特許 6360027 ロボットローラヘミングの装置と方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6360027

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】ロボットローラヘミングの装置と方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 39/02 20060101AFI20180709BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20180709BHJP

   B21D 19/04 20060101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   B21D39/02 F

   B25J13/00 Z

   B21D19/04 B

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-222351(P2015-222351)

(22)【出願日】2015年11月12日

(65)【公開番号】特開2016-117095(P2016-117095A)

(43)【公開日】2016年6月30日

【審査請求日】2016年10月27日

(31)【優先権主張番号】10 2014 223 313.5

(32)【優先日】2014年11月14日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】515315521

【氏名又は名称】フェルロボティクス コンプライアント ロボット テクノロジー ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】Ｆｅｒｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｃｏｍｐｌｉａｎｔ Ｒｏｂｏｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】110000718

【氏名又は名称】特許業務法人中川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ナデレア ロナルド

(72)【発明者】

【氏名】フェッラーラ パオロ

【審査官】 貞光 大樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０６０３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０６２５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１４０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４０４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１３２３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５２３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１４４７１５５（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ３９／０２

Ｂ２１Ｄ １９／０４

Ｂ２５Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マニュピレータ（１００）とローラヘミング装置を有するロボットローラヘミング装置であって、前記ローラヘミング装置は、
フレーム（１０７）と、
前記フレーム（１０７）に対して移動可能に設けられ、動作中に、ワーク（３０１）の互いに対向する側面に接触する第１のローラ（２０１ａ）及び第２のローラ（２０１ｂ）と、
前記フレーム（１０７）と前記２つのローラ（２０１ａ、２０１ｂ）の少なくとも１つのローラとに機械的に結合され、前記２つのローラを介して、ほぼ、力の実効線に沿う対向するプロセス力（ＦＮ、ＦＮ’）が前記ワーク（３０１）の前記互いに対向する側面に印加されるように制御される少なくとも１つの第１のアクチュエータ（２０２，２０２ａ、２０２ｂ）と
を具備し、
前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）の前記フレーム（１０７）への搭載により、前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）が前記フレーム（１０７）に対して動くことにより、前記ローラヘミング装置の前記ワーク（３０１）に対する位置の不正確さが補償されることを特徴とするロボットローラヘミング装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つのアクチュエータ（２０２，２０２ａ、２０２ｂ）によって生成される前記対向するプロセス力（ＦＮ、ＦＮ’）が同じ大きさであり、前記アクチュエータ（２０２、２０２ａ、２０２ｂ）によって前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）を介して前記ワーク（３０１）に与えられる少なくとも合成力及び／又は合成トルクがほぼ零であることを特徴とする請求項１に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項3】

前記マニュピレータ（１００）は、前記ローラヘミング装置を所定の所望の輪郭に沿って動かすことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項4】

前記ローラヘミング装置は、第１のアクチュエータ（２０２ａ）と第２のアクチュエータ（２０２ｂ）とを具備し、
前記第１のアクチュエータ（２０２ａ）は、前記フレーム（１０７）と前記第１のローラ（２０１ａ）との間で動作し、前記第２のアクチュエータ（２０２ｂ）は、前記フレーム（１０７）と前記第２のローラ（２０１ｂ）との間で動作し、
前記２つのアクチュエータ（２０２ａ、２０２ｂ）は、前記２つのローラ（２０１ａ、２０１ｂ）の前記力の実効線（４００）に沿う移動を許すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つのアクチュエータ（２０２）は、前記２つのローラ（２０１ａ、２０１ｂ）の間で動作し、
前記アクチュエータ（２０２）と前記２つのローラ（２０１ａ、２０１ｂ）は、前記フレーム（１０７）上に移動可能に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項6】

前記アクチュエータ（２０２）と前記２つのローラ（２０１ａ、２０１ｂ）は、前記フレーム（１０７）に沿ってガイドされるベース部材（１０８）上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項7】

前記アクチュエータ（２０２）と、前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）は、スプリング又は他のアクチュエータによって前記フレーム（１０７）に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項8】

前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）の少なくとも１つのローラを駆動するモータを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項9】

前記少なくとも１つのローラ（２０１ａ）は、その回転速度が前記マニュピレータ（１００）のパス速度に調整されることを特徴とする請求項８に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項10】

前記少なくとも１つのアクチュエータ（２０２）を、前記アクチュエータ（２０２）によって生成される前記プロセス力（ＦＮ、ＦＮ’）がターゲットの力の大きさに、ほぼ対応するように制御する制御ユニットを具備し、制御又は閉ループ制御された前記プロセス力（ＦＮ、ＦＮ’）が前記ワーク（３０１）の各々の面に実質的に垂直に印加されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項11】

前記マニュピレータ（１００）が、前記ワーク（３０１）の接合部に沿って前記ローラヘミング装置を移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項12】

前記マニュピレータ（１００）が前記ローラヘミング装置の前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）の間に前記ワーク（３０１）を移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項13】

前記アクチュエータ（２０２，２０２ａ、２０２ｂ）によって印加される前記プロセス力は、前記ローラヘミング装置の供給方向（ｖ）に垂直となる向きにかかることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項14】

前記ローラヘミング装置の少なくとも１つのローラ（２０１ａ、２０１ｂ）は、動作中にワーク（３０１）の表面に接触する走行面を有し、前記走行面の硬度は前記ワーク（３０１）の表面の硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のロボットローラヘミング装置。

【請求項15】

フレーム（１０７）と、前記フレーム（１０７）に対して移動可能に設けられ、動作中に、ワーク（３０１）の互いに対向する側面に接触する第１のローラ（２０１ａ）及び第２のローラ（２０１ｂ）と、前記フレーム（１０７）と前記２つのローラ（２０１ａ、２０１ｂ）の少なくとも１つのローラとに機械的に結合される少なくとも１つの第１のアクチュエータ（２０２，２０２ａ、２０２ｂ）とを具備するローラヘミング装置によりワークにロボット制御ローラヘミングを行う方法であって、
前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）の前記フレーム（１０７）への搭載により、前記第１のローラ（２０１ａ）及び前記第２のローラ（２０１ｂ）が前記フレーム（１０７）に対して動くことにより、前記ローラヘミング装置の前記ワーク（３０１）に対する位置の不正確さが補償されるように、前記ワーク（３０１）又は前記ローラヘミング装置をマニュピレータ（１００）により所望の輪郭に沿って移動させるステップと、
前記ローラヘミング装置の供給方向（ｖ）にほぼ垂直な方向に印加され、１つの力の実効線（４００）にほぼ沿う互いに対向するプロセス力が前記ワーク（３０１）の対向する側面に印加さるように前記少なくとも１つのアクチュエータ（２０２、２０２ａ、２０２ｂ）を制御するステップと
を具備することを特徴とするワークにロボット制御ローラヘミングを行う方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット支援ローラヘミングの装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ローラヘミングは、ロボットの（ロボット支援）工業プロセスの時代にあっても、時間とコストをかけて初めて信頼性高く実現できる要求の厳しい製造プロセスである。しかし、自動車産業などの産業界の多くの部門で、ローラヘミングは、成形シートメタルの連続生産に緊急に必要とされている。特に安定したローラヘミング工程に先行するセットアップ作業は非常に時間がかかる。関係するワーク条件に装置を調整するために、高度に訓練を受けた経験豊富な専門家が必要とされる。形、位置、材料の許容範囲は、経験によって得られた値によって補償されなければならない。このような条件下でのみ良好な結果がプロセスの終了時に期待される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Jens. P. Wulfsberg et al., “Force-regulated Roller Hemming” Zeitschrift fur wissenschaftlichenFabrikbetrieb (Journal for Economic FactoryOperation), No. 3, 2005, pp. 130 - 135

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

現在のところ、マニピュレータを使用して、ロボットの位置の詳細に基づいて、これらの影響を及ぼす要因について完全に補償することは不可能である。

【0005】

非特許文献１には、力規制ローラヘミング工程が記載されている。この記事では、ローラヘミングに使われる産業ロボットに要求される規制が記載されている。

【0006】

本発明の目的は、ローラヘミングのための改良された装置及び方法を提供することである。安定したローラヘミングプロセスをセットアップするための、コストと時間のかかる調整作業及びローラヘミングプロセスでのワークの位置と形状の影響を削減されるべきものである。

【0007】

この目的は、請求項１の装置及び請求項１６の方法によって達成される。種々の実施形態及びさらなる展開は、これらに従属する請求項によってカバーされる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下にロボットローラヘミング装置について説明する。本発明の一実施形態では、ロボットローラヘミング装置は、マニュピレータとローラヘミング装置を有する。ローラヘミング装置は、フレームと、第１のローラと第２のローラとを有し、これらのローラは、動作中に、ワークの２つの対向する側面に接触する。ローラヘミング装置は、さらに、フレームと２つのローラの少なくとも１つのローラとに機械的に結合され、ほぼ、力の実効線に沿う対向するプロセス力が、２つのローラを介して、ワークの互いに対向する側面に印加されるように制御される少なくとも１つのアクチュエータを具備する。従って、ワークに対してのローラヘミング装置の不正確な位置が、ローラがフレームに対して移動することで補償される。

【0009】

少なくとも１つの第１のアクチュエータによって生成される対向するプロセス力が同じ大きさであり、ローラを介してワークに与えられる少なくとも１つの合成力及び／又は１つの合成トルクがほぼ零であるように構成される。ローラヘミング装置は、アクチュエータによって印加されるプロセス力が、ローラヘミング装置の供給方向に垂直となる向きにかかるように構成することができる。

【0010】

マニュピレータは、所望の輪郭に沿ってローラヘミング装置又はワークを移動させるように構成することができる。他の実施形態によれば、マニュピレータが、ワークの接合部に沿ってローラヘミング装置を移動させるように構成することができる。またの他の実施形態によれば、ワークがローラヘミング装置のローラ間に供給されるように、マニュピレータがワークを移動させる。

【0011】

ローラヘミング装置は、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータとを具備するように構成することができる。この場合には、第１のアクチュエータは、フレームと第１のローラとの間で動作し、第２のアクチュエータは、フレームと第２のローラとの間で動作する。２つのアクチュエータは、これにより、２つのローラを、力の実効線（マニュピレータのツールセンターポイント（ＴＣＰ）の供給方向にほぼ垂直の方向）に沿って移動させる。

【0012】

他の実施形態では、少なくとも１つのアクチュエータは、２つのローラの間で動作し、アクチュエータと２つのローラは、フレームに（第１の方向に）移動可能に設けられている。アクチュエータと２つのローラは、フレームに設けられたベース部材に配置するようにしても良い。アクチュエータとローラは、フレームに移動可能なように、スプリング又は別のアクチュエータ（例えば、上述のベース部材を介して）により固定してもよい。

【0013】

ローラヘミング装置は、２つのローラのうちの少なくとも１つのローラをドライブするモータを有するように構成することができる。そして、少なくとも１つのローラが、その回転速度がマニュピレータのパス速度にマッチするようにしてもよい。

【0014】

装置は、少なくとも１つのアクチュエータを、アクチュエータによって生成されるプロセス力がターゲットの力の大きさに、ほぼ対応するように制御する制御ユニットを具備し、（力のフィードバックを有し又は有さずに）制御されたプロセス力がワークの各々の面にほぼ垂直に印加されるように構成することもできる。

【0015】

さらに、ローラヘミング装置を用いたワークのロボット支援によるローラヘミングの方法が記載されている。このローラヘミング装置は、フレームと第１のローラと第２のローラ及び少なくとも１つの第１のアクチュエータを有する。ローラは、動作中は、ワークの２つの対向する側面に接触し、少なくとも１つのアクチュエータが機械的にフレームと２つのローラのうちの少なくとも１つのローラに結合している。本方法の一実施形態では、ワーク又はローラヘミング装置をマニュピレータにより所望の輪郭に沿って移動させるステップと、ローラヘミング装置の供給方向にほぼ垂直な方向に印加され、１つの力の実効線にほぼ沿う互いに対向するプロセス力がワークの対向する側面に２つのローラを介して印加されるように少なくとも１つのアクチュエータを制御するステップとを具備する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】対応するベース上のローラヘミングのための取り付けられたアクチュエータを有するマニュピレータを示す図である。

【図2】図１に示す装置におけるローラとワークにかかる力を示す図である。

【図3】ワークのローラヘミングのための、２つのアクチュエータと、互いに対向する２つのローラを有する第１の実施形態に対応する、マニュピレータによってガイドされるローラヘミング装置を示す図である。

【図4】図３に対応する装置において、ローラとワークにかかる力を示す図である。

【図5】ワークのローラヘミングのため、１つのアクチュエータと、互いに対向する２つのローラを有する第２の実施形態に対応する、マニュピレータによってガイドされるローラヘミング装置を示す図である。

【図6】マニュピレータによってガイドされるワークのローラヘミングのため、１つのアクチュエータと、互いに対向する２つのローラを有するさらなる実施形態に対応する、ローラヘミング装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明は、以下の記載及び図面を参照して、より良く理解される。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、本発明は、それらに示された態様に限定されるものではなく、本発明の基礎となる原理を示すように強調されている。

【0018】

図面においては、同じ参照符号は、同一又は類似の部品であって、各々同一又は類似の意味を有する部品を示す。

【0019】

ローラヘミングは、（元来、製本所で使用される）折り畳み機に類似の装置を用いて、金属又は他の材料の２つのシートを接合するものとして理解される。フランジ成形と同様に、２つの材料はフォームロック（フォームフィット）によって結合される。ここで、金属シートは、鋭く曲げられるのではなく、装置（器具）を用いて、互いの中に丸めて入られる。このようにする利点は、表面が損傷を受けることなく、材料に切り欠き応力がかからないことである。この技術は、もともとは配管工によって使われていたものあり、今日では、例えば、２つの金属シートを結合するために用いられる。フォームロック接続に加え、材料は、摩擦（クランピング）により、フォースロック（フォースフィット）により結合される。

【0020】

ローラヘミングは、また、自動車のボディの製造に用いられ、この製造においては、ロボット（ロボットガイド）ローラ機械が用いられてボディ部品が結合される。ここで、見える方の金属シートの外側エッジが対応する見えない内側部分の周りに１つ又はいくつかの工程で形成される。見える金属シートのエッジが、これにより対応する内側部分のエッジの上で曲げられ、フォームロック接続が形成される。接続部は、ローラヘミングプロセスの前に封止用接着剤を接合部に注入することで封止される。

【0021】

図１は、例えば、自動車産業での連続的生産に用いられるローラヘミングプロセスを示す図である。本実施形態において、機械加工されるワーク３０１は、例えば、（外側の）金属シート３０１ｂと、ローラヘミングプロセスにおいてエッジで結合されるべき（後の内部の）構成要素３０１ａとから構成されている。金属シート３０１ｂと構成要素３０１ａとは、付加的に接着によって結合させるようにしても良い。ローラヘミング接続を形成するために、金属シート３０１ｂの１つのエッジは、要素３０１ａの上で折り畳まれる。金属シート３０１ｂの折り畳みが構成要素３０１ａのエッジに沿って均等となることを確保するために、器具（ローラ２０１、図２参照）の押圧力F_Nを規制することが必要とされるようにしても良い。（いわゆるマニュピレータと呼ばれる）産業ロボットは、しかし、しばしば、位置制御され、これにより、幾何学的に正しいパスプラニングにもかかわらず、避けられない許容範囲（と結果として生じる押圧力の変動）が引き起こすフランジ（折り畳み）の欠陥を引き起こす。もし、小さすぎる力が加えられると、フランジはしっかりとは閉まらず、大きすぎる力が加えられると、表面には、視認可能なほどの変形を呈する。

【0022】

この問題（フランジの欠陥）は、例えば、予め張力を与えられたスプリングを有する器具（ローラ２０１ａ、２０１ｂ）をマニュピレータ１００に付加することで、（少なくとも部分的に）解決することができる。これにより僅かな位置の偏位がスプリングの変形により補償されうる。スプリングの特性曲線が適切に選択されれば、押圧力F_Nが大幅に変更されることはない。スプリングの代わりに、付加的なアクチュエータ（例えば、リニアアクチュエータ）を用いて、押圧力を調整するよう構成しても良い。

【0023】

図１に示す本実施形態では、ローラ２０１はマニュピレータ１００によってワーク３０１の接合部の上にガイドされる。マニュピレータ１００は、例えば、アームセグメント１０３、１０４，及び１０５を有する標準的な産業ロボットである。第１のアームセグメント１０３は、回転可能で、台座１０１（基礎）にしっかりと固定されたベース１０２上に旋回可能に搭載されている。第２の（中間）アームセグメント１０４は、旋回可能で、第１のアームセグメント１０３に接続されている。第３のアームセグメント１０５は、旋回可能に第２のアームセグメント１０４に接続され、いわゆるツールセンターポイント（ＴＣＰ）に、器具（本実施形態の場合には、ローラ２０１）を供給する。器具２０１は、一般的に回転可能で、第３のアームセグメント１０５に旋回可能（第３のアームセグメント１０５に設けられる２軸ジョイント１０６を介して）に接続される。マニュピレータ１００は、このため、６度の自由度を持ち、器具２０１をいかなる位置、方向（姿勢）に保持することができる。

【0024】

ローラヘミングのプロセス中に、ワーク３０１はベース３００上に配置され、ベース３００は、ローラヘミング中に生じる力を吸収する。フランジ接続の形状に基づいて、ベース３００は極めて複雑な形状を有し、非常に高い精度で製造され、この製造には、大変な労力を必要とする。さらに、ワーク３０１をベース上に固定する取付部材を使う必要があり、これ自体がマニピュレータ１００の動作の障害となる可能性がある。図２には、ローラヘミングプロセス中に生じる力が模試的に描かれている。ローラ２０１を介してワーク３０１にかかる力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｖはベース３００によって吸収される。押圧力Ｆ_Ｎ（以下、プロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’としても参照される）は、ワーク３０１の供給方向ｖに対して垂直（直角）に印加される。ベース３００がワーク３０１に印加する反力は、Ｆ_Ｎ’、Ｆ_V’によって示されている。ワーク３０１の位置と形状の許容範囲を補償するために、ローラ２０１は、上述したように、例えば、スプリングを介してマニュピレータ１００のＴＣＰに結合するようにしても良い。しかしながら、ワーク３０１の形状によっては、ローラヘミング中に生じる力を吸収するために複雑なベース３００が必要である。

【0025】

図３に模式的に示す実施形態は、上述した複雑なベース３００を必要としないものである。この実施形態では、プロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’が互いに打ち消し合うので、（比較的小さい）供給力Ｆ_Ｖがワーク３０１によって吸収されるだけであるからである。図３に示すマニュピレータ１００の構成は、基本的には、図１に示す前の例と同様のものである。すなわち、マニュピレータ１００は、３つのアームセグメント１０３，１０４，１０５（アームセグメント１０５は、図１に示すジョイント１０６を含む。）を有する。第１のアームセグメント１０３は、回転可能であり、ベース１０２に旋回可能に搭載され、ベース１０２は、台座１０１（基礎）にしっかりと接続されている。第２の（中間）アームセグメント１０４は、第１のアームセグメント１０３に旋回可能に接続されている。第３のアームセグメント１０５は、旋回可能に第２のアームセグメント１０４に接続され、いわゆるツールセンターポイント（ＴＣＰ）上に、ジョイント１０６を介して器具を供給する。この実施形態の場合には、器具は、単純なローラではなく、より複雑なローラヘミング装置２００であり、これについては、以下により詳細に説明する。

【0026】

図面に示されている実施形態のローラヘミング装置は、第１のローラ２０１ａと第２のローラ２０１ｂとを有し、これらのローラは、動作時にワーク３０１の互いに対向する側面に接触する。このローラヘミング装置は、その他に、フレーム１０７と、フレーム１０７と２つのローラ２０１ａ、２０１ｂのうち、少なくとも１つのローラとに機械的に接続されている少なくとも１つのアクチュエータ２０２ａ、２０２ｂを有している。本実施形態は、２つのアクチュエータ２０２ａ、２０２ｂを有し、２つのアクチュエータ２０２ａ、２０２ｂのそれぞれは、２つのローラ２０１ａ、２０１ｂのそれぞれをフレーム１０７に機械的に結合させる。少なくとも１つのアクチュエータ（本実施形態では、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂのうちの１つ又は両方）は、対向するプロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’（押圧力）が２つのローラ２０１ａ、２０１ｂを介してワーク３０１の対向する側面に印加されるように制御される。プロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’の大きさは、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂを制御することにより調整される。プロセス力の合成力Ｆ_Ｎ＋Ｆ_Ｎ’は、しかしながら、零に近い値となる（Ｆ_Ｎ’＝−Ｆ_Ｎであるため。）。ワーク３０１の許容範囲及びマニュピレータ１００のパス許容範囲は、これにより、プロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’の方向に完全に補償され、ワーク３０１及びマニュピレータ１００は反力の影響を受けることがない。２つのローラ２０１ａ、２０１ｂは、図面に示す２つのアクチュエータ２０２ａ、２０２ｂの構成により”浮いた”状態でマニュピレータ１００に搭載されている。”浮いた”状態での搭載というのは、ローラ２０１ａ、２０１ｂが、動作中にワーク３０１の不規則性に適合できるように搭載されているということである。不規則性というのは、ワーク表面が不均一であることと、位置、形状の許容範囲があることである。

【0027】

図３は、模式図である。実際には、ローラ２０１ａ、２０１ｂとワーク３０１は、図３に示すように、ローラヘミングの際の供給方向ｖが図３の面に大部分が垂直になるように配置されている。アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂは、例えば、空気圧シリンダなどのリニアアクチュエータ又は（ベローズシリンダと呼ばれる）ピストンフリーの空気圧アクチュエータとして実現される。ダイレクト電磁ドライブ（すなわち、ギアレス電気ドライブ）もまた、（プロセス力がより小さくて良い場合には）考えられる。アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂは、互いに対向し、主に、同軸的に（または、少なくともドライブ方向ｖに垂直な結果として生ずる力が補償されるように）フレーム１０７とローラ２０１ａ、２０１ｂとの間に（例えば、フレーム１０７の２つの対向するカンチレバー上に）配置される。結果として、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂによって生ずるプロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’が、ほぼ、共通の力の実効線４００に沿うことになる。力の実効線４００は、供給方向ｖに直交するように配置される。従って、プロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’は、完全に互いに補償されることが可能である。この目的のために、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂは、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂが力の実効線４００に沿う動きを実行することを可能とするリニアートラック（不図示）を有している。動作の時には、ワーク３０１は、２つのローラ２０１ａ、２０１ｂの間に位置し、アクチュエータ２０２ａは、上からワーク３０１に向かってローラ２０１ａを押し（プロセス力Ｆ_Ｎ）、アクチュエータ２０２ｂは、下からワーク３０１に向かってローラ２０１ｂを押す（プロセス力Ｆ_Ｎ’）。合力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’は、上述したように零となる。アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂは、ほぼ、１本の線にそって動作するので、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂにより、ワーク３０１には、零かとても小さいトルクのみがかけられる。結果として、ワーク３０１の不規則性により、マニピュレータ１００に、大きなトルクがかかることがなく、ワーク３０１の位置及び／又は形の不規則性に関し、ヘミングローラプロセスの正確性及び堅牢性が向上する。完成した、ロールフランジは、参照符号３０２により示されている。

【0028】

アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂの動作から切り離されて、マニュピレータ１００は、ローラヘミングプロセスに必要な駆動（供給）力を生成することができる。プロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’はアクチュエータ２０２ａ、２０２ｂにより、目標値に制御される一方、マニュピレータ１００は、ローラヘミング装置を規定の軌道に沿うように位置制御して、移動させることができる。ワーク３０１の位置及び形状の不規則性及びローラヘミング装置２００が動くべき軌道に関するパスプラニングの不正確性は、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂによって補償される。アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂは、フレーム１０７に対してローラ２０１ａ、２０１ｂの一様な動きへの大きな抵抗となることなく（少なくとも一定の制限内で）、所定のプロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’でワーク３０１を押圧するように制御される。これは、すでに述べたように、力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’が互いを相殺するように働くからである。このようにして、マニュピレータ１００は、これらの補償動作から切り離される。

【0029】

図４は、図３の構成において、ローラヘミング中のワーク３０１にかかる力を詳しく描いた図である。すでに述べたように、制御されたプロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’は、同じ大きさで、反対方向に印加される。マニュピレータ１００の働きにより、ローラヘミング装置２００をワーク３０１を横切って動かす供給力Ｆ_Ｖが生成される。供給力Ｆ_Ｖのみがワーク３０１によって吸収される（反力Ｆ_V’）。上述したように、所望の位置から（フレーム１０７に対する）のワーク３０１の位置の任意の偏位は、アクチュエータ２０２ａ、２０２ｂの対応のたわみにより補償される。この図の距離ｄは、ローラヘミング装置２００の座標系においてワーク３０１の理論的に所望の位置からワーク３０１の実際の位置への偏位を示している。この位置偏位ｄは、ローラヘミング装置の位置決めの不正確性（例えば、マニュピレータ１００のパスプランニングの不正確性）によって、あるいは、ワーク３０１の位置決めの不正確性、あるいは、ワーク３０１の形状の偏位によって引き起こされるものである。

【0030】

図５は、ただ１つのアクチュエータ２０２を有するローラヘミング装置２００の実施形態を示す図である。マニュピレータ１００は、本質的には、上述の実施形態の場合と同様にセットアップされる。図３の実施形態と異なるのは、アクチュエータ２０２がフレーム１０７とローラ２０１ａ、２０１ｂの間で動作するのではなく、ローラ２０１ａとローラ２０１ｂとの間で動作する。ここで、第１のローラ２０１ａは、カンチレバー２０７ａを介してベース部材１０８上に動かないように設けられている。第２のローラ２０１ｂも、カンチレバー２０７ｂを介してリニアトラックによってベース部材１０８上に設けられ、ローラ２０１ａとローラ２０１ｂとの間の距離が調整可能になっている。アクチュエータ２０２は、上述の実施形態と同様に、空気圧シリンダ、ピストンフリー空気圧アクチュエータ（すなわち、エアーマッスル又はベローズシリンダ）又は、エレクトリックダイレクト・ドライブなどである。ワーク３０１の位置・形状の偏位及びマニュピレータ１００のパスプラニングの不正確性を補償するために、ベース部材１０８（及びアクチュエータ２０２とローラ２０１ａ、２０１ｂ）は、フレーム１０７に（例えば、リニアトラック１０９によって）、移動可能に設けられている。もし必要ならば、ローラヘミング装置自体の重さは、（アクティブ又はパッシブな）スプリング（不図示）により、ベース１０８の一方がフラーム１０７から吊るされるようにして補償することが可能である。従って、もしワーク３０１の実際の位置が、理論的な所望の位置から偏位していてもプロセス力Ｆ_{Ｎ 、}Ｆ_Ｎ’のエラーは起こらない。パッシブスプリングの代わりに、アクティブ部品（すなわち、追加のリニアアクチュエータ）をスプリングとして用いることが可能である。この点において、機械的スプリングと同様な働きをするすべての部品は、スプリングと理解される。
図５に示す実施形態では、ローラ２０１ａ、２０１ｂによってワーク３０１に印加されるプロセス力Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’は、ほぼ共通の力の実効線４００に沿って働く。結果的に、この実施形態では、ワーク３０１にかかる、結果としての力及び／又はトルクは、ほぼ零となる。

【0031】

前の実施形態では、ローラヘミング装置２００は、マニュピレータ１００により、ワーク３０１の接合部に沿って、かつ、前に計画されたパスに沿ってガイドされていた。しかしながら、図３、５、６に示すローラヘミング装置も、台座に固く搭載されており、この場合には、マニュピレータ１００が、ローラヘミング装置のローラ２０１ａ、２０１ｂを通して接合部に沿ってワーク３０１をガイドし、ローラ２０１ａ、２０１ｂによりフランジが閉じるようにしている。この状況は、図６に示されている。マニュピレータ１００は、ほぼ、前の実施形態と同様に組み立てられるが、違いは、ローラヘミング装置２００が第３のアームセグメント１０５（図１に示すジョイント１０６を含む）に取り付けられるのでは無く、ワーク３０１が（例えば、グリッパーにより）取り付けられる。ローラヘミング装置２００は、図５に示す前の実施形態と同様に構成される。この実施形態では、アクチュエータは、ローラ２０１ａ、２０１ｂの間で動作する。２つのローラ２０１ａ、２０１ｂは、それぞれ、カンチレバー２０７ａ、２０７ｂを介してフレーム１０７に、動くことができるように設けられている。アクチュエータ２０２の助けにより、ローラ２０１ａとローラ２０１ｂとの間の距離（及びローラ２０１ａとローラ２０１ｂとの間にかかる力）は影響を受けるが、フレーム１０７に対するローラ２０１ａ、２０１ｂの相対距離は、影響を受けない。この相対距離は、ワーク３０１の形及び位置の偏位によって、また、パスのプラニングの不正確性によって変化する。２つのローラのうちの１つのローラ（例えば、ローラ２０１ｂ）をスプリングによってフレーム１０７に結合させるようにすることもできる。このようにすれば、ベース部材１０８とフレーム１０７との間のスプリングにより、ほぼ、図５に示す前の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0032】

別の実施形態では、ローラ２０１ａ、２０１ｂが供給動作と同期して回転するように能動的に駆動されるようにすることもできる。供給力Ｆ_Vとその反力Ｆ_V’は、このようにしても補償される。これらは、もはや、マニュピレータ１００とベース３００によって吸収される必要がなく、ワークの固定具を省略することができる。ローラ２０１ａ、２０１ｂの速度は、マニュピレータ１００のＴＣＰのパス速度に調整される。これは、ローラ２０１ａ、２０１ｂの周速度がマニュピレータ１００のＴＣＰのパス速度に対応していることを意味する。

【0033】

最後に、ローラ２０１ａ、２０１ｂは、金属（例えば、工具鋼）から作ることができることに注意されたい。一実施形態として、走行面（ローラの周面）は、（例えば、工具鋼よりも硬度が低い金属やエラストマーなど）ワークの表面よりも柔らかい材料でできているか、表面がコートされるようにしても良い。すなわち、ローラ２０１ａ、２０１ｂの走行面の硬度は、ワークの表面の硬度よりも低い。ローラ２０１ａ、２０１ｂの少なくとも１つの走行面を柔らかくすることで、粒子（ゴミの粒子、金属チップなど）がワークの表面に押し付けられることがない。

【0034】

本発明の種々の実施形態について説明をしたが、まだ多くの実施形態と実装が本発明の範囲内で可能であることは、当業者には明白である。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれと同等の範囲以外で、限定的に解釈されるべきではない。上述した部品や構造（アセンブリ、装置、回路、システム等）によって実行される種々の機能については、このような部品等を記述するために用いられる「手段」への参照を含む用語は、そうでないと明示されている場合を除き、ここに示されている発明の例示的な実施において、機能を実行する開示されている構造と等価でない場合であっても、説明されている部品の特定の機能を実行する部品又は構造（すなわち、機能的等価なもの）に対応するものと意図される。

【符号の説明】

【0035】

１００…マニュピレータ
１０７…フレーム
２０１ａ、２０１ｂ…ローラ
２０２、２０２ａ、２０２ｂ…アクチュエータ
３０１…ワーク
４００…力の実効線
Ｆ_Ｎ、Ｆ_Ｎ’…対向するプロセス力
ｖ…供給方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】