JP6502432B2 - ダイならびにローラーヘミング加工システムおよび金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状の金属ワークがセットされるダイ、ならびに、このダイを用いたローラーヘミング加工システム、および、上記金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法に関する。

従来、板状の金属ワークを板金加工する際に、この金属ワークの縁部と他部材との接合、あるいは、金属ワークの縁部の補強を目的として、この縁部を曲げプレス加工により折り返すことがあった。この曲げプレス加工に関しては、多関節ロボットに備えられたローラーにて金属ワークの縁部を押圧して折り返す加工手法（本明細書ではこの加工手法を「ローラーヘミング加工」とする。）が周知である。

曲げプレス加工に関する技術としては、例えば下記の特許文献１に開示されている技術が知られている。この技術では、プラスチック製の肉部材を金属板で挟んだもので曲げプレス加工用のダイを構成して、このダイをロボットアームに装着しての使用にも適した軽量なものとする。ここで、上記技術においては、加工に際して必要な強度および加工精度の確保のため、ダイから金属の部分をなくすことはできない。

実用新案登録第２５８１６１０号公報

上記特許文献１に開示された従来の技術では、上記ダイにおいて、互いに対向する金属板でプラスチック製の肉部材を挟む構成は必須である。一方、曲げプレス加工用のダイにおいては、一般に、加工の負荷は所定の一方側からのみかかり、その他の側からの負荷は無視できるほど小さい。すなわち、上記従来の技術は、曲げプレス加工用のダイにおいて負荷がほとんどかからない部分にも金属の部分を配設する必要があり、その分ダイの重量が重くなるものであった。

そこで、本発明は上記課題を解消するものであって、金属とプラスチックとを組み合わせた構成のダイにおいて、負荷がかからない部分から金属の部分を省略して、その分ダイを軽量化することを目的とする。

本発明における１つの特徴によると、折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアを縁部に有する板状の金属ワークに対して、ローラーヘミング加工が可能な状態となるように、金属ワークがセットされるダイが提供される。ここで、ローラーヘミング加工は、金属ワークの縁部をローラーにて押圧して折り返すものである。上記ダイは、金属ワークの縁部に沿ってこの縁部に当接することで、セットされる金属ワークを所定の姿勢に位置決めするプラスチック製の位置決め体を備えている。この位置決め体は、金属ワークの上記エリアが折り返される際にこのエリアから力が作用する作用部に、上記プラスチックよりも表面硬度が高い金属インサートを有している。金属インサートは、この金属インサートにおける一部が作用部の表面に露出され、残りが作用部の内部に埋まった状態である半埋設の状態とされている。

本発明のダイは、その位置決め体の表面硬度が、金属ワークの縁部上で変形抵抗が局所的に大きくされたエリアから力が作用する作用部において、この作用部の表面に露出された金属インサートによって高くされる。ここで、ものの耐摩耗性は、その表面硬度が高いほど高い。したがって、本発明のダイは、上記エリアの折り返しに際し他の縁部よりも強い押圧力がかけられた場合でも、上記作用部の局所的な摩耗が抑えられる。これにより、ダイにおける位置決め体の不均一な摩耗を抑制してこのダイの寿命を長くすることができる。また、本発明のダイは、金属ワークにおいて折り返されるエリアから力が作用する作用部に、この作用部に埋まった状態で金属インサートを配する構成のため、金属ワークからの力が作用しない部分に金属インサートを配する必要がなく、その分ダイを軽量化することができる。

なお、ものの耐摩耗性を高める方法としては、ものの表面硬度を高くする方法の他に、ものの表面の摩擦係数を小さくする方法が知られている。ここで、本発明のダイは、その位置決め体を摩耗しにくくする方法として位置決め体の表面硬度を高くする手法をとるため、この位置決め体においてその表面の摩擦係数を小さくする必要がなく、金属ワークが位置決め体上を滑って位置ずれを起こすおそれを減らすことができる。

上記ダイにおける好ましい実施形態の１つにおいては、位置決め体が、縁部における板厚が０．５［ｍｍ］以上１［ｍｍ］以下である金属ワークを位置決めする。また、作用部が、金属ワークの縁部のうち、この縁部におけるローラーヘミング加工の折り返しの幅が７［ｍｍ］以下である部分に沿うように設定されている。

本発明者は、縁部における板厚が０．５［ｍｍ］以上１［ｍｍ］以下である板状の金属ワークの場合、この金属ワークの構成素材によらず、ローラーヘミング加工の折り返しの幅のみに応じて変形抵抗が大きい部分が決まるものとして、本発明を行ったものである。すなわち、上記構成によれば、ダイの位置決め体における金属インサートの配置を、金属ワークの外観のみに基づいて設定することができる。したがって、金属ワークの設計変更に際して上記金属インサートの配置についての試行錯誤を重ねる必要をなくして、設計変更の作業をより平易に行うことができる。

また、上記位置決め体が、空隙のない硬質ウレタン樹脂からなる複数のプラスチックブロックを上記金属インサートと一緒に組み上げて構成されているものも好ましい。

金属ワークのローラーヘミング加工に際してこの金属ワークに沿う位置決め体には、耐摩耗性の他に、割れや欠けが生じにくい性質（すなわちじん性）が求められる。耐摩耗性およびじん性の両方に優れるプラスチックとしては、例えば硬質ウレタン樹脂が知られている。この硬質ウレタン樹脂を注型する場合、しばしば注型品に欠けの一因となる空隙ができるが、注型品が比較的複雑な形状（例えばインサートが埋め込まれた形状）である場合、注型品における空隙をなくすためには高度な技術が必要になる。

ここで、上記構成によれば、比較的単純な形状のプラスチックブロックから比較的複雑な形状の位置決め体を作ることができる。したがって、硬質ウレタン樹脂を用いた位置決め体を作る際に、比較的複雑な形状をなす硬質ウレタン樹脂の注型品における空隙をなくすための高度な技術が不要となる。

上記実施形態とは別の、好ましい実施形態の１つにおいては、位置決め体が、縁部に面取りが施された形状のコーナーを有する金属ワークを位置決めする。また、作用部が、金属ワークの縁部のうち、面取りによってローラーヘミング加工の折り返しの幅が狭くされた部分に沿うように設定されている。

コーナーを有する金属ワークのローラーヘミング加工においては、折り返された金属ワークの縁部が上記コーナーにおいてしわの寄った形状に変形することを避けるために、このコーナーの縁部を前もって面取りが施された形状にすることがある。また、金属ワークのローラーヘミング加工においては、縁部を折り返す幅が狭くなるほど、この縁部の変形抵抗が大きくなることが経験的に知られている。ここで、上記構成によれば、ダイの位置決め体における金属インサートの配置を、金属ワークにおいて面取りが施された形状とされる部分の設定に基づいて設定することができる。したがって、金属ワークの設計変更に際して上記金属インサートの配置についての試行錯誤を重ねる必要をなくして、設計変更の作業をより平易に行うことができる。

上記各実施形態のいずれとも異なる、好ましい実施形態の１つにおいては、位置決め体が、縁部にこの縁部の一部を切り欠いた形状の台形溝を有する金属ワークを位置決めする。また、作用部が、金属ワークの縁部のうち、台形溝によってローラーヘミング加工の折り返しの幅が狭くされた部分に沿うように設定されている。

板状の金属ワークの板金加工においては、ローラーヘミング加工により金属ワークの縁部を折り返す前に、金属ワーク全体を曲げ加工してこの金属ワークの板面に折り筋を形成することがある。この場合、ローラーヘミング加工が施される金属ワークの縁部が上記曲げ加工においてしわの寄った形状に変形することを避けるために、上記折り筋周辺の縁部を前もって切り欠きである台形溝を有する形状にすることがある。また、金属ワークのローラーヘミング加工においては、縁部を折り返す幅が狭くなるほど、この縁部の変形抵抗が大きくなることが経験的に知られている。ここで、上記構成によれば、ダイの位置決め体における金属インサートの配置を、金属ワークにおいて台形溝が設けられる部分の設定に基づいて設定することができる。したがって、金属ワークの設計変更に際して上記金属インサートの配置についての試行錯誤を重ねる必要をなくして、設計変更の作業をより平易に行うことができる。

また、折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアを縁部に有する板状の金属ワークに対して、この金属ワークの縁部をローラーにて押圧して折り返すローラーヘミング加工を施すローラーヘミング加工システムの発明も提供される。このローラーヘミング加工システムは、ローラーヘミング加工が可能な状態となるように、金属ワークがセットされるダイを備えている。また、ローラーヘミング加工システムは、金属ワークをこの金属ワークの縁部が開放された状態となるように支える支え手段を備えている。また、ローラーヘミング加工システムは、上記ローラーを有して、このローラーによる金属ワークの縁部の押圧をコントロールするロボットを備えている。上記ダイは、金属ワークの縁部に沿ってこの縁部に当接することで、セットされる金属ワークを所定の姿勢に位置決めするプラスチック製の位置決め体を備えている。この位置決め体は、金属ワークの上記エリアが折り返される際にこのエリアから力が作用する作用部に、上記プラスチックよりも表面硬度が高い金属インサートを有している。この金属インサートは、金属インサートにおける一部が作用部の表面に露出され、残りが作用部の内部に埋まった状態である半埋設の状態とされている。上記ロボットは、ダイにセットされて、前記エリアに前記金属インサートが沿わされた状態の金属ワークの縁部を、位置決め体とは反対となる側からローラーにて押圧するものである。

本発明のローラーヘミング加工システムは、上述した本発明のダイを使用して金属ワークにローラーヘミング加工を施すことができる。

上記ローラーヘミング加工システムにおける好ましい実施形態の１つにおいては、ローラーヘミング加工システムは、ダイの位置および姿勢をコントロールするマニピュレーターを備えている。また、上記支え手段は、金属ワークを支えることで、この金属ワークを持ち上げられた状態とするものである。また、上記マニピュレーターは、ダイの位置決め体を支え手段に支えられた金属ワークにかぶせ、この金属ワークの上記エリアに金属インサートを沿わせることで、金属ワークがダイにセットされた状態となるようにするものである。

上記構成によれば、上述した本発明のダイを使用し、このダイとは別の支え手段に金属ワークを支えさせた状態でこの金属ワークにローラーヘミング加工を施すことができる。これにより、ダイ自体を軽量化するとともに、このダイに金属ワークを支えるための構成を設ける必要をなくして、ダイの位置および姿勢をコントロールするマニピュレーターにおけるハンドリング性能を向上させることができる。したがって、マニピュレーターを動かしてダイの段取り替えをする作業の作業性が向上されたローラーヘミング加工システムを提供することができる。

また、折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアを縁部に有する板状の金属ワークに対して、この金属ワークの縁部をローラーにて押圧して折り返すローラーヘミング加工を施す、金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法の発明も提供される。この金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法においては、後述するプラスチック製の位置決め体と後述する金属インサートとを有するダイを使用する。ここで、上記プラスチック製の位置決め体は、金属ワークの縁部に沿ってこの縁部に当接することで、セットされる金属ワークを所定の姿勢に位置決めするものである。また、上記金属インサートは、位置決め体の表面に一部が露出され、残りが位置決め体の内部に埋まった状態である半埋設の状態とされたものである。上記金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法においては、上記ダイに金属ワークがセットされて、この金属ワークのエリアにダイの金属インサートが沿わされた状態となるようにする。そして、上記ダイにセットされた状態の金属ワークの縁部を、位置決め体とは反対となる側から上記ローラーにて押圧する。

本発明の金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法は、上述した本発明のダイを使用して金属ワークにローラーヘミング加工を施すことができる。

上記金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法においては、上記ダイに金属ワークがセットされた状態となるようにする際に、上記ダイをこのダイとは別の支え手段によって持ち上げられた状態に支えられた金属ワークにかぶせ、この金属ワークの上記エリアに金属インサートを沿わせることが好ましい。

上記手法によれば、上述した本発明のダイを使用し、このダイとは別の支え手段に金属ワークを支えさせた状態でこの金属ワークにローラーヘミング加工を施すことができる。これにより、ダイ自体を軽量化するとともに、このダイに金属ワークを支えるための構成を設ける必要をなくして、ダイの取り扱い性を向上させることができる。したがって、ダイの段取り替えをする作業の作業性が向上された金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法を実現することができる。

本発明によれば、金属とプラスチックとを組み合わせた構成のダイにおいて、負荷がかからない部分から金属の部分を省略して、その分ダイを軽量化することができる。

本発明の一実施形態にかかるローラーヘミング加工システム２０を表した正面図である。 図１のローラーヘミング加工システム２０を表した左側面図である。 図１のローラーヘミング加工システム２０を表した平面図である。 ローラーヘミング加工システム２０の使用状態を表した斜視図である。 ローラーヘミング加工システム２０で加工されたドアインナーパネル９０Ａとドアアウターパネル９０とを表した斜視図である。 図１のダイ１０を表した正面図である。 図１のダイ１０を表した左側面図である。 図１のダイ１０を表した平面図である。 図８の位置決め体１１の分解斜視図である。 図５のドアアウターパネル９０が図４のダイ１０にセットされた状態を説明するための説明図である。 図１０のＡ部拡大図である。 図１０のＢ部拡大図である。 図４の垂直多関節ロボット２３Ｂの動きを説明するための説明図である。 図４の垂直多関節ロボット２３Ｂの動きを説明するための説明図である。 図２の取付具２０Ａを使用してドアアウターパネル９０にローラーヘミング加工を施す方法を説明するための説明図である。

以下に、本発明を実施するための一実施形態にかかるローラーヘミング加工システム２０について、図面を用いて説明する。このローラーヘミング加工システム２０は、図４に示すように、板状の金属ワークであるドアアウターパネル９０にその縁部９１を折り返すローラーヘミング加工を施すものである。

このドアアウターパネル９０は、図５および図１０に示すように、金属板（具体的には例えば冷間圧延鋼板またはアルミニウム板）をプレス機で加工したものであり、乗用車のフロントドアの外張りおよびドアサッシュをなすように成形されたものである。本実施形態においては、ドアアウターパネル９０は、その縁部９１における板厚が０．５［ｍｍ］以上１［ｍｍ］以下となるように成形される。

また、ドアアウターパネル９０には、このドアアウターパネル９０において上記外張りをなす部分の全体をこの外張りにおける外側に凸となる（図１０で見て紙面奥側に凸となる）ように曲げ加工してなる直線状の折り筋９０Ｂが形成されている。この折り筋９０Ｂは、上記外張りにおける前側（図１０で見て右側）の縁部９１から上記外張りにおける後ろ側（図１０で見て左側）の縁部９１まで、上記外張りにおける前後方向（図１０で見て左右方向）に延びるように形成されている。

また、ドアアウターパネル９０において上記外張りをなす部分には、矩形の金属板をプレス機で加工して乗用車のフロントドアのドアリムをなすように成形されたドアインナーパネル９０Ａが重ねられている。このドアインナーパネル９０Ａとドアアウターパネル９０とは、全体として乗用車のフロントドアの外形をなすものである。また、ドアアウターパネル９０は、その縁部９１がローラーヘミング加工によってドアインナーパネル９０Ａのふちに沿って折り返されることで、このドアインナーパネル９０Ａと一体化されるものである。

ここで、図１０に示すように、ドアアウターパネル９０の縁部９１において、上記外張りをなす部分にてドアインナーパネル９０Ａの４つ角がそれぞれ近接されるコーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄは、それぞれ面取りが施された形状に形成されている。本実施形態においては、上記外張りの上縁となる部分に位置されるコーナー９１Ａおよびコーナー９１Ｂが、それぞれひょうたん面の面取りが施された形状に形成されている。また、上記外張りの下縁となる部分に位置されるコーナー９１Ｃおよびコーナー９１Ｄが、それぞれ唐戸面の両きわの角を広幅面取りで落とした複合面取りの面取りが施された形状に形成されている。本実施形態においては、上記複合面取りにおける広幅面取りの部分は、その長さ９１Ｆ（図１２参照）が例えば２０［ｍｍ］となるように形成されている。

また、ドアアウターパネル９０の縁部９１において、折り筋９０Ｂが伸びだされた部分には、縁部９１の一部を厚さ方向（図１０では紙面手前側から紙面奥側に向かう方向）に切り欠いた台形溝９１Ｅが形成されている。この台形溝９１Ｅは、ドアアウターパネル９０の縁部９１に折り筋９０Ｂを形成する曲げ加工において縁部９１がしわの寄った形状に変形することを避けるために形成されたものである。

さて、ローラーヘミング加工システム２０は、図１ないし図４に示すように、直線状のレール２３Ｃと、このレール２３Ｃ上を往復移動可能なロボットである有軌道台車２３とを備えている。この有軌道台車２３は、先端がローラー２３Ａとされた６軸の垂直多関節ロボット２３Ｂを有している。

また、ローラーヘミング加工システム２０は、ドアインナーパネル９０Ａと重ねられたドアアウターパネル９０を持ち上げられた状態に支えることが可能な支え手段である治具２２を備えている。この治具２２は、手動式の旋回台２２Ａの上に取付具２２Ｂを取り付けた構成とされて、この取付具２２Ｂにドアアウターパネル９０を立てかけて、このドアインナーパネル９０Ａをドアアウターパネル９０と一緒に水平旋回させることができるようになっている。

また、ローラーヘミング加工システム２０は、図４に示すように、ドアアウターパネル９０のローラーヘミング加工に際してこのドアアウターパネル９０がセットされるダイ１０を備えている。また、ローラーヘミング加工システム２０は、先端にハンド２１Ａを有する６軸の垂直多関節ロボット２１を備えている。この垂直多関節ロボット２１は、そのハンド２１Ａがダイ１０をつかんだ状態とされて、このダイ１０を持ちあげてその位置および姿勢をコントロールするマニピュレーターとして機能するようになっている。本実施形態においては、垂直多関節ロボット２１は、そのハンド２１Ａでダイ１０以外の物品（例えば図１５に示す押さえ物品１９）をつかんで取り扱うこともできるようになっている。

また、ローラーヘミング加工システム２０は、図１５に示すように、ダイ１０を所定の一方側から立てかけた状態に置くことが可能な取付具２０Ａを備えている。この取付具２０Ａは、レール２３Ｃと垂直多関節ロボット２１との間に、ダイ１０をレール２３Ｃ側（図１５で見て右側）から立てかけることができる向きに設置されている。

また、ローラーヘミング加工システム２０は、図２ないし図４に示すように、コントロールユニット２０Ｂを備えている。このコントロールユニット２０Ｂは、上述したローラーヘミング加工システム２０の各構成における可動部分の動作制御をまとめて行うための装置である。

ところで、ダイ１０は、このダイ１０を垂直多関節ロボット２１のハンド２１Ａがつかむための取っ手１０Ａを備えている。また、ダイ１０は、図６ないし図８に示すように、ドアアウターパネル９０の縁部９１に沿ってこの縁部９１に当接することが可能なトーラス体をなすように形成された位置決め体１１を備えている。本実施形態においては、取っ手１０Ａは、位置決め体１１がはめ込まれる井桁のフレームをなすように形成されている。

位置決め体１１は、図９に示すように、それぞれが棒状に形成された４本のプラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅを、それぞれがブロック状に形成された６個の金属インサート１２と一緒に組み上げて構成されている。４本のプラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅは、それぞれ空隙のないプラスチックの塊を比較的簡単な形状である棒状に切り出してなるものである。このプラスチックの塊としては、耐摩耗性およびじん性の両方に優れる硬質ウレタン樹脂の塊を好適に用いることができる。この硬質ウレタン樹脂は、その表面硬度をＩＳＯ ８６８：２００３に規定されるデュロメーター硬さ試験（Durometer D test）により求められる硬度であるショアーＤで表した場合に、このショアーＤの値が８０以上となるものであることが好ましく、８０以上９０以下となるものであることがより好ましい。このような硬質ウレタン樹脂の例としては、いずれもRampf Holding GmbH & Co. KG社製の硬質ウレタン樹脂であるRAKU-TOOL WB-1250、RAKU-TOOL CB-6503、あるいは、RAKU-TOOL WB-1210（RAKU-TOOLは登録商標）などが挙げられる。なお、硬質ウレタン樹脂の表面硬度が８０未満となる場合には、プラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅにおいて、摩耗および劣化が激しくなり、比較的早期に変形あるいは破損が発生するおそれがある。

また、プラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅは、それぞれがドアアウターパネル９０の縁部９１における前縁、上縁、後縁、下縁に沿うことができるようにいも組みに組まれ、互いに接着剤によって貼り合わされている（図８参照）。このいも組みにおいてこぐち面が露見されるプラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｄには、それぞれ３つのくぼみ１２Ａがうがたれて、これらのくぼみ１２Ａのそれぞれに金属インサート１２が１個ずつ組み込まれている。ここで、各金属インサート１２は、位置決め体１１がドアアウターパネル９０の縁部９１に沿ってこの縁部９１に当接した状態（図１０参照）において、この縁部９１のコーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄまたは台形溝９１Ｅに沿うように位置されている。

６個の金属インサート１２は、それぞれ上記各硬質ウレタン樹脂よりも表面硬度が高い金属である焼き入れ炭素鋼をブロック状に切り出してなるものである。この焼き入れ炭素鋼は、その表面硬度をＩＳＯ ６５０８−１：２０１６に規定されるスケールＣ（scale C）のロックウェル硬さ試験（Rockwell hardness test）により求められる硬度であるＨＲＣで表した場合に、このＨＲＣの値が６０以上となるものであることが好ましく、６０以上６５以下となるものであることがより好ましい。このような焼き入れ炭素鋼の例としては、機械構造用炭素鋼Ｓ５０Ｃ、あるいは、愛知製鋼株式会社製のSX105V（商品名）などが挙げられる。なお、焼き入れ炭素鋼の表面硬度が６０未満となる場合には、金属インサート１２において、比較的早期に形状変形の不具合が発生するおそれがある。

また、金属インサート１２は、プラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｄに対して、これらのプラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｄをベース部材とした平象嵌によって組み込まれている。ここで、「平象嵌」とは、ベース部材にうがたれたくぼみ（図９のくぼみ１２Ａを参照）に金属インサートをはめ込んだ後で、この金属インサートおよびベース部材をグラインダーにて整形してその表面を面一とする技法のことをいう。このため、プラスチックブロック１１Ｂに組み込まれた金属インサート１２は、この金属インサート１２における一部がプラスチックブロック１１Ｂの表面に露出され、残りがプラスチックブロック１１Ｂの内部に埋まった状態である半埋設の状態となっている。また、プラスチックブロック１１Ｄに組み込まれた金属インサート１２は、この金属インサート１２における一部がプラスチックブロック１１Ｄの表面に露出され、残りがプラスチックブロック１１Ｄの内部に埋まった状態である半埋設の状態となっている。

続いて、上述した各構成を有するローラーヘミング加工システム２０を使用してオペレーター（図示せず）がドアアウターパネル９０にローラーヘミング加工を施す作業について説明する。この作業においては、まず、オペレーターは、治具２２の旋回台２２Ａを水平旋回させてこの旋回台２２Ａの上の取付具２２Ｂをオペレーターの手前側に向ける。ついで、オペレーターは、取付具２２Ｂにドアインナーパネル９０Ａが重ねられた状態のドアアウターパネル９０を立てかけ、このドアアウターパネル９０を治具２２の取付具２２Ｂに支えられた状態にする。このとき、オペレーターは、ドアアウターパネル９０をドアインナーパネル９０Ａの側から取付具２２Ｂに立てかけることで、ドアアウターパネル９０の縁部９１を取付具２２Ｂから浮き上がって開放された状態とする。

続いて、オペレーターは、治具２２の旋回台２２Ａを水平旋回させてこの旋回台２２Ａの上の取付具２２Ｂおよびこの取付具２２Ｂに支えられたドアアウターパネル９０を垂直多関節ロボット２１側（図２で見て左側）に向ける。そして、オペレーターは、ローラーヘミング加工システム２０を起動させる。

ローラーヘミング加工システム２０は、起動されると、まず垂直多関節ロボット２１を動かしてこの垂直多関節ロボット２１のハンド２１Ａがつかむダイ１０をドアアウターパネル９０にかぶせる。このとき、垂直多関節ロボット２１は、ダイ１０をその位置決め体１１の側からドアアウターパネル９０にかぶせることで、このドアアウターパネル９０の縁部９１に位置決め体１１を沿わせる。

この位置決め体１１は、ドアアウターパネル９０の板面において縁部９１よりも内部側となる部分に当接して、この縁部９１を開放された状態にしたまま、ドアアウターパネル９０の姿勢を位置決めする。これにより、ドアアウターパネル９０は、ローラーヘミング加工が可能となるようにダイ１０にセットされた状態となる。この状態においては、各金属インサート１２は、ドアアウターパネル９０の縁部９１におけるコーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄまたは台形溝９１Ｅに沿うように位置される。

ついで、ローラーヘミング加工システム２０は、レール２３Ｃ上にて有軌道台車２３を移動させて、この有軌道台車２３を前もって設定された加工位置に位置させる。この加工位置は、ダイ１０にセットされたドアアウターパネル９０における縁部９１のどの部分に対しても、垂直多関節ロボット２３Ｂのローラー２３Ａが届く位置として設定されたものである。

そして、ローラーヘミング加工システム２０は、有軌道台車２３の垂直多関節ロボット２３Ｂを動かしてそのローラー２３Ａによりドアアウターパネル９０の縁部９１を押圧する。このとき、ローラー２３Ａは、図１３および図１４に示すように、有軌道台車２３の垂直多関節ロボット２３Ｂによってコントロールされて、縁部９１の各辺を位置決め体１１（図８参照）とは反対となる側から２回ずつ押圧する。

ここで、ローラー２３Ａによる１回目の押圧は、ドアアウターパネル９０の縁部９１において位置決め体１１のへりに沿って仮想的に設定される折り線９０Ｃにて縁部９１を折り曲げ、この縁部９１を起こしあげられたはぜの形状に変形させるように行われる。また、ローラー２３Ａによる２回目の押圧は、はぜの形状とされた縁部９１をドアインナーパネル９０Ａのふちに向けて折り返し、さらにこのふちに向けて縁部９１を押しつぶすように行われる。これにより、ローラーヘミング加工システム２０は、ドアアウターパネル９０の縁部９１とドアインナーパネル９０Ａのふちとをローラーヘミング加工によって一体化された状態とする。

ところで、ドアアウターパネル９０の縁部９１に設定される折り線９０Ｃは、図１０ないし図１２に示すように、ドアインナーパネル９０Ａのふちに沿ってこのふちに対応する形状をなすように設定されている。このため、ドアアウターパネル９０の縁部９１のうち、コーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄをなす部分は、その面取りが施された形状のためにローラーヘミング加工の折り返しの幅９０Ｄが狭くされ、折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアとなる。また、ドアアウターパネル９０の縁部９１のうち、台形溝９１Ｅをなす部分は、この台形溝９１Ｅのためにローラーヘミング加工の折り返しの幅９０Ｄが狭くされ、折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアとなる。

なお、本実施形態においては、コーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄまたは台形溝９１Ｅをなす部分において、ローラーヘミング加工の折り返しの幅９０Ｄは、７［ｍｍ］よりも広く、かつ、１３［ｍｍ］よりは狭くなるように設定される。また、コーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄまたは台形溝９１Ｅをなす部分においては、ローラーヘミング加工の折り返しの幅９０Ｄは７［ｍｍ］以下となるように設定される。特に、各コーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄの複合面取りにおける両きわを除いた部分と、台形溝９１Ｅにおける底の部分とにおいては、ローラーヘミング加工の折り返しの幅９０Ｄは３［ｍｍ］以上４［ｍｍ］以下となるように設定される。

したがって、ドアアウターパネル９０がセットされたダイ１０の位置決め体１１において、コーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄまたは台形溝９１Ｅに沿う部分は、ドアアウターパネル９０にローラーヘミング加工を施す際に上記エリアから力が作用する作用部１１Ａとなる。これらの作用部１１Ａは、それぞれ金属インサート１２が配置された構成であるため、上記エリアの折り返しに際してかけられる押圧力を金属インサート１２によって受け止める。

さて、ローラー２３Ａによるドアアウターパネル９０の縁部９１の押圧が完了すると、ローラーヘミング加工システム２０は、垂直多関節ロボット２１および有軌道台車２３の位置および姿勢を、ローラーヘミング加工システム２０の起動直後の状態に戻す。これにより、ドアアウターパネル９０は、ダイ１０にセットされた状態から解放され、取付具２２Ｂから自由に取り外すことができるようになる。

ここで、オペレーターは、ドアアウターパネル９０がダイ１０から解放されたことを確認すると、治具２２の旋回台２２Ａを水平旋回させてこの旋回台２２Ａの上の取付具２２Ｂをオペレーターの手前側に向ける。ついで、オペレーターは、ローラーヘミング加工によってドアインナーパネル９０Ａと一体化された状態のドアアウターパネル９０を取付具２２Ｂから取り外す。そして、オペレーターは、ローラーヘミング加工システム２０を停止させる。ただし、オペレーターは、上述した作業の繰り返しにより、複数枚のドアアウターパネル９０に対してローラーヘミング加工を施してもよい。

さて、上述したローラーヘミング加工を施す作業においては、ローラーヘミング加工システム２０は、治具２２の取付具２２Ｂに立てかけられたドアアウターパネル９０にローラーヘミング加工を施した。しかしながら、オペレーターは、ローラーヘミング加工システム２０の取付具２０Ａをダイ１０の支え手段としてこのダイ１０にドアアウターパネル９０をセットし、このドアアウターパネル９０にローラーヘミング加工を施すこともできる。以下、このローラーヘミング加工を施す方法について説明する。

上記のローラーヘミング加工を施す方法を行う場合、オペレーターは、前もってコントロールユニット２０Ｂを操作し、ローラーヘミング加工システム２０の各構成の動作を変更しておく。また、オペレーターは、ドアアウターパネル９０を押さえてこのドアアウターパネル９０をダイ１０にセットされた状態とするための押さえ物品１９を前もって用意する。この押さえ物品１９は、垂直多関節ロボット２１のハンド２１Ａが届く範囲内に設定された所定の場所（図示せず）に用意される。

そして、オペレーターは、ドアインナーパネル９０Ａが重ねられた状態のドアアウターパネル９０を手元に用意した状態で、ローラーヘミング加工システム２０を起動させる。このとき、ローラーヘミング加工システム２０は、まず垂直多関節ロボット２１を動かしてこの垂直多関節ロボット２１のハンド２１Ａがつかむダイ１０をその取っ手１０Ａの側から取付具２０Ａに立てかける。このとき、ダイ１０は、その位置決め体１１が取付具２０Ａとは反対側を向いて、この位置決め体１１にドアアウターパネル９０を立てかけることが可能な状態となる。

ついで、ローラーヘミング加工システム２０は、その垂直多関節ロボット２１のハンド２１Ａを取っ手１０Ａから放し、さらにハンド２１Ａを上記所定の場所に用意された押さえ物品１９に向けて伸ばしてこの押さえ物品１９をつかむ。これに対して、オペレーターは、取付具２０Ａに立てかけられたダイ１０の位置決め体１１にドアインナーパネル９０Ａが重ねられた状態のドアアウターパネル９０を立てかける。このとき、オペレーターは、ドアアウターパネル９０の縁部９１におけるコーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄまたは台形溝９１Ｅを、それぞれダイ１０の金属インサート１２に沿うように位置させる。

さて、押さえ物品１９をつかんだ垂直多関節ロボット２１は、この押さえ物品１９を取付具２０Ａに立てかけられたダイ１０の上で放す動作を行う。このとき、ダイ１０の上にはドアアウターパネル９０が立てかけられているため、押さえ物品１９はドアアウターパネル９０およびこのドアアウターパネル９０に重ねられたドアインナーパネル９０Ａの上に載ってこれらを押さえる。これにより、ドアアウターパネル９０は、ローラーヘミング加工が可能となるようにダイ１０にセットされた状態となる。

続いて、ローラーヘミング加工システム２０は、有軌道台車２３の垂直多関節ロボット２３Ｂを動かしてそのローラー２３Ａによりドアアウターパネル９０の縁部９１を押圧する。これにより、ローラーヘミング加工システム２０は、ドアアウターパネル９０の縁部９１とドアインナーパネル９０Ａのふちとをローラーヘミング加工によって一体化された状態とする。なお、垂直多関節ロボット２３Ｂを動かす際にこの垂直多関節ロボット２３Ｂと垂直多関節ロボット２１とが干渉する場合は、図１５に示すように、垂直多関節ロボット２３Ｂを動かす前に垂直多関節ロボット２１を退避させておく。

さて、ローラー２３Ａによるドアアウターパネル９０の縁部９１の押圧が完了すると、ローラーヘミング加工システム２０は、垂直多関節ロボット２１を動かしてそのハンド２１Ａにより押さえ物品１９をつかみ、この押さえ物品１９を上記所定の場所に戻す。これにより、ドアアウターパネル９０は、ダイ１０にセットされた状態から解放され、このダイ１０から自由に取り外すことができるようになる。これに対して、オペレーターは、ローラーヘミング加工によってドアインナーパネル９０Ａと一体化された状態のドアアウターパネル９０をダイ１０から取り外す。

さて、押さえ物品１９を上記所定の場所に戻した垂直多関節ロボット２１は、そのハンド２１Ａを取付具２０Ａに立てかけられたダイ１０に伸ばし、このダイ１０をつかむ。このとき、ダイ１０の上からは既にドアアウターパネル９０が取り外されているため、垂直多関節ロボット２１は、つかんだダイ１０を自由に持ち上げることが可能な状態となる。

そして、ローラーヘミング加工システム２０は、有軌道台車２３ならびに垂直多関節ロボット２１およびこの垂直多関節ロボット２１がつかむダイ１０の位置および姿勢を、ローラーヘミング加工システム２０の起動直後の状態に戻す。これに対して、オペレーターは、ローラーヘミング加工システム２０を停止させる。ただし、オペレーターは、上述した作業の繰り返しにより、複数枚のドアアウターパネル９０に対してローラーヘミング加工を施してもよい。

上述したダイ１０は、その表面硬度が、ドアアウターパネル９０の縁部９１上で変形抵抗が局所的に大きくされたエリアから力が作用する作用部１１Ａにおいて、この作用部１１Ａの表面に露出された金属インサート１２によって高くされる。ここで、上記エリアは、具体的には例えばコーナー９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄにおいて面取りが施された形状の部分または台形溝９１Ｅをなす部分である。したがって、ダイ１０は、上記エリアの折り返しに際し他の縁部９１よりも強い押圧力がかけられた場合でも、作用部１１Ａの局所的な摩耗が抑えられる。これにより、ダイ１０におけるプラスチック製の位置決め体１１の不均一な摩耗を抑制してこのダイ１０の寿命を長くすることができる。また、ダイ１０は、その位置決め体１１を摩耗しにくくする方法として位置決め体１１の表面硬度を高くする手法をとるため、この位置決め体１１においてその表面の摩擦係数を小さくする必要がなく、ドアアウターパネル９０が位置決め体１１上を滑って位置ずれを起こすおそれを減らすことができる。

また、ダイ１０は、ドアアウターパネル９０において折り返されるエリアから力が作用する作用部１１Ａに、この作用部１１Ａに埋まった状態で金属インサート１２を配する。このため、ドアアウターパネル９０からの力が作用しない部分に金属インサート１２を配する必要がなく、その分ダイ１０を軽量化することができる。すなわち、ダイ１０は、金属とプラスチックとを組み合わせた構成であり、負荷がかからない部分から金属の部分を省略して、その分ダイ１０の軽量化を図ることができるものである。

また、ダイ１０は、その位置決め体１１における金属インサート１２の配置を、ドアアウターパネル９０の外観（具体的には例えば縁部９１の板厚および折り返しの幅９０Ｄ、あるいは、上記エリアの配置）のみに基づいて設定することができる。したがって、ドアアウターパネル９０の設計変更に際して金属インサート１２の配置についての試行錯誤を重ねる必要をなくして、設計変更の作業をより平易に行うことができる。

また、ダイ１０の位置決め体１１は、金属インサート１２が埋め込まれた比較的複雑な形状でありながら、比較的簡単な形状（具体的には例えば棒状）のプラスチックブロック１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅから作ることができる。したがって、耐摩耗性およびじん性の両方に優れるプラスチックである硬質ウレタン樹脂を用いて位置決め体１１を作る際に、比較的複雑な形状をなす硬質ウレタン樹脂の注型品における空隙をなくすための高度な技術が不要となる。

また、上述したローラーヘミング加工システム２０は、上述したダイ１０を使用し、このダイ１０とは別の支え手段（具体的には例えば治具２２）にドアアウターパネル９０を支えさせた状態でこのドアアウターパネル９０にローラーヘミング加工を施すことができる。これにより、ダイ１０自体を軽量化するとともに、このダイ１０にドアアウターパネル９０を支えるための構成を設ける必要をなくして、ダイ１０の取り扱い性を向上させることができる。したがって、ダイ１０の位置および姿勢をコントロールする垂直多関節ロボット２１におけるハンドリング性能が向上され、この垂直多関節ロボット２１を動かしてダイ１０の段取り替えをする作業の作業性が向上されたローラーヘミング加工システム２０を実現することができる。

本発明は、上述した一実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、以下のような各種の形態を実施することができる。

（１）本発明によりローラーヘミング加工を施すことが可能な金属ワークは、折り筋を備えたドアアウターパネルに限定されない。すなわち、本発明によれば、例えば折り筋を有しないドアアウターパネルの縁部にローラーヘミング加工を施すことができる。この場合、ドアアウターパネルの縁部に設定される台形溝と、この台形溝に対応してダイの位置決め体に備えられる金属インサートとを省略することができる。また、本発明によれば、例えばコーナーを有しない円板状の金属ワークの縁部にローラーヘミング加工を施すことができる。この場合、金属ワークの縁部を面取りが施された形状にする必要がないので、この面取りの形状をなす部分に対応する金属インサートを省略することができる。

（２）上述した一実施形態において施されるローラーヘミング加工は、ドアアウターパネルの縁部をはぜの形状に起こしあげ、さらにこの縁部をドアインナーパネルのふちに向けて折り返してこのふちを押しつぶすことで、ドアアウターパネルとドアインナーパネルとを一体化させるものである。しかしながら、本発明のローラーヘミング加工は上述したものに限定されない。すなわち、本発明のローラーヘミング加工は、例えばドアアウターパネルの縁部に前もって形成されたはぜをドアインナーパネルのふちに向けて折り返してこのふちを押しつぶすことで、ドアアウターパネルとドアインナーパネルとを一体化させるはぜ折りであってもよい。また、本発明のローラーヘミング加工は、任意の板状に形成された金属ワークの縁部を他部材とからめることなく折り返して押しつぶすことで、金属ワークの縁部の補強を行うあざ折りであってもよい。また、本発明のローラーヘミング加工は、任意の板状に形成された金属ワークの縁部を、この縁部が押しつぶされないように折り返すオープンヘミングであってもよい。

（３）本発明のダイにおいて、金属インサートは、位置決め体を構成するプラスチックブロックに対して、このプラスチックブロックをベース部材とした平象嵌によって組み込まれたものである必要はない。すなわち、金属インサートは、例えばベース部材となるプラスチックブロックにうがたれた貫通孔にはめ込む切り嵌め象嵌の技法により、このプラスチックブロックに組み込まれたものであってもよい。また、金属インサートは、例えばベース部材となるプラスチックブロックにうがたれたくぼみに、このプラスチックブロックの表面から突出された状態にはめ込む高象嵌の技法により、このプラスチックブロックに組み込まれたものであってもよい。また、金属インサートは、この金属インサートの周囲に位置決め体の材料となるプラスチックを注型することで、この位置決め体に対して半埋設となる状態に組み込まれたものであってもよい。

（４）本発明のローラーヘミング加工システムにおいて、ロボットおよびマニピュレーターは、それぞれが垂直多関節ロボットを用いるものである必要はない。すなわち、ロボットまたはマニピュレーターの一部において、例えば水平多関節ロボットなど、垂直多関節ロボットとは異なる種類のロボットまたはマニピュレーターを用いることができる。

１０ ダイ
１０Ａ 取っ手
１１ 位置決め体
１１Ａ 作用部
１１Ｂ プラスチックブロック
１１Ｃ プラスチックブロック
１１Ｄ プラスチックブロック
１１Ｅ プラスチックブロック
１２ 金属インサート
１２Ａ くぼみ
１９ 押さえ物品
２０ ローラーヘミング加工システム
２０Ａ 取付具（支え手段）
２０Ｂ コントロールユニット
２１ 垂直多関節ロボット（マニピュレーター）
２１Ａ ハンド
２２ 治具（支え手段）
２２Ａ 旋回台
２２Ｂ 取付具
２３ 有軌道台車（ロボット）
２３Ａ ローラー
２３Ｂ 垂直多関節ロボット
２３Ｃ レール
９０ ドアアウターパネル（金属ワーク）
９０Ａ ドアインナーパネル
９０Ｂ 折り筋
９０Ｃ 折り線
９０Ｄ 折り返しの幅
９１ 縁部
９１Ａ コーナー（エリア）
９１Ｂ コーナー（エリア）
９１Ｃ コーナー（エリア）
９１Ｄ コーナー（エリア）
９１Ｅ 台形溝（エリア）
９１Ｆ 長さ

Claims (9)

1. 折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアを縁部に有する板状の金属ワークに対して、当該金属ワークの前記縁部をローラーにて押圧して折り返すローラーヘミング加工が可能な状態となるように、前記金属ワークがセットされるダイであって、
   前記金属ワークの前記縁部に沿って当該縁部に当接することで、セットされる前記金属ワークを所定の姿勢に位置決めするプラスチック製の位置決め体を備え、
   前記位置決め体は、前記金属ワークの前記エリアが折り返される際に当該エリアから力が作用する作用部に、前記プラスチックよりも表面硬度が高い金属インサートを有し、
   前記金属インサートは、当該金属インサートにおける一部が前記作用部の表面に露出され、残りが前記作用部の内部に埋まった状態である半埋設の状態とされている、
   ダイ。
2. 請求項１に記載されたダイであって、
   前記位置決め体が、前記縁部における板厚が０．５［ｍｍ］以上１［ｍｍ］以下である前記金属ワークを位置決めするものであり、
   前記作用部が、前記金属ワークの前記縁部のうち、当該縁部における前記ローラーヘミング加工の折り返しの幅が７［ｍｍ］以下である部分に沿うように設定されている、
   ダイ。
3. 請求項１または請求項２に記載されたダイであって、
   前記位置決め体が、空隙のない硬質ウレタン樹脂からなる複数のプラスチックブロックを前記金属インサートと一緒に組み上げて構成されている、
   ダイ。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載されたダイであって、
   前記位置決め体が、前記縁部に面取りが施された形状のコーナーを有する前記金属ワークを位置決めするものであり、
   前記作用部が、前記金属ワークの前記縁部のうち、前記面取りによって前記ローラーヘミング加工の折り返しの幅が狭くされた部分に沿うように設定されている、
   ダイ。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載されたダイであって、
   前記位置決め体が、前記縁部に当該縁部の一部を切り欠いた形状の台形溝を有する前記金属ワークを位置決めするものであり、
   前記作用部が、前記金属ワークの前記縁部のうち、前記台形溝によって前記ローラーヘミング加工の折り返しの幅が狭くされた部分に沿うように設定されている、
   ダイ。
6. 折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアを縁部に有する板状の金属ワークに対して、当該金属ワークの前記縁部をローラーにて押圧して折り返すローラーヘミング加工を施すローラーヘミング加工システムであって、
   前記ローラーヘミング加工が可能な状態となるように、前記金属ワークがセットされるダイと、
   前記金属ワークを当該金属ワークの前記縁部が開放された状態となるように支える支え手段と、
   前記ローラーを有して、当該ローラーによる前記金属ワークの前記縁部の押圧をコントロールするロボットと、
   を備え、
   前記ダイは、前記金属ワークの前記縁部に沿って当該縁部に当接することで、セットされる前記金属ワークを所定の姿勢に位置決めするプラスチック製の位置決め体を備え、
   前記位置決め体は、前記金属ワークの前記エリアが折り返される際に当該エリアから力が作用する作用部に、前記プラスチックよりも表面硬度が高い金属インサートを有し、
   前記金属インサートは、当該金属インサートにおける一部が前記作用部の表面に露出され、残りが前記作用部の内部に埋まった状態である半埋設の状態とされ、
   前記ロボットは、前記ダイにセットされて、前記エリアに前記金属インサートが沿わされた状態の前記金属ワークの前記縁部を、前記位置決め体とは反対となる側から前記ローラーにて押圧するものである、
   ローラーヘミング加工システム。
7. 請求項６に記載されたローラーヘミング加工システムであって、
   前記ダイの位置および姿勢をコントロールするマニピュレーターを備え、
   前記支え手段は、前記金属ワークを支えることで、当該金属ワークを持ち上げられた状態とするものであり、
   前記マニピュレーターは、前記ダイの前記位置決め体を前記支え手段に支えられた前記金属ワークにかぶせ、当該金属ワークの前記エリアに前記金属インサートを沿わせることで、前記金属ワークが前記ダイにセットされた状態となるようにするものである、
   ローラーヘミング加工システム。
8. 折り返しに対する変形抵抗が局所的に大きくされたエリアを縁部に有する板状の金属ワークに対して、当該金属ワークの前記縁部をローラーにて押圧して折り返すローラーヘミング加工を施す、金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法であって、
   前記金属ワークの前記縁部に沿って当該縁部に当接することで、セットされる前記金属ワークを所定の姿勢に位置決めするプラスチック製の位置決め体と、前記プラスチックよりも表面硬度が高く、かつ、前記位置決め体の表面に一部が露出され、残りが前記位置決め体の内部に埋まった状態である半埋設の状態とされた金属インサートと、を有するダイに、
   前記金属ワークがセットされて、当該金属ワークの前記エリアに前記ダイの前記金属インサートが沿わされた状態となるようにし、
   前記ダイにセットされた状態の前記金属ワークの前記縁部を、前記位置決め体とは反対となる側から前記ローラーにて押圧する、
   金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法。
9. 請求項８に記載された金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法であって、
   前記ダイに前記金属ワークがセットされた状態となるようにする際に、前記ダイを当該ダイとは別の支え手段によって持ち上げられた状態に支えられた前記金属ワークにかぶせ、当該金属ワークの前記エリアに前記金属インサートを沿わせる、
   金属ワークにローラーヘミング加工を施す方法。
   

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