JP5111911B2

JP5111911B2 - ヘミング加工方法及びパネルアセンブリ製造方法

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Publication number: JP5111911B2
Application number: JP2007076030A
Authority: JP
Inventors: 栄作長谷川; 克己武石; 中村　　剛
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: JP2008229697A; CN101269393A; CN101269393B; US20080230588A1; US7770778B2

Description

この発明は、重ね合わせた複数のパネルを接合するヘミング加工方法及びこのヘミング加工方法を用いたパネルアセンブリ製造方法に関する。

車両で用いられるパネル材（例えば、ドアパネル）は、インナパネル及びアウタパネルと呼ばれる２枚のパネルを組み合わせて構成することがある。インナパネルとアウタパネルを組み合わせる際に、ヘミング加工を用いることは周知である。ヘミング加工を用いてインナパネルとアウタパネルを接合するには、アウタパネルに形成されているフランジ部位をインナパネルに対して折り曲げて、インナパネルを前記フランジ部位とその他の部分で挟み込む。

ヘミング加工において、アウタパネルのフランジ部位を折り曲げる方法としては、フランジ部位に沿ってローラを転動させて、フランジ部位をインナパネルに密着させるローラヘミング加工と（特許文献１）、プレス加工を用いてアウタパネルのフランジ部位をインナパネルに密着させるプレスヘミング加工とが知られている（特許文献２）。

また、ヘミング加工においては、インナパネルとアウタパネルの接合強度を高めるため、接合箇所においてプロジェクション溶接を行うことも知られている（特許文献３）。プロジェクション溶接はスポット溶接の一種であり、インナパネルに凸部を複数設け、この凸部の位置に集中して電流を流すことで加熱すると共に加圧接合する。

プロジェクション溶接を後に控えるヘミング加工では、前記凸部をつぶさないようにする必要がある。すなわち、ローラヘミング加工においてローラを転動させる際は、凸部の位置において押圧力を下げる又はインナパネルから離れる方向にローラを移動させることにより凸部への加圧力を下げることを要する。また、プレスヘミング加工では、凸部に対応するフランジ部位の位置に凹部を形成し、凸部に対する加圧力を低減する又はなくすことを要する。

特開２００７−３００４１号公報特開２００６−６１９３１号公報特開平８−２５２６７４号公報

しかしながら、上記のように凸部をつぶさないような対策を施すと、プロジェクション溶接による十分な接合強度が得られないことがあった。すなわち、凸部の位置では、フランジ部位をインナパネルに対して強く加圧することができないため、フランジ部位が凸部から浮いた状態となる。そして、この状態で凸部の位置を溶接電極により加圧すると、凸部とフランジ部位との接触領域が狭くなるため、溶接範囲が小さくなり、十分な接合強度が得られない（図９及び図１０の従来技術の欄を参照）。また、前記のように接触領域が狭くなるため、プロジェクション溶接時にスパッタが発生し易い。さらに、ローラヘミング加工の場合、凸部に対する加圧力を下げてローラを転動させるため、凸部の位置ではフランジ部位の曲げ縁が大きく膨らみ外観上問題となることがある。

本発明は、上記のような課題を考慮してなされたものであり、プロジェクション溶接部の接合強度を向上することのできるヘミング加工方法及びパネルアセンブリ製造方法を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、プロジェクション溶接時のスパッタの発生を抑制することが可能なヘミング加工方法及びパネルアセンブリ製造方法の提供である。

本発明のさらに別の目的は、パネルアセンブリの外観を向上させることのできるヘミング加工方法及びパネルアセンブリ製造方法を提供することである。

本発明に係るヘミング加工方法は、溶接用の凸部が形成された第１パネルと、フランジ部位が形成された第２パネルとを重ね合わせて位置決めする位置決め工程と、前記フランジ部位全体を折り曲げる第１折曲げ工程と、前記凸部よりも外側で前記フランジ部位を加圧する第２折曲げ工程と、を有する。

本発明では、第１折曲げ工程に加え、第１パネルの凸部よりも外側で第２パネルのフランジ部位を加圧し、フランジ部位の一部を第１パネルに接近させる第２折曲げ工程が行われる。これにより、凸部より外側のフランジ部位の一部が第１パネルに接近する。この状態で、溶接電極により凸部を加圧すると、凸部よりも外側のフランジ部位が凸部に接触する方向に変形し、フランジ部位と凸部との接触領域が広がる。このため、プロジェクション溶接部の接合強度を向上させることができると共に、プロジェクション溶接時のスパッタの発生を抑制することが可能である。また、凸部より外側のフランジ部位の一部を第１パネルに接近させることで、フランジ部位の曲げ縁の曲率半径が小さくなり、パネルアセンブリの外観を向上させることができる。

前記ヘミング加工方法としては、ローラヘミング加工方法やプレスヘミング加工方法を用いることができる。

ローラヘミング加工方法を利用する場合、テーパ部と円筒部を有するヘミングローラを用い、前記第１折曲げ工程は、前記ヘミングローラの前記テーパ部を用いて前記フランジ部位を折り曲げる予備曲げ工程と、前記ヘミングローラの前記円筒部を用いて、前記凸部に対応する位置以外では、前記フランジ部位を折り曲げて前記フランジ部位を前記第１パネルと密着させ、前記凸部に対応する位置では、前記フランジ部位を折り曲げて前記フランジ部位と前記凸部の間にクリアランスを形成する本曲げ工程と、を有し、前記第２折曲げ工程は、前記ヘミングローラの前記円筒部における前記テーパ部側の端部を用いて行うことが好ましい。

これにより、予備曲げ工程及び本曲げ工程からなる第１折曲げ工程と、第２折曲げ工程のすべてを１つのヘミングローラで行うことが可能となり、処理速度や生産コストの点で有利となる。

本発明に係るパネルアセンブリ製造方法は、上述したヘミング加工方法における各工程と、前記凸部に対応する位置においてプロジェクション溶接を行うプロジェクション溶接工程と、を有する。

本発明によれば、従来より行われていた第１折曲げ工程に加え、第１パネルの凸部よりも外側で第２パネルのフランジ部位を加圧し、フランジ部位の一部を第１パネルに接近させる第２折曲げ工程が行われる。これにより、凸部より外側のフランジ部位の一部が第１パネルに接近する。この状態で、溶接電極により凸部を加圧すると、凸部よりも外側のフランジ部位が凸部に接触する方向に変形し、フランジ部位と凸部との接触領域が広がる。このため、プロジェクション溶接部の接合強度を向上させることができると共に、プロジェクション溶接時のスパッタの発生を抑制することが可能である。また、凸部より外側のフランジ部位の一部が第１パネルに接近することで、フランジ部位の曲げ縁の曲率半径が小さくなり、パネルアセンブリの外観を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

なお、以下に参照する図面において、対応する構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

［１．基本的な装置構成］
本発明の一実施形態に係るパネルアセンブリ製造方法は、インナパネルｗ１及びアウタパネルｗ２からなるワークＷに対してロールヘミング加工を施すロールヘミング加工工程と、ロールヘミング加工が施されたワークＷに対してプロジェクション溶接を行うプロジェクション溶接工程とを実行することで、パネルアセンブリとしてのドアパネルを製造するものである。

図１には、上記ロールヘミング加工工程を実行するために用いるヘミング加工装置１０が示されている。ヘミング加工装置１０は、図示しないコントローラによって動作制御される多関節式のロボット１２と、ワークＷを固定載置するための金型１４と、金型１４を保持する加工テーブル１６と、を備える。

ロボット１２は、ヘミングローラ２０をその先端に有し、ヘミングローラ２０をワークＷの外周に沿って転動させることで、ワークＷにロールヘミング加工を施す（例えば、図３参照）。

図１、図３及び図７Ａに示すように、ヘミングローラ２０は、その先端側に設けられ、ヘミングローラ２０の軸線に対して４５°の傾斜角を有するテーパ部２２と、該テーパ部２２と一体構造で基端側に設けられた円筒部２４とからなる。また、ヘミングローラ２０は、ロボット１２の最先端軸に接続された支軸１８に対して回転自在に軸支されている。

上記プロジェクション溶接工程には、公知のプロジェクション溶接装置、例えば、特許文献３に開示されるものを用いることができる。

［２．パネルアセンブリ製造方法の詳細］
次に、本実施形態に係るパネルアセンブリ製造方法の詳細について、図２のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１において、図示しないワーク搬送装置により、アウタパネルｗ２を金型１４上に固定し、さらに、インナパネルｗ１をアウタパネルｗ２に重ね合わせて両パネルを位置決めする。

ステップＳ２において、ヘミング加工装置１０を用いて予備曲げ処理を行う。すなわち、図３に示すように、ヘミングローラ２０のテーパ部２２をアウタパネルｗ２のフランジ部位３０に加圧しながらヘミングローラ２０を図３中の矢印Ｘで示される方向に転動させることで、連続的にフランジ部位３０を内側方向へ４５°傾斜屈折させる。なお、図中、参照符号３２は、インナパネルｗ１に予め形成されている凸部を示す。

ステップＳ３において、ヘミング加工装置１０を用いて本曲げ処理を行う。すなわち、図４に示すように、ヘミングローラ２０を図４中矢印Ｙ及び矢印Ｚで示される方向に移動させた後、ヘミングローラ２０の円筒部２４をアウタパネルｗ２のフランジ部位３０に加圧しながら、ヘミングローラ２０を図４中矢印Ｘで示される方向に転動させることで、連続的にフランジ部位３０をインナパネルｗ１の表面に密着させる。

但し、図５及び図７Ａに示すように、インナパネルｗ１の凸部３２に対応する位置においては、凸部３２がつぶれてプロジェクション溶接ができなくなることを避けるため、ヘミングローラ２０によるフランジ部位３０への加圧力を弱める。すなわち、ヘミングローラ２０の押圧力を調整し、フランジ部位３０が凸部３２にわずかに接触する程度の加圧力を加える。或いは、インナパネルｗ１から離す方向（図５中矢印Ｚで示される方向）にヘミングローラ２０を移動させて、フランジ部位３０と凸部３２との間にわずかなクリアランスを発生させながらヘミングローラ２０を転動させてもよい。その後、フランジ部位３０はその弾性（スプリングバック）により凸部３２から離れる方向に移動し、いずれにしても、フランジ部位３０と凸部３２との間にはわずかなクリアランスが発生する（図９の「本曲げ後」も参照）。

ステップＳ４において、ヘミング加工装置１０を用いて仕上げ曲げ処理を行う。すなわち、図６及び図７Ｂに示すように、ヘミングローラ２０を図６中矢印Ｙ及び矢印Ｚで示される方向に移動させ、凸部３２の外側の所定位置、例えば、凸部３２における最も外側の位置Ｍに対応する位置に円筒部２４におけるテーパ部２２側の端部を位置させる。そして、図６中矢印Ｘで示される方向にヘミングローラ２０を転動させる。これにより、仕上げ曲げ前におけるフランジ部位３０と凸部３２の接触領域Ｃは、外側及び下方に移動し（図７Ａ及び図７Ｂ参照）、アウタパネルｗ２の曲げ縁３４の曲率半径が小さくなる。

ステップＳ５において、公知のプロジェクション溶接装置を用いてプロジェクション溶接を行う。すなわち、図８Ａに示すように、溶接電極４０の軸線Ａと凸部３２の頂点Ｐとが対応するように、溶接電極４０を下降させる。上述したように、仕上げ曲げ工程により、フランジ部位３０と凸部３２との接触領域Ｃは、凸部３２の頂点Ｐから外側且つ下方に移動しているため（図７Ｂ参照）、フランジ部位３０を溶接電極４０で押圧すると、接触領域Ｃは、図７Ｂの位置から凸部３２の頂点Ｐ付近にまで拡がる（図８Ａ参照）。この状態で、溶接電極４０に通電し、プロジェクション溶接を行うことで、インナパネルｗ１とアウタパネルｗ２の間にはナゲット３６が形成される（図８Ｂ参照）。

［３．本実施形態における方法と従来方法との比較］
図９は、本実施形態におけるローラヘミング加工方法と、従来技術に係るローラヘミング加工方法の比較図を示す。この場合、本発明の実施形態の説明に用いられる参照符号に「’」（アポストロフィ）を付して従来技術の対応する部材の説明に供する。

図９における「加工前」、「予備曲げ後」及び「本曲げ後」までは、両方法とも同じである。しかし、仕上げ曲げは本実施形態でのみ行われるため、「仕上げ曲げ後」のフランジ部位３０の形状は、本実施形態にしか存在しない。すなわち、曲げ縁３４の曲率半径が小さくなり、フランジ部位３０と凸部３２とが接する領域Ｃが広くなる構成は、本実施形態のみで得られる。

なお、図９において、「本曲げ後」の状態における破線部は、ヘミングローラ２０によりフランジ部位３０、３０’が加圧されているときのフランジ部位３０、３０’の位置であり、実線部は、ヘミングローラ２０が通過した後にスプリングバックしたフランジ部位３０、３０’の位置である。

図１０に示されるように、「通電中」及び「溶接後」の状態に関しては、従来技術におけるフランジ部位３０’と凸部３２’との接触領域Ｃ’と比較して、本実施形態における接触領域Ｃは大きくなっている。換言すると、プロジェクション溶接後のナゲット３６、３６’の範囲については、本発明に係る方法が、従来技術に係る方法よりも広くなる。また、曲げ縁３４、３４’の曲率半径は、本実施形態の方が、従来技術よりも小さくなっている。

［４．本実施形態の効果］
以上のように、本実施形態に係るヘミング加工方法は、溶接用の凸部３２が形成されたインナパネルｗ１と、フランジ部位３０が形成されたアウタパネルｗ２とを重ね合わせて位置決めする位置決め工程（ステップＳ１）と、フランジ部位３０全体を折り曲げる予備曲げ工程及び本曲げ工程（ステップＳ２、Ｓ３）と、凸部３２よりも外側でフランジ部位３０を加圧する仕上げ曲げ工程（ステップＳ４）と、を有する。

本実施形態に係るヘミング加工方法では、従来より行われていた予備曲げ工程及び本曲げ工程に加え、インナパネルｗ１の凸部３２よりも外側でアウタパネルｗ２のフランジ部位３０を加圧し、フランジ部位３０の一部をインナパネルｗ１に接近させる仕上げ曲げ工程が行われる。これにより、凸部３２より外側のフランジ部位３０の一部がインナパネルｗ１に接近する。この状態で、溶接電極４０により凸部３２を加圧すると、凸部３２よりも外側のフランジ部位３０が凸部３２に接触する方向に変形し、フランジ部位３０と凸部３２との接触領域Ｃが広がる。このため、プロジェクション溶接部の接合強度を向上させることができると共に、プロジェクション溶接時のスパッタの発生を抑制することが可能である。また、凸部３２より外側のフランジ部位３０の一部がインナパネルｗ１に接近することで、フランジ部位３０の曲げ縁３４の曲率半径が小さくなり、ワークＷ（ドアパネル）の外観を向上させることができる。

また、本実施形態では、テーパ部２２と円筒部２４を有するヘミングローラ２０を用い、ヘミングローラ２０のテーパ部２２を用いて予備曲げ工程（ステップＳ２）を行い、ヘミングローラ２０の円筒部２４を用いて本曲げ工程（ステップＳ３）を行い、円筒部２４におけるテーパ部２２側の端部を用いて仕上げ曲げ工程（ステップＳ４）を行う。

これにより、予備曲げ工程、本曲げ工程及び仕上げ曲げ工程のすべてを１つのヘミングローラ２０で行うことが可能となり、処理時間が短縮化され、生産コストが低廉化する。

［５．変形例］
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下に示す（１）及び（２）の構成を採ることができる。

（１）ヘミングローラ
上記実施形態では、テーパ部２２と円筒部２４を有するヘミングローラ２０を用いたが、これに限られない。例えば、円筒部のみからなるヘミングローラを用いることもできる。この場合、ロボット１２のアームを変位させてフランジ部位３０に対するヘミングローラの加圧角度及び加圧方向を調節することで上記各折曲げ処理を行うことができる。また、各折曲げ処理を別々のヘミングローラを用いて行ってもよい。

（２）パネルアセンブリ
上記実施形態では、ワークＷとしてドアパネルを挙げたが、ヘミング加工後にプロジェクション溶接を行うものであれば、その他のパネルアセンブリでもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係るヘミング加工装置の外観図である。図２は、本発明の一実施形態に係るパネルアセンブリ製造方法のフローチャートである。図３は、図２のパネルアセンブリ製造方法における予備曲げ処理における一部拡大断面図である。図４は、図２のパネルアセンブリ製造方法における本曲げ処理においてヘミングローラが凸部以外を通過している状態の一部拡大断面図である。図５は、図２のパネルアセンブリ製造方法における本曲げ処理においてヘミングローラが凸部を通過している状態の一部拡大断面図である。図６は、図２のパネルアセンブリ製造方法における仕上げ曲げ処理における一部拡大断面図である。図７Ａは、図５の状態を別の角度から見た一部拡大断面図である。図７Ｂは、図６の状態を別の角度から見た一部拡大断面図である。図８Ａは、図２のパネルアセンブリ製造方法におけるプロジェクション溶接処理時の状態を示す一部拡大断面図である。図８Ｂは、図２のパネルアセンブリ製造方法におけるプロジェクション溶接処理後の状態を示す一部拡大断面図である。図９は、本発明に係るローラヘミング加工処理と、従来技術に係るローラヘミング加工処理の比較図である。図１０は、図９の本発明に係るローラヘミング加工処理後のプロジェクション溶接処理と、図９の従来技術に係るローラヘミング加工処理後のプロジェクション溶接処理の比較図である。

符号の説明

１０…ヘミング加工装置１２…ロボット
１４…金型２０…ヘミングローラ
２２…テーパ部２４…円筒部
３０…フランジ部位３２…凸部
４０…溶接電極Ｗ…ワーク（パネルアセンブリ）
ｗ１…インナパネル（第１パネル）ｗ２…アウタパネル（第２パネル）

Claims

溶接用の凸部が形成された第１パネルと、フランジ部位が形成された第２パネルとを重ね合わせて位置決めする位置決め工程と、
前記フランジ部位全体を折り曲げる第１折曲げ工程と、
前記凸部よりも外側で前記フランジ部位を加圧する第２折曲げ工程と、を有するヘミング加工方法であって、前記ヘミング加工方法は、テーパ部と円筒部を有するヘミングローラを用いるローラヘミング加工方法であり、
前記第１折曲げ工程は、
前記ヘミングローラの前記テーパ部を用いて前記フランジ部位を折り曲げる予備曲げ工程と、
前記ヘミングローラの前記円筒部を用いて、前記凸部に対応する位置以外では、前記フランジ部位を折り曲げて前記フランジ部位を前記第１パネルと密着させ、前記凸部に対応する位置では、前記フランジ部位を折り曲げて前記フランジ部位と前記凸部の間にクリアランスを形成する本曲げ工程と、
を有し、
前記第２折曲げ工程は、前記ヘミングローラの前記円筒部における前記テーパ部側の端部を用いて行われる
ことを特徴とするヘミング加工方法。
請求項１記載のヘミング加工方法における各工程と、
前記凸部に対応する位置においてプロジェクション溶接を行うプロジェクション溶接工程と、
を有するパネルアセンブリ製造方法。