JPH11309528A - ヘミング装置のティーチングゲージ及びティーチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下型上のワークの周縁部の被折曲加工部をロ
ボットアームの先端のヘム刃で押圧して振動を加えなが
ら連続して折り曲げるプリヘム加工の前の段階で行うテ
ィーチングを、設備コスト少なく高精度、高能率で行え
る手段の提供。 【解決手段】 下型１上のワーク２の被折曲加工部３を
ロボットアーム４の先端に装着されたヘム刃６で押圧し
て所定のプリヘム角度αで折り曲げるヘミング装置にお
いて、ロボットアーム４の先端にヘム刃６に代えてティ
ーチングゲージ１０を脱着可能に取付け、このティーチ
ングゲージ先端でプリヘム角度αを成すテーパ面１１
を、下型１上に隙間無く垂直に接触させてティーチング
を行うようにし、ティーチングが終了するとロボットア
ーム４にティーチングゲージ１０に代えてヘム刃６を取
付けてプリヘム加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘミング装置にお
けるティーチングゲージとティーチング方法で、特に、
下型に位置決めされた金属板のワークの連続した周縁の
被折曲加工部をヘム刃で押圧して順に所定角度まで折り
曲げるプリヘム加工工程で使用されるティーチングゲー
ジ、及び、このティーチングゲージを使用したティーチ
ング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のドアを構成するアウタパネルと
インナパネルの各ワークの周縁部同士の結合などに適用
されるヘミング装置として、上下に配置した一対の金型
でアウタパネルとインナパネルの周縁部同士を上下から
プレスするプレス式のものと、特公平５−３４１０１号
公報等に開示されているようなロボットアームを使用し
たローラ式のものが知られている。

【０００３】前者のプレス式ヘミング装置は少品種大量
生産では総合的にみて有利であるが、多品種少量生産で
はワークの種類毎に多種類の金型を準備する必要がある
ため、設備が大型化し、製造コストが増大すると共に、
型交換に多くの時間を要して生産性が悪化する等の問題
があって、総合的には不利である。

【０００４】後者のローラ式ヘミング装置は、ロボット
アームの先端に装着されたローラで下型上に位置決め載
置されたワークの周縁の被折曲加工部の一部を押圧して
所定の角度まで折り曲げ、そのままロボットアームでロ
ーラを被折曲加工部の長手方向に回転移動させて被折曲
加工部を順に所定の角度まで折り曲げる装置である。こ
のヘミング装置の場合、下型上のワークの被折曲加工部
を、まず下型に対して４５゜〜６０゜程度の所定の鋭角
までローラでプリヘム加工（予備曲げ加工）し、その
後、プリヘム加工されたワークの被折曲加工部をローラ
で下型に押付けるようにして更に折り曲げる本ヘム加工
（最終曲げ加工）の２工程で行われる。

【０００５】このようなローラ式ヘミング装置は、形状
の異なる多種類のワークに対しても一台のロボットアー
ムで対応できるので、設備の小型化が可能となり、多品
種少量生産に適応する。ところが、ローラ式の場合、金
属板であるワークの被折曲加工部にローラを直接に押し
当てて折り曲げるため、プリヘム加工時や本ヘム加工時
に要する加圧力が大きくなり、この加圧力に耐える高耐
荷重のロボットが必要となって、ヘミング装置全体の設
備コストが過大となる。

【０００６】また、ワークの連続する被折曲加工部の長
さ方向の形状は略直線や曲線と様々であり、かつ、被折
曲加工部の略直線部分と曲線部分ではローラの当り方や
ローラにより加えられる加圧力が異なってくるため、１
種類のローラで被折曲加工部の全長をヘミング加工する
と、特に曲線部分の良好な加工が難しくなる。そこで、
被折曲加工部の曲線部分は、ローラで大まかにヘミング
加工しておいて、後でハンマーで叩いて手修正すること
が行われているが、これでは作業性が悪くなり、ヘミン
グ工程の自動化が難しくなる。また、上記曲線部分の存
在により、ワークの連続する被折曲加工部を全長に亘り
ローラで均一な加圧力で折り曲げ加工することが難しく
なるため、最終的に本ヘム加工された被折曲加工部の厚
さが不均一になって品質不良を招くことがある。

【０００７】更に、ヘミング加工時にローラに加えられ
る高加圧力でロボットアームが撓むことがあるため、ヘ
ミング加工の前に行うティーチングではロボットアーム
の撓み分を見込んだ高精度なティーチングが必要であ
り、この高精度ティーチングを高信頼度で行うことが難
しい。実際のティーチングでは初回ティーチングの後、
実物ワークを用いて１０数回ものティーチング修正を行
っているが、これには多大な調整工数と時間が必要で、
作業能率の改善が難しい。

【０００８】以上のヘミング装置の問題点を解決するも
のとして、本出願人は先に次のヘミング装置を出願した
（特願平９−５７６５９号）。この先願のヘミング装置
は、ロボットアームに振動源を介して装着されたヘム刃
でワークの連続する被折曲加工部を振動を加えながら振
動方向に押圧して所定角度まで折り曲げ（プリヘム加
工）、そのままヘム刃を被折曲加工部に沿って横移動さ
せて被折曲加工部を連続的に折り曲げるもので、その具
体例を図５（Ａ）〜（Ｅ）を参照して説明する。

【０００９】図５（Ａ）に示されるワーク２は、自動車
ドアのアウタパネル２ａとインナパネル２ｂで、ヘミン
グ加工専用の下型１の上にアウタパネル２ａが位置決め
載置され、アウタパネル２ａの周縁部から延在して上方
に略直角にプレス成形されたフランジが被折曲加工部３
である。アウタパネル２ａの周縁部上にインナパネル２
ｂの周縁部（フランジ）が載置される。下型１は、アウ
タパネル２ａの外周形状に対応させた専用形状の固定台
である。

【００１０】下型１上にワーク２が位置決め載置される
と、図５（Ｂ）に示すようにロボットアーム４の先端に
同軸に装着されたヘム刃６の先端面が被折曲加工部３の
先端に当接する。ヘム刃６は図６（及び後述する図２）
に示すような先端面が凸状に湾曲した曲面で、ロボット
アーム４の先端部に取付ねじ５で脱着可能に取付けられ
る。ロボットアーム４は、後述するティーチングで予め
規定された角度、高さ、方向性等をもってヘム刃６を被
折曲加工部３に押し付ける。また、ロボットアーム４に
は、ヘム刃６を軸方向に振動、例えば約１０Ｈｚの周波
数、数ｍｍの振幅で振動させる振動源（図示せず）が設
置され、この振動源でヘム刃６を振動させて被折曲加工
部２に押し付けて、図５（Ｃ）に示すように被折曲加工
部３の一部を下型１の上面に対して所定のプリヘム角度
αまで折曲する。ヘム刃６が被折曲加工部３の一部をプ
リヘム角度αまで折曲すると、ロボットアーム４はヘム
刃６を振動させながら図６に示すように被折曲加工部３
の長手方向に横移動させて、被折曲加工部３を順にプリ
ヘム角度αに折り曲げる。

【００１１】被折曲加工部３をヘム刃６が一周して被折
曲加工部３の全長のプリヘム加工が完了すると、図５
（Ｄ）に示すようにロボットアーム４がヘム刃６をプリ
ヘム加工された被折曲加工部３の真上へと移動させる。
次に、図５（Ｅ）に示すようにロボットアーム４は、ヘ
ム刃６を振動させながらプリヘム加工された被折曲加工
部３の一部を下型１の上面に向けて押圧して、本ヘム加
工が開始される。被折曲加工部３の一部の本ヘム加工が
行われると、ヘム刃６は振動しながら横移動して被折曲
加工部３の全長の本ヘム加工が行われる。

【００１２】以上のような振動するヘム刃６による被折
曲加工部３のヘミング加工は、振動するヘム刃６が被折
曲加工部３を叩きながら折り曲げるハンマリング効果で
確実に、かつ、小エネルギーで行われるため、ローラ式
に比べて被折曲加工部３の厚さ［図５（Ｅ）の厚さｄに
相当］の均一化が容易になり、また、ロボットアーム４
でヘム刃６を被折曲加工部３に高加圧力で加圧する必要
が無くて、ロボットアーム４に小耐荷重ロボットを適用
して設備コストを低減することが可能となる。また、ロ
ボットアーム４でヘム刃６を被折曲加工部３に小加圧力
で押し付ければよいので、ヘミング加工時でのロボット
アーム４の撓みがほとんどなくて、ヘミング加工前に行
うティーチングがロボットアーム４の撓みを考慮するこ
と無く簡単、迅速に行うことができ、このティーチング
を被折曲加工部の適当間隔で離隔した複数要所だけで行
うことが可能となる。

【００１３】上記のようにプリヘム加工する前の段階に
おいて、ロボットアーム４のティーチングは、例えば図
７及び図８に示すように行われる。図７に示すように下
型１の上面の周縁部に直線部分１ａと曲線部分１ｂが在
ると、直線部分１ａに定間隔（数１０ｍｍ間隔）でティ
ーチングポイントＰ、…を設定し、曲線部分１ｂにその
１円弧の両端と中間点を含む複数箇所のティーチングポ
イントＰ’、…を設定して、各ティーチングポイント
Ｐ、Ｐ’、…で順に、図８に示すようにヘム刃６を使用
してティーティングを行う。

【００１４】図８はティーチングポイントＰのティーチ
ング動作を示すもので、ロボットアーム４でヘム刃６を
下型１の上面の周縁部のティーチングポイントＰに移動
させ、ヘム刃６の先端面と下型１の上面の周縁部との成
す角度α’を作業員が分度器等で目視して測定し、この
測定角度α’が所定のプリヘム角度αと判断されると、
このときのロボットアーム４の下型１に対する相対位置
をロボットアーム４の制御装置に教示させることで、１
回のティーチングが終了する。このようなティーチング
が各ティーチングポイントＰ、Ｐ’、…で繰り返し行わ
れて、ロボットアーム４のプリヘム加工時の運動軌跡が
設定される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８のよう
にティーチングを行うと、各ティーチングポイントＰ、
Ｐ’、…での作業員による目視による測定角度α’にど
うしても若干のバラツキが生じて、各ティーチングポイ
ントＰ、Ｐ’、…で設定されるプリヘム角度αにバラツ
キが発生し、このバラツキ幅を縮小させることが難し
い。各ティーチングポイントＰ、Ｐ’、…で設定される
プリヘム角度αにバラツキが発生すると、図５（Ｃ）の
プリヘム加工の段階で、ワーク２の被折曲加工部３が長
手方向に波板状となり、そのまま本ヘム加工すると図５
（Ｅ）の被折曲加工部３の折曲端面３’が長手方向に波
状となり、ヘミング加工製品の品質が悪くなることがあ
る。

【００１６】また、上記ティーチングにおける不具合を
解決するティーチング方法として、例えば図９（Ａ）、
（Ｂ）に示す方法がある。即ち、図９（Ａ）に示すよう
に下型１’の周縁に下型１’の上面に対してプリヘム角
度αで面取りしたティーチング面７を形成する。そし
て、プリヘム加工する前のティーチングは、図９（Ｂ）
に示すようにロボットアーム４でヘム刃６の先端面をテ
ィーチング面７に当接させ、ヘム刃６の先端面がティー
チング面７に隙間無く垂直に当接したかどうかを目視で
判断し、垂直と判断されるとヘム刃６の先端面がプリヘ
ム角度αになったと判断されて、１回のティーチングが
完了する。

【００１７】この図９のようなティーチングは、プリヘ
ム角度のバラツキが少なくて比較的正確なティーチング
が作業性良く行えるが、下型１’の改造、又は、新作を
必要として設備コストが増大する問題があり、実用的で
ない。

【００１８】本発明の目的は、設備コストを上げること
なく高品質で作業能率良くティーチングが行えるヘミン
グ装置におけるティーチングゲージ及びティーチング方
法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
するティーチングゲージは、下型上に位置決めされたワ
ークの連続する被折曲加工部を、ロボットアームの先端
に着脱自在に装着されたヘム刃で振動を加えながら押圧
して下型に対して所定の角度αまで連続的に折り曲げる
ヘミング装置において、ロボットアームのヘム刃でワー
クの被折曲加工部を折り曲げる前の段階でロボットアー
ムの先端にヘム刃と交換して脱着可能に装着され、ロボ
ットアームに装着されたときにロボットアーム先端の軸
線と直交する平面に対して前記所定の角度αを成すティ
ーチング用テーパ面を先端に有することを特徴とするも
のである。

【００２０】また、本発明の上記目的を達成するティー
チング方法は、下型上に位置決めされたワークの連続す
る被折曲加工部を、ロボットアームの先端に着脱自在に
装着されたヘム刃で振動を加えながら押圧して下型に対
して所定の角度αまで連続的に折り曲げるヘミング装置
において、ロボットアームのヘム刃でワークの被折曲加
工部を折り曲げる前の段階でロボットアームの先端にヘ
ム刃と交換して脱着可能に装着され、ロボットアームに
装着されたときにロボットアーム先端の軸線と直交する
平面に対して前記所定の角度αを成すティーチング用テ
ーパ面を先端に有するティーチングゲージの前記テーパ
面を、ワークの被折曲加工部の在る部分が位置決め載置
される下型の上面の任意の部所であるティーチング面に
垂直に接触させることで、下型に対するロボットアーム
のヘミング加工動作時の位置を教示させることを特徴と
するものである。

【００２１】ここで、ティーチングゲージは、ティーチ
ングの際だけにロボットアームの先端にヘム刃と同様に
して、ヘム刃と交換する形で取付けられる。このティー
チングゲージはヘム刃と同様な形状、サイズのもので、
これの先端に形成されたティーチング用テーパ面は、ヘ
ム刃の先端がワークを押圧する押圧面に対して所定のプ
リヘム角度αを成す。従って、ロボットアームに取付け
たティーチングゲージのテーパ面を下型のティーチング
される上面に隙間無く垂直に接触させると、ロボットア
ームが下型に対して所定のプリヘム角度位置に設定され
て、１回のティーチング動作が行われる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、一実施形態について図１乃
至図４を参照して説明する。尚、図５乃至図９を含む全
図を通じて同一、又は、相当部分には同一符号を付して
説明の重複を避ける。

【００２３】図１に示されるティーチングゲージ１０
は、図２のヘム刃６と同様な形状、サイズのもので、ロ
ボットアーム４の先端にヘム刃６と交換可能にして脱着
可能に取付けられる。例えばロボットアーム４はその先
端の中央に取付穴８を有し、この取付穴８にヘム刃６の
後端取付部６’が嵌挿されて取付ねじ５で固定される。
ティーチングゲージ１０もヘム刃６の後端取付部６’と
同一構造の後端取付部１０’を有し、この後端取付部１
０’がロボットアーム４の先端の取付穴８に嵌挿されて
取付ねじ５で固定されるようにしてある。

【００２４】かかるティーチングゲージ１０は、ロボッ
トアーム４に装着されたときにロボットアーム４の先端
の軸線Ｌと直交する平面に対して所定のプリヘム角度α
を成すティーチング用テーパ面１１を先端に有すること
を特徴とする。このティーチングゲージ１０をロボット
アーム４の先端にヘム刃６と交換して装着したとき、テ
ィーチングゲージ１０のテーパ面１１は、ロボットアー
ム４の先端に装着されたときのヘム刃６の先端面と所定
のプリヘム角度αを成す。

【００２５】ティーチングゲージ１０を使った本発明の
ティーチング方法を、図３と図４を参照して説明する。
図３（Ａ）はティーチング時、図３（Ｄ）はプリヘム時
を示し、まず、ティーチングは図３（Ａ）に示すように
ロボットアーム４にティーチングゲージ１０を装着し
て、次のように行う。

【００２６】ロボットアーム４でティーチングゲージ１
０を下型１の上面の周縁部の所定のティーチングポイン
ト［図７のティーチングポイントＰ、Ｐ’、…に相当］
に移動させ、下型１のティーチングポイントの上面にテ
ィーチングゲージ１０のテーパ面１１を垂直になるよう
接触させる。図３（Ａ）は下型１の上面とテーパ面１１
が隙間無く垂直に接触した状態が示され、図３（Ｂ）は
下型１の上面にテーパ面１１の後端エッジだけが接触し
て両面間に隙間ｇがある状態が示され、図３（Ｃ）は下
型１の上面にテーパ面１１の先端エッジだけが接触して
両面間に隙間ｇ’がある状態が示される。これら隙間
ｇ，ｇ’の有無は、図９（Ｂ）の場合と同様に作業員が
目視することで簡単に正確に判断され、隙間ｇ，ｇ’が
有れば無くなるようにロボットアーム４の方向が修正さ
れて図３（Ａ）の状態にされる。図３（Ａ）の状態のと
き、ティーチングゲージ１０の軸線Ｌと直交する面は、
下型１のティーチングポイントでの上面と所定のプリヘ
ム角度αを成す。

【００２７】また、図４（Ａ）、（Ｂ）は下型１の上面
周縁部の長手方向でのティーチングゲージ１０の姿勢の
良否を説明するもので、図４（Ａ）は下型１の上面周縁
部の長手方向に対してティーチングゲージ１０とロボッ
トアーム４が直交する正常な位置に在り、図４（Ｂ）は
下型１の上面周縁部の長手方向に対してティーチングゲ
ージ１０とロボットアーム４が斜交する正常でない位置
に在る状態が示され、このような各状態も目視で判断さ
れる。

【００２８】図３（Ａ）と図４（Ａ）の正常な姿勢が判
断されると、このときのロボットアーム４の下型１に対
する相対位置がロボットアーム４の制御装置に教示され
て、１回のティーチングが終了する。このようなティー
チングが複数の各ティーチングポイントで繰り返し行わ
れ、各ティーチングポイントでほぼ一定したプリヘム角
度が設定され、ロボットアーム４のプリヘム加工時の正
確な運動軌跡が設定される。

【００２９】以上のようにプリヘム加工のティーチング
が終了すると、ロボットアーム４からティーチングゲー
ジ１０が外され、代わりにヘム刃６がロボットアーム４
に装着されて、図３（Ｄ）に示すように下型１上に位置
決め載置されたワーク２の被折曲加工部３のプリヘム加
工が行われる。ロボットアーム４の先端に装着されたヘ
ム刃６の先端面で被折曲加工部３を振動を加えながら押
圧すると、被折曲加工部３はティーチングされた所定の
プリヘム角度αで折り曲げられる。プリヘム加工される
被折曲加工部３は、その全長に亘ってほぼ一定したプリ
ヘム角度αで折り曲げられるために波状とならず、後の
本ヘム加工の品質が向上する。

【００３０】

【発明の効果】本発明ティーチングゲージによれば、下
型上のワークに対してプリヘム加工や本ヘム加工をする
ヘミング装置におけるロボットアームの先端に、ヘム刃
に代わってティーチングゲージを取付けるだけでプリヘ
ム加工時のティーチングができるので、下型を改造や新
作すること無く、既存のヘミング装置による、より正確
なティーチングを可能とする。従って、設備投資的に有
利なティーチングゲージが提供できる。

【００３１】また、本発明ティーチング方法によれば、
ティーチングゲージの先端のテーパ面を下型の上面に隙
間無く垂直に接触させるだけで正確なティーチングがで
きるので、ティーチングの作業能率、精度の改善が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（Ａ）は本発明にかかるティーチングゲー
ジの一実施形態を示す側面図、同図（Ｂ）はその正面図
である。

【図２】ヘミング装置におけるロボットアーム、ヘム刃
および図１のティーチングゲージの脱着関係を示す側面
図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明にかるティーチング方
法を説明するためのもので、（Ａ）は正常なティーチン
グ時、（Ｂ）（Ｃ）は正常でないティーチング時、
（Ｄ）はプリヘム加工時の側面図である。

【図４】（Ａ）（Ｂ）は図３のティーチング時の別角度
からのティーチングゲージの状態を示す平面図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｅ）はワークをプリヘム加工と本ヘ
ム加工するヘミング装置を説明するための各加工工程で
のワークと下型の部分断面図である。

【図６】図５（Ｃ）のプリヘム加工時でのヘム刃の正面
図である。

【図７】ティーチングされる下型の部分平面図である。

【図８】従来のティーチング方法を説明するための下型
の部分断面図である。

【図９】（Ａ）（Ｂ）は別の従来のティーチング方法を
説明するための下型の部分断面図である。

【符号の説明】

１ 下型 ２ ワーク ３ 被折曲加工部 ４ ロボットアーム ６ ヘム刃 １０ ティーチングゲージ １１ テーパ面 α プリヘム角度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下型上に位置決めされたワークの連続す
   る被折曲加工部を、ロボットアームの先端に着脱自在に
   装着されたヘム刃で振動を加えながら押圧して下型に対
   して所定の角度αまで連続的に折り曲げるヘミング装置
   において、 ロボットアームのヘム刃でワークの被折曲加工部を折り
   曲げる前の段階でロボットアームの先端にヘム刃と交換
   して脱着可能に装着され、ロボットアームに装着された
   ときにロボットアーム先端の軸線と直交する平面に対し
   て前記所定の角度αを成すティーチング用テーパ面を先
   端に有することを特徴とするヘミング装置のティーチン
   グゲージ。
2. 【請求項２】 下型上に位置決めされたワークの連続す
   る被折曲加工部を、ロボットアームの先端に着脱自在に
   装着されたヘム刃で振動を加えながら押圧して下型に対
   して所定の角度αまで連続的に折り曲げるヘミング装置
   において、 ロボットアームのヘム刃でワークの被折曲加工部を折り
   曲げる前の段階でロボットアームの先端にヘム刃と交換
   して脱着可能に装着され、ロボットアームに装着された
   ときにロボットアーム先端の軸線と直交する平面に対し
   て前記所定の角度αを成すティーチング用テーパ面を先
   端に有するティーチングゲージの前記テーパ面を、ワー
   クの被折曲加工部の在る部分が位置決め載置される下型
   の上面に垂直に接触させることで、下型に対するロボッ
   トアームのヘミング加工動作時の位置を教示させること
   を特徴とするヘミング装置のティーチング方法。