JP2006088217A - ロールヘム加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットの位置決め誤差や経年変化等によってロボットアームの軌跡と加工型との間にずれが生じても、加工精度の低下を防止すると共に、ロボットへの過大な負荷を防止する。
【解決手段】基台の周縁フランジ１２外周端にガイドレール１４，１５を設け、ガイドレール１４にヘムローラ２１の転動部２１ａを嵌合すると共にガイドレール１５にガイドローラ２２の転動部２２ａを嵌合して被加工部であるアウタパネル５１の折曲げ部５１ａを挟持する。これにより、ロボットにより加工ヘッドを移動してヘム加工を行う際、ヘムローラ２１及びガイドローラ２２がガイドレール１４，１５によって加工の進行方向に沿って案内され、ロボットの位置決め誤差や経年変化等によってロボットアームの軌跡と加工型との間にずれが生じても、加工精度の低下を防止すると共に、ロボットへの過大な負荷を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両のドアパネル等の板金の端縁をローラにより曲げ加工するロールヘム加工装置に関する。

近年、自動車等の車両のドアパネル、フード、トランクリッド等のワークの端縁のフランジを折り返し加工するヘム加工の技術では、プレス機械による加工装置に代えて、ロボットのアームに装着した加工ヘッドのローラによるヘム加工装置が用いられるようになっている。

このローラによるヘム加工装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、治具上に載置したワーク端縁のフランジにヘムローラをロボットにより押付け、治具上でフランジのへミング加工を行う装置が知られているが、一方向からの加圧であるため、加圧反力により加工精度が低下したと、大型の剛性の高いロボットを必要としてコストが上昇する等の問題があった。

従って、特許文献２には、一対のローラでワークの被加工部を直接挟み込むことにより、ヘム加工を行う装置が提案されているが、この場合、形状の精度が全てロボットの精度に依存してしまう。このため、特許文献３には、ヘムローラを従動ローラに対して接近離反方向に移動可能に配置し、加工型とワークとをヘムローラと従動ローラとで挟み込んでヘム加工を行う装置が提案されている。
特開平５−３０５３５７号公報 特開平７−６０３７０号公報 特開２００３−１０３３２５号公報

しかしながら、特許文献３に開示されているような装置を用いても、ロボットの位置決め誤差や経年変化等によってロボットアームの軌跡と加工型による被加工部との間にずれが生じることは避けられず、特に、自動車のフロントフード等の大型の部品の外周縁をヘム加工する場合、ロボットの関節部に過大な負荷が掛かり、加工精度の低下が生じる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ロボットの位置決め誤差や経年変化等によってロボットアームの軌跡と加工型との間にずれが生じても、加工精度の低下を防止すると共に、ロボットへの過大な負荷を防止することのできるロールヘム加工装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明によるロールヘム加工装置は、ワークの被加工部に沿って転動されるヘムローラと、上記ワークが載置される基台の周縁フランジを上記ヘムローラーと共に挟持して転動されるガイドローラとを回転可能に軸支する加工ヘッドを有するローラヘム加工装置であって、上記基台の周縁フランジの端部に、上記ヘムローラと上記ガイドローラとの少なくとも一方を加工の進行方向に沿って案内するガイドレールを設けたことを特徴とする。

本発明のロールヘム加工装置は、ロボットの位置決め誤差や経年変化等によってロボットアームの軌跡と加工型との間にずれが生じても、加工精度の低下を防止すると共に、ロボットへの過大な負荷を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の第１形態に係わり、図１はロールヘム加工装置の概略構成図、図２はヘムローラ及びガイドローラの説明図、図３はヘムローラとガイドローラとガイドレールとを示す説明図、図４は本ヘム加工を示す説明図である。

図１に示すように、ロールヘム加工装置１は、ワークＷを載置・位置決めする治具１０、ヘム加工を行うためのヘムローラ（図においては、仮曲げ加工であるプリヘム加工用のプリヘムローラを示す）２１と、ヘムローラ２１に対向配置されてヘムローラ２１と共にワークを挟圧し、ヘムローラ２１に従動するガイドローラ２２とを有する加工ヘッド２０、加工ヘッド２０を搬送位置決めする予めティーチングされたロボット３０を備えて構成される。治具１０及びロボット３０は、共通基台となるベース２上に設置されている。

治具１０は、ベース２に対して上下方向の軸Ｊ０回りに回動可能な基台１１を備え、この基台１１の上端に、周縁外方へ突出する周縁フランジ１２が形成されている。周縁フランジ１２のワークＷが載置される上面側はヘム成形面１３として形成され、周縁フランジ１２外周端の上下両面に、それぞれ、略台形の断面形状を有するガイドレール１４，１５が設けられている。

ガイドレール１４，１５は、それぞれ、加工ヘッド２０のヘムローラ２１，ガイドローラ２２が加工の進行方向に転動する際の案内となるものであり、基台１１の周縁フランジ１２におけるヘム加工の進行方向に沿って延設されている。尚、本形態においては、ヘムローラ２１及びガイドローラ２２のそれぞれに対してガイドレール１４，１５を設ける例を示しているが、ヘムローラ２１側とガイドローラ２２側との少なくとも一方に設ければ良い。

加工ヘッド２０は、ロボット３０のブラケット４０に取付けられるヘッド２３に、ヘムローラ２１及びガイドローラ２２を回転自在に軸支して構成される。ヘッド２３は、ロボット３０のブラケット４０に対して或る程度に弾性的に支持するように取付けられている。ヘムローラ２１は、アクチュエータによりヘッド２３の長手方向にスライド移動可能なスライダ２４に回転自在に軸支され、ガイドローラ２２は、ヘッド２３の下端に回転自在に軸支されている。

ヘムローラ２１をスライド移動させるアクチュエータとしては、サーボモータや加圧シリンダ（空圧或いは油圧シリンダ）を用いることができ、本形態においては、サーボモータ２５を用いている。このサーボモータ２５の駆動により、ヘムローラ２１とガイドローラ２２との間隔が可変されると共に、ヘムローラ２１とガイドローラ２２とでワークＷを挟む加圧力が制御可能となる。

すなわち、サーボモータ２５に、ヘッド２３に回転可能に支持されるボールねじ２６が連結され、このボールねじ２６に、スライダ２４が螺合されている。サーボモータ２５によってボールねじ２６が回転駆動されると、スライダ２４がスライドガイド２７に沿って摺動移動し、このスライダ２４の摺動移動に伴ってヘムローラ２１とガイドローラ２２との間隔が可変される。サーボモータ２５には、その回転位置を検出するエンコーダ２８が備えられ、このエンコーダ２８により、ヘムローラ２１とガイドローラ２２との間隔を知ることができる。

ヘムローラ２１及びガイドローラ２２は、図２，３に示すように、それぞれ、基台１１の周縁フランジ１２外周端に設けられたガイドレール１４，１５に嵌合して転動する略車輪状の転動部２１ａ，２２ａを有している。ヘムローラ２１及びガイドローラ２２は、互いの回転軸が平行に配置されて相対位置関係がワークＷの板厚の変化以外の要因では変化しないよう、ヘッド２３に強固に支持されて一体化されるが、ロボット３０に対しては、ガイドレール１４，１５によって規制される加工の進行方向に対して或る程度弾性的に支持されている。

図１，２に示すヘムローラ２１は、前述したようにプリヘム加工用のプリヘムローラであり、ガイドレール１４に嵌合する転動部２１ａの先端側に、テーパ状のプリヘム加工部２１ｂが同軸上に設けられている。同様に、ガイドローラ２２は、ガイドレール１５に嵌合する転動部２２ａの先端側に、円筒部２２ｂが同軸上に設けられている。

ヘムローラ２１によるプリヘム加工後は、図４に示す本曲げ加工である本ヘム加工用のヘムローラ２９による本ヘム加工が行われる。この本ヘム加工用のヘムローラ２９は、同様に、ガイドレール１４に嵌合する凹部を有する略車輪状の転動部２９ａと、この転動部２９ａの先端側に設けられた円筒状のヘム加工部２９ｂとを有している。

一方、加工ヘッド２０を移動させ位置決めするロボット３０は、図１に示す例では、第１〜第５アーム３２〜３６と、第１〜第５軸Ｊ１〜Ｊ５とを有する多軸位置決め機構のロボットである。第１アーム３２及び第４アーム３５は、ベース２上に設置される機台３１に揺動自在に連結され、第４アーム３５に第２アーム３３の基端が接合されている。また、第１，２アーム３２，３３の先端には第３アーム３４が接合され、これらの第１〜第４アーム３２〜３５により、平行四辺形の間接接合が形成されている。第５アーム３６は、第３アーム３４の先端に接合されている。

各軸Ｊ１〜Ｊ５は、加工ヘッド２０を予めティーチングされた位置に搬送して位置決めするように制御される。第１軸Ｊ１は、ベース２上で機台３１を水平面内で旋回させ、第２軸Ｊ２は、第１アーム３２の機台３１に対する回動位置を変化させることにより、平行四辺形の関節接合における第３アーム３４を平行移動させる。また、第３軸Ｊ３は、第４アーム３５の回動位置を変化させ留ことにより、第３アーム３４の揺動位置を変化させ、第４軸Ｊ４は、第５アーム３６を、第３アーム３４先端で第２軸Ｊ２と平行な軸回りに揺動可能に位置決めする。第５軸Ｊ５は、ブラケット４０を第５アーム３６先端で第４軸Ｊ４と直交する軸回りに旋回可能に位置決めする。

尚、ロボット３０は、図示の例に限定されるものでなく、複数の軸と複数のアームを備えた多軸位置決め機構であれば良い。

次に、以上のロールヘム加工装置１を用いてワークＷをヘム加工する手順について説明する。尚、以下では、プリヘム加工用のヘムローラ２１と本ヘム加工用のヘムローラ２９とを区別して、それぞれ、プリヘムローラ２１，本ヘムローラ２９と適宜記載し、ワークＷとしては、例えばアウタパネル５１とインナパネル５２とからなる車両のフロントフード５０を例に取って説明する。

先ず、フロントフード５０を治具１０の基台１１上に載置し、基台１１の周縁フランジ１２上のヘム成形面１３にフロントフード５０の被加工部を沿わせて位置決めする。このフロントフード５０に対するヘム加工の被加工部は、アウタパネル５１の周縁が予め略直角状に上方に折り曲げられ、この略直角状に折り曲げられた折曲げ部５１ａの内側にインナパネル５２の周縁を沿わせた状態にして基台１１上にセットされる。

次いで、サーボモータ２５によりボールねじ２６を回転させてスライダ２４及びプリヘムローラ２１をスライドさせ、ガイドローラ２２との間隔を拡げる。そして、ロボット３０により加工ヘッド２０を基台１１の周縁フランジ１２に接近させ、プリヘムローラ２１の転動部２１ａ及びガイドローラ２２の転動部２２ａが、それぞれ、周縁フランジ１２のガイドレール１４，１５に対応する位置となるよう、加工ヘッド２０を位置決めする。

次に、ロボット３０の第３軸Ｊ３を作動させて第３アーム３４を上方へ揺動させ、ガイドローラ２２の転動部２２ａをガイドレール１５に嵌合させる。更に、サーボモータ２５によりボールねじ２６を回転駆動し、プリヘムローラ２１の転動部２１ａがガイドレール１４に嵌合すると共に、プリヘムローラ２１のプリヘム加工部２１ｂがアウタパネル５１の折曲げ部５１ａに接触し、折曲げ部５１ａがプリヘム加工部２１ｂのテーパに沿って変形するよう、スライダ２４及びプリヘムローラ２１をガイドローラ２２に向かって移動させる。そして、プリヘムローラ２１とガイドローラ２２とによって周縁フランジ１２及びフロントフード５０の被加工部を挟持する挟持力を調整・保持する（図２参照）。

次いで、ロボット３０により、加工ヘッド２０のプリヘムローラ２１及びガイドローラ２２を基台１１の周縁フランジ１２に沿って転動させ、アウタパネル５１の折曲げ部５１ａを順次変形させてプリヘム加工を進行させる。このプリヘム加工の進行に際しては、加工ヘッド２０はロボット３０に対して或る程度弾性的に支持されていることから、ロボット３０の位置決め誤差に影響されることなく、プリヘムローラ２１及びガイドローラ２２の各転動部２１ａ，２２ａが周縁フランジ１２のガイドレール１４，１５によって強制的に案内され、しかも、ロボット３０のアームに過大な負荷が生じることもない。

その後、フロントフード５０の被加工部の全周若しくは所定距離に亘ってプリヘム加工が完了した場合には、ロボット３０により、加工ヘッド２０のプリヘムローラ２１をガイドローラ２２から離間する方向にスライドさせて基台１１の周縁フランジ１２及びフロントフード５０からプリヘムローラ２１及びガイドローラ２２を開放し、加工ヘッド２０を退避させる。そして、加工ヘッド２０に装着されたプリヘムローラ２１を、本ヘムローラ２９に交換し、或いは、既に別のロボットアームに装着された本ヘムローラ２９を有する加工ヘッドを用い、本ヘム加工を行う。

この本ヘム加工は、プリヘム加工と同様の手順で加工ヘッドを被加工部に移動させ、既にプリヘムされたアウタパネル５１の折曲げ部５１ａに本ヘムローラ２９を接触させ、サーボモータ２５の加圧力制御による押圧力により折曲げ部を基台１１のヘム成形面１３に向けて押し付け、本ヘムローラ２９及びガイドローラ２２を基台１１の周縁フランジ１２に沿って転動させることにより、図４に示すような本ヘム加工を行う。この本ヘム加工においても、プリヘム加工と同様、本ヘムローラ２９及びガイドローラ２２の各転動部２９ａ，２２ａが周縁フランジ１２のガイドレール１４，１５によって強制的に案内されるため、ロボットの位置決め誤差に影響されることがなく、また、アームに過大な負荷が生じることもない。

以上のように、本形態のロールヘム加工装置１では、ロボット３０に対して加工ヘッド２０が或る程度自由度を持って装着されており、治具１０の基台１１の周縁フランジ１２に設けられたガイドレール１４，１５により、ヘムローラ２１及びガイドローラ２２が加工の進行方向に案内されて転動し、ヘム加工が行われる。

これにより、加工後のワーク形状精度がロボット３０の位置決め精度に依存して変化する不具合が生じることがなく、また、ロボット３０の位置決め誤差や経年変化等によってアームの軌跡にずれが生じても、加工精度の低下を防止すると共に、ロボット３０への過大な負荷を防止することができる。また、ロボット３０の精度及び剛性を必要以上に高くすることなく、装置全体を小型化することができ、しかも、加工ヘッド２０を移動及び位置決めするロボット３０の移動軌跡を単純化でき、ティーチングも簡単となる。

次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図５は本発明の実施の第２形態に係わり、プリヘムローラ及び本ヘムローラとガイドローラとを示す説明図である。

第２形態は、同一のロボットアームによりプリヘム加工と本ヘム加工とを連続的に行うものである。すなわち、図５に示すように、第２形態においては、プリヘムローラ２１と本ヘムローラ２９とを軸支したヘッド２３Ａを有する加工ヘッド２０Ａを、ロボット３０のアームに装着してヘム加工を行う。

図５においては、プリヘムローラ２１、このプリヘムローラ２１に対して加工進行方向の後方で所定間隔をおいて追従する本ヘムローラ２９、及び、２個のガイドローラ２２，２２がヘッド２３Ａに回転可能に軸支される例を示しており、プリヘムローラ２１と、このプリヘムローラ２１に対向配置される第１のガイドローラとしてのガイドローラ２２との間隔、本ヘムローラ２９と、この本ヘムローラ２９に対向配置される第２のガイドローラとしてのガイドローラ２２との間隔が、第１形態と同様の機構によって可変され、ワークＷの挟持力が制御される。

ヘム加工に際しては、プリヘムローラ２１と本ヘムローラ２９とが基台１１のヘム成形面１３側のガイドレール１４上を転動し、プリヘムローラ２１に対向配置されるガイドローラ２２と、本ヘムローラ２９に対向配置されるガイドローラ２２とがガイドレール１５上を転動することにより、第１形態で説明した図２に示すプリヘム加工に続けて、図４に示す本ヘム加工を同一のロボットアームの移動によって連続的に行うことができる。

尚、ガイドローラ２２は、必ずしも、プリヘムローラ２１と本ヘムローラ２９とに個々に対応して設ける必要はなく、例えば、プリヘムローラ２１と本ヘムローラ２９との中間の位置に、１個のガイドローラ２２を対向配置するようにしても良い。同様に、ガイドレール１４，１５も、プリヘムローラ２１及び本ヘムローラ２９側と、ガイドローラ２２側との少なくとも一方に設ければ良い。

第２形態においても、第１形態と同様、ロボット３０の位置決め誤差や経年変化等によってアームの軌跡にずれが生じても、加工精度の低下を防止すると共に、ロボット３０への過大な負荷を防止することができる。更に、第２形態では、同一のロボットアームによってプリヘム加工及び本ヘム加工を連続して行うことができ、作業に要する工程及び時間をより短縮して作業効率を向上することができ、コスト低減に寄与することができる。

本発明の実施の第１形態に係わり、ロールヘム加工装置の概略構成図 同上、ヘムローラ及びガイドローラの説明図 同上、ヘムローラとガイドローラとガイドレールとを示す説明図 同上、本ヘム加工を示す説明図 本発明の実施の第２形態に係わり、プリヘムローラ及び本ヘムローラとガイドローラとを示す説明図

符号の説明

１ ロールヘム加工装置
１１ 基台
１２ 周縁フランジ
１４，１５ ガイドレール
２０，２０Ａ 加工ヘッド
２１ プリヘムローラ
２２ ガイドローラ
２９ 本ヘムローラ
Ｗ ワーク
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (4)

1. ワークの被加工部に沿って転動されるヘムローラと、上記ワークが載置される基台の周縁フランジを上記ヘムローラーと共に挟持して転動されるガイドローラとを回転可能に軸支する加工ヘッドを有するローラヘム加工装置であって、
   上記基台の周縁フランジの端部に、上記ヘムローラと上記ガイドローラとの少なくとも一方を加工の進行方向に沿って案内するガイドレールを設けたことを特徴とするロールヘム加工装置。
2. 上記ヘムローラと上記ガイドローラとの少なくとも一方に、上記ガイドレールに嵌合して転動する転動部を設けたことを特徴とする請求項１記載のロールヘム加工装置。
3. 上記加工ヘッドに軸支されるヘムローラを、上記ワークの被加工部をプリヘム加工するプリヘムローラと、このプリヘムローラによってプリヘム加工された部位を本ヘム加工する本ヘムローラとの２つのヘムローラとすることを特徴とする請求項１又は２記載のロールヘム加工装置。
4. 上記加工ヘッドに、上記プリヘムローラに対向する第１のガイドローラと、上記本ヘムローラに対向する第２のガイドローラとを備えたことを特徴とする請求項３記載のロールヘム加工装置。

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