり、動作バランスがよい。また、ホイールアーチ部１６の頂部に近い箇所で保持することから、該頂部に対する位置決め精度が高い。
【００２２】
図３に示すように、移動金型１８は、ホイールアーチ部１６に対する当接面である表面４９ａがホイールアーチ部１６の面１６ｂと比較して両端に隙間ができるように形成されており、金型用ロボット７２の作用下に、ホイールアーチ部１６の面１６ｂに当接してヘミング加工をする転動箇所Ｐを支持する。
【００２３】
ホイールアーチ部１６の面１６ｂが凸状であるときには、移動金型１８の当接面である表面４９ａはホイールアーチ部１６の面１６ｂよりも僅かに曲率の小さい緩やかな面に形成される。図４に示すように、ホイールアーチ部１６の面１６ｂが凹状であり、又は平面であるときには、移動金型１８の当接面である表面４９ａはホイールアーチ部１６の面１６ｂよりも僅かに曲率の大きい面に形成される。
【００２４】
移動金型１８の当接面である表面４９ａの形状と、ホイールアーチ部１６の面１６ｂの形状はコントローラ２４に記憶されている。
【００２５】
図１に戻り、加工用ロボット７４及び金型用ロボット７２は据置型の産業用多関節型であって、プログラム動作によって先端部を任意の位置で且つ任意の姿勢に移動可能である。
【００２６】
金型用ロボット７２の近傍で、該金型用ロボット７２の動作範囲内には、車両１２の種類に応じた複数種の移動金型１８が配置された格納台２６が設けられており、該格納台２６の位置データはコントローラ２４に記憶されている。コントローラ２４は、生産ライン１４の運行制御を行う外部の生産管理コンピュータ（図示せず）に接続され、生産ライン１４上を搬送される車両１２の種類等を示す情報がコントローラ２４に供給される。移動金型１８は小型であって、加工用ロボット７４の動作範囲内に複数配置することができる。移動金型１８は軽量で搬送が容易であって、金型用ロボット７２は小型、小出力型のもので足りる。
【００２７】
コントローラ２４は、加工用ロボット７４を制御し、移動金型１８とローラとによりワークを挟みフランジ１７に対してヘミングローラを転動させながら折り曲げる。同時に、コントローラ２４は、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０（図５参照）の転動箇所Ｐに基づいて金型用ロボット７２をリアルタイムで制御し、移動金型１８がワークを支持するように、該移動金型１８の向きを調整する。
【００２８】
図５に示すように、ヘミングユニット２０は、端面から突出するように設けられたヘミングローラ３０及びガイドローラ３２と、左右に設けられたカメラ（センサ）３４ａ及び３４ｂとを有する。カメラ３４ａ及び３４ｂは、略Ｘ軸方向を指向し、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２による転動箇所の近傍を連続的に撮像することができる。カメラ３４ａ及び３４ｂによってえられた画像はコントローラ２４に供給される。コントローラ２４ではカメラ３４ａ及び３４ｂから供給される画像３６ａ及び３６ｂ（図６参照）に基づいて、金型用ロボット７２の姿勢を制御する。
【００２９】
図６に示すように、画像３６ａ及び３６ｂには、ホイールアーチ部１６、移動金型１８、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２が撮像される。図６では、理解を容易にするため、実際の画像３６ａと画像３６ｂとを並べて示す。
【００３０】
ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、支軸３０ａ、３２ａに対して回転自在に軸支されている。また、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２はＹ方向（支軸３０ａ、３２ａが並ぶ方向）に移動可能であって、支軸３０ａと支軸３２ａとの間隔が調整され、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２により挟まれる部材に対して加圧が可能である。
【００３１】
さらに、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は、いわゆるフローティング構造であり、Ｘ方向（支軸３０ａ、３２ａの軸方向）にも移動可能である。すなわち、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は相対的な位置を保持しながらＸ方向及びＹ方向に（つまり、転動する方向に対して直交するＸＹ平面内で）移動可能であり、外力によって従動的且つ弾性的に移動する。つまり、支軸３０ａと支軸３２ａは調整された間隔を維持したままＸ方向及びＹ方向に連動して移動可能となる。
【００３２】
ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２が加工用ロボット７４に対してＸ方向及びＹ方向にフローティング可能であることにより、加工用ロボット７４のティーチングが実際にワーク形状に誤差があってもフローティング構造が誤差を吸収し、ガイドローラ３２が後述するガイド用の第１溝５２及び第２溝５４から脱線することなくヘミングローラ３０を正確にフランジ１７に沿ってガイドすることができる。
【００３３】
なお、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２の軸方向が平行でない場合には、ガイドローラ３２の軸方向をＸ方向とするとよい。
【００３４】
また、Ｙ方向はヘミングローラ３０とガイドローラ３２が対向する方向とするとよい。ヘミングローラ３０及び／又はガイドローラ３２に連結される加圧源による加圧方向と一致するように設定してもよい。
【００３５】
さらに、フローティングの方向は、少なくともＸ方向及びＹ方向を含めばよく、Ｘ方向及びＹ方向に非平行な１以上の方向をさらに含んでいてもよい。
【００３６】
さらにまた、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２の双方をフローティング構造とすることにより、ヘミングローラ３０がより正確にフランジ１７に追従することができて好適である。ただし、ガイドローラ３２のみをフローティング構造とした場合でも相当正確にフランジ１７に追従可能であり、しかもヘミングユニット２０の構造を簡便にすることができる。
【００３７】
ヘミングローラ３０は先端側に設けられたテーパローラ３８と、該テーパローラ３８と一体構造で基端側に設けられた円筒ローラ４０とからなる。テーパローラ３８は、側面視で４５°に傾斜した先細り形状の円錐台であり、稜線長さＬ１はフランジ１７の高さＨよりやや長く設定されている。円筒ローラ４０は、テーパローラ３８の基端側最大径部よりもやや大径の円筒形状であって、軸方向高さＬ２はフランジ１７の高さＨよりやや小さく設定されている。
【００３８】
ガイドローラ３２は周囲が狭幅に設定された円盤形状であり、移動金型１８に設けられた第１溝（第１ガイド条）５２又は第２溝（第２ガイド条）５４（図８参照）に係合可能である。ガイドローラ３２のＸ方向位置はヘミングローラ３０の円筒ローラ４０の高さＬ２の中心（Ｌ２／２）の位置に一致している（図８参照）。
【００３９】
図７に示すように、移動金型１８は、金型板４９をベースに構成されている。金型板４９は板形状であり、ホイールアーチ部１６に接触する側を表面４９ａ（図８参照）、その反対側の面を裏面４９ｂと呼んで区別する。また、ホイールアーチ部１６の端部１６ａからみてワーク側を内側、その反対側を外側と呼んで区別する。なお、図７においては、ヘミングユニット２０を明確に図示することが可能なように、図２に示す例と異なり、チャック部７８を移動金型１８の左下部に設けた例を示す。
【００４０】
金型板４９は、ホイールアーチ部１６の周囲に表面４９ａが当接するアーチ形の板形状であって、表面４９ａは車両１２の表面形状に合わせた３次元的な曲面に設定されている。したがって、移動金型１８がホイールアーチ部１６に取り付けられるとき、第１溝５２及び第２溝５４はフランジ１７と平行（又は略平行）に配設されるとともに、表面４９ａは車両１２に対して広い面積で面接触する。
【００４１】
移動金型１８は、ホイールアーチ部１６の端部１６ａよりやや外側に沿って形成された外側円弧部５０と、裏面４９ｂにおいて外側円弧部５０に沿って平行に設けられた第１溝５２及び第２溝５４とを有する。第１溝５２は、金型板４９上でフランジ１７の端部１６ａよりも突出した外側に設けられ、第２溝５４は端部１６ａよりも内側に設けられている。
【００４２】
移動金型１８はホイールアーチ部１６の周囲にのみ当接することから小型である。また、車両１２に対して側面から当接することから車両１２の重量が加わることがなく、耐荷重構造でないことから軽量に設定される。したがって、移動金型１８はチャック部７８を金型支持機構７６で保持することにより金型用ロボット７２により簡便に移動可能である（図１参照）。
【００４３】
次に、このように構成されるヘミング加工装置１０ａを用いて、ホイールアーチ部１６のフランジ１７についてロールヘミング加工を行う加工方法について図９を参照しながら説明する。図９に示す処理は、主にコントローラ２４による制御下において、移動金型１８、ヘミングユニット２０、加工用ロボット７４及び金型用ロボット７２によって実行される。
【００４４】
先ず、ステップＳ１において、生産管理コンピュータから次に搬送されてくる車両１２の車種の情報を確認した後、金型用ロボット７２は現在保持している移動金型１８を格納台２６の規定位置に戻し、車種に対応する別の移動金型１８を金型支持機構７６により保持する。すでに対応する移動金型１８を保持している場合には、この持ち替え作業は不要であり、また、同じ車種の車両１２が複数台連続して搬送される際には、移動金型１８を持ち変える必要がないことはもちろんである。
【００４５】
ステップＳ２において、光電センサ２３の信号を確認して車両１２が搬送されてくるまで待機する。車両１２は生産ライン１４により搬送され、加工用ロボット７４の近傍における所定位置で停止する。光電センサ２３により車両１２の搬送が確認された時点でステップＳ３へ移る。
【００４６】
ステップＳ３において、加工用ロボット７４を動作させて移動金型１８の表面４９ａを車両１２のホイールアーチ部１６の十分近傍に配置させる。つまり、このステップＳ３においては大型の重量物である車両１２は完全に停止しており、小型軽量な移動金型１８を接近させていることにより、位置決め配置は簡便になされる。
【００４７】
ステップＳ４において、移動金型１８の外側円弧部５０に接近させ、ガイドローラ３２を第１溝５２に係合させる。
【００４８】
ステップＳ５において、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させ、図８に示すようにガイドローラ３２と円筒ローラ４０により移動金型１８を挟み込む。このとき、フランジ１７はテーパローラ３８により押圧されて錐面に沿って４５°傾斜して屈曲することになる。また、図８から明らかなように、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０との距離は、第１溝５２の底部と表面４９ａとの幅ｗに規定されて、過度に接近することがない。したがって、フランジ１７が規定量以上に屈曲し、又は波立つ形状となることがない。さらに、ガイドローラ３２と円筒ローラ４０のＸ方向位置が一致するように対向配置されていることから移動金型１８を確実に挟み込むことができる。これにより、移動金型１８にモーメント力が加わることがなく、弾性変形やずれが生じることが防止される。
【００４９】
ステップＳ６において、図１０に示すように、第１溝５２にガイドローラ３２を係合させながら（倣わせながら）転動させることにより、フランジ１７を内側方向へ４５°傾斜屈曲させる第１ヘミング工程を連続的に行う。つまり、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は互いに逆方向に回転しながら転動し、テーパローラ３８の円錐面によりフランジ１７を連続的に曲げて第１ヘミング工程が行われる。このとき、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２はフローティング構造であることから、相対的な位置を保持したままＸ方向及びＹ方向に変位可能であり、加工用ロボット７４の動作軌跡に多少の誤差があっても、ガイドローラ３２は第１溝５２に正確に倣って移動することができる。したがって、テーパローラ３８はフランジ１７を規定の向きに押圧、変形させることができる。また、加工用ロボット７４の動作精度は極度に高精度である必要はなく、動作速度の高速化及び制御手順の簡便化が図られる。第１ヘミング工程によるヘミング加工は、フランジ１７の全長にわたって行われる。
【００５０】
また、図１０（及び図１３）から明らかなように、第１溝５２（及び第２溝５４）は、ガイドローラ３２のＸ方向位置を規定するとともに、Ｙ方向位置も規定しており、正確な位置決めがなされる。ヘミングローラ３０は、ガイドローラ３２と相対的な位置が保持されていることから、ガイドローラ３２と同様に正確な位置決めがなされる。
【００５１】
なお、ステップＳ５及び次のステップＳ６と同時並行的にステップＳ７が実行される。ステップＳ５及びステップＳ６は、主に加工用ロボット７４の制御を行うのに対し、ステップＳ７は加工用ロボット７４の制御に同期しながら、主に金型用ロボット７２の制御を行う。ステップＳ７は、ステップＳ５及び次のステップＳ６が行われている間、リアルタイムで実行される。
【００５２】
ステップＳ７において、コントローラ２４は、ガイドローラ３２及びヘミングローラ３０の転動箇所Ｐで移動金型１８がホイールアーチ部１６の面１６ｂを支持するように、金型用ロボット７２を駆動して移動金型１８の向きを調整する。
【００５３】
金型用ロボット７２の姿勢は、転動箇所Ｐの移動に応じて、予め記憶された移動金型１８の当接面である表面４９ａの形状、及びホイールアーチ部１６の面１６ｂの形状に基づいて計算して設定され、又は教示データに基づいて設定される。
【００５４】
ホイールアーチ部１６は、溶接等によって歪みが生じる場合があり、該歪みは予め正確に予測することは困難である。しかしながら、多数のホイールアーチ部１６は全て同じ溶接工程を経て製造されるものであることから、歪みについても略同じ傾向を示し、所定のサンプルのホイールアーチ部１６について形状を三次元的に計測及び記憶し、該形状に合わせて金型用ロボット７２の動作制御を行ってもよい。
【００５５】
また、サンプルのホイールアーチ部１６について実際に適切な動作を行うように動作教示を行い、この教示のデータに基づいて金型用ロボット７２の動作制御を行ってもよい。
【００５６】
具体的には、先ず、図１１Ａに示すように、転動箇所Ｐが移動金型１８表面４９ａの一方の端部５２ａにあるとき、該端部５２ａがホイールアーチ部１６と当接するように金型用ロボット７２を制御する。これにより、第１溝５２の一方の端部５２ａでは表面４９ａと面１６ｂは隙間なく当接し、フランジ１７は確実に折り曲げられる。これに対して、第１溝５２の中央部５２ｂ及び他方の端部５２ｃでは、一方の端部５２ａからの距離に応じて広がる隙間９０ａが生じる。
【００５７】
次に、図１１Ｂに示すように、転動箇所Ｐが中央部５２ｂに到達したときには、該中央部５２ｂがホイールアーチ部１６と当接するように金型用ロボット７２を制御する。これにより、該中央部５２ｂでは表面４９ａと面１６ｂは隙間なく当接し、フランジ１７は確実に折り曲げられる。これに対して、両側の端部５２ａ及び５２ｃの近傍では、隙間９０ｂ、９０ｃが生じる。
【００５８】
さらに転動を継続して、図１１Ｃに示すように、転動箇所Ｐが他方の端部５２ｃに到達したときには、該端部５２ｃがホイールアーチ部１６と当接するように金型用ロボット７２を制御する。これにより、第１溝５２の他方の端部５２ｃでは表面４９ａと面１６ｂは隙間なく当接し、フランジ１７は確実に折り曲げられる。これに対して、端部５２ａでは、端部５２ｃからの距離に応じて広がる隙間９０ａが生じる。
【００５９】
このように転動箇所Ｐで移動金型１８がホイールアーチ部１６を支持するように金型用ロボット７２が移動金型１８の向きを調整することにより、転動箇所Ｐのみが移動金型１８に当接し、ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ワークの歪みや変形を防止することができる。
【００６０】
また、ステップＳ７においては、カメラ３４ａ及び３４ｂから得られる画像３６ａ及び３６ｂ（図６参照）に基づいて加工用ロボット７４の姿勢制御を行い、又は姿勢の補正を行ってもよい。
【００６１】
すなわち、コントローラ２４は、得られた画像３６ａ及び３６ｂの画像処理を行い、進行方向の画像３６ａからは、転動箇所Ｐから進行方向に距離Ｌの箇所における移動金型１８とホイールアーチ部１６との隙間ｄ１、及び移動金型１８とホイールアーチ部１６との傾斜θ１を求める。
【００６２】
後方側の画像３６ｂからは、転動箇所Ｐから後方に距離Ｌの箇所における移動金型１８とホイールアーチ部１６との隙間ｄ２、及び移動金型１８とホイールアーチ部１６との傾斜θ２を求める。
【００６３】
得られた隙間ｄ１と隙間ｄ２、及び（又は）傾斜θ１及び傾斜θ２に応じて金型用ロボット７２を制御して、移動金型１８の向きを調整する。
【００６４】
このとき、コントローラ２４では、加工用ロボット７４の姿勢から転動箇所Ｐを検出できることから、金型用ロボット７２の制御としては、図７に示すように、チャック部７８から転動箇所Ｐを結ぶ仮想アーム３００を規定し、転動箇所Ｐが金型用ロボット７２の先端部であるとして、所定の座標計算により金型用ロボット７２の姿勢を制御してもよい。
【００６５】
カメラ３４ａ又は３４ｂ進行方向側の１台だけにしてもよい。進行方向の隙間ｄ１及び傾斜θ１を計測して記憶しておけば反対側の隙間ｄ２及び傾斜θ２は推定することができるためである。進行方向が反転した場合でも、隙間ｄ１及び傾斜θ１を経路に沿って記憶しておけば、同様の処理が可能である。
【００６６】
また、反対側の隙間ｄ２及び傾斜θ２を用いずに、進行方向の隙間ｄ１及び傾斜θ１だけを用いても相当に高精度の調整が可能である。
【００６７】
すなわち、移動金型１８の当接面である表面４９ａの形状は予めコントローラ２４に記憶されていることから、隙間ｄ１、傾斜θ１及び距離Ｌに基づいて、転動箇所Ｐにおける移動金型１８の位置及び向きを適切に調整することができる。
【００６８】
ステップＳ８において、図１２の二点鎖線部で示すように、ヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離をやや遠ざけて移動金型１８から離間させる。
【００６９】
ステップＳ９において、ヘミングユニット２０を前進させることによりヘミングローラ３０及びガイドローラ３２を矢印Ｘ１方向に前進させる。この前進距離は、第１溝５２と第２溝５４との距離に等しい。
【００７０】
ステップＳ１０において、ガイドローラ３２を第２溝５４に係合させる。さらに、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０とを接近させ、図１２に示すようにガイドローラ３２と円筒ローラ４０により移動金型１８を挟み込み押圧する。このように、ガイドローラ３２を第１溝５２から第２溝５４に移動させる際の動作手順は単純であって、ヘミングユニット２０の向きは一定のまま矢印Ｘ１方向に前進させるだけでよい。また、移動距離も短いことから移行は短時間で終了する。
【００７１】
またこのとき、フランジ１７は円筒ローラ４０により押圧されて、ホイールアーチ部１６の裏面に接触するまで屈曲する。つまり、フランジ１７は、第１ヘミング工程時からさらに４５°、当初の角度から９０°屈曲することになる。
【００７２】
ステップＳ１１において、図１３に示すように、第２溝５４にガイドローラ３２を係合させながら（倣わせながら）転動させることにより、フランジ１７をホイールアーチ部１６の裏面に接触するまで折り曲げる第２ヘミング工程を連続的に行う。つまり、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２は互いに逆方向に回転しながら転動し円筒ローラ４０の外周円筒面によりフランジ１７を連続的に曲げて、第２ヘミング工程が行われる。
【００７３】
また、第２溝５４は金型板４９の裏面４９ｂ側に設けられていることから、フランジ１７及び金型板４９は円筒ローラ４０及びガイドローラ３２に挟み込まれて確実に押圧され、しかも加圧力は他の箇所に分散することなく且つ加圧力を制限するストッパはなく、フランジ１７に集中して作用する。これにより、フランジ１７は確実に屈曲する。
【００７４】
第２ヘミング工程についても第１ヘミング工程と同様に、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２のフローティング構造により第２溝５４に沿った正確な経路を移動し、フランジ１７の全長にわたって加工が行われる。
【００７５】
なお、ステップＳ１０及びＳ１１と同時並行的にステップＳ１２が実行される。ステップＳ１２は、ステップＳ１０及びＳ１１が行われている間、リアルタイムで実行される。ステップＳ１２の処理は、前記ステップＳ７の処理と同じであることから、詳細な説明を省略する。
【００７６】
ステップＳ１３において、ステップＳ８と同様にヘミングローラ３０とガイドローラ３２との距離をやや遠ざけて移動金型１８から離間させる。さらに、ヘミングユニット２０を移動金型１８から一旦離間させる。
【００７７】
ステップＳ１４において待機処理を行う。すなわち、加工用ロボット７４を所定の待機位置まで移動させて移動金型１８を車両１２から離間させる。コントローラ２４は生産管理コンピュータにヘミング加工が正常に終了したことを通知する。通知を受けた生産管理コンピュータは、その他の所定要件についても条件が成立したことを確認して生産ライン１４を駆動し、ヘミング加工の終了した車両１２を次工程へ搬送する。
【００７８】
このように、ヘミング加工装置１０ａによれば、小型軽量な移動金型１８を用いることにより生産ライン１４上を搬送される車両１２に当接させてヘミング加工をすることができ、ヘミング加工のための専用スペースが不要である。また、他の組立・加工工程と同様に生産ライン１４においてヘミング加工を行うことからヘミング加工だけのために車両１２を他の専用スペースに搬送する手間がなく、生産性が向上する。さらに、ヘミング加工装置１０ａによれば、移動金型１８をワークの加工部分に当接させながら加工を行うことから、ワークの大きさに関わらずに適用される。
【００７９】
移動金型１８は小型軽量であることから格納台２６に複数台を格納可能であって、保管及び管理が簡便であるとともに、加工用ロボット７４は車種に対した移動金型１８を選択してヘミング加工を行うことができ、汎用性が向上する。
【００８０】
さらにまた、ヘミングローラ３０は第１ロールヘミング時及び第２ロールヘミング時に共用できるため、ローラの交換が不要である。第１溝５２及び第２溝５４は裏面４９ｂ側に設けられていることから、第２ヘミング工程時に、フランジ１７及び金型板４９を円筒ローラ４０とガイドローラ３２により挟み込んで加圧することができる。これらの作用は、後述するヘミング加工装置１０ｂにおいても同様に得られる。
【００８１】
また、ガイドローラ３２を案内する第１溝５２及び第２溝５４を移動金型１８に設けるとともに、ヘミングローラ３０及びガイドローラ３２の少なくとも一方を軸方向に変位可能に支持することにより、これらのローラをワークに対して適切な位置に設定することができる。
【００８２】
上記のヘミング加工装置１０ａにおいては、ホイールアーチ部１６の形状を計測するセンサとしてカメラ３４ａ及び３４ｂを用いたが、図１４に示すように、ホイールアーチ部１６からやや離間した位置に設けられた３次元計測器１００を用いてもよい。
【００８３】
図１４に示すように、３次元計測器１００は、天井から下方に向かって延在するポール１０２の下端部で水平後方に自動的に旋回可能に設けられている。３次元計測器１００はレーザスキャナであり、縦方向にスキャンを行うことにより、スキャン経路における対象物の３次元的な位置を検出することができる。
【００８４】
図１５に示すように、水平方向Ｈｏに３次元計測器１００を間欠的に旋回させながらレーザ光Ｌａを矩形の経路Ｑについて照射させて形状を計測することにより、ホイールアーチ部１６の立体的形状を検出することができる。
【００８５】
このような３次元計測器１００を用いることにより、各車両１２に対して個別にホイールアーチ部１６の立体的形状を計測し、検出されたデータに基づいて金型用ロボット７２を適切に制御することができる。これにより、図１１Ａ〜図１１Ｃで示す動作と同様の動作が可能となり、移動金型１８をホイールアーチ部１６に確実に当接させ、ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ホイールアーチ部１６の歪みや変形を防止することができる。
【００８６】
次に、第２の実施形態に係るヘミング加工装置１０ｂについて図１６〜図１９を参照しながら説明する。このヘミング加工装置１０ｂについて、前記のヘミング加工装置１０ａと同様の箇所については同符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
図１９に示すように、第２の実施形態に係るヘミング加工装置１０ｂにおける金型ロボット２２の先端には、フローティング機構２００が設けられている。このフローティング機構２００は、前記の金型支持機構７６に相当するものであり、移動金型１８を変位自在に保持することができる。
【００８８】
フローティング機構２００は、移動金型１８のチャック部７８に係合するチャック機構２０２と、該チャック機構２０２の基端側に設けられた第１中継体２０４と、該第１中継体２０４に対して水平方向に傾動可能に軸支された第２中継体２０６と、該第２中継体２０６を軸方向にスライド自在に保持するスライダ２０８とを有する。スライダ２０８は金型用ロボット７２の先端部に接続されている。
【００８９】
第１中継体２０４は、第２中継体２０６に対して左右一対のコイルスプリング２１０で接続されており、外力がない状態では中立位置に保たれ、外力が加わることにより弾性的に左右に傾動可能である。第１中継体２０４と第２中継体２０６との間にはダンパ２１２が設けられており、第１中継体２０４の動作は適度に抑制され、安定している。
【００９０】
スライダ２０８は、一対のスライド体２１４ａ及び２１４ｂから構成されており、レール２１６によって軸方向にスムーズにスライド可能である。スライド体２１４ａは、第２中継体２０６に固定されるとともに金型用ロボット７２の先端部に対してコイルスプリング２１８が設けられている。スライド体２１４ｂは金型用ロボット７２の先端部に固定されるとともに第２中継体２０６に対してコイルスプリング２２０が設けられている。
【００９１】
これらのコイルスプリング２１８及び２２０により、スライダ２０８は外力がない状態では中立位置に保たれ、外力が加わることによって弾性的に軸方向にスライド可能である。スライド体２１４ａとスライド体２１４ｂとの間にはダンパ２２２が設けられており、スライド動作が適度に抑制され、安定している。
【００９２】
なお、フローティング機構２００は、移動金型１８を水平の傾動方向及び軸方向のスライドが可能な構成であるが、必要に応じてこれら以外の方向にも移動可能としてもよく、例えば俯仰可能な構成にしてもよい。
【００９３】
次に、このように構成されるヘミング加工装置１０ｂを用いて、ホイールアーチ部１６のフランジ１７についてロールヘミング加工を行う加工方法について説明する。
【００９４】
ヘミング加工装置１０ｂを用いて行うロールヘミング加工方法は、基本的には図９に示す手順と同じであるが、図９におけるステップＳ７及びＳ１２の移動金型１８の向きの調整処理は、コントローラ２４の作用下では行わない。しかしながら、移動金型１８の向きの調整は、フローティング機構２００の作用下に受動的に行われる。
【００９５】
すなわち、図１７Ａに示すように、転動箇所Ｐが移動金型１８表面４９ａの一方の端部５２ａにあるとき、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０は強く引き付けあうことから、フローティング機構２００の第１中継体２０４は第２中継体２０６に対してやや時計方向に傾動するとともに、スライダ２０８はやや押し縮められ、第１溝５２の一方の端部５２ａでは表面４９ａと面１６ｂは隙間なく当接し、フランジ１７は確実に折り曲げられる。これに対して、第１溝５２の中央部５２ｂ及び他方の端部５２ｃでは、一方の端部５２ａからの距離に応じて広がる隙間９０ａが生じる。なお、図１７Ａ〜図１７Ｃにおいては、理解が容易なようにフローティング機構２００の姿勢を誇張して示している。
【００９６】
次に、図１７Ｂに示すように、転動箇所Ｐが中央部５２ｂに到達したときには、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０は強く引き付けあうことから、フローティング機構２００の第１中継体２０４は第２中継体２０６に対して中立位置となり、スライダ２０８はやや伸び、中央部５２ｂでは表面４９ａと面１６ｂは隙間なく当接し、フランジ１７は確実に折り曲げられる。これに対して、両側の端部５２ａ及び５２ｃの近傍では、隙間９０ｂ、９０ｃが生じる。
【００９７】
さらに転動を継続して、図１７Ｃに示すように、転動箇所Ｐが他方の端部５２ｃに到達したときには、ガイドローラ３２とヘミングローラ３０は強く引き付けあうことから、フローティング機構２００の第１中継体２０４は第２中継体２０６に対してやや反時計方向に傾動するとともに、スライダ２０８はやや押し縮められ、第１溝５２の他方の端部５２ｃでは表面４９ａと面１６ｂは隙間なく当接し、フランジ１７は確実に折り曲げられる。これに対して、端部５２ａでは、端部５２ｃからの距離に応じて広がる隙間９０ａが生じる。
【００９８】
ヘミング加工を行っている間、金型用ロボット７２は停止させておけばよい。
【００９９】
このように転動箇所Ｐで移動金型１８がホイールアーチ部１６を支持するようにフローティング機構２００が受動的に移動金型１８の向きを調整することにより、転動箇所Ｐのみが移動金型１８に当接し、ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ワークの歪みや変形を防止することができる。
【０１００】
上記のヘミング加工装置１０ｂにおいては、金型用ロボット７２の先端部にフローティング機構２００を設けている例について説明したが、図１８に示すように、弾性体２３０を設けてもよく、図１９に示すようにカップリング２４０を設けてもよい。
【０１０１】
図１８に示すように、弾性体２３０は、金型用ロボット７２の先端部でチャック機構２０２よりも基端側に設けられている。弾性体２３０は円柱形であり、金型用ロボット７２の先端部及びチャック機構２０２と同軸上に配置され、両端が金型用ロボット７２及びチャック機構２０２に挿入され、それぞれの内部に設けられた固定手段（図示せず）にて固定されている。弾性体２３０は、例えば、ゴムが用いられる。
【０１０２】
図１９に示すように、カップリング２４０は、金型用ロボット７２の先端部でチャック機構２０２よりも基端側に設けられている。カップリング２４０は円柱形であり、金型用ロボット７２の先端部及びチャック機構２０２と同軸上に配置され、両端がボルト２４２により金型用ロボット７２及びチャック機構２０２に固定されている。カップリング２４０は、任意の方向に対して弾性的に傾動可能な継手であり、例えば、複数の細い溝２４４が互い違いに設けられており、外力に応じて溝２４４の幅が変化することによって傾動する。カップリング２４０も弾性体の一種である。
【０１０３】
このような弾性体２３０及びカップリング２４０等を用いることにより、移動金型１８が弾性的に傾動可能に保持され、いわゆるフローティング状態となる。これにより、図１９Ａ〜図１９Ｃで示す動作と同様の動作が可能となり、移動金型１８をホイールアーチ部１６に確実に当接させ、ヘミング部を適切な形状に折り曲げ加工するとともに、ホイールアーチ部１６の歪みや変形を防止することができる。
【０１０４】
上記のヘミング加工装置１０ａ及び１０ｂでは、車両１２における左後輪のホイールアーチ部１６に対してロールヘミング加工を行う例について示したが、左側のホイールアーチ部やその他の箇所についても対応する移動金型を設定することにより適用可能となることはもちろんである。ロールヘミング加工を行う適用箇所としては、例えば、車両１２におけるフロントホイールハウス縁部、ドア縁部、ボンネット縁部及びトランク縁部等を挙げることができる。また、ロールヘミングは１枚の薄板を折り曲げる場合だけでなく、例えば、フランジ１７を折り曲げることにより、別に設けられた薄板であるインナパネルの端部を挟み込むようにしてもよい。
【０１０５】
本発明に係るヘミング加工装置及びヘミング加工方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】第１の実施形態に係るヘミング加工装置の斜視図である。
【図２】ホイールアーチ部に固定された移動金型の斜視図である。
【図３】凸状のワークと対応する移動金型の断面平面図である。
【図４】凹状のワークと対応する移動金型の断面平面図である。
【図５】第１の実施形態に係るヘミング加工装置で、ロボットの先端に設けられたヘミングユニットの斜視図である。
【図６】２台のカメラにより撮像された画像である。
【図７】ホイールアーチ部に固定された移動金型の斜視図である。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視の拡大断面図である。
【図９】第１の実施形態に係るヘミング加工装置によるヘミング加工方法の手順を示すフローチャートである。
【図１０】第１ヘミング工程を行っている際のワーク、ヘミングローラ及びガイドローラの一部断面斜視図である。
【図１１】図１１Ａは、第１の実施形態で、フランジの一方の端部の加工を行っている状態を、第１溝に沿って展開した模式断面図であり、図１１Ｂは、第１の実施形態で、フランジの中央部の加工を行っている状態を、第１溝に沿って展開した模式断面図であり、図１１Ｃは、第１の実施形態で、フランジの他方の端部の加工を行っている状態を、第１溝に沿って展開した模式断面図である。
【図１２】第２ヘミング工程時のヘミングローラ、ガイドローラ、フランジ及び移動金型の位置を示す断面図である。
【図１３】第２ヘミング工程を行っている際のワーク、ヘミングローラ及びガイドローラの一部断面斜視図である。
【図１４】３次元計測器を備えたヘミング加工装置の斜視図である。
【図１５】３次元計測器によるホイールアーチ部の立体的形状を計測する工程の様子を示す模式図である。
【図１６】フローティング機構の斜視図である。
【図１７】図１７Ａは、第２の実施形態で、フランジの一方の端部の加工を行っている状態を、第１溝に沿って展開した模式断面図であり、図１７Ｂは、第２の実施形態で、フランジの中央部の加工を行っている状態を、第１溝に沿って展開した模式断面図であり、図１７Ｃは、第２の実施形態で、フランジの他方の端部の加工を行っている状態を、第１溝に沿って展開した模式断面図である。
【図１８】先端部に弾性体を有する金型用ロボットの拡大斜視図である。
【図１９】先端部にカップリングを有する金型用ロボットの拡大斜視図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ａ、１０ｂ…ヘミング加工装置      １２…車両（ワーク）
１４…生産ライン                      １６…ホイールアーチ部
１７…フランジ                        １８…移動金型
２０…ヘミングユニット                ２６…格納台
３０…ヘミングローラ                  ３２…ガイドローラ
３８…テーパローラ                    ４０…円筒ローラ
４９…金型板                          ４９ａ…表面
４９ｂ…裏面                          ５０…外側円弧部
５２…第１溝                          ５４…第２溝
７２…金型用ロボット                  ７４…加工用ロボット
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008188662.tif 000018
【図１７】
2008188662.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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