JPH06210358A - フランジ立てローラー加工方法および該方法に用いられる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘミング加工の前処理として行われるフラン
ジ立て加工を、品質のバラつきなくしかも効率よく行え
るようにする。 【構成】 被加工材Ｗのフランジ部Ｗ_E を一対のローラ
ー６，７で挟み込み、この挟み込み状態のまま両ローラ
ー６，７の軸心を移動させてフランジ部Ｗ_E を折曲げ、
この折曲げ状態のまま両ローラー６，７をフランジ部Ｗ
_E に沿って移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両のドアパネ
ルに施されるヘミング加工の前工程として、ドアアウタ
パネルの外周部（以下、「フランジ部」という）をイン
ナパネル側へ一定角度に折り曲げる（以下、「フランジ
立て加工」という）ためのフランジ立てローラー加工方
法とこの方法に用いる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加工を施すための装置と
して図１２および図１３に示すようなプレス装置５０が
あった。このプレス装置５０は、ドアアウタパネル等の
被加工材Ｗを載置するための下型５１とこの下型５１に
対して上下動可能に支持された上型５２を備えてなり、
上型５２には被加工材Ｗを下型５１の上面に押圧固定す
るための押え型５３がバネ部材５４〜５４を介して付設
されている。

【０００３】また、図示するように上型５２には下端側
に開拡状のシゴキ部５２ａが形成されており、上型５２
の下降に伴ってこのシゴキ部５２ａで被加工材Ｗのフラ
ンジ部Ｗ_E を徐々に折曲げ、最終的にこのフランジ部Ｗ
_E をほぼ直角にまで折曲げてフランジ立て加工をおこな
うものである。

【０００４】このプレス装置５０は、大量生産品に対し
てフランジ立て加工を施す場合に適しており、品質の安
定および高い生産性を確保することができる特徴があ
る。

【０００５】また、試作品等の少量生産品については、
わざわざ上記プレス装置５０を用いることなく、手作業
でフランジ立て加工を行う場合があり、この場合には図
１４に示すように型６０に被加工材Ｗを載置し、この被
加工材Ｗを作業者が押え金６２で押さえて固定しながら
そのフランジ部Ｗ_E を例えばハンマー６１でたたいて折
り曲げていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プレス
装置５０による場合は大量生産に適してはいるものの、
同装置５０の製作コストがかさむことから少量生産には
不向きであり、またプレス装置５０自体の製作に多くの
時間を要するとともに、被加工材Ｗの形状変更に対する
汎用性が低いという問題があった。

【０００７】また、手作業によりフランジ立て加工を行
う場合には、効率が悪いばかりでなく加工精度あるいは
品質の安定の点で問題があり、さらには騒音あるいは手
に加わる衝撃等により作業者の健康を害する問題があっ
た。

【０００８】本発明は、これら従来の問題点に鑑みなさ
れたもので、大量生産の場合と同様に中少量生産の場合
であっても精度の高いフランジ立て加工を効率よくかつ
安定して行うことができるとともに、作業者の健康上の
問題あるいは被加工材に対する汎用性等の点で優れた効
果を発揮するフランジ立てローラー加工方法およびこの
方法に用いられる装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の問題
点を解決するため、被加工材のフランジ部を一対のロー
ラーで挟み込み、この挟み込み状態のまま両ローラーの
軸心を移動させてフランジ部を折曲げ、この折曲げ状態
のまま両ローラーをフランジ部に沿って移動させてフラ
ンジ立て加工を行うことを特徴とし、また、この方法に
よりフランジ立て加工を行うための装置として、被加工
材を固定するための固定型に併設されたロボットハンド
と、このロボットハンドの先端に装着されたローラー加
圧部と、このローラー加圧部の作動により前記被加工材
のフランジ部を挟み込み可能な一対のローラーと、この
両ローラー間に前記被加工材のフランジ部を挟み込んで
折曲げ、この折曲げ状態のままこの両ローラーを前記フ
ランジ部に沿って移動させるよう前記ローラー加圧部お
よび前記ロボットハンドの作動を制御する制御手段とを
備えたフランジ立てローラー加工装置を案出した。

【００１０】

【作用】上記構成によればフランジ立て加工が以下のよ
うにして行われる。先ず、下型上に被加工材を載置した
後、クランプ装置によりこの被加工材を固定する。この
状態において被加工材のフランジ立て加工が行われるフ
ランジ部は、下型上からほぼ水平方向へはみ出した状態
とされている。

【００１１】こうして被加工材を下型にセットした後、
ロボットハンドを作動させて被加工材のフランジ部を一
対のローラー間に挟み込む。次に、このフランジ部を挟
み込んだままローラーの姿勢を変更してこのフランジ部
を上方へ折り曲げるようロボットハンドを作動させる。

【００１２】然る後、この折曲げ姿勢のままローラーを
被加工材のフランジ部に沿って移動させる。これによ
り、被加工材のフランジ部はこのフランジ部の内側に意
図するローラーの下部を折曲げ起点として順次上方へ折
り曲げられてフランジ立て加工が施される。ここで、ロ
ーラーの一度の移動では通常４５°程度まで折り曲げる
のが限界であるため、さらに大きな角度（例えばほぼ直
角）にまで折り曲げる必要がある場合には上記した動作
を複数回繰り返すことにより可能となる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１ないし図１１に
基づいて説明する。図１に示すように本例のフランジ立
てローラー加工装置１は、基台Ｂ上に、被加工材を固定
するための固定型４に対向して配置されている。この装
置１は、ロボットハンド２と、その先端に装着されたロ
ーラー加圧部３と、このローラー加圧部３の作動により
被加工材Ｗのフランジ部を挟み込み可能な一対のローラ
ー６，７と、これらの動作を制御するための制御装置
（図示省略）とから構成されている。

【００１４】ロボットハンド２は、従来より公知である
例えば極座標型の多関節ロボットであって、図示しない
制御装置により複数軸制御されて所定の動作を得ること
ができるよう構成されている。このロボットハンド２の
動作は、フランジ立て加工がなされる被加工材Ｗのフラ
ンジＷ_E に沿った軌跡であって、例えばティーチングに
よってあるいは所定のプログラムを直接制御装置に入力
することによって与えられている。

【００１５】このロボットハンド２の先端には、上記ロ
ーラー６，７を備えたローラー加圧部３が装着されてい
る。このローラー加圧部３は、図２ないし図４に示すよ
うに上下スライド部とこの上下スライド部に取付けられ
た水平スライド部から概略構成されており、上下スライ
ド部に小径のローラー（以下、「受けローラー」とい
う）７が、水平スライド部に大径のローラー（以下、
「押付けローラー」という）６が装着されている。

【００１６】さて、ロボットハンド２の先端には上下ス
ライド部の支持ブラケット１２が取付けられ、この支持
ブラケット１２にはスライドブロック８が上下方向にス
ライド可能に支持されている。支持ブラケット１２とス
ライドブロック８との間には、ピストン１０が組み込ま
れており、このピストン１０は支持ブラケット１２側に
固定され、その先端面とスライドブロック８との間には
油圧室１６が形成されている。この油圧室１６は油圧ポ
ート１６ａに連通されており、この油圧ポート１６ａに
は図示省略した油圧ホースおよび切換えバルブを経て油
圧源が接続されている。これにより油圧ポート１６ａを
経て油圧室１６に圧油が供給されるとスライドブロック
８が下方にスライドするようになっている。

【００１７】また、支持ブラケット１２の上面部には挿
通孔１２ａ，１２ａが形成され、この両挿通孔１２ａ，
１２ａにはそれぞれ支持ピン１７が挿通され、両支持ピ
ン１７はスライドブロック８の上面にねじ込まれてい
る。両支持ピン１７はその上端部でベース１９によって
連結され、このベース１９と支持ブラケット１２の上面
との間であって支持ピン１７の回りにはそれぞれスプリ
ング１８が装着されており、これによりスライドブラケ
ット８を上方へ付勢している。従って、油圧室１６の圧
油が抜かれるとスライドブロック８はこのスプリング１
８の付勢力によって上方へ戻されるようになっている。

【００１８】このスライドブロック８の下部にはベアリ
ング２０，２０によって前記した受けローラー７が回転
自在に支持されている。この受けローラー７の下端部の
一定範囲が被加工材Ｗのフランジ部Ｗ_E の内側面（折曲
げ前においては上面）にあてがわれる部分で、この部分
の径は被加工材Ｗの角部を折り曲げる際に一定のＲで折
曲げ後の角部が形成されるよう小径（φ１０〜φ２０程
度）に形成されている。

【００１９】また、このスライドブロック８の下部から
図２において左方へ支持ベース部２１が張出し状に形成
されている。この支持ベース部２１に水平スライド部が
組付けられている。すなわち、この支持ベース部２１の
下面にはスライドブロック２３が図２において左右にス
ライド可能に支持され、またこの支持ベース部２１の後
端部（図示左端部）下面には支持ブラケット２２が取付
けられている。

【００２０】そして、この支持ブラケット２２とスライ
ドブロック２３との間には上記上下スライド部と同様に
ピストン２４が組み込まれている。このピストン２４は
支持ブラケット２２側に固定され、その先端面とスライ
ドブロック２３との間には油圧室２５が形成され、この
油圧室２５は油圧ポート２５ａ（図４参照）に連通さ
れ、この油圧ポート２５ａには図示省略した油圧ホース
および切換えバルブを経て油圧源が接続されている。

【００２１】また、図４に示すように上記支持ベース部
２１にはスライドブロック２３の直下（図示手前側）に
おいて左右（図示上下）に掛け渡された支持縁２１ａが
設けられ、またこの支持縁２１ａに対向してスライドブ
ロック２３には張出し縁２３ａが形成されている。そし
て、支持縁２１ａには挿通孔２１ｂ，２１ｂが形成さ
れ、両挿通孔２１ｂにはそれぞれ支持ピン２６がスライ
ド可能に挿通され、両支持ピン２６はスライドブロック
２３の張出し縁２３ａにねじ込まれている。また、両支
持ピン２６はその頭部間でベース２８により固定されて
おり、このベース２８と支持縁２１ａとの間であって両
支持ピン２６の軸回りにはそれぞれスプリング２７が装
着されている。これによりスライドブロック２３は図２
において左方へ戻される方向に付勢されている。

【００２２】以上の構成から、油圧室２５に圧油を供給
するとスライドブロック２３は図２において右方へスラ
イドする一方、油圧室２５の圧油を抜くとこのスライド
ブロック２３はスプリング２７の付勢力によって図示左
方に戻されるようになっている。

【００２３】このように支持されたスライドブロック２
３の先端部（図２において右端部）に、前記した押付け
ローラー６が回転可能かつ上記受けローラー７と平行に
取付けられている。この押付けローラー６は受けローラ
ー７よりも大きな径（φ４０程度）のものが用いられて
いる。この押付けローラー６の周面が被加工材Ｗのフラ
ンジ部Ｗ_E の外側面（折曲げ前においては下面）に押し
付けられる転動面であり、受けローラー７の転動面とほ
ぼ同レベルとなるよう位置調整されている。そして、両
ローラー６，７間にフランジ部Ｗ_E を位置させて油圧室
２５に圧油を供給すると押付けローラー６は前進してフ
ランジ部Ｗ_E を受けローラー７に押付け、これによりこ
のフランジ部Ｗ_E が両ローラー６，７間に挟み込まれ
る。

【００２４】次に、固定型４は、図１に示すようにロボ
ットハンド２に対して所定の間隔をおいて基台Ｂ上に固
定されており、その周囲には、載置された被加工材Ｗを
固定するためのクランプ装置５が適宜間隔をおいて配置
されている（図８参照）。このクランプ装置５は図１に
示すようにシリンダ５ａの作動によってクランプアーム
５ｂを上下方向に揺動可能に構成したもので、クランプ
アーム５ａを下方へ揺動させて被加工材Ｗを固定型４に
押し付けるようにして固定可能であり、クランプアーム
５ａを上方へ揺動させて被加工材Ｗをアンクランプでき
るようになっている。また、各クランプ装置５のシリン
ダ５ｂの作動はロボットハンド２の動作に連動されてお
り、ロボットハンド２が所定の軌跡に従ってフランジ立
て加工を行うつつクランプ装置５に接近すると、自動的
にアンクランプしてクランプアーム５ａを上方へ退去さ
せ、これによりクランプアーム５ａがロボットハンド２
の移動の障害とならないようになっている。ロボットハ
ンド２が通過するとクランプアーム５ａは自動的に下方
へ揺動されて被加工材Ｗをクランプする。

【００２５】被加工材Ｗは、例えば車両用ドアパネルの
アウタパネルとなるものであって、素材をプレス切断し
たままの状態とされており、従って、この被加工材Ｗの
フランジ部Ｗ_E は、図９に示すように断面略Ｓ字状に湾
曲した形状となっている。このＳ字形状はフランジ部Ｗ
_E が両ローラー６，７に挟まれてフランジ立て加工が行
われると平坦に押し潰される。なお、図９の上段にはフ
ランジ立て加工が施される前の被加工材Ｗを、また、下
段には同加工が施された状態の被加工材Ｗ′を示した。

【００２６】次に、以上のように構成された本例のフラ
ンジ立てローラー加工装置１を用いて行う実際のフラン
ジ立て加工について説明する。固定型４上に被加工材Ｗ
を載置した後、一旦全てのクランプ装置５をクランプ側
に作動させて被加工材Ｗをこの固定型４上に位置決め固
定する。この固定状態において、被加工材Ｗのフランジ
部Ｗ_E は図５に示すように固定型４の外周縁からはみ出
した状態となっている。

【００２７】こうして被加工材Ｗをセットした上でロボ
ットハンド２を作動させる。この時点においてローラー
加圧部３は図２に示す原位置の状態となっている。すな
わち、油圧室１６，２６に圧油は供給されておらず、従
って上下スライド部のスライドブロック８は上方に、水
平スライド部のスライドブロック２３は図示左方に後退
した状態にあり、両ローラー６，７間は開いた状態とな
っている。この状態でロボットハンド２を作動させて、
両ローラー６，７間にフランジ部Ｗ_E が位置する状態と
なるまでローラー加圧部３を移動させる。さらにロボッ
トハンド２を作動させてローラー加圧部３を受けローラ
ー７の軸方向に直交する方向に移動させ、これによりこ
の受けローラー７をフランジ部Ｗ_E の上面側にあてがっ
た状態とする。然る後、上下スライド部の油圧室１６に
圧油を供給してスライドブロック８を下方へスライドさ
せ、これにより受けローラー７を被加工材Ｗに対して軸
方向に押し付け、次に油圧室２５に圧油を供給してスラ
イドブロック２３を前進させ、これにより押付けローラ
ー６をフランジ部Ｗ_E に押し付けて両ローラー６，７間
にこのフランジ部Ｗ_E を挟み込んだ状態（図６に示す状
態）とする。

【００２８】このようにして、両ローラー６，７間にフ
ランジ部Ｗ_E を挟み込んだならば、次にロボットハンド
２を作動させてローラー加圧部３を、受けローラー７の
下角部を中心にして両ローラー６，７の軸線が垂直方向
にほぼ一致するまで上方へ起こすようにして移動させ
る。これによりフランジ部Ｗ_E は、図７に示すようにほ
ぼ垂直方向に沿った状態にまで折り曲げられる。

【００２９】こうして折り曲げられた部分がフランジ立
て加工の始点となり、あとはロボットハンド２を所定の
軌跡に従って作動させてローラー加圧部３をフランジ部
Ｗ_Eに沿ってフランジ立て加工の終点まで移動させれば
よく、フランジ部Ｗ_E はロボットハンド２すなわちロー
ラー加圧部３の移動に伴って連続して所定角度に折り曲
げられていく。この際、前記したようにクランプ装置５
は順次アンクランプ側に作動してローラー加圧部３とク
ランプアーム５ａが干渉することはない。以上のように
してフランジ立て加工がなされるのであるが、フランジ
部Ｗ_E の折曲げ角度が不足の場合は再度上記動作を繰り
返すことにより、所望の角度にまで折り曲げることが可
能である。

【００３０】このように、本例のフランジ立てローラー
加工装置１によれば、両ローラー６，７でフランジ部Ｗ
_E を挟み込んでローラー加圧部３を起こし方向に移動さ
せることで折曲げ始点が形成され、この状態のままロボ
ットハンド２を作動させてローラー加圧部３をフランジ
部Ｗ_E に沿って移動させることによりフランジ立て加工
が連続して行われる。このことから、被加工材Ｗを所定
の位置に固定しさえすれば加工精度のバラ付きはなく、
大量の被加工材Ｗを効率よくフランジ立て加工すること
ができ、また、従来の手作業による場合のような騒音あ
るいは手に加わる衝撃は発生しないので作業環境は著し
く改善され、よって作業者の健康を害するようなことは
なくなる。

【００３１】さらに、両ローラー６，７（ローラー加圧
部３）の移動軌跡はロボットハンド２を制御することに
より得られるものであるので、被加工材Ｗの形状変更に
対して容易に対応することができ、汎用性の高いフラン
ジ立て加工装置とすることができる。

【００３２】また、図１０に示すように押付けローラー
６による加圧力は、同ローラー６がローラー体であるが
故にフランジ部Ｗ_E のＰ点に集中して付加されることと
なり、従ってこの押付けローラー６の加工力（折曲げ
力）は非常に大きくなる。このことから、フランジ部Ｗ
_E の折曲げ角部を小さな曲率で折り曲げることができ、
さらには加工前には略Ｓ字状に湾曲していたフランジ部
Ｗ_E をほぼ平坦に押し延ばした状態に成形することがで
きるので、次工程で行われるヘミング加工が行い易くな
り、よって見栄えあるいは品質等の優れた製品を得るこ
とができる。

【００３３】次に、前記した押付けローラー６の変更例
を図１１および図１２に基づいて説明する。先ず、図１
１には円弧曲げ用の押付けローラー３０を示した。前記
した押付けローラー６は周面に凹凸のない滑らかな通常
のローラー体であり、これはローラー加圧部３（ローラ
ー６，７）を一直線に移動させて被加工材Ｗのフランジ
部Ｗ_E を平坦面に折り曲げる場合に好適であった。

【００３４】これに対して、被加工材Ｗを円弧部に沿っ
てフランジ立て加工する場合にはローラー加圧部３を円
弧移動させてフランジ部Ｗ_E をこの円弧部に沿って曲面
に折り曲げる必要があり、従ってこの場合には分図(c)
に示すようにシワを寄せながらフランジ部Ｗ_E を折り曲
げていく必要がある。このようにすることで折曲げ前に
おいては平坦面であったフランジ部Ｗ_E を円弧部に沿っ
た曲面に折り曲げることができる。

【００３５】そこで、円弧部に沿ってフランジ立て加工
をする場合には分図(a) に示すような円弧曲げ用の押付
けローラー３０を用いる。この押付けローラー３０の周
面には、図示するように一定間隔でシワ寄せ用の溝部３
１〜３１が形成されている。各溝部３１は図示するよう
にローラー３０の周面上端から下端近傍に至って上下方
向（軸方向）に形成されており、同ローラー３０の上面
において断面ほぼ半円形の深さから下部に至って徐々に
浅くかつ幅が狭くなるように形成されている。周面下部
の一定幅の部分は、凹凸のない滑らかな（シワ寄せ溝３
１が形成されていない）周面として残されている。

【００３６】このように形成された円弧曲げ用の押付け
ローラー３０を前記直線曲げ用の押付けローラー６に代
えて装着する。なお、この円弧曲げ用の押付けローラー
３０は、分図(b) に示すように溝部３１のより深い側が
フランジ部Ｗ_E の先端側に押し当てられ、溝部３１の形
成されていない滑らかな一定幅部分が折曲げ基部側に押
し当てられるように装着しておく。

【００３７】そして、前記直線曲げの場合と同様に押付
けローラー３０と受けローラー７との間にフランジ部Ｗ
_E を挟み込んで起こすようにして折曲げ、この状態から
ロボットハンド２を作動させてローラー加圧部３を円弧
移動させる。これにより、フランジ部Ｗ_E は、そのだぶ
つく部分を溝部３１内に逃がしながら折り曲げられて分
図(c) に示すように一定間隔でシワ寄せされながら折曲
げられ、よってきれいなフランジ立て加工をスムーズに
行うことができる。

【００３８】次に、図１２にはガイド面付きの押付けロ
ーラー４０を示した。すなわち、この押付けローラー４
０の先端角部には、その周面に対して一定の角度で傾斜
するガイド面４０ａが全周にわたって形成されており、
このガイド面４０ａを図示するように固定型４の側面に
押し当てた状態でこの押付けローラー４０および受けロ
ーラー７をフランジ部Ｗ_E に沿って移動させるようにし
てもよく、これによれば両ローラー４０，７をより正確
な軌跡で移動させることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、品質の安定したフラン
ジ立て加工を効率よく行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に関し、フランジ立てローラー
加工装置の全体図である。

【図２】本発明の要部であって、ローラー加圧部の縦断
面図である。

【図３】ローラー加圧部の正面図である。

【図４】ローラー加圧部の下面図である。

【図５】被加工材のクランプ状態を示す側面図である。

【図６】フランジ部の挟み込み状態を示す側面図であ
る。

【図７】フランジ部の折曲げ状態を示す側面図である。

【図８】被加工材のクランプ状態を示す平面図である。

【図９】フランジ立て加工の前と後における被加工材の
側面図である。

【図１０】ローラーによるフランジ部の挟み込み状態を
示した平面図である。

【図１１】押付けローラーの変更例であって、分図(a)
は円弧曲げ用の押付けローラーの全体斜視図であり、分
図(b) はこの円弧曲げ用の押付けローラーと受けローラ
ーによるフランジ部の挟み込み状態を示す側面図であ
り、分図(c) は両ローラーにより円弧部に沿ってフラン
ジ立て加工された被加工材の平面図である。

【図１２】押付けローラーの変更例を示し、ガイド面付
きの押付けローラーを用いた場合の側面図である。

【図１３】従来のプレス式によるフランジ立て装置の全
体側面図である。

【図１４】同じく従来装置であって、フランジ立て加工
時の側面図である。

【図１５】手作業によりフランジ立て加工を行う際の側
面図である。

【符号の説明】

Ｗ…被加工材、Ｗ_E …フランジ部 １…フランジ立てローラー加工装置 ２…ロボットハンド ３…ローラー加圧部 ４…固定型、５…クランプ装置 ６…押付けローラー ７…受けローラー ８…スライドブロック（上下スライド用） １０…ピストン（上下スライド用） １２…支持ブラケット（上下スライド用） ２２…支持ブラケット（水平スライド用） ２３…スライドブロック（水平スライド用） ２４…ピストン（水平スライド用） ３０…押付けローラー（円弧曲げ用）、３１…溝部 ４０…ガイド面付きの押付けローラー ５０…プレス装置、６１…ハンマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉田 龍治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 松田 文憲 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 黒川 一彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 永田 達也 愛知県豊田市緑ヶ丘５丁目14番地 大豊精 機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工材のフランジ部を一対のローラー
   で挟み込み、この挟み込み状態のまま両ローラーの軸心
   を移動させて前記フランジ部を折曲げ、この折曲げ状態
   のまま両ローラーを前記フランジ部に沿って移動させる
   ことを特徴とするフランジ立てローラー加工方法。
2. 【請求項２】 被加工材を固定するための固定型に併設
   されたロボットハンドと、このロボットハンドの先端に
   装着されたローラー加圧部と、このローラー加圧部の作
   動により前記被加工材のフランジ部を挟み込み可能な一
   対のローラーと、この両ローラー間に前記被加工材のフ
   ランジ部を挟み込んで折曲げ、この折曲げ状態のままこ
   の両ローラーを前記フランジ部に沿って移動させるよう
   前記ローラー加圧部および前記ロボットハンドの作動を
   制御する制御手段とを備えたことを特徴とするフランジ
   立てローラー加工装置。