特許 6128670 旋回式ローラーヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6128670

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】旋回式ローラーヘッド

(51)【国際特許分類】

   B21D 39/02 20060101AFI20170508BHJP

【ＦＩ】

   B21D39/02 E

【請求項の数】18

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-557265(P2016-557265)

(86)(22)【出願日】2016年3月16日

(86)【国際出願番号】US2016022529

(87)【国際公開番号】WO2016153862

(87)【国際公開日】20160929

【審査請求日】2016年11月10日

(31)【優先権主張番号】62/136,668

(32)【優先日】2015年3月23日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/070,159

(32)【優先日】2016年3月15日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】516274276

【氏名又は名称】ヒロテック アメリカ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＲＯＴＥＣ ＡＭＥＲＩＣＡ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】000135999

【氏名又は名称】株式会社ヒロテック

(72)【発明者】

【氏名】アーカー、ジェラルド エフ

(72)【発明者】

【氏名】ヘスター、ジャスティン ティー

(72)【発明者】

【氏名】クルス、ゲイリー ティー

【審査官】 細川 翔多

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５２８８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１００２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６４８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２２８１９０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９４５６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ３９／００−３９／０２

Ｂ２１Ｄ １９／０４

Ｂ２１Ｄ １９／０８

Ｂ２１Ｄ １９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回式ローラーヘッドの長手方向軸を形成するハウジングと、
前記ハウジング内に搭載され、駆動軸を有するモーターと、
前記モーターと動作可能に連動するローラーパッケージとを備え、
前記駆動軸の回転は、前記旋回式ローラーヘッドの長手方向軸周りの前記ローラーパッケージの回転に作用することを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項2】

請求項１に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記ハウジングに動作可能に結合し、前記長手方向軸からオフセットする取り付けフランジを備えることを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項3】

請求項２に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記取り付けフランジは、長手方向軸との間で取り付け角度を形成している取り付け平面を形成する取り付け面を有することを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項4】

請求項３に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記取り付け角度は約３０°から約６０°の範囲であることを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項5】

請求項２に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記取り付けフランジは前記長手方向軸から側方にオフセットすること特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項6】

請求項２に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、さらに前記取り付けフランジを取り付ける付勢ユニットを備え、かつ当該付勢ユニットは前記ハウジングに取り付けること特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項7】

請求項６に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記付勢ユニットが長手方向軸に沿って前記ローラーパッケージを前記ハウジングから離れる方向に付勢するよう構成されたプッシュ形式を有することを特徴とする旋回式ローラーヘッド、および、前記付勢ユニットが長手方向軸に沿って前記ローラーパッケージを前記ハウジングへ向かう方向に付勢するよう構成されたプル形式を有することを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項8】

請求項７に記載の前記旋回式ローラーヘッドにおいて、前記付勢ユニットは長手状ガイドと長手状ガイドを収容するスライド可能なインサートを有し、前記インサートは前記ハウジングのトッププレートとベースプレートの間に配置されることを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項9】

請求項８に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記付勢ユニットは前記トッププレートに当接する停止面を有し、プッシュ形式において長手方向軸と平行な付勢ユニットの動作を制限することを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項10】

請求項８に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記付勢ユニットは前記ベースプレートに当接する停止面を有し、プル形式において長手方向軸と平行な付勢ユニットの動作を制限することを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項11】

請求項８に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記付勢ユニットはスプリングを有し、プッシュ形式において前記インサートはインサートと前記ベースプレートの間にスプリングを配置するように構成され、プル形式において前記インサートはインサートと前記トッププレートの間にスプリングを配置するように構成されることを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項12】

請求項８に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記インサートはスプリングを受ける孔を形成し、旋回式ローラーヘッドの形式を切り替えるために反転可能に構成されたことを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項13】

請求項１に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、モーターの駆動軸から入力を受け取り、前記ローラーパッケージに回転可能に固定された出力軸を有し、かつ前記ハウジングに固定されたギアボックスを備えることを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項14】

請求項１３に記載の旋回式ローラーヘッドにおいて、前記ギアボックスはローラーヘミング加工時に前記ローラーパッケージが受ける軸方向および横方向の力に抵抗するように構成されることを特徴とする旋回式ローラーヘッド。

【請求項15】

ベースと、
前記ベースに動作可能に連結する第１リンクと、ツール結合器を有し前記第１リンクと動作可能に連結する第２リンクとを有するアームと、
ツール結合器に結合する旋回式ローラーヘッドと、を備えるローラーヘミング用ロボットにおいて、前記旋回式ローラーヘッドは
旋回式ローラーヘッドの長手方向軸を形成するハウジングと、
前記ハウジング内に搭載され駆動軸を有するモーターと、
前記モーターと動作可能に連動されたローラーパッケージとを備え、
前記駆動軸の回転は、前記旋回式ローラーヘッドの長手方向軸周りの前記ローラーパッケージの回転に作用することを特徴とするロボット。

【請求項16】

請求項１５に記載のロボットにおいて、前記アームは６自由度で前記旋回式ローラーヘッドを動かすように構成され、前記モーターは７番目の自由度で前記ローラーパッケージを回転するように構成されたことを特徴とするロボット。

【請求項17】

請求項１５に記載のロボットにおいて、前記アームの動作を制御するように構成されたロボット制御装置をさらに備え、前記モーターは前記ハウジングに対する前記ローラーパッケージの回転を制御するように構成されたモーター制御装置を有することを特徴とするロボット。

【請求項18】

請求項１７に記載のロボットにおいて、前記モーター制御装置は前記ロボット制御装置と一体化したことを特徴とするロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、2015年3月23日に出願された米国仮特許出願第62/136,668号に対して米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて優先権を主張する。その全内容は、参考として本明細書に援用される。

【0002】

本開示はロボットローラーヘミング及びシーミングに関し、より具体的にはロボットローラーヘミングのための旋回式ローラーヘミングヘッドに関する。

【背景技術】

【0003】

ローラーヘミング加工は、２枚の金属板を接合してワークを成形するために用いることができる。例えば、２枚の金属板を接合して車両用ドアパネル等を成形することができる。典型的なローラーヘミング加工時には、２枚の金属板のうちアウターパネルの周縁がその外周全体に沿って垂直に折り曲げられ、そしてアウターパネルは金型に固定される。次に、インナーパネルはアウターパネル上に重ねられる。２枚の板が積み重ねられた状態で、アウターパネルの周縁に対してローラーヘッドで押圧することによって２枚の金属板が折り曲げられ、または縁曲げされて２枚の金属板は接合する。ローラーヘッドは、被ヘミング材に対しローラーヘッドを動かして金属板をヘミング加工するロボットアームに装着可能である。ローラーはロボットによって動かされるため、加工品質または被ヘミング材の折り曲げ形状は、ロボットマニピュレーターの位置決め精度に左右される。

【0004】

ロボットアームが動作範囲内で被ヘミング材に対してローラーヘッドを動かしている間は、他のロボットや自動化ツールは協調して動作したり、または被ヘミング材に対して加工を施すことが可能である（例えば、ローラーヘミング、ローラーフランジング、予備曲げ、予備コーナー曲げ、溶接、穴あけ、ミーリング、リベット締結、固定具の取り付け等）。ロボットと自動化ツールとの干渉を避けるため、動作範囲の大きさが、被ヘミング材への接近を制限することになる。

【0005】

ローラーヘミング加工の品質および／または速度を向上する改良されたローラーヘッドが継続して必要とされている。さらに、ローラーヘミング加工時において追加のロボットが被ヘミング材に接近できるよう動作範囲を縮小する改良されたローラーヘッドが継続して必要とされている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示は一般に、金属板のヘミング加工およびシーミング加工のための旋回式ローラーヘッドに関する。旋回式ローラーヘッドは、ロボットアームに結合する取り付けフランジを備えている。取り付けフランジは、旋回式ローラーヘッドの長手方向軸からオフセットしており、これによりローラーヘミング加工時においてロボットアームの動作範囲を低減している。取り付けフランジは、長手方向軸から取り付け角度だけオフセットすることも可能で、これによりローラーヘミング加工時にはロボットアームの動作範囲をさらに縮小することができる。ロボットアームの動作範囲を縮小することにより、ローラーヘミング加工時において追加ロボットの被ヘミング材への接近が可能になる。加えて、ロボットアームの動作範囲を縮小すると、ローラーヘミング加工時に被ヘミング材への接近態様を改善することが可能になる。

【0007】

本開示の態様によると、旋回式ローラーヘッドはハウジングとモーターとローラーパッケージとを備えている。ハウジングは、旋回式ローラーヘッドの長手方向軸を形成する。モーターはハウジング内に搭載され、駆動軸を有する。駆動軸の回転が、旋回式ローラーヘッド長手方向軸周りのローラーパッケージの回転に作用するようローラーパッケージはモーターと動作可能に連動する。

【0008】

実施態様では、旋回式ローラーヘッドはハウジングに動作可能に結合する取り付けフランジを備える。取り付けフランジは、長手方向軸からオフセットすることができる。取り付けフランジは、取り付け平面を形成する取り付け面を備えることができる。取り付け平面は、長手方向軸との間で取り付け角度を形成することができる。取り付け角度は約３０度から約６０度の範囲とすることが可能である。取り付けフランジは長手方向軸から側方にオフセットすることができる。

【0009】

いくつかの実施態様では、旋回式ローラーヘッドは付勢ユニットを備える。取り付けフランジは付勢ユニットに取り付け可能であり、付勢ユニットはハウジングに取り付け可能で、ハウジングに対して取り付けフランジを動作可能に結合している。旋回式ローラーヘッドは、プッシュ形式を有することができ、この形式では付勢ユニットは長手方向軸に沿ってハウジングから離れる方向にローラーパッケージを付勢する。旋回式ローラーヘッドは、プル形式を有することができ、この形式では付勢ユニットは長手方向軸に沿ってハウジングへ向かう方向にローラーパッケージを付勢する。

【0010】

ある実施態様では、付勢ユニットは長手方向のガイドと、長手方向のガイドを収容するスライド可能なインサートを有する。インサートは、ハウジングのトッププレートとベースプレートの間に配置されている。付勢ユニットは停止面を備えることができ、停止面はプッシュ形式において長手方向軸に平行な付勢ユニットの動作を制限するトッププレートに隣接している。そして、プル形式においては、長手方向軸に平行な付勢ユニットの動作を制限するベースプレートに隣接している。付勢ユニットは、スプリングを備えることができる。プッシュ形式において、インサートはインサートとベースプレートとの間にスプリングを配置するように構成することができる。プル形式においては、インサートはインサートとトッププレートとの間にスプリングを配置するように構成することができる。インサートは、スプリングを受ける孔を形成し、旋回式ローラーヘッドの形式を切り替えることができるよう上下反転可能である。

【0011】

特定の態様では、旋回式ローラーヘッドはハウジングに固定されたギアボックスを備える。ギアボックスは、モーターの駆動軸からの入力を受けることが可能で、ローラーパッケージに回転可能に固定された出力軸を備える。ギアボックスは、ヘミング加工時にローラーパッケージによる軸方向および横方向の力に耐えるように構成することができる。

【0012】

実施態様では、ハウジングはガイド軸とギアボックスとホーミングガイドとモーターガード用に取り付け部を設けている。モーターガードは、ハウジングのトッププレートに取り付けることができる。モーターガードは、モーターと制御装置とを相互接続するケーブルに張力緩和のための遊びを設けることができる。

【0013】

本開示の別の態様では、ローラーヘミング用ロボットはベースとアームと旋回式ローラーヘッドを備えている。アームは、第１と第２のリンクを備えている。第１リンクは、ベースに動作可能に結合し、第２リンクは第１リンクと動作可能に連動する。第２リンクは、ツール結合器を備えている。旋回式ローラーヘッドはツール結合器に結合し、ハウジングとモーターとローラーパケッケージを備える。ハウジングは、旋回式ローラーヘッドの長手方向軸を形成する。モーターは、ハウジング内に取り付けられ、駆動軸を備える。ローラーパッケージは、モーターと動作可能に連動する。駆動軸が回転すると、旋回式ローラーヘッドの長手方向軸周りにローラーパッケージが回転する。

【0014】

実施態様では、ロボットは複数の関節を備える多軸ロボットであり、最後の結合部はツール結合器である。

【0015】

ある実施態様では、アームは６つの自由度で旋回式ローラーヘッドを動かすように構成されている。モーターは、７番目の自由度でローラーパッケージを回転するよう構成してもよい。ロボットはロボット制御装置を備え、アームの動きを制御するように構成してもよい。モーターはモーター制御装置を備え、ハウジングに対してローラーパッケージの回転を制御するよう構成してもよい。モーター制御装置は、ロボット制御装置と一体とすることができる。

【0016】

さらに、矛盾しない範囲で、本明細書に記載のどの態様も、本明細書に記載の他の態様のいずれかまたはすべてと組み合わせて使用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本開示の様々な態様は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する図面を参照して以下説明する。

【0018】

【図1】ロボットアームに結合する従来技術のローラーヘッドの斜視図である。

【図2】本開示に基づく旋回式ローラーヘッドを図１のロボットアームに結合した場合の斜視図である。

【図3】図２の旋回式ローラーヘッドの斜視図である。

【図4】図３の旋回式ローラーヘッドの部品を分離した組立分解図である。

【図5】プッシュ形式における図３の旋回式ローラーヘッドの側面図である。

【図6】図５の切断線６−６に沿った断面図である。

【図7】プル形式における図３の旋回式ローラーヘッドの側面図である。

【図8】図７の切断線８−８に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１について説明する。同図はロボットアーム１０に結合する従来技術のローラーヘッド１０００を示す。図に示すように、ロボットアーム１０は６つの回転軸周りに動くことができるロボットベース１２と、３つのリンク１４、１６、１８とを備える。第１リンク１４は、固定もしくは回動可能にロボットベース１２に取り付けられている。第３リンク１８は、ローラーヘッド１０００に結合するツール結合器２０を支持している。第２リンク１６は、第１リンク１４に対して第１端部１６ａに枢動可能に連結し、第３リンク１８に対しては第２端部１６ｂに枢動可能に連結している。第３リンク１８は、第２リンク１６の第２端部１６ｂとツール結合器２０を通るアーム軸Ａ―Ａを形成する。

【0020】

ローラーヘッド１０００は、ハウジング１０１０とローラー１０２０を備える。ハウジング１０１０は、ツール結合器２０に着脱自在に結合する第１端部１０１２と、ローラー１０２０を回転可能に支持するローラー取り付け部１０１６を含む第２端部１０１４を備える。ハウジング１０１０は、第１および第２端部１０１２、１０１４を通るＨ’−Ｈ’軸を形成している。ローラー取り付け部１０１６は、ローラー１０２０がＨ’−Ｈ’軸に対して直交するＲ―Ｒ軸周りに回転するように、ローラー１０２０を支持している。

【0021】

ロボットアーム１０の第３リンク１８のＡ−Ａ軸と、ハウジング１０１０のＨ’−Ｈ’軸を合わせることにより、第３リンク１８がＡ−Ａ軸周りに回転すると、ハウジング１０１０とローラー１０２０はＨ’−Ｈ’軸周りに回転する。この軸合せには、ハウジング１０１０の第１端部１０１２上方にロボットアーム１０の第３リンク１８を配置する必要があるため、ヘミング加工時に被ヘミング材上方に必要なクリアランスを増大することになる。このクリアランスは、ローラーヘミング加工時にロボットアーム１０の動作範囲を形成するものであり、ローラーヘミング加工時においては他のロボットが被ヘミング材ＷＰへ接近するのを制限している。

【0022】

本明細書で詳細に述べるように、本開示に基づく旋回式ローラーヘッドは、旋回式ローラーヘッドの長手方向軸から側方にオフセットした取り付けフランジを有する。さらに、取り付けフランジは、長手方向軸から取り付け角度だけオフセットした取り付け平面を形成することができる。長手方向軸から取り付けフランジをオフセットすることで、ローラーヘミング時に旋回式ローラーヘッドを操作するロボットアームの動作範囲の高さや長さを縮小している。

【0023】

ローラーヘミング時には、ロボットアームが被ヘミング材に対して旋回式ローラーヘッドを動かすと、旋回式ローラーヘッドのモーターは、ローラーパッケージを旋回式ローラーヘッドの長手方向軸周りに回転する。従来技術のローラーヘッド１０００と比較すると、モーターは旋回式ローラーヘッドのさらなる制御を可能にし、被ヘミング材のシームに追従するために必要なロボットアームの動きを減少させている。

【0024】

つぎに本開示の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図面では、各図において同一の参照番号は同一または対応する構成要素を示す。

【0025】

ここで図２から図５について説明する。本開示による旋回式ローラーヘッド１００は、ロボットアーム１０のツール結合器２０に結合する。旋回式ローラーヘッド１００は、取り付けフランジ１１０と、コンプライアンスユニットまたは付勢ユニット１２０と、ハウジング１３０と、モーター１５０と、ローラーパッケージ１６０とを備える。ハウジング１３０は、ローラーパッケージ１６０とモーター１５０を通る旋回式ローラーヘッド１００の長手方向またはハウジング軸Ｈ―Ｈを形成している。ハウジングは、トッププレート１３２と、ベースプレート１３４と、サイドプレート１３８と、ガイド軸１２６ａとを有する。

【0026】

図２について詳しく説明する。取り付けフランジ１１０は、取り付け面１１２を有する。ロボットアーム１０のツール結合器２０は、付勢ユニット１２０に取りけられた取り付けフランジ１１０を備える取り付け面１１２に着脱可能に結合されている。取り付けフランジ１１０は、ハウジング１３０のベースプレート１３４に近接して配置され、ロボットアーム１０が旋回式ローラーヘッドの側方から延びるようハウジング軸Ｈ−Ｈからオフセットしている。

【0027】

図５を参照して詳しく説明する。取り付けフランジ１１０の取り付け面１１２は、ハウジング軸Ｈ−Ｈと取り付け角度θを形成する取り付け平面Ｐを形成している。図に示すように、ロボットアーム１０のツール結合器（図２）は、ハウジング１３０の上方、下方、もしくはベースプレート１３４に配置することができるように、取り付け角度θはハウジング軸Ｈ―Ｈとの間で鉛直面内に形成される。ロボットアーム１０のツール結合器２０は、旋回式ローラーヘッド１００の前方または後方とすることができるように、取り付け角度θは、ハウジング軸Ｈ−Ｈとの間で水平面内に形成することができると考察される。ツール結合器２０は旋回式ローラーヘッド１００の上方と前方、または下方と後方、もしくは所望の用途に応じて上方、下方、前方、後方の異なる組み合わせに配置することができるように、取り付け平面Ｐは、垂直面内および水平面内に形成することができるとも考察される。図に示すように、取り付け角度θは、鉛直面内で約４５度であるが、しかしながら、取り付け角度は、鉛直面内または水平面内のそれぞれで約０度から約９０度の範囲であればよいとも考察される。

【0028】

少し図１及び図２に戻って説明する。ハウジング軸Ｈ−Ｈから取り付けフランジ１１０をオフセットし、取り付け平面Ｐとハウジング軸Ｈ−Ｈの間に取り付け角度θを形成して、従来技術の被ヘミング材ＷＰ上方のロボットアーム１０とローラーヘッド１０００の鉛直高さＨ’と比較すると、被ヘミング材ＷＰ上方のロボットアーム１０とローラーヘッド１００の鉛直高さＨを低減している。この高さの低減は、ローラーヘミング加工時において、従来技術のローラーヘッド１０００を操作する際のロボットアーム１０によって形成される動作範囲と比較し、旋回式ローラーヘッド１００を操作した場合のロボットアーム１０によって形成される動作範囲とクリアランスの縮小をもたらす。ロボットアーム１０の動作範囲を縮小すると、より高密度でのロボットの設置が可能になる。高さの低減は約４０％から約６０％の範囲で可能である。（例えば、約５０％）

【0029】

ハウジング軸Ｈ―Ｈから取り付けフランジ１１０をオフセットすると、アーム軸Ａ−Ａ周りに第３リンクを回転しても、旋回式ローラーヘッド１００はハウジング軸Ｈ−Ｈ周りに回転せず、ヘミング加工時に従来技術のローラーヘッド１０００と同様に、被ヘミング材のシームを追従することは出来ないということが理解される。

【0030】

図３及び図４について説明する。旋回式ローラーヘッド１００は、ヘミング加工時に被ヘミング材のシームに追従するため、旋回式ローラーヘッド１００のローラーパッケージ１６０と動作可能に連動するモーター１５０を備えており、ヘミング加工時にハウジング軸Ｈ―Ｈ周りにローラーパッケージ１６０を回転させると、被ヘミング材のシームに追従する。モーター１５０はロボットアーム１０（図２）が旋回式ローラーヘッド１００の被ヘミング材に対する方向を維持することを可能にすると同時に、モーター１５０はロボットアーム１０の被ヘミング材のシームに沿った動きに合わせてローラーパッケージ１６０をハウジング軸Ｈ―Ｈ周りに回転させる。

【0031】

モーター１５０は、制御装置１５２（図２）と駆動軸１５４を備える。モーター１５０は、サイドプレート１３８の間に配置され、ハウジング１３０のベースプレート１３４の上面１３４ａに取り付けられている。ハウジング１３０のトッププレート１３２は、サイドプレート１３８に固定されており、ローラーヘミング加工時に障害物（例えば、他のロボットアームや被ヘミング材）との偶発的な接触からモーター１５０を保護するガード１３３を備えてもよい。ガード１３３は、モーターを制御装置１５２に相互接続するケーブル１５３（図２）の固定またはガイドとして機能することもできる。ガード１３３は、ケーブル１５３に張力緩和のための遊びを設けるために用いることができる。

【0032】

制御装置１５２は、旋回式ローラーヘッド１００が被ヘミング材の周囲を移動する動きに合わせて、ローラーパッケージ１６０がハウジング軸Ｈ―Ｈ周りに回転させられるようにモーター１５０を制御する動作制御装置である。制御装置１５２は、ロボットアーム１０のロボット制御装置１１の一部とすることができ、もしくは図２でロボット制御装置１１と相互接続する制御装置１５２´によって示されるように独立の装置とすることができる。制御装置１５２をロボット制御装置１１に統合することにより、コスト低減を図ることができると想定される。例えば、ロボットアーム１０は動作について合計６自由度を持ち、各動作軸に対して１つの自由度が割り当てられるとすると、モーター１５０は７番目の自由度でローラーパッケージ１６０の回転を制御することができる（例えばロボット制御装置１１）。その上、制御装置１５２をロボット制御装置１１に統合すると、ロボットアーム１０と旋回式ローラーヘッド１００は協働して機能することが可能になる。さらに、制御装置１５２をロボット制御装置１１へ統合すると、ロボットアーム１０のサイクルタイムをより速くし、他のロボットとの干渉を減らし、そして他のロボットとの通信やハンドシェイクを改善することができる。

【0033】

旋回式ローラーヘッド１００は、駆動軸１５４の回転をローラーパッケージ１６０の回転に変換するギアボックス１５６を備える。ギアボックス１５６は、駆動軸１５４から入力を受け取り、駆動軸１５４の回転を出力軸１５８を介して出力に変換する。出力軸１５８は、ローラー取り付け板１３６に回転可能に固定されている。取り付け軸１５９は、長手方向軸に沿ってハウジング１３０から離れる方向にローラー取り付け板１３６から延出している。出力軸１５８が回転するとローラーパッケージ１６０がハウジング軸Ｈ−Ｈ周りに回転するように、取り付け軸１５９はローラーパッケージ１６０に取り付けられている。駆動軸１５４からの入力角速度を減速しながら、ギアボックス１５６はトルクを増加して出力軸１５８を回転すると想定される。

【0034】

ギアボックス１５６は、ローラーヘミング加工時にローラーパッケージ１６０が受ける軸荷重（例えばハウジング軸Ｈ−Ｈに沿った荷重）及び／又は横荷重（例えばハウジング軸Ｈ−Ｈに垂直な荷重）に耐えるベアリングパッケージ（明確に図示せず）を備えることができる。ベアリングパッケージは、ギアボックス１５６内、ギアボックス１５６とモーター１５０の間、及び／又はギアボックス１５６とローラーパッケージ１６０の間に配置することができると考えられる。

【0035】

図に示すように、駆動軸１５４はハウジング軸Ｈ−Ｈ周りに配置されている。旋回式ローラーヘッド１００がギアボックス１５６を備える場合には、モーター１５０の駆動軸１５４はハウジング軸Ｈ−Ｈからオフセットできると考えられる。例えば、ハウジング軸Ｈ−Ｈ周りに配置される出力軸１５８に、回転可能に固定されたリングギアの内表面に係合するギアボックス（例えばギアボックス１５６）内のピニオンに駆動軸１５４を結合することができ、これによりハウジング軸Ｈ−Ｈ周りにローラーパッケージ１６０を回転させることができる。

【0036】

図５及び図６について説明する。ローラーパッケージ１６０は、本体１６２と第１ヘミングヘッド１６４と第２ヘミングヘッド１６６とを備える。本体１６２は、取り付け軸１５９を受ける溝部１６１を形成している。本体１６２は、取り付け軸１５９内を貫通する１以上のコネクター１６３を備え、取り付け軸１５９に本体１６２を固定する。アダプタ１６５は、取り付け軸１５９と本体１６２の溝部１６１との間で固定のための補助部材として使用することができる。第１及び第２ヘミングヘッド１６４、１６６は、溝部１６１とは反対側の本体１６２の端部に配置されている。第１ヘミングヘッド１６４はハウジング軸Ｈ−Ｈに対して直交するＲ−Ｒ軸周りに回転可能であり、第２ヘミングヘッドはハウジング軸Ｈ−Ｈに対して直交しＲ−Ｒ軸に対して垂直なＴ−Ｔ軸を形成する。第１ヘミングヘッド１６４は、第１及び第２ローラー１６４ａ、１６４ｂにより構成され、本体１６２の両側に配置されている。また第２ヘミングヘッド１６６は第１及び第２ローラー１６４ａ、１６４ｂの間に延出するように配置されている。第１ヘミングヘッド１６４は単一ローラー（例えば第１ローラー１６４ａ）のみを備えた構成も可能と考えられる。

【0037】

図５から図８について説明する。旋回式ローラーヘッド１００はプッシュローラーヘッド（図５および図６）もしくはプルローラーヘッド（図７および図８）として構成することができる。前述したとおり、付勢ユニット１２０は取り付けフランジ１１０とハウジング１３０との間に横並びに配置されている。付勢ユニット１２０は、トッププレート１３２とベースプレート１３４の間に垂直に配置されている。付勢ユニット１２０は、長手方向軸Ｈ−Ｈに平行なハウジング１３０の動きを止める上部停止面１２７ａと下部停止面１２７ｂとを有するインサート１２７を備える。図５と図６について説明すると、旋回式ローラーヘッドがプッシュ形式の場合、インサート１２７の上部停止面１２７ａはトッププレート１３２の底面１３２ａに当接してハウジングの動きを止める。下部停止面１２７ｂは、ローラーヘミング加工時にハウジング１３０が圧縮される間、ローラーヘッド１００の移動または追従方向のハウジング１３０の動作を制限する。自由状態の場合（ローラーヘッドの圧縮無い場合）は、インサート１２７の下部停止面１２７ｂがベースプレート１３４の上面１３４ａに対して隙間を設けて配置されると同時に、インサート１２７の上部停止面１２７ａはトッププレート１３２の底面１３２ａと接している。インサート１２７は、ハウジング軸Ｈ−Ｈに平行な通路１２３を形成している。付勢ユニット１２０は、通路１２３内に配置されたリニアブッシュ１２６ｂを備え、これによりインサート１２７の移動をハウジング軸Ｈ−Ｈと平行にスライドする並進移動に制限している。ガイド軸１２６ａは、トッププレート１３２とベースプレート１３４によって支持されることができる。ガイド軸１２６ａとリニアブッシュ１２６ｂは、ハウジング軸Ｈ−Ｈに沿ってハウジング１３０の並進移動を可能にする。

【0038】

インサート１２７はさらに、ハウジング軸Ｈ−Ｈと平行に１以上の孔１２９を形成している。付勢ユニット１２０は、各孔１２９内に配置されるスプリング１２８を備え、スプリング１２９はハウジング軸Ｈ―Ｈに平行にハウジング１３０を付勢する。ベースプレート１３４は、スプリング１２８を受けるように対応する孔１２９ａを形成している。プッシュ形式では、ローラー（例えばローラー１６４またはローラー１６６）は、ハウジング１３０に向けて付勢されるように、ベースプレート１３４と被ヘミング材との間に配置される。

【0039】

次に図７と図８について説明する。旋回式ローラーヘッド１００は、プルローラーヘッドとして構成されるようにプル形式である。インサート１２７とガイド軸１２６aとリニアブッシュ１２６ｂとスプリング１２８により構成される付勢ユニット１２０は、旋回式ローラーヘッド１００をプッシュ形式からプル形式に変更する複合アセンブリとしてハウジング１３０内で上下反転する。プル形式では、インサート１２７の上部停止面１２７ａはトッププレート１３２の下面１３２ａに対して隙間を有している。ローラーヘミング加工時に取り付けフランジ１１０からハウジングが離間しようとする間、上部停止面１２７ａはローラーヘッド１００の移動または追従方向（プッシュ形式の場合と反対）のハウジング１３０の動作を制限する。インサート１２７の下部停止面１２７ｂは、ハウジングの動きを止めるようベースプレート１３４の上面１３４ａに当接している。自由状態の場合（ローラーヘッドの圧縮無し）、インサート１２７の下部停止面１２７ｂはベースプレート１３４の上面１３４ａと接触する。ガイド軸１２６ａとリニアブッシュ１２６ｂは、インサート１２７内でプッシュヘッド形式と同様に配列されている。ガイド軸１２６ａとリニアブッシュ１２６ｂとスプリング１２８とを備えた完全な付勢ユニット１２０は、上下反転してプルローラーヘッドの付勢ユニットになるよう組み立てられる。インサート１２７は上下反転して配置されているため、スプリングはトッププレート１３２の孔１２９ｂに配置されている。プル形式では、ローラー（例えばローラー１６４またはローラー１６６）は、ハウジング１３０から離れる方向に付勢されるようベースプレート１３４と被ヘミング材との間に配置される。

【0040】

旋回式ローラーヘッド１００は、付勢ユニットを分解し、インサートをスプリング１２８とガイド軸１２６ａとともに回転し、そしてトッププレート１３２とベースプレート１３４の間の付勢ユニット１２０を組立直すことによってプッシュ形式からプル形式へ、もしくは逆の場合も同様に変換することができる。

【0041】

本開示のいくつかの実施形態について図を用いて説明してきたが、当技術分野が可能である範囲で広く解釈され、そして明細書も同様に解釈されるよう意図しているものであり、この開示を制限しようとするものではない。上述の実施形態のいずれの組み合わせも想定され、添付特許請求の範囲内である。したがって、上記説明は限定するものとして解釈されるべきではなく、単に特定の実施形態の例示にすぎない。当業者は、添付した特許請求の範囲内において他の変更形態を想定できる。

【要約】

金属板をヘミング加工またはシーミング加工するための旋回式ローラーヘッドは、ロボットアームに結合する取り付けフランジを有する。取り付けフランジは、旋回式ローラーヘッドの長手方向軸からオフセットしており、ローラーヘミング加工時にロボットアームの動作範囲を低減する。さらに取り付けフランジは、長手方向軸から取り付け角度だけオフセットしており、ローラーヘミング加工時にロボットアームの動作範囲をより縮小することができる。ロボットアームの動作範囲を縮小することで、ローラーヘミング加工時に追加のロボットや自動ツールが被ヘミング材に接近することが可能になる。その上、ロボットアームの動作範囲を縮小することでローラーヘミング加工時の被ヘミング材への接近を改善することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】