JP2003103325A - ロールヘム加工装置およびロールヘム加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 小さい曲率のヘム加工面にも加工ヘッドを交
換することなくロールヘム加工が可能なロールヘム加工
装置およびロールヘム加工方法を提供する。 【解決手段】 ワークＷを載置する基台２６の周縁フラ
ンジ２７背面の従動面２９に転動可能に接触する従動ロ
ーラ１３と、前記従動ローラ１３に対し接近離反方向に
移動可能に加工ヘッドに配置され、軸方向にテーパ状の
プリヘムローラ２３と異なる外径の複数の本ヘムローラ
２１、２２よりなるヘムローラ１０を設け、ヘム加工面
の曲率に応じていずれかのローラ２１〜２３を選択して
従動ローラ１３との間でワークＷをプリヘム加工および
本ヘム加工するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ドアパネ
ル等の板金の端縁をはぜ折りするヘム加工をローラによ
り行うロールヘム加工装置およびロールヘム加工方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プレス機械によるヘム加工装
置に代えて、ローラによりワークの端縁のフランジをプ
リヘム加工および本ヘム加工するロールヘム加工装置が
提案されており、例えば、特開平５−３０５３５７号公
報に記載されたものがある。

【０００３】これは、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て治具上で
フランジのプリヘム加工および本ヘム加工が行われる。

【０００４】しかしながら、前記特開平５−３０５３５
７号公報に記載されたロールヘム装置では、治具上に載
置したワークのフランジにヘムローラを押付けてヘム加
工するため、その押付け反力がロボットの各関節部に作
用し、ヘムローラの移動軌跡の精度を低下させ加工精度
を低下させるものであった。

【０００５】この不具合を解消するものとして、治具に
支持したワークの端縁のフランジをロボットの加工ヘッ
ドに回転可能に支持した受ローラおよび押圧ローラで挟
圧してヘム加工するものが、特開平７−６０３７０号公
報、特公平８−２９３６０号公報により提案されてい
る。

【０００６】これらのロールヘム加工装置によれば、受
ローラと押圧ローラとでヘム加工が行われるため、ロボ
ットの関節部には無理な外力が作用しない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−６０３７０号公報に記載されたロールヘム装置で
は、ロボットの加工ヘッドの受ローラと押圧ローラとで
ワークのフランジを直接挟圧してヘム加工するため、加
工後のワーク形状精度がロボットの位置決め精度に依存
して変化する不具合があった。

【０００８】また、ワークのヘム加工面が押圧ローラ径
より小さい曲率で部分的に隆起若しくは陥没している形
状を有する場合には、その曲率に対応する押圧ローラを
備えた加工ヘッドに交換して再度ヘム加工する必要があ
る不具合があった。

【０００９】特公平８−２９３６０号公報に記載された
ロールヘム装置では、治具上に載置したワークの端縁の
フランジと治具とをともに受ローラと押圧ローラとで挟
圧するため、加工後のワーク形状精度がロボットの位置
決め精度に依存して変化する不具合は解消される。

【００１０】しかし、ワークのヘム加工面が押圧ローラ
径より小さい曲率で部分的に隆起若しくは陥没している
形状を有する場合には、その曲率に対応する押圧ローラ
を備えた加工ヘッドに交換して再度ヘム加工する必要が
ある不具合が依然としてある。

【００１１】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、小さい曲率のヘム加工面にも加工ヘッドを
交換することなくロールヘム加工が可能なロールヘム加
工装置およびロールヘム加工方法を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ロールヘ
ム加工装置に係わり、ワークを載置する基台の周縁フラ
ンジ背面の従動面に転動可能に接触するよう加工ヘッド
に回転可能に支持された従動ローラと、前記従動ローラ
に対し接近離反方向に移動可能に加工ヘッドに配置さ
れ、軸方向にテーパ状のプリヘムローラと異なる外径の
複数の本ヘムローラとを備え、前記従動ローラとの間で
基台の周縁フランジと共にワークを前記いずれかのロー
ラで挟み加圧可能なヘムローラと、から構成したことを
特徴とする。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、前記
ヘムローラは、加工ヘッドに設けたサーボモータにより
従動ローラに対し接近離反方向に駆動可能であり、ワー
ク加圧時にはサーボモータの加圧力制御により従動ロー
ラに接近する方向に加圧されることを特徴とする。

【００１４】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、加工ヘッドは、ロボットハンドに装着され、前記
ヘムローラの軸方向位置を変更することでいずれかのロ
ーラが選択されることを特徴とする。

【００１５】第４の発明は、ロールヘム加工方法に係わ
り、ワークを載置する基台の周縁フランジ背面の従動面
に転動可能に接触する従動ローラとの間で基台の周縁フ
ランジと共にワークを加圧可能な軸方向にテーパ状のプ
リヘムローラと異なる外径の複数の本ヘムローラとを配
置したヘムローラを備え、従動ローラとヘムローラのプ
リヘムローラとでワークをプリヘム加工し、従動ローラ
とヘムローラのいずれかの本ヘムローラとでプリヘム加
工されたワークを本ヘム加工することを特徴とする。

【００１６】

【発明の効果】したがって、第１および第４の発明で
は、軸方向にテーパ状のプリヘムローラと異なる外径の
複数の本ヘムローラとでヘムローラを構成したため、ヘ
ム加工面が部分的に小さい曲率で隆起若しくは陥没する
場合においても、別の加工ヘッドに交換することなく、
小さいローラ径の本ヘムローラにより本ヘム加工ができ
る。

【００１７】第２の発明では、第１の発明の効果に加え
て、ヘムローラは、ワーク加圧時にサーボモータの加圧
力制御により従動ローラに接近する方向に加圧されるた
め、加工ヘッドを移動および位置決めするロボットハン
ド等の移動軌跡を単純化でき、ティーチングも簡単とな
る。特に、ヘム加工面が部分的に小さい曲率で隆起若し
くは陥没する場合において効果を発揮できる。

【００１８】第３の発明では、第１または第２の発明の
効果に加えて、前記ヘムローラの軸方向位置を変更する
ことでいずれかのローラを選択できるため、ロボットハ
ンドにより加工ヘッドをヘムローラの軸方向の位置決め
位置を変更するのみで簡単に対応するローラを選択でき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用したロ
ールヘム加工装置の一例を示し、共通ベース５上にワー
クＷを載置位置決めする治具４と、ヘムローラ１０を備
えた加工ヘッド１と、加工ヘッド１を搬送位置決めする
予めティーチングされたロボット３とから構成してい
る。

【００２０】前記治具４は、共通ベース５に対し上下方
向のＺ軸２５回りに回動可能な回転基台２６を備える。
回転基台２６の上端に周縁外方へ突出する周縁フランジ
２７を形成し、周縁フランジ２７の上面をヘム成形面２
８とし、周縁フランジ２７の背面を加工ヘッド１の従動
ローラ１３が転動する従動面２９とする。

【００２１】前記加工ヘッド１は、ロボット３のブラケ
ット４１に取付くアーム１１を備え、アーム１１の先端
には軸１２を介して従動ローラ１３を回転自在に支持し
ている。また、アーム１１にはスライドガイド１４を介
してスライダ１５が矢印の方向にスライド移動可能に取
付き、スライダ１５は、軸１６を介してヘムローラ１０
を回転自在に支持する。スライダ１５にはアーム１１に
回転可能に支持されたボールねじ１７がねじ係合し、ボ
ールねじ１７はカップリング１８を介してサーボモータ
１９に連結している。サーボモータ１９はボールねじ１
７を回転駆動し、スライダ１５をスライドガイド１４に
沿って摺動移動させる。スライダ１５の摺動移動に伴い
ヘムローラ１０と従動ローラ１３との間隔が変更可能で
ある。また、サーボモータ１９に加える電流制御により
ワークＷを挟んでヘムローラ１０と従動ローラ１３との
間の加圧力を制御可能となっている。前記サーボモータ
１９はその回転位置を検出するエンコーダ２０を備え、
エンコーダ２０はスライダ１５のヘムローラ１０と従動
ローラ１３との間隔を検出する。

【００２２】前記ヘムローラ１０は、図２に詳細に示す
ように、基端部側の大径ローラ２１と先端側の小径ロー
ラ２２と両者間を連結するテーパ状のプリヘムローラ２
３とからなる。なお、図２では、ボールねじ１７の図示
が省略している。前記大径ローラ２１は、ワークＷの一
般ヘム加工面の本ヘム加工に用い、小径ローラ２２は、
ワークＷの小さい曲率で隆起若しくは陥没しているヘム
加工面の本ヘム加工に用いる。また、テーパ状のプリヘ
ムローラ２３は、ワークＷから起立したフランジＷ１を
テーパ面によりヘム加工面側に傾斜させるプリヘム加工
に用いる。これらの大径ローラ２１、小径ローラ２２、
および、プリヘムローラ２３は、軸方向に加工ヘッド１
を位置決めするロボット３の位置決め機能によりいずれ
か一つを選択する。

【００２３】前記ロボット３は、図示の例では、第１〜
５軸（３０、３２〜３５）および第１〜５アーム（３６
〜４０）からなる多軸位置決め機構により加工ヘッド１
を移動させ位置決めする。前記第１軸３０は共通ベース
５上で機台３１を水平面内で旋回させる。前記第２軸３
２は平行四辺形に互に関節接合され、第１アーム３６の
機台３１に対する回動位置を変化させることで互に平行
な第１、２アーム３６、３７の先端に接合された第３ア
ーム３８を平行移動させる。第３軸３３は第１、２アー
ム３６、３７の基端に接合された第４アーム３９の回動
位置を変化させることで第３アーム３８の揺動位置を変
化させる。第４軸３４は第３アーム３８先端に第５アー
ム４０を第２軸３２と平行な軸回りに揺動可能に位置決
めする。第５軸３５は第５アーム４０先端にブラケット
４１を第４軸３４と直交する軸回りに旋回可能に位置決
めする。そして、加工ヘッド１を予めティーチングされ
た搬送位置および位置決め位置になるよう各軸を制御す
る。前記ロボット３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
であればよい。

【００２４】次に、このようなロールヘム加工装置を用
いてワークＷのフランジＷ１をヘム加工する手順を、図
３（Ａ）に示すプリヘム加工、図３（Ｂ）に示す本ヘム
加工につき説明する。

【００２５】先ず、ワークＷを基台４上の回転基台２６
に載置し、基台２６上のヘム成形面２８にワークＷのフ
ランジＷ１を沿わせて位置決めする。この状態において
は、ワークＷはその周縁が基台２６のヘム成形面２８に
密着し、ワークＷの周縁のフランジＷ１がヘム成形面２
８から起立している。

【００２６】次いで、サーボモータ１９によりボールね
じ１７を回転させてスライダ１５およびヘムローラ１０
を後退させて従動ローラ１３との間隔を拡げ、ロボット
３により加工ヘッド１を基台２６の周縁フランジ２７に
接近させ、従動ローラ１３を周縁フランジ２７の従動面
２９に接触させる。加工ヘッド１は、テーパ状のプリヘ
ムローラ２３がワークＷのフランジＷ１に対応する位置
となるよう周縁フランジ２７をヘムローラ１０と従動ロ
ーラ１３との間に収容する。

【００２７】次に、ロボット３の第３軸３３を作動させ
て第３アーム３８を上方へ揺動させて従動ローラ１３を
従動面２９に所定の接触圧で接触させる。また、サーボ
モータ１９によりカップリング１８を介してボールねじ
１７を回転駆動してスライダ１５およびヘムローラ１０
を従動ローラ１３に向かって矢印方向に移動させ、プリ
ヘムローラ２３がワークＷのフランジＷ１に接触してフ
ランジＷ１をプリヘムローラ２３のテーパに沿わせて変
形させてヘムローラ１０の位置決めを行う。次いで、加
工ヘッド１を基台２６の周縁フランジ２７に沿ってロボ
ット３により移動させることで、隣接するフランジＷ１
を順次変形させてプリヘム加工を行う。

【００２８】ワークＷ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、ヘムローラ１０を従
動ローラ１３から遠ざかるよう後退させた後、図３
（Ｂ）に示すように、加工ヘッド１を矢印Ａに示すよう
にワークＷ側に前進させて大径ローラ２１をプリヘムが
なされたフランジＷ１に接触させる。次いで、サーボモ
ータ１９を駆動して大径ローラ２１と従動ローラ１３と
でワークＷのフランジＷ１をヘム加工面Ｗ２に向け矢印
Ｂに示すように押圧し、サーボモータ１９の加圧力制御
による所定の加圧力により本ヘム加工を開始する。この
状態においては、大径ローラ２１の外周がプリヘムされ
たフランジＷ１に接触し、サーボモータ１９の加圧力制
御による押圧力によりプリヘムフランジＷ１をヘム成形
面２８に向けて押し付け本ヘム加工を行う。加工ヘッド
１を基台２６の周縁フランジ２７に沿ってロボット３に
より移動させることで、隣接するフランジＷ１を順次本
ヘム加工する。

【００２９】これらのヘム加工中に、図４に示すよう
に、ワークＷのヘム加工面Ｗ２がヘムローラ１０の大径
ローラ２１の半径より小さい曲率で部分的に隆起（若し
くは陥没）している形状を有する場合のヘム加工につい
て説明する。このような形状は、自動車用ドアのウエス
トライン等の車体内方に凹んだ部分が存在する場合に、
ヘム加工面Ｗ２が車体内方に隆起して形成される。ヘム
加工面Ｗ２の隆起は、ヘム加工面Ｗ２の一般面Ｗ３と車
体内方に向かう傾斜面Ｗ３との間、および、車体内方に
向かう傾斜面Ｗ４と平坦な底部Ｗ５との間は小さい曲率
で接続されている。基台２６の周縁フランジ２７のヘム
成形面２８は、前記隆起に対応して上方へ膨出２８Ａさ
れる。

【００３０】隆起部分のフランジＷ１のプリヘム加工
は、図５（Ａ）に示すように、加工ヘッド１を矢印Ｃの
方向に若干後退させてプリヘムローラ２３の先端側をワ
ークＷのフランジＷ１に接触させ、矢印Ｄの方向にサー
ボモータ１９で押圧することで行われる。プリヘムロー
ラ２３の曲率はその外径に比例して先端側の曲率が小さ
いことから、隆起部の曲率によく追随できる。ヘムロー
ラ１０は隆起により後退し設定した加圧力を超えるとき
所定値に戻すようサーボモータ１９によりボールねじ１
７を後退駆動してヘムローラ１０を後退させてヘムロー
ラ１０への加圧力を変えることなく隆起部の傾斜面Ｗ４
に追随する。平坦な底部Ｗ５を越えて下りとなる傾斜面
Ｗ４においても加圧力が設定値から低下するため、サー
ボモータ１９はボールねじ１７を前進駆動させてヘムロ
ーラ１０を前進させ所定値の加圧力を維持しつつ傾斜面
Ｗ４に追随する。

【００３１】隆起部へのプリヘムローラ２３によるプリ
ヘム加工に続いて、図５（Ｂ）に示すように、加工ヘッ
ド１を矢印Ｅ方向にさらに後退させ、プリヘムされたフ
ランジＷ１にヘムローラ１０の小径ローラ２２を接触さ
せ、小径ローラ２２を矢印Ｆ方向にサーボモータ１９で
押圧し、サーボモータ１９の加圧力制御により小径ロー
ラ２２により本ヘム加工を行う。この隆起部の本ヘム加
工は、図４に示すように、大径ローラ２１で本ヘム加工
した部分まで後退させた位置から開始する。小径ローラ
２２がヘム加工面Ｗ２の一般面Ｗ３からヘム加工面Ｗ２
に沿って本ヘム加工してゆくと傾斜面Ｗ４への接続部の
本ヘム加工は小径ローラ２２が接続部に沿って行うため
確実に本ヘム加工を行える。

【００３２】傾斜面Ｗ４、接続部および底部Ｗ５の本ヘ
ム加工においても、小径ローラ２２がこれらのヘム加工
面Ｗ４、Ｗ５に追随するため、浮きなどを生ずることな
く確実に本ヘム加工を行うことができる。ヘムローラ１
０の隆起部への追随により生ずる加圧力の設定値を超え
る増加および設定値以下への減少は、サーボモータ１９
によるボールねじ１７の後退駆動および前進駆動により
加圧力が一定に制御されつつヘムローラ１０が後退およ
び前進するため、小径ローラ２２への加圧力を変えるこ
となく本ヘム加工が行える。従って、周縁フランジ２７
の一部をワークＷの隆起部に沿って点線図示のごとく凹
ませる必要がない。

【００３３】前記基台２６の周縁フランジ２７に沿った
加工ヘッド１の移動は、加工ヘッド１を横方向に送り移
動させることなく、基台２６をＺ軸２５回りに回転移動
させることで実現できる。また、ワークＷの周縁が多角
形の場合には、多角形の辺部分がロボット３に対面する
よう割出回転させてもよい。即ち、ロボット３に対面す
る辺部分のヘム加工を終了する毎に隣接する辺部分をロ
ボット３に対面させるようにしてもよい。もちろん、基
台２６を回転させることなく加工ヘッド１をワークＷ回
りに移動させるものであってもよい。

【００３４】本実施の態様にあっては、以下に記載した
効果を奏する。即ち、軸方向にテーパ状のプリヘムロー
ラ２３と異なる外径の複数の本ヘムローラ２１、２２と
でヘムローラ１０を構成したため、ヘム加工面Ｗ２が部
分的に小さい曲率で隆起若しくは陥没する場合において
も、別の加工ヘッドに交換することなく、小さいローラ
径の本ヘムローラ２２により本ヘム加工をすることがで
きる。

【００３５】ヘムローラ１０は、ワーク加圧時にサーボ
モータ１９の加圧力制御により従動ローラ１３に接近す
る方向に加圧されるため、加工ヘッド１を移動および位
置決めするロボット３等の移動軌跡を単純化でき、ティ
ーチングも簡単となる。特に、ヘム加工面Ｗ２が部分的
に小さい曲率で隆起若しくは陥没する場合において効果
を発揮できる。

【００３６】前記ヘムローラ１０の軸方向位置を変更す
ることでいずれかのローラ２１〜２３を選択できるた
め、ロボット３により加工ヘッド１をヘムローラ１０の
軸方向の位置決め位置を変更するのみで簡単に対応する
ローラ２１〜２３を選択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すロールヘム加工装置
の概略構成図。

【図２】同じくヘムローラおよび従動ローラの詳細を示
す説明図。

【図３】一般面のプリヘム加工状態（Ａ）および本ヘム
加工状態（Ｂ）を示す加工状態図。

【図４】一般面からヘム加工面がヘムローラの大径ロー
ラの半径より小さい曲率で部分的に隆起（若しくは陥
没）しているワークに対するヘム加工状態を示す説明
図。

【図５】小さい曲率で部分的に隆起（若しくは陥没）し
ているワークに対するヘム加工状態をプリヘム加工状態
（Ａ）および本ヘム加工状態（Ｂ）により示す加工状態
図。

【符号の説明】

Ｗ ワーク Ｗ１ フランジ Ｗ２〜Ｗ５ ヘム加工面 １ 加工ヘッド ３ ロボット ４ 基台 ５ 共通ベース １０ ヘムローラ １３ 従動ローラ １９ サーボモータ ２１ 大径ローラ ２２ 小径ローラ ２３ プリヘムローラ ２６ 回転基台 ２７ 周縁フランジ ２８ ヘム成形面 ２９ 従動面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを載置する基台の周縁フランジ背
   面の従動面に転動可能に接触するよう加工ヘッドに回転
   可能に支持された従動ローラと、 前記従動ローラに対し接近離反方向に移動可能に加工ヘ
   ッドに配置され、軸方向にテーパ状のプリヘムローラと
   異なる外径の複数の本ヘムローラとを備え、前記従動ロ
   ーラとの間で基台の周縁フランジと共にワークを前記い
   ずれかのローラで挟み加圧可能なヘムローラと、から構
   成したことを特徴とするロールヘム加工装置。
2. 【請求項２】 前記ヘムローラは、加工ヘッドに設けた
   サーボモータにより従動ローラに対し接近離反方向に駆
   動可能であり、ワーク加圧時にはサーボモータの加圧力
   制御により従動ローラに接近する方向に加圧されること
   を特徴とする請求項１に記載のロールヘム加工装置。
3. 【請求項３】 加工ヘッドは、ロボットハンドに装着さ
   れ、前記ヘムローラの軸方向位置を変更することでいず
   れかのローラが選択されることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載のロールヘム加工装置。
4. 【請求項４】 ワークを載置する基台の周縁フランジ背
   面の従動面に転動可能に接触する従動ローラとの間で基
   台の周縁フランジと共にワークを加圧可能な軸方向にテ
   ーパ状のプリヘムローラと異なる外径の複数の本ヘムロ
   ーラとを配置したヘムローラを備え、 従動ローラとヘムローラのプリヘムローラとでワークを
   プリヘム加工し、 従動ローラとヘムローラのいずれかの本ヘムローラとで
   プリヘム加工されたワークを本ヘム加工することを特徴
   とするロールヘム加工方法。