(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
本実施形態では、ワークが自動車車体のドアのインナパネル1及びアウタパネル2であり(
図1参照)、アウタパネル2のフランジ部2aにヘミング加工を施すことによりインナパネル1と一体化するヘミング加工方法を示す。このヘミング加工方法はヘミング加工装置200を用いて行われる。
【0015】
ヘミング加工装置200は、互いに接近離反可能な一対の金型(下型200a及び上型200b)と、一対の金型を駆動するプレス機とを備える。本実施形態のヘミング加工装置200は、
図2及び
図3に示すように、ベース201、ラム202、及びラム202を昇降駆動する第1駆動手段205を有するプレス機と、ベース201に設けられた下型200a及びラム202に設けられた上型200bとを備える。下型200a及び上型200bは、ワークの形状によって異なる汎用部であり、それぞれベース201及びラム202に対して着脱可能とされる。
【0016】
ベース201は、床面に載置される第1ベース201aと、第1ベース201aの上方に配された第2ベース201bと、第2ベース201bの上方に配された第3ベース208aとを有する。第1ベース201aは、平面視で略矩形状を成し、第1ベース201aの上面の四隅にガイド部材207が立設される。第2ベース201bは、平面視で略矩形状を成した枠体である。第2ベース201bの上面には、平行に延びる複数のレール201dが配される。第3ベース208aは、略矩形状を成した板材であり、中央に穴を有する。第3ベース208aは、レール201dの上に載置され、図示しない固定手段により第2ベース201bに固定される。
【0017】
下型200aは、可動ベース208bと、下部成形型として機能するワーク受け部203とを備える。可動ベース208bは、第3ベース208aの中央に設けられた穴に配され、ベース201に対して昇降可能とされる。可動ベース208bが第3ベース208aの穴に嵌合することで、一枚のプレート208として一体化される。可動ベース208bは、後述する第2駆動手段により昇降駆動される。可動ベース208bの四隅にはガイド208aが設けられ、第3ベース208aにはガイド受け201eが設けられる。ガイド208aとガイド受け201eとが摺動することにより、可動ベース208bの第3ベース208aに対する昇降がガイドされる。
【0018】
下型200aは、レール201dに沿ってベース201に対してスライド可能とされる。成形型(本実施形態ではワーク受け部203)等を交換する際には、第2ベース201bと第3ベース208aとを固定する固定手段(図示省略)を解除し、
図5に示すように下型200a及び第3ベース208aを、レール201d上を
図8の上下方向にスライドさせてベース201から取り外す。そして、可動ベース208b上のワーク受け部203等を交換した後、下型200aを、レール201d上を
図8の上下方向にスライドさせてベース201上の所定位置に配し、第2ベース201bと第3ベース208aとを図示しない固定手段で固定する。
【0019】
ワーク受け部203は、可動ベース208bの上面に固定される。ワーク受け部203は、ワークを下方から支持するものであり、図示例では、環状部203aと、環状部203aの内側に設けられた複数の補助部203bとからなる。環状部203aは、インナパネル1及びアウタパネル2の周縁部(フランジ部1a,2a)を下方から支持する位置に設けられる。環状部203aは、上型200bに設けられた本ヘム刃204と協働してワークにプレス加工を施す成形型として機能する。環状部203a及び補助部203bの上面は、アウタパネル2の形状に倣って形成される。尚、図示例では、簡略化のため、アウタパネル2やこれを押圧するワーク受け部203の上面及び本ヘム刃204の下面を平坦面で示しているが、実際にはこれらの面は曲面である。
【0020】
第2駆動手段206は、下型200aをベース201に対して昇降駆動するものである。第2駆動手段206は、第1駆動手段205よりも出力が大きいものが使用され、本実施形態では油圧シリンダ206a及びこれを駆動するサーボモータ206bで構成される(
図2参照)。第2駆動手段206は、第1ベース201aと可動ベース208bとの間の空間に収容される。油圧シリンダ206aの本体は第1ベース201aに固定される。油圧シリンダ206aのピン206a1の上端は、可動ベース208bの下方に隙間を介して配される。油圧シリンダ206aを駆動してピン206a1を上昇させることで、ピン206a1の上端で可動ベース208bが押し上げられる。第2駆動手段206は例えば複数箇所に設けられ、本実施形態では4箇所に設けられる(
図4参照)。
【0021】
ラム202は、ベース201に対して型締め型開き方向でスライド可能とされ、本実施形態では昇降可能とされる。ラム202は、
図6に示すように平面視で略矩形状をなし、四隅にガイド部材207が挿通されるガイド穴202aが設けられる。ガイド部材207は、鉛直方向に延びる棒状部材であり、ガイド穴202aと摺動することでラム202の昇降をガイドしている。各ガイド部材207の上端は水平方向に延びる連結部材207aで連結される(
図2参照)。尚、ガイド部材207は、必ずしも四隅に設ける必要はなく、例えば対角2箇所のみに設けてもよい。
【0022】
上型200bは、ラム202に固定されるプレート209と、上部成形型として機能する本ヘム刃204とを備える。プレート209は、ラム202の下面中央部に着脱可能に固定される。本ヘム刃204は、本ヘム加工を行うものであり、プレート209の下面に固定される。本ヘム刃204は、アウタパネル2の周縁に沿って環状に設けられ、ワーク受け部203の環状部203aと上下方向で対向している。
【0023】
第1駆動手段205は、ラム202及び上型200bを昇降するものであり、第2駆動手段206よりも駆動速度が速いものが使用される。本実施形態の第1駆動手段205は、チェーン及びこれを駆動するモータとで構成され、具体的には、
図3に示すように一対のチェーン205aと、一対のチェーン205aを駆動するモータ205bと、各チェーン205aを収容する一対の収容箱205cとからなる。一対のチェーン205aは、モータ205bの回転駆動力を上型200bの昇降駆動力に変換する変換機構として機能する。具体的には、各収容箱205cから供給された一対のチェーン205aが、各収容箱205cの間で互いに噛み合って一本の鉛直方向の棒状部分205dが形成され、この棒状部分205dの上端にラム202が取り付けられる。モータ205bを
図7の矢印方向に回転させることにより、各チェーン205aが収容箱205cから棒状部分205dに供給されて棒状部分205dが上方に延び、これにより上型200bが上昇する。一方、モータ205bを上記と反対方向に回転させることにより、各チェーン205aが棒状部分205dから収容箱205cに戻されて棒状部分が縮みながら降下し、これにより上型200bが降下する。
【0024】
ここで、一対のチェーン205aの上端とラム202との連結部分を詳しく説明する。
図7に示すように、ラム202に固定されたラム側ブラケット202bと、一対のチェーン205aの棒状部分205dの上端に固定されたチェーン側ブラケット205eとが固定部材で連結される。本実施形態では、
図8に示すように、両ブラケット202b,205eに貫通穴202b1,205e1が形成され、この貫通穴202b1,205e1に固定部材としてのボルト241及びナット242が取り付けられる。ボルト241の頭部241aの下面とナット242の上面との上下方向間隔Mは、両ブラケット202b,205eの合計厚さNよりも若干(例えば数mm程度)大きく設定される。これにより、チェーン側ブラケット205eの下面とナット242の上面との間に微小隙間D(=M−N)が形成される。この微小隙間Dの分だけ、両ブラケット202b,205eの上下方向の離反が許容される。
【0025】
第1駆動手段205は、ベース201に対してスライド可能とされる。具体的には、
図3に示すように、第1ベース201aの上に設けられたレール201fの上にスライド台205fが載置され、このスライド台205fの上に第1駆動手段205が設けられる。本実施形態では、
図9に示すように、モータ205bの回転軸205gが減速機205hを介してギア205iに接続される。ギア205iは、一方のチェーン205aと噛み合っている。ギア205iの軸方向両側には、一対のベアリング205jが設けられる。一対のベアリング205j及び減速機205hが、スライド台205f上に固定される。第2ベース201bの中央に設けられたレール201dは、レール201dの延在方向に沿って設けられたリブ201d1で支持されている。リブ201d1には貫通穴201d2が形成され、この貫通穴201d2にモータ205bが挿通されている。一対のチェーン205aの上端とラム202との接続を解除し(すなわち
図7のボルト241及びナット242をブラケット202b,205eから取り外し)、スライド台205fをスライドさせることにより、第1駆動手段205を手前側(下型200aから離反する側)に引き出すことができる(
図9の点線参照)。これにより、下型200aの内部(第3ベース208a及び可動ベース208bの下方)に配されたモータ205bや減速機205hをベース201から引き出すことができるため、装置全体の省スペース化とメンテナンス作業性の向上とを両立させることができる。
【0026】
ヘミング加工装置200には、プリヘム機構220が設けられる。本実施形態のプリヘム機構220は、
図10に示すように、下型200a側(プレート208上)に設けられたプリヘム刃221及びカム機構222と、上型200bに設けられたカムドライバ223とからなる。プリヘム刃221は、
図4に示すようにワーク受け部203の周囲に設けられ、水平方向でワークに接近離反する方向にスライド自在とされる。図示例では、略矩形のベース201(第3ベース208a)の各辺に沿ってプリヘム刃221が設けられ、各プリヘム刃221が、ベース201の各辺と直交する方向にスライド自在とされる。
【0027】
カム機構222は、上型200bの降下による押し下げ力を、プリヘム刃221をワーク側へスライドさせる力に変換するものである。本実施形態のカム機構222は、プレート208(図示例では第3ベース208a)に固定された下側カム224と、下側カム224に沿ってスライドする上側カム225とからなる。上側カム225の上面225aには、水平方向の平坦面が設けられる。上側カム225の下面及び下側カム224の上面には、下方に向けて内側(ワーク側)へ傾斜した平行且つ平坦な傾斜面225b,224aが設けられる。上側カム225は、下側カム224の傾斜面224aに沿ってスライド可能とされる。上側カム225のワーク側の側面に、プリヘム刃221が固定される。
【0028】
カム機構222には、プリヘム刃221のワークに近接する側の移動を所定位置で規制するストッパ226が設けられる。図示例では、下側カム224の傾斜面224aの下端に、上側カム225の斜め下方向へのスライドを規制するストッパ226が設けられる。カム機構222には、上側カム225及びプリヘム刃221をワークから離反する側(
図10の右側)に付勢する付勢手段227が設けられる。図示例では、付勢手段227がエアシリンダで構成され、上側カム225及びプリヘム刃221がワークから離反する側に常に付勢される。
【0029】
カムドライバ223は、上型200bのプレート209に固定された本体部223aと、本体部223aの下端に設けられた可動部223bとを有する。可動部223bは、カム機構222に当接する位置としない位置との間で移動可能とされる。図示例では、可動部223bが、図示しない駆動部によりピン223cを中心に回転可能とされる。本体部223a及び可動部223bの下面には、水平方向の平坦面が設けられる。
【0030】
ヘミング加工装置200は、ベース201とラム202とを連結してラム202の上昇を規制するロック機構230を有する。ロック機構230は、矩形状のベース201及びラム202の各コーナー付近に設けられる。ロック機構230は、
図2及び
図3に示すように、ラム202に設けられた上側ロック部材231と、ベース201に設けられた下側ロック部材232と、両ロック部材231,232を上下方向でロックする係止手段233とを有する。本実施形態では、
図14に示すように、両ロック部材231,232に水平方向の貫通穴231a,232aが形成される。各貫通穴231a,232aは、それぞれ同径の円筒面状の内周面を有する。図示例では、各ロック機構230において、上側ロック部材231の両側に下側ロック部材232が設けられる。上側ロック部材231の上端には水平方向に突出した突出部231bが設けられ、この突出部231bをラム202に上方から当接させることにより、上側ロック部材231がラム202に吊り下げ状態で取り付けられる。下側ロック部材232は、第3ベース208aの上面に固定される。
【0031】
係止手段233は、ロック部材231,232の双方と上下方向で係合することで、これらの相対的な上下方向移動(特に型開き方向の移動)を規制するものである。本実施形態では、係止手段233が、係止ピン233aと、係止ピン233aを水平方向に進退させる駆動部233b(例えば電動シリンダやエアシリンダ)とで構成される。係止ピン233aは、円筒面状の外周面を有し、本実施形態では中実の円柱状を成している。係止ピン233aの外径は、第1及び第2ロック部材231,232の貫通穴231a,232aの内径よりも若干小さい。
図4及び
図6に示すように、各係止ピン233a及び貫通穴231a,232aの軸心方向Pは、当該係止ピン233aとラム202の中心O(ベース201の中心とほぼ一致)とを結ぶ直線L(本実施形態では、ベース201及びラム202の各コーナーにおける対角線)と略直交している。
【0032】
以下、本実施形態のヘミング加工方法の手順を説明する。
【0033】
まず、アウタパネル2のフランジ部2aの内側にシーラSを供給した後、そのシーラSの上にインナパネル1を重ねて配置する。このアウタパネル1及びインナパネル2をヘミング加工装置200に搬入して、ワーク受け部203の上にワークがセットする。この状態で、第1駆動手段205を駆動して上型200bを上端位置から降下させることにより、ワークに対してプリヘム加工を施す。このとき、
図10に示すように、カムドライバ223は、可動部223bをカム機構222に当接可能な位置(本体部223aの下方)に配した状態となっている。この状態で上型200bを降下させることで、上型200bに設けたカムドライバ223がカム機構222の上側カム225の上方から当接する(
図10の点線参照)。そのまま上型200bを降下させ続けることでカムドライバ223が上側カム225を下向きに押圧し、上側カム225及びプリヘム刃221が下側カム224の傾斜面224aに沿って内側(ワーク側)にスライドする(
図11参照)。これにより、プリヘム刃221でアウタパネル2のフランジ部2aが内側に折り曲げられ、プリヘム加工が施される。そして、プリヘム刃221がストッパ226に当接したら、上型200bの降下を停止し、プリヘム加工が完了する。尚、プリヘム加工を施す間、本ヘム刃204はワーク、特にアウタパネル2のフランジ部2aに当接しない。
【0034】
プリヘム加工を完全に施すためには、プリヘム刃221がプリヘム加工完了位置に達するまで、すなわち上側カム225がストッパ226に当接するまで、上型200bを降下させる必要がある。従って、上側カム225がストッパ226に当接して上型200bの降下が規制された後、少しの間、第1駆動手段205のモータ205bによる駆動が続ける必要がある。本実施形態では、
図8に示すように、上型200bのラム202に設けられたラム側ブラケット202bと第1駆動手段205のチェーン205aに設けられたチェーン側ブラケット205eとが、上下方向の離反を許容した状態で連結されている。これにより、上側カム225がストッパ226に当接して上型200bの降下が規制された後、ラム側ブラケット202bに対するチェーン側ブラケット205eの降下が隙間Dの分だけ許容されるため、チェーン205aの棒状部分205dの若干の降下が許容される。これにより、チェーン205aを駆動するモータ205bに負荷が加わる事態が回避され、モータ205bの寿命を延ばすことができる。
【0035】
プリヘム加工が完了したら、上型200bを第1駆動手段205により一旦上昇させる(
図12参照)。このとき、プリヘム機構222の付勢手段227の付勢力で、上側カム225及びプリヘム刃221がワークから離反する側に移動し、初期位置に戻される。そして、上型200bを停止させた状態で、カムドライバ223の下面223dとカム機構222の上面(上側カム225の上面225a)との上下方向距離を大きくする。具体的には、カムドライバ223の可動部223bをピン223cを中心に回転させて、可動部223bをカム機構222と当接しない位置(本体部223aの側方)に退避させる。これにより、上下方向で対向するカムドライバ223の下面223d(本体部223aの下面)とカム機構222の上側カム225の上面225aとの上下方向距離H2が、可動部223bを回転させる前の上下方向距離H1よりも大きくなる(H2>H1)。この状態で再び上型200bを第1駆動手段205により降下させ、アウタパネル2のフランジ部2aの直上に本ヘム刃204が配されたら、上型200bを停止する(
図13参照)。このとき、カムドライバ223と上側カム225は当接せず、プリヘム刃221はワークから退避した位置(詳しくは、本ヘム刃204及びワーク受け部203の上下方向間から退避した位置)に保持される。
【0036】
このとき、
図14に示すように、ロック機構230を構成する上側ロック部材231が下側ロック部材232の間に挿入され、上側ロック部材231の下端が下側ロック部材232に当接することで、両ロック部材231,232の貫通穴231a,232aが同心上に配された状態となる。この状態で、ベース201とラム202とをロック機構230で連結する。本実施形態では、係止手段233の駆動部233bを駆動して係止ピン233aを前進させ、係止ピン233aが両ロック部材231,232の貫通穴231a,232aに挿通される(
図14の点線参照)。こうして係止ピン233aが両ロック部材231,232と上下方向で係合することにより、ベース201とラム202との相対的な上下方向移動(本実施形態ではラム202の上昇)が規制される。
【0037】
こうしてベース201とラム202とがロック機構230で連結された状態で、アウタパネル2のフランジ部2aに本ヘム加工を施す。具体的には、
図15及び
図16に示すように、ロック機構230によりベース201とラム202とを連結した状態で、第2駆動手段206により下型200aを押し上げる。これにより、ベース201、ロック機構230、ラム202、及び本ヘム刃204を固定した状態で、可動ベース208b、ワーク受け部203、及びワーク(インナパネル1及びアウタパネル2)が上昇し、プリヘム加工が施されたアウタパネル2のフランジ部2aが本ヘム刃204に下方から押し付けられて、フランジ部2aがさらに折り曲げられる。このとき、複数(図示例では4個)の油圧シリンダ206aのピン206a1の突出量が等しくなるように、すなわち可動ベース208bが水平状態のまま上昇するように、各油圧シリンダ206aに接続されたサーボモータ206bが制御される。そして、第2駆動手段206の油圧シリンダ206a内の圧力が所定値となったら、サーボモータ206bを停止する。このとき、各油圧シリンダ206aを停止する圧力の所定値は、各部位に応じた値に設定される。以上により、アウタパネル2のフランジ部2aが完全に折り曲げられ、本ヘム加工が完了する。尚、
図15及び
図16では、便宜上、第2ベース201bやレール201dを省略している。
【0038】
本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、ワークは車体のドアのインナパネル1及びアウタパネル2に限られないことはもちろんであり、例えば車体のフードやバックドアのインナパネル及びアウタパネルであってもよい。また、ヘミング加工に限らず、絞り加工や曲げ加工等、他のプレス加工装置に本発明を適用してもよい。
【0039】
また、上記の実施形態では、第1駆動手段205としてチェーン及びモータを有するものを使用し、第2駆動手段206として油圧シリンダを有するものを使用した場合を示したが、これに限られない。例えば、第1駆動手段205としては、リードの大きいボールねじとサーボモータとで構成されたものや、リニアモータ等を使用することができる。また、第2駆動手段206としては、リードの小さいボールねじとサーボモータとで構成されたものや、トグルカムを油圧シリンダで駆動するもの、あるいは、トグルカム、ボールネジ、及びサーボモータを組み合わせたもの等を使用することができる。