(57)【要約】  本発明のスピニング成形方法は、主軸に固定された板材（Ｗ）を回転させながら成形を行う第１成形工程及び第２成形工程を含む。第１成形工程では、板材（Ｗ）の第１主面（Ｓ１）に加工具を当接させて、第１主面（Ｓ１）から第２主面（Ｓ２）に向かって進む第１の段差部（４１）を成形する。第２成形工程では、第１の段差部（４１）よりも外周側で第２主面（Ｓ２）に加工具を当接させて、第１の段差部（４１）とは逆向きの第２の段差部（５１）を成形する。
2014034140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に固定された板材を回転させながら、前記板材の第１主面に加工具を当接させて、前記第１主面から当該第１主面とは反対側の第２主面に向かって進む第１の段差部を成形する第１成形工程と、
前記主軸に固定された前記板材を回転させながら、前記第１の段差部よりも外周側で前記板材の前記第２主面に前記加工具を当接させて、前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形する第２成形工程と、
を含むスピニング成形方法。
【請求項２】
前記第１成形工程の前に準備工程を含むとともに、前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前に中間工程を含み、
前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定し、
前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、前記板材を裏返して前記第２の受け治具上に配置し、前記固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定する、請求項１に記載のスピニング成形方法。
【請求項３】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されている、請求項２に記載のスピニング成形方法。
【請求項４】
前記第２成形工程では、前記加工具を、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に当接させる、請求項３に記載のスピニング成形方法。
【請求項５】
前記第１成形工程の前に準備工程を含むとともに、前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前に中間工程を含み、
前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、第１の固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定し、
前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、前記板材を裏返して前記第２の受け治具上に配置し、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定する、請求項１に記載のスピニング成形方法。
【請求項６】
前記板材が裏返されて前記第２の受け治具上に配置されたときには、前記第２の受け治具の前記突起部のみが前記板材の第１主面を受ける、請求項５に記載のスピニング成形方法。
【請求項７】
前記第１成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に加熱器を配置し、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第２主面を局所的に加熱し、
前記第２成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に前記加熱器を配置し、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面を局所的に加熱する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスピニング成形方法。
【請求項８】
前記第１成形工程及び前記第２成形工程を繰り返して前記板材を多段成形する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスピニング成形方法。
【請求項９】
成形する板材を回転させるための主軸と、
前記主軸に取り付けられる第１の受け治具であって、前記板材の第１主面と反対側の第２主面を受ける円形状の第１の受け面を有する第１の受け治具と、
前記主軸に前記第１の受け治具に代えて取り付けられる第２の受け治具であって、前記第１の受け面よりも大径の円形状の第２の受け面、および前記第２の受け面の周縁部に形成された、前記板材の第１主面を受ける環状の突起部、を有する第２の受け治具と、
前記板材を挟んで前記第１の受け面または前記第２の受け面と対向するように配置され、前記第１の受け治具または前記第２の受け治具を介して前記主軸に前記板材を固定する固定治具と、
前記第１の受け治具上に配置された前記板材の第１主面に当接して前記第２の受け治具の前記突起部の高さ以下の高さの第１の段差部を成形するとともに、裏返された状態で前記第２の受け治具上に配置された前記板材の第２主面に前記第１の段差部よりも外周側で当接して前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形するための加工具と、
を備えるスピニング成形装置。
【請求項１０】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されている、請求項９に記載のスピニング成形装置。
【請求項１１】
前記加工具は、前記第２の段差部を成形する際に、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に接させられる、請求項１０に記載のスピニング成形装置。
【請求項１２】
前記固定治具として、
前記第１の段差部を成形する際に用いられる第１の固定治具と、
前記第２の段差部を成形する際に用いられ、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具と、を備える、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のスピニング成形装置。
【請求項１３】
前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置され、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面または第２主面を局所的に加熱するよう構成された加熱器をさらに備える、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のスピニング成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピニング成形方法及びスピニング成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塑性加工の一種であるスピニング成形方法では、成形対象の板材を回転させる主軸に取り付けられるマンドレル（成形型）を使用することが多い。例えば特許文献１に開示されているように、主軸に取り付けられたマンドレル上に板材を配置するとともに、板材のマンドレルとは反対側の表面を心押し台によって押圧することにより当該板材をマンドレルに固定する。その状態で、主軸の回転に伴って当該板材を回転せしめて、加工ローラ等の加工具を当該板材の表面に当接することで当該板材を成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１８４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マンドレルを用いたスピニング成形方法では、一般に、板材が加工具によってマンドレルの側面に押し付けられる。このため、例えばマンドレルの断面形状が台形状である場合には、マンドレルにおける板材を受ける頂き面から下向きにテーパー状に広がる側面に、周方向に延びる窪みや突起を設けておけば、板材に主軸の回転軸方向に並ぶ凹凸を付与することができる。しかしながら、マンドレルを使用した場合には、マンドレルの側面に板材が押し付けられるという方式のため、板材に主軸の径方向に並ぶ凹凸を付与することは困難である。また、従来のスピニング成形方法によって板材を凹凸形状に成形する場合には、当該凹凸形状に対応した凸凹形状を具備した精巧なマンドレルを用意する必要があった。そのため、成形に係る形状ごとにマンドレルの製造コストが掛かり、ひいては板材の成形コストが高くなるという問題があった。【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、その目的は、板材を任意の凹凸形状に成形できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明のある形態に係るスピニング成形方法は、主軸に固定された板材を回転させながら、前記板材の第１主面に加工具を当接させて、前記第１主面から当該第１主面とは反対側の第２主面に向かって進む第１の段差部を成形する第１成形工程と、前記主軸に固定された前記板材を回転させながら、前記第１の段差部よりも外周側で前記板材の前記第２主面に前記加工具を当接させて、前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形する第２成形工程と、を含むものである。【０００７】
前記スピニング成形方法によれば、加工具を板材の第１主面と第２主面とに当接させることにより、第１の段差部とこれと逆向きの第２の段差部とを順次成形する。このような２段階のスピニング成形によって、マンドレルを使用することなく（成形型レスで）、板材に凹凸を付与することができ、その凹凸の並ぶ方向も自由に設定することができる。それ故に、板材を任意の凹凸形状に成形することができる。【０００８】
前記スピニング成形方法は、前記第１成形工程の前に準備工程を含むとともに、前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前に中間工程を含んでもよい。前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定してもよい。前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、前記板材を裏返して前記第２の受け治具上に配置し、前記固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定してもよい。【０００９】
前記構成によれば、第１の段差部又は第２の段差部のいずれの場合であっても、板材の固定部材側の主面に対して加工具を当接すれば成形することができるので、加工具の位置決め処理を簡素化できる。【００１０】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されていてもよい。【００１１】
突起部の先端がフラットである場合は、成形時に、突起部の幅の範囲で第１の段差部の底部を拘束する反力作用点の位置が変動するおそれがある。これに対し、突起部の先端にエッジ部が形成されていれば、反力作用点の位置を全周にわたって径方向で一定とすることができる。これにより、成形時の板材の変形量を周方向で安定化することができる。【００１２】
前記第２成形工程では、前記加工具を、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に当接させてもよい。【００１３】
前記構成によれば、第２の段差部を成形する際に加工具が当接される板材の径方向位置と、第２の受け治具のエッジ部によって支持される板材の径方向所定位置とが近づけられることにより、当該エッジ部によって支持された板材の径方向所定位置から曲げ始められ、第２の段差部の成形開始位置から径方向内側での板材のたわみを少なくすることができる。【００１４】
前記スピニング成形方法は、前記第１成形工程の前に準備工程を含むとともに、前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前に中間工程を含んでもよい。前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、第１の固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定してもよい。前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、前記板材を裏返して前記第２の受け治具上に配置し、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定してもよい。【００１５】
前記構成によれば、第１の段差部又は第２の段差部のいずれの場合であっても、板材の固定部材側の主面に対して加工具を当接すれば成形することができるので、加工具の位置決め処理を簡素化できる。しかも、第２の段差部を成形する際に、第１の段差部の底部を、第２の受け治具の環状の突起部と第２の固定治具の周縁部とで挟持するよう支持しておくことで、挟持された位置での板材の押付力を大きくすることができ、より安定した成形を実現することができる。【００１６】
前記板材が裏返されて前記第２の受け治具上に配置されたときには、前記第２の受け治具の前記突起部のみが前記板材の第１主面を受けてもよい。【００１７】
前記構成によれば、第１の段差部の高さが、突起部の高さよりも低い場合であっても、成形が可能となるという利点がある。【００１８】
前記第１成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に加熱器を配置し、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第２主面を局所的に加熱してもよい。前記第２成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に前記加熱器を配置し、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面を局所的に加熱してもよい。【００１９】
前記構成によれば、マンドレルを使用していないので、加工具と反対側から板材の成形箇所を対象とした局所加熱をすることができ、全体を加熱する際の割れや変形などの現象の発生を抑制できる。さらに、マンドレルを使用していないので、加熱器の熱がマンドレルに奪われなくて済むので、板材の成形箇所を対象とした局所加熱を効率よく遂行することができる。【００２０】
前記第１成形工程及び前記第２成形工程を繰り返して前記板材を多段成形してもよい。【００２１】
前記構成によれば、第１の段差部と第２の段差部とを順次成形することを繰り返す多段階のスピニング成形によって、板材をより複雑な凹凸形状に成形することができる。【００２２】
前記目的を達成するために、本発明の他の形態に係るスピニング成形装置は、成形する板材を回転させるための主軸と、前記主軸に取り付けられる第１の受け治具であって、前記板材の第１主面と反対側の第２主面を受ける円形状の第１の受け面を有する第１の受け治具と、前記主軸に前記第１の受け治具に代えて取り付けられる第２の受け治具であって、前記第１の受け面よりも大径の円形状の第２の受け面、および前記第２の受け面の周縁部に形成された、前記板材の第１主面を受ける環状の突起部、を有する第２の受け治具と、前記板材を挟んで前記第１の受け面または前記第２の受け面と対向するように配置され、前記第１の受け治具または前記第２の受け治具を介して前記主軸に前記板材を固定する固定治具と、前記第１の受け治具上に配置された前記板材の第１主面に当接して前記第２の受け治具の前記突起部の高さ以下の高さの第１の段差部を成形するとともに、裏返された状態で前記第２の受け治具上に配置された前記板材の第２主面に前記第１の段差部よりも外周側で当接して前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形するための加工具と、を備えるものである。【００２３】
前記構成によれば、加工具を板材の第１主面と第２主面とに当接させることにより、第１の段差部とこれと逆向きの第２の段差部とが順次成形される。このような２段階のスピニング成形によって、マンドレルを使用することなく（成形型レスで）、板材に凹凸を付与することができ、その凹凸の並ぶ方向も自由に設定することができる。それ故に、板材を任意の凹凸形状に成形することができる。また、前記構成によれば、第２の段差部を成形する際に板材を裏返して第２の受け治具で当該裏返した板材を受けることで、第１の段差部および第２の段差部は、ともに板材の固定部材側の主面に対して加工具を当接させれば成形できるので、加工具の位置決め処理を簡素化できる。【００２４】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されていてもよい。【００２５】
突起部の先端がフラットである場合は、成形時に、突起部の幅の範囲で第１の段差部の底部を拘束する反力作用点の位置が変動するおそれがある。これに対し、突起部の先端にエッジ部が形成されていれば、反力作用点の位置を全周にわたって径方向で一定とすることができる。これにより、安定した成形を実現することができる。【００２６】
前記加工具は、前記第２の段差部を成形する際に、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に接させられてもよい。【００２７】
前記構成によれば、第２の段差部を成形する際に加工具が当接される板材の径方向位置と、第２の受け治具のエッジ部によって支持される板材の径方向所定位置とが近づけられることにより、当該エッジ部によって支持された板材の径方向所定位置から曲げ始められ、第２の段差部の成形開始位置から径方向内側での板材のたわみを少なくすることができる。【００２８】
前記スピニング成形装置は、前記固定治具として、前記第１の段差部を成形する際に用いられる第１の固定治具と、前記第２の段差部を成形する際に用いられ、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具と、を備えてもよい。【００２９】
前記構成によれば、第２の段差部を成形する際に、第１の段差部の底部を、第２の受け治具の環状の突起部と第２の固定治具の周縁部とで挟持するよう支持しておくことで、加工具の板材への押付力を大きくすることができ、より安定した成形を実現することができる。【００３０】
前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置され、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面及び第２主面を局所的に加熱するよう構成された加熱器をさらに備えてもよい。【００３１】
前記構成によれば、マンドレルを使用していないので、加工具と反対側から板材の成形箇所を対象とした局所加熱をすることができ、全体を加熱する際の割れや変形などの現象の発生を抑制できる。さらに、マンドレルを使用していないので、加熱器の熱がマンドレルに奪われなくて済むので、板材の成形箇所を対象とした局所加熱を効率よく遂行することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、マンドレルを使用せずに（成形型レスで）板材を任意の凹凸形状に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係るスピニング成形装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１に係るスピニング成形装置によるスピニング成形方法の一例を表すフローチャートである。
【図３】図３は本発明の実施の形態２における第１の段差部の成形例を説明するための模式図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２における第２の段差部の成形例を説明するための模式図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２に係るスピニング成形方法の一例を表すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは本発明の実施の形態３における第２の受け治具の形状例を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本発明の実施の形態３における第２の受け治具のその他の形状例を示す模式図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態４における第２の受け治具の形状例を示す模式図である。
【図８Ａ】図８Ａは本発明の実施の形態５における第２の固定治具の形状例を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは本発明の実施の形態５における第２の固定治具のその他の形状例を示す模式図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態６に係るスピニング成形装置を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は図９に示すスピニング成形装置の回転軸、加工具および加熱器の関係を示す平面図である。
【図１１】図１１は図９に示すスピニング成形装置の制御態様の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態７に係るスピニング成形装置を示す概略構成図である。
【図１３】図１３は板材の板厚に対する板材の裏側と表側との表面温度差の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は本発明の実施の形態８に係るスピニング成形装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、特に指示なく内、外としている場合は、下記の回転軸Ｏを中心とした径方向における、回転軸Ｏに対する内、外を指すものとする。
【００３５】
（実施の形態１）
［スピニング成形装置の構成例］
図１は本発明の実施の形態１に係るスピニング成形装置の構成例を示す図である。
【００３６】
図１に示すスピニング成形装置１００は、主として、略中央部に上側開口部を含んだ空間である主軸ボックス６１に後述の主軸２０を駆動するモータＤ１を収納した基台６０と、成形する板材Ｗを受けて当該板材Ｗとともに回転する回転部材２と、回転部材２上に配置された板材Ｗの主面に回転部材２と対向するように当接して板材Ｗを固定する固定部材１と、板材Ｗの主面に当接して板材Ｗを加工する加工具３と、制御装置２００と、を備える。本実施形態では、主軸２０が鉛直方向に延びているが、主軸２０は水平方向や斜め方向に延びていてもよい。
【００３７】
板材Ｗは、任意の凹凸形状に成形される成形品の素材となるワーク（成形対象物）であり、円形の軸対象形状の厚みが均一な平板である。すなわち、板材Ｗは、互いに平行な第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２を有する。本実施形態では、第１主面Ｓ１が固定部材１側に位置し、第２主面Ｓ２が回転部材２側に位置する状態で板材Ｗがスピニング成形装置１００に取り付けられている。換言すれば、板材Ｗの第１主面Ｓ１は上面であり、第２主面Ｓ２は下面である。ただし、板材Ｗの向きは逆（第１主面Ｓ１が下面、第２主面Ｓ２が上面）であってもよい。
【００３８】
なお、板材Ｗは、厚みが均一な平板に限られず、本明細書における板材Ｗは平板に限られない。例えば、板材Ｗは、少なくとも一部に曲面を含む板材や予め折り曲げられた板材（成形途中の材料や成形後の材料）であってもよい。また、例えば板材の一部に他の板材を貼り付けたり、鋳造により一体成形されたような、一部の厚みが他の部分と異なるような材料も板材Ｗに含まれる。あるいは、板材Ｗは、少なくとも一部に厚み方向へ曲面が形成された板材や、あらかじめ折り曲げられた板材であってもよい。また、例えば、大径の円形板状部材に対して同軸状に小径の円形板状部材（錐台状部材など）を積層した部材等、一部の厚みが他の部分と異なるような材料も板材Ｗに含まれる。また、平面視における板材Ｗの形状は、円形状に限られず、例えば偏心軸形状などの非軸対称形状であってもよいし、角形や楕円であってもよい。
【００３９】
回転部材２は、モータＤ１の回転軸と同軸状に取り付けられた主軸２０と、主軸２０の上端部に交換可能なように取り付けられ、板材Ｗを支持する受け治具２１と、を含む。受け治具２１は、主軸２０の回転軸Ｏと実質的に垂直な円形状の受け面Ａ１を有する。受け面Ａ１は、板材Ｗの第１主面Ｓ１と反対側の第２主面Ｓ２と当接されて当該第２主面Ｓ２を受ける。なお、図１に示す受け治具２１は、後述の第１の段差部４１（図３参照）向けの治具であって、厚みが均一な円柱であるが、板材Ｗの主面Ｓ２を受ける側の受け面Ａ１が平坦であれば、厚みは不均一であってもよい。また、板材Ｗを下方から安定的に支持可能で、かつ、外周部が円形形状であれば、必ずしも受け面Ａ１は平坦でなくともよい。例えば、回転軸Ｏを中心とした環状の突起等が受け面Ａ１に形成されていても構わない。
【００４０】
固定部材１は、回転部材２の上方に配設されたフレーム１０に配置されており、心押軸１２と、固定治具１１と、を含む。心押軸１２はフレーム１０の所定位置に配置されており、その軸心は、主軸２０の回転軸Ｏの延長方向に延びている。そして、フレーム１０の所定位置に配置された油圧アクチュエータ等の加圧手段１３の力を受けて軸心方向（Ｚ軸方向）に摺動可能となっている。固定治具１１は、板材Ｗを受け治具２１を介して主軸２０に固定するためのものである。具体的に、固定治具１１は、心押軸１２の下端部にベアリング等の回動部材を介して回動自在かつ交換可能なように取り付けられている。固定治具１１は、受け治具２１の受け面Ａ１と対向するように配置され、受け治具２１上に配置された板材Ｗの第１主面Ｓ１に当接して、板材Ｗを回転軸Ｏを中心に回転可能にクランプする。
【００４１】
固定治具１１は、例えば、受け部材２１と同一の直径の円形状の板である。ただし、固定治具１１は、受け部材２１よりも大きくても小さくてもよい。また、固定治具１１の平面視の形状は円形状に限らず多角形状であってもよい。
【００４２】
加工具３は、板材Ｗに当接して、板材Ｗを所望の形状に成形する加工ローラ３１と、成形機３０を含む。成形機３０は、加工ローラ３１を、Ｘ軸方向（主軸２０の回転軸Ｏに対して直角方向）に摺動させるＸ軸モータＭ１と、Ｚ軸方向（主軸２０の回転軸Ｏに対して平行方向）に摺動させるＺ軸モータＭ２とを含む。なお、加工具３は一個又は複数個であってもよい。また、加工ローラ３１に限られず、例えばへらなどを含む加工具を使用してもよい。
【００４３】
制御装置２００は、後述のスピニング成形方法の内容及び手順を規定した成形プログラムを実行することにより、数値制御で板材Ｗを成形するものである。具体的には、制御装置２００は、Ｘ軸モータＭ１及びＺ軸モータＭ２にそれぞれ装備されたエンコーダ等の位置検出器からＸ軸及びＺ軸それぞれの位置情報や速度情報がフィードバックされることによりＸ軸モータＭ１及びＺ軸モータＭ２に対し位置決めや速度制御などのサーボ制御を実行する。さらに、制御装置２００は、主軸２０を駆動するモータＤ１にそれぞれに回転開始、終了及び速度など規定した回転指令を出力することによりモータＤ１を駆動制御する。なお、Ｘ軸モータＭ１及びＺ軸モータＭ２と同様に、モータＤ１をサーボ制御してもよい。制御装置２００は、成形プログラムを格納するメモリと当該メモリに格納された成形プログラムを実行するＣＰＵとを少なくとも含む数値制御装置として構成されている。制御装置２００は、一つのＣＰＵによる集中型の構成としてもよいし、複数のＣＰＵによる分散型の構成としてもよい。
【００４４】
［スピニング成形方法の一例］
図２は本発明の実施の形態１に係るスピニング成形方法の一例を表すフローチャートである。本実施形態のスピニング成形方法は、準備工程、第１成形工程および第２成形工程を含む。
【００４５】
＜準備工程＞
まず、固定部材１側では心押軸１２の先端部位に固定治具１１が取り付けられるとともに、回転部材２側では主軸２０の先端部位に受け治具２１が取り付けられる（ステップＳ２００）。そして、受け治具２１の受け面Ａ１で成形する板材Ｗの第２主面Ｓ２が受けられるように受け治具２１上に板材Ｗが配置される（ステップＳ２０１）。なお、これらの処理は、図示しない産業用ロボットによって自動的に実行されてもよいし、作業者の手動操作により実行されてもよい。
【００４６】
つぎに、受け治具２１の受け面Ａ１に対向するように固定治具１１を配置した上で、この固定治具１１を受け治具２１の受け面Ａ１に配置された板材Ｗの主面Ｓ１に対し押圧することにより、固定治具１１と受け治具２１との間に板材Ｗが挟持されて、板材Ｗがクランプされる（ステップＳ２０２）。すなわち、板材Ｗは、固定治具１１により受け治具２１を介して主軸２０に固定される。なお、これらの処理は、作業者の手動操作により実行されるが、制御装置２００によって自動的に実行されてもよい。
【００４７】
＜第１成形工程＞
第１成形工程では、主軸２０に固定された板材Ｗを回転させながら、板材Ｗの第１主面Ｓ１に加工具３を当接させて、第１主面Ｓ１から第２主面Ｓ２に向かって進む第１の段差部４１（図３参照）を成形する。
【００４８】
まず、制御装置２００は、固定治具１１により固定された板材Ｗを、受け治具２１及び固定治具１１と共に、受け治具２１の受け面Ａ１に実質的に垂直な回転軸Ｏの周りに回転させる（ステップＳ２０３）。なお、「実質的に垂直」とは、主軸２０に取り付けられた受け治具２１の受け面Ａ１における段差の無い平坦な面に対して垂直であるとの意味である。また、上述のように、受け面が平坦ではなく、突起等が形成されている場合には、その突起等の山（頂部）によって支持される面に対して垂直であるとの意味である。
【００４９】
つぎに、制御装置２００は、板材Ｗの第１主面Ｓ１に加工ローラ３１を当接させて回転軸Ｏと平行な方向に押圧することにより、第１主面Ｓ１から第２主面Ｓ２に向かって進む第１の段差部４１を成形する（ステップＳ２０４）。
【００５０】
＜第２成形工程＞
第２成形工程では、主軸２０に固定された板材Ｗを回転させながら、第１の段差部４１よりも外周側で板材Ｗの第２主面Ｓ２に加工具３を当接させて、第１の段差部４１とは逆向きの第２の段差部５１（図４参照）を成形する。具体的に、制御装置２００は、第１の段差部４１よりも外周側で板材Ｗの第２主面Ｓ２に、加工具３の加工ローラ３１を当接させて回転軸Ｏと平行な方向に押圧することにより、第１の段差部４１とは逆向きの第２の段差部５１を成形する（ステップＳ２０５）。なお、上述したように板材Ｗの向きは逆であってもよい。換言すれば、受け治具２１の受け面Ａ１が板材Ｗの第１主面Ｓ１を受け、固定治具１１が板材Ｗの第２主面Ｓ２に当接してもよい。この場合、ステップＳ２０４では加工ローラ３１を板材Ｗに下方から当接させ、ステップＳ２０５では加工ローラ３１を板材Ｗに上方から当接させればよい。
【００５１】
以上説明したように、加工具３を板材Ｗの第１主面Ｓ１と第２主面Ｓ２とに当接させることにより、第１の段差部４１とこれと逆向きの第２の段差部５１とを順次成形する。このような２段階のスピニング成形によって、マンドレルを使用することなく（成形型レスで）、板材Ｗに凹凸を付与することができ、その凹凸の並ぶ方向も自由に設定することができる。それ故に、板材Ｗを任意の凹凸形状に成形することができる。
【００５２】
なお、図３では、成形開始位置（第１の段差部４１の起点）が受け治具２１の周縁部と一致しているが、後述する実施の形態７のように板材Ｗを局所的に加熱する場合には、板材Ｗを受け治具２１から径方向外側に離間した空中で成形することが可能である。この場合、受け治具２１の受け面Ａ１は、必ずしも円形状である必要はなく、例えば多角形状であってもよい。あるいは、受け治具２１は、複数の棒材が縦横に組み合わされた井桁状であってもよい。
【００５３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、第１の段差部４１を成形した後に板材Ｗを裏返して再固定して第２の段差部５１を成形するものである。さらに、本実施の形態２は、第１の段差部４１を形成する際に上述した受け治具２１を第１の受け治具２１として用いるとともに、第２の段差部５１を成形する際に第１の受け治具２１よりも大きな第２の受け治具２２を用いることを提案するものである。第２の受け治具２２は、第１の段差部４１が成形されてかつ裏返された板材Ｗを再固定するのに適した形状を有し、第１の受け治具２１に代えて主軸２０に取り付けられる。なお、以下では、実施の形態１で説明した受け面Ａ１を第１の受け面Ａ１という。
【００５４】
図３は本発明の実施の形態２における第１の段差部の成形例を説明するための模式図である。図４は本発明の実施の形態２における第２の段差部の成形例を説明するための模式図である。図５は本発明の実施の形態２に係るスピニング成形方法の一例を表すフローチャートである。以下では、図３及び図４を参照しつつ図５に示すフローチャートの流れを説明する。本実施形態のスピニング成形方法は、準備工程、第１成形工程、中間工程および第２成形工程を含み、これらの工程はこの順に行われる。
【００５５】
＜準備工程及び第１成形工程＞
まず、図５に示す固定部材１及び回転部材２の取り付け（ステップＳ５００）から第１の段差部４１の成形（ステップＳ５０４）までの処理の流れは、図２に示すステップＳ２００からステップＳ２０４までの処理の流れと同じである。
【００５６】
なお、図３に示すように、第１の受け治具２１と固定治具１１との間に挟持された板材Ｗの第１主面Ｓ１において板材Ｗの固定された部分の近傍位置に加工ローラ３１を当接させることにより、第１の段差部４１が成形される（ステップＳ５０４）。つまり、図３に示す第１の段差部４１は、板材Ｗの固定位置から、加工ローラ３１を板材Ｗの主面Ｓ１に当接させた状態で、回転軸Ｏと平行な方向へ第１の受け治具２１側に所定変位させることで成形される。ステップＳ５０４では、第２の受け治具２２の後述する突起部２３の高さと等しい高さの第１の段差部４１を成形する。
【００５７】
＜中間工程＞
第１の段差部４１が成形された（ステップＳ５０４）後、制御装置２００は、加工ローラ３１を板材Ｗから離し、主軸２０の回転を駆動するモータＤ１の回転を停止させることにより、板材Ｗの回転を停止させる（ステップＳ５０５）。また、第１の段差部４１の成形時に使用した第１の受け治具２１を、第２の段差部５１の成形用の第２の受け治具２２に交換できるように、Ｘ軸モータＭ１及びＺ軸モータＭ２の回転駆動を制御して加工ローラ３１を移動させる。
【００５８】
つぎに、第１の段差部４１成形時の第１の受け治具２１が第２の段差部５１成形用の第２の受け治具２２に交換される（ステップＳ５０６）。図４に示すように、第２の受け治具２２は、第１の受け治具２１の第１の受け面Ａ１よりも大径の円形状の第２の受け面Ａ２と、第２の受け面Ａ２の周縁部に形成された環状の突起部２３と、を有するものである。本実施形態では、第２の受け面Ａ２および突起部２３が共に板材Ｗの第１主面Ｓ１を受ける。より詳しくは、突起部２３は、板材Ｗが裏返されたとき、すなわち第１主面Ｓ１が下面、第２主面Ｓ２が上面とされたときに、板材Ｗの第１の段差部４１の底部を支持する。換言すれば、第２の受け面Ａ２は、板材Ｗの第１主面Ｓ１における第１段差部４１よりも径方向内側部分を受ける。本実施形態では、突起部２３が、板材Ｗの第１主面Ｓ１と面接触するフラットな頂き面を有している。第２の受け治具２２に交換する処理は、図示しない産業用ロボットによって自動的に実行されてもよいし、作業者の手動操作により実行されてもよい。
【００５９】
つぎに、板材Ｗが裏返されて第２の受け治具２２上に配置される。これにより、第２の受け治具２２の第２の受け面Ａ２に板材Ｗの第１主面Ｓ１の中央部分が受けられ、かつ第２の受け治具２２の環状の突起部２３によって板材Ｗの第１の段差部４１の底部（第１主面Ｓ１における前記中央部分を取り囲む部分）が支持される。ここで、板材Ｗを裏返すことにより、板材Ｗの第１主面Ｓ１が回転部材２側（受け治具２２側）となり、板材Ｗの第２主面Ｓ２が固定部材１側（固定治具１１側）となる。そして、板材Ｗは固定治具１１により再固定される（ステップＳ５０７）。すなわち、裏返された板材Ｗは、固定治具１１により第２の受け治具２２を介して主軸２０に固定される。なお、これらの処理は、作業者の手動操作により実行されるが、制御装置２００によって自動的に実行されてもよい。
【００６０】
＜第２成形工程＞
つぎに、制御装置２００は、固定治具１１により固定された板材Ｗを、第２の受け治具２２及び固定治具１１と共に、第２の受け治具２２の第２の受け面Ａ２に実質的に垂直な回転軸Ｏの周りに回転させる（ステップＳ５０８）。
【００６１】
つぎに、制御装置２００は、第１の段差部４１よりも外周側で、第１の段差部４１が成形されたときとは反対側の第２主面Ｓ２に加工ローラ３１を当接させて第１の段差部４１とは逆向きの第２の段差部５１を成形する（ステップＳ５０９）。つまり、図４に示す第２の段差部５１は、突起部２３により支持された第１の段差部４１の底部の板材Ｗの第２主面Ｓ２側の位置から、加工ローラ３１を板材Ｗの第２主面Ｓ２に当接させた状態で、回転軸Ｏと平行な方向へ第２の受け治具２２側に所定変位させることで成形される。
【００６２】
以上により、第２の段差部５１を成形する際に板材Ｗを裏返して第２の受け治具２２の受け面Ａ２および突起部２３が当該裏返した板材Ｗを受けることで、第１の段差部４１と第２の段差部５１とを成形する際には、常に固定部材１側の板材Ｗの主面に対して加工ローラ３１を当接させればよい。したがって、加工ローラ３１の位置決めに係る処理を簡素化できる。なお、他の構成および工程ならびにそれらの変形例は前述した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００６３】
なお、ステップＳ５０４では、第２の受け治具２２の突起部２３の高さよりも低い高さの第１の段差部４１を成形してもよい。この場合、板材Ｗが裏返されて第２の受け治具２２上に配置されたときには、突起部２３のみが板材Ｗの第１主面Ｓ１を受ける。このように、第２の受け治具２２の突起部２３のみが板材Ｗの第１主面Ｓ１を受ければ、第１の段差部４１の高さが、突起部２３の高さよりも低い場合であっても、成形が可能となるという利点がある。
【００６４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、第２の受け治具２２の円形状の受け面Ａ２の周縁部に形成された環状の突起部２３の先端に、第１の段差部４１の底部の径方向所定位置Ｐ１に向かって尖るエッジ部が形成されているものである。
【００６５】
図６Ａは本発明の実施の形態３における第２の受け治具の形状例を示す模式図である。図６Ｂは本発明の実施の形態３における第２の受け治具のその他の形状例を示す模式図である。
【００６６】
図６Ａに示す環状の突起部２３のエッジ部２５ａは、突起部２３の内縁から外縁に向けて斜め下方向の傾斜を持ち、突起部２３の内縁で第１の段差部４１の底部における径方向所定位置Ｐ１を環状に支持するように形成されている。
【００６７】
図６Ｂに示す環状の突起部２３のエッジ部２５ｂは、突起部２３の中央部から内縁及び外縁それぞれに向けて斜め下方向の傾斜を持ち、突起部２３の中央部で第１の段差部４１の底部における径方向所定位置Ｐ１を環状に支持するように形成されている。
【００６８】
また、図６Ａ及び図６Ｂに示すエッジ部（２５ａ，２５ｂ）の他に、突起部２３の外縁から内縁に向けて斜め下方向の傾斜を持ち、突起部２３の外縁で第１の段差部４１の底部における径方向所定位置Ｐ１を環状に支持するエッジ部２５ｃ（図７参照）であってもよい。
【００６９】
なお、径方向所定位置Ｐ１は、第１の段差部４１の底部の領域にある限り、その位置は特に限定されない。
【００７０】
突起部２３の先端がフラットである場合は、成形時に、突起部２３の幅の範囲で第１の段差部４１の底部を拘束する反力作用点の位置が変動するおそれがある。これに対し、突起部２３の先端にエッジ部が形成されていれば、反力作用点の位置を全周にわたって径方向で一定とすることができる。これにより、成形時の板材Ｗの変形量を周方向で安定化することができる。なお、他の構成および工程ならびにそれらの変形例は前述した実施の形態１又は２と同様であるため説明を省略する。
【００７１】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、第２の段差部５１を成形する際に、加工具３を第２の受け治具２２のエッジ部の近傍で板材Ｗの第２主面Ｓ２に当接させるようにした、換言すれば、加工ローラ３１を当接させる位置と、第２の受け治具２２の突起部２３によって支持される位置とを近づけるようにしたものである。
【００７２】
図７は本発明の実施の形態４における第２の受け治具の形状例を示す模式図である。
【００７３】
図７に示す環状の突起部２３のエッジ部２５ｃは、回転軸Ｏを中心とした径方向において、第２の段差部５１を成形する際の加工ローラ３１を当接させる板材Ｗの位置の近傍の所定位置（第１の段差部４１の底部における径方向所定位置）Ｐ３を、環状に支持するように形成されている。そして、本実施形態において、径方向所定位置Ｐ３は、板材Ｗの第１主面Ｓ１側の第２の段差部５１の始点位置となる。なお、加工ローラ３１の当接位置にできる限り近づけるため、エッジ部２５ｃは、突起部２３の外縁から内縁に向けて斜め下方向の傾斜を持っている。また、突起部２３の外縁で第１の段差部４１の底部における径方向所定位置Ｐ３を環状に支持している。
【００７４】
以上により、第２の段差部５１を成形する際に加工ローラ３１が当接される板材Ｗの径方向位置と、第２の受け治具２２のエッジ部２５ｃによって支持される板材Ｗの径方向所定位置Ｐ３とが近づけられることにより、エッジ部２５ｃによって支持された板材Ｗの径方向所定位置Ｐ３から曲げ始められ、第２の段差部５１の成形開始位置から径方向内側での板材Ｗのたわみを少なくすることができる。なお、他の構成および工程ならびにそれらの変形例は前述した実施の形態１又は２と同様であるため説明を省略する。
【００７５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、第１の段差部４１を形成する際に上述した固定治具１１を第１の固定治具１１として用いるとともに、第２の段差部５１を成形する際に加工ローラ３１の板材Ｗへの押付力を大きくするのに適した第２の固定治具１４を用いることを提案するものである。
【００７６】
図８Ａは本発明の実施の形態５における第２の固定治具の形状例を示す模式図である。図８Ｂは本発明の実施の形態５における第２の固定治具のその他の形状例を示す模式図である。
【００７７】
図８Ａに示す第２の固定治具１４は、図６Ａに示した第２の受け治具２２に対応したものであり、図８Ｂに示す第２の固定治具１４は、図６Ｂに示した第２の受け治具２２に対応したものである。図８Ａ及び図８Ｂに示す第２の固定治具１４は、第２の受け治具２２の突起部２３が板材Ｗと接触する部分の最小径以上の大きさを持っている。図６Ａ及び図６Ｂに示すように突出部２３の先端にエッジ部が形成されている場合、上記の「最小径」はエッジ部の頂点により規定される直径である。図４に示すように突起部２３がフラットな頂き面を有している場合、上記の「最小径」は頂き面の内径である。このような第２の固定治具１４を用いて第２の段差部５１は次のように成形される。例えば、第２の固定治具１４は、突起部２３が板材Ｗと接触する部分の最小径以上の直径を有する円形状の板である。
【００７８】
まず、第１の段差部４１が成形された後、板材Ｗの回転を停止して、第１の段差部４１用の第１の受け治具２１を第２の段差部５１用の第２の受け治具２２に交換するとともに、第１の段差部４１用の第１の固定治具１１を第２の段差部５１用の第２の固定治具１４に交換する。この交換は、実施の形態２で説明した中間工程において行われる。
【００７９】
つぎに、板材Ｗを裏返して、板材Ｗを第２の受け部材２２上に配置する。これにより、第２の受け治具２２の第２の受け面Ａ２に板材Ｗの第１主面Ｓ１の中央部分が受けられ、かつ第２の受け治具２２の環状の突起部２３によって板材Ｗの第１の段差部４１の底部（第１主面Ｓ１における前記中央部分を取り囲む部分）が支持される。そして、板材Ｗの第１の段差部４１の底部が第２の受け治具２２の突起部２２と第２の固定治具１４の周縁部とにクランプされることにより、板材Ｗが再固定される。すなわち、第２の固定治具１４により板材Ｗが第２の受け治具２２を介して主軸２０に固定される。なお、この処理は、作業者の手動操作により実行されるが、制御装置２００によって自動的に実行されてもよい。板材Ｗの再固定後は、板材Ｗを回転し、第１の段差部４１の底部よりも外周側で板材Ｗの第２主面Ｓ２に加工ローラ３１を当接することにより、第２の段差部５１が成形される。
【００８０】
以上により、第２の段差部５１を成形する際に、第１の段差部４１の底部が第２の受け治具２２の環状の突起部２３と第２の固定治具１４の周縁部との間で挟持されて、板材Ｗが固定される。これにより、挟持された位置での板材Ｗの押付力を大きくすることができ、加工ローラ３１の板材Ｗへの押付力を大きくすることができる。その結果、より安定した成形を実現することができる。なお、他の構成および工程ならびにそれらの変形例は前述した実施の形態１又は２と同様であるため説明を省略する。
【００８１】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６は、前述した実施の形態１〜５に係るスピニング成形方法において、第１の段差部４１を成形すること（第１成形工程）及び第２の段差部５１を成形すること（第２成形工程）を繰り返して、板材Ｗを多段成形することを提案するものである。なお、２回目以降の第１の段差部４１を成形する際には、それ以前の第２の段差部５１を成形した状態から、１回目の第１の段差部４１を成形したときの状態に戻すべく板材Ｗを裏返した上で成形を行う。また、治具交換を伴う実施の形態２〜５を適用する場合、２回目以降の第１の段差部４１を成形する際に使用する第１の受け治具２１は、板材Ｗに既に段差が成形されているので、上述の第２の受け治具２２と同様に、それ以前に成形された第１の段差部４１の底部を支持する突起部を有することが望ましい。また、２回目以降の第２の段差部５１を成形する際に使用する第２の受け治具２２は、それ以前の成形で用いた第２の受け治具２２よりも、外周側に突起部２３を有することが望ましい。
【００８２】
以上のように第１の段差部４１と第２の段差部５１とを順次成形することを繰り返す多段階のスピニング成形によって、板材Ｗをより複雑な凹凸形状に成形することができる。
【００８３】
（実施の形態７）
図９は本発明の実施の形態７におけるスピニング成形装置を示す概略構成図である。本実施形態は、板材Ｗに凹凸形状を成形する際に、後述の加熱器で板材Ｗを加熱しながら熱間加工を行うものである。なお、以下では、上記構成の説明を部分的に繰り返しつつ、本実施の形態について説明をする。また、以下では、第１の段差部４１の成形に係る構成及び方法について説明する。したがって、後述の成形箇所Ｕは、第１の段差部４１を成形する際に加工ローラ３１を当接させる板材Ｗの箇所を表している。なお、第２の段差部５１の成形に係る構成及び方法についての説明は第１の段差部４１の成形の説明と同様であるため、以下ではその説明を省略する。また、以下では、第１の受け治具２１および第２の受け治具２２を用いて第１の段差部４１と第２の段差部５１とを別々に成形することを前提とするが、１つの受け治具２１を用いて第１の段差部４１および第２の段差部５１の双方を成形することも可能である。
【００８４】
図９に示すように、本実施形態におけるスピニング成形装置１０１は、所定の回転軸Ｏ回りに回転する主軸２０を備えている。主軸２０には、被成形材料である板材Ｗがマンドレル（金型）を介さずに取り付けられる。より詳しくは、主軸２０には、回転軸Ｏに実質的に垂直な第１の受け面Ａ１を有する第１の受け治具２１が相対回転不能に取り付けられている。また、受け面Ａ１上には板材Ｗが取り付けられる。第１の受け治具２１の第１の受け面Ａ１と対向するように配置された第１の固定治具１１が、板材Ｗの主面に当接することにより、板材Ｗが第１の受け面Ａ１に固定される。これにより、主軸２０が回転軸Ｏ回りに回転することにより、板材Ｗが回転軸Ｏ回りに回転する。
【００８５】
また、板材Ｗの材質は、熱間加工に適したものであれば、特に限定されない。例えば、チタン合金、ニッケル基合金、コバルト基合金、高強度鋼、高強度ステンレス鋼、またはマグネシウム合金など冷間加工が難しい金属材料に好適である。特に、チタン合金のように、常温と高温（成形温度）とにおける耐力の差が大きい材料においては、従来の方法では割れや変形が発生し易い。このため、このような材料の成形において本実施の形態を適用することが効果的である。ただし、冷間加工が行えるアルミ合金や純チタンなどの金属材料にも同様に本実施形態を適用可能である。冷間加工が行える金属材料であっても、板材の厚みが厚い場合には、本実施の形態を適用することが効果的である。
【００８６】
スピニング成形装置１０１は、主軸２０に取り付けられた板材Ｗの一方の主面に当接することにより板材Ｗを加工して成形する加工ローラ３１と、板材Ｗを加熱する加熱器２０５と、を備えている。加熱器２０５は、板材Ｗを挟んで加工具３と反対側に配置される。そして、加熱器２０５は、板材Ｗの加工ローラ３１を当接させる位置と回転軸Ｏを中心とする同一周上にある位置で、板材Ｗの主面のうち加工ローラ３１を当接させる側の主面とは反対側の主面を局所的に加熱するよう構成されている。なお、「同一周上」とは、回転軸Ｏと板材Ｗの加工ローラ３１が当接する位置との距離をｒとすると、回転軸Ｏからの距離がｒ±１０％となる範囲を意味する。
【００８７】
本実施形態においては、図９に示されるように、１つの加工ローラ３１を備えた構成を例示しているが、これに限られず、加工ローラ３１は複数設けられてもよい。この場合、複数の加工ローラは、それぞれ板材Ｗの一方の主面に当接するように配置される。さらに、複数の加工ローラは、例えば、互いに、回転軸Ｏを中心とした同一周上において、回転軸Ｏ回りに１８０°離間して配置することとしてもよい。
【００８８】
図１０は図９に示すスピニング成形装置の回転軸Ｏ、加工具および加熱器２０５の関係を示す平面図である。なお、図１０は板材の裏面側（加熱器２０５が位置する側）から見た平面図であり、図９に示す主軸２０、加工ローラ３１、加熱器２０５および板材Ｗ以外の構成は図示を省略している。本実施形態においては、加工ローラ３１は、例えば回転軸Ｏと所定の角度（図１０の例では約９０°）をなす回転軸Ｑの回りに回転するよう構成されている。加工ローラ３１は、図９に示す固定治具１１側の板材Ｗの一方の主面側に位置し、板材Ｗの主面に回転軸Ｑ回りに回転して当接することにより、板材Ｗがしごき加工又は絞り加工される。また、加熱器２０５は、図９に示す主軸２０側の板材Ｗの他方の主面側に位置する。加工ローラ３１および加熱器２０５は、いずれも、互いに独立して主軸２０に対して三次元的に（少なくとも回転軸Ｏの軸方向および径方向に）移動可能に構成され、回転軸Ｏからの距離が同じ距離ｒ（ｒは可変）となるように位置制御される。
【００８９】
加熱器２０５は、高周波誘導加熱により板材Ｗの裏面を高周波誘導加熱により加熱するコイル２０６を含んでいる。コイル２０６へは、誘導加熱電源２１１から電流が供給される。本実施形態においては、加熱器２０５は、平面視において加工ローラ３１と回転軸Ｏ（主軸２０）とに対して対称な位置に配置されている。なお、対称な位置とは、回転軸Ｏを中心とした周方向において加熱器２０５と加工具３（加工ローラ３１）とが回転軸Ｏ回りにθ＝１８０°離間した位置である。なお、加熱器２０５の位置は、加工ローラ３１が当接する板材Ｗの表面側とは反対側で、かつ、加工ローラ３１が当接する板材Ｗの位置と回転軸Ｏを中心とする同一周上にある位置で板材Ｗの主面を局所的に加熱可能である限り、これに限定されない。例えば、平面視において、加熱器２０５と加工ローラ３１との中心角θ（それぞれと中心軸Ｓとを結ぶ線分の周方向においてなす角）が所定の角度（０°≦θ≦３６０°）になるように配置してもよい。
【００９０】
加熱器２０５のコイル２０６は、回転軸Ｏと直交する方向に二重の円弧状に形成されている。具体的には、加熱器２０５のコイル２０６は、円弧の両端部と回転軸Ｏとの周方向においてなす角が略９０°となるような三日月形状に形成されている。これにより、成形箇所Ｕと回転軸Ｏを中心とする同一周上を効率的に加熱することができる。なお、コイル２０６の形状はこれに限られず、円弧の両端部と回転軸Ｏとのなす角が９０°以外の角度であってもよいし、円弧の一部に直線部が含まれてもよいし、直線の組み合わせを含むように（折線状に）形成されてもよい。また、円弧状のコイル２０６の代わりに、円形に複数回巻いたコイル（円筒数巻きコイル）を円弧状に並べてもよいし、１つの円筒数巻きコイルのみを加熱器２０５のコイルとして用いてもよい。
【００９１】
上記構成によれば、板材Ｗの主面のうち加工ローラ３１を当接させる側の主面とは反対側の主面が局所的に加熱されるため、加熱器２０５は、加工ローラ３１と板材Ｗとの位置関係によらず、板材Ｗの成形箇所Ｕを効率的に加熱することができる。また、板材Ｗがマンドレル（成形型）を介さずに主軸２０に取り付けられるため、成形箇所Ｕへの局所的な加熱を容易に行うことができる。従来の熱間加工においては、板材Ｗの加工ローラ３１が当接する側の面とは反対の面側には、マンドレルが設けられることが一般的で、このようなマンドレルが存在することにより加熱器２０５の加熱コイルを配置することが困難であった。というのも、加熱コイルは、太さ約数ｍｍ程度の銅管からなる誘導加熱コイルであって、このコイルの一部に肉厚が数ｍｍ〜３０ｍｍ程度の磁束集中用のコアを取り付ける場合もある。このように加熱コイルを配置するにはある程度の空間が必要であり、マンドレルを用いつつ、加熱コイルを成形箇所Ｕの直下に配置しようとすると、マンドレルと加熱器とが接触してしまい好ましくない。これに対し、本実施形態においては、マンドレルを用いない構成としており、加工ローラ３１が当接する側とは反対側である、加工ローラ３１による板材Ｗの成形箇所Ｕの直下に加熱器２０５を配置している。板材Ｗの加工ローラ３１が当接する側に加熱器２０５を配置すると、板材Ｗの成形形状により加熱器２０５の加熱コイルの形状が制限されるが、板材Ｗに対して加工ローラ３１が当接する側とは反対側（従来の構成であればマンドレルが存在する側）に加熱器２０５の加熱コイルが配置されるため、板材Ｗの成形形状に加熱器２０５の加熱コイルの形状が制限されることがない。したがって、本実施形態の構成によれば、板材Ｗに対してマンドレルも加工ローラ３１も存在しない側に加熱器２０５が配置されるため、当該成形箇所Ｕの局所的な加熱を容易に行うことができる。さらに、マンドレルよりも格段に小さな受け治具を用いることにより、加熱器２０５の加熱による熱が受け治具に直接的に伝達せず、マンドレルを用いた場合よりも効率的に加熱することができる。さらに、本実施形態においては高周波誘導加熱による加熱が行われる。これにより、局所的な加熱を簡単かつ効率よく行うことができる。
【００９２】
本実施形態におけるスピニング成形装置１０１は、図９に示すように、主軸２０の回転制御を行うとともに、加工ローラ３１および加熱器２０５の位置制御を行う成形制御ユニット１５０と、加工ローラ３１の板材Ｗへの当接による負荷を計測する負荷計測器２１３と、板材Ｗの成形箇所Ｕにおける位置を検出する変位センサ２１４とを備えている。さらに、スピニング成形装置１０１は、加工ローラ３１の当接箇所と回転軸Ｏを中心とする同一周上にある位置（成形箇所Ｕ）で板材Ｗの表面温度を計測する放射温度計２１５と、加熱器２０５の出力を調節する出力調節器２１６とを備えている。出力調節器２１６は、誘導加熱電源２１１から出力される電流値を変更することにより加熱器２０５の出力を調節するよう構成されている。
【００９３】
スピニング成形装置１０１は、成形条件や各構成の運転状況に応じて各構成に制御命令を伝える制御装置２００を備えている。なお、上記の成形制御ユニット１５０は、制御装置２００に組み込まれていてもよい。例えば、制御装置２００は、成形機３０からの動作状況（主軸２０、加工ローラ３１および加熱器２０５の制御状況）、負荷計測器２１３からの加工ローラ３１の板材Ｗへの負荷情報および変位センサ２１４からの板材Ｗの成形箇所Ｕにおける位置情報に基づいて、主軸２０の回転制御ならびに加工ローラ３１および加熱器２０５の位置制御を行ったり、変位センサ２１４および放射温度計２１５の位置制御を行う。また、制御装置２００は、放射温度計２１５からの板材Ｗの成形箇所Ｕにおける表面温度情報に基づいて、加熱器２０５の出力制御を行う。
【００９４】
以下、本実施形態におけるスピニング成形装置１０１の制御態様について一例を示して説明する。図１１は図９に示すスピニング成形装置の制御態様の一例を示すフローチャートである。ここでは、予め第１の受け治具２１に所定の板材Ｗが配置されているものとする。図１１に示すように、制御装置２００は、まず、板材Ｗの種類、成形形状、大きさ、厚さなどに応じて主軸２０の回転速度、加工ローラ３１の加工ローラの送り速度（回転軸Ｏの方向への移動速度）、径方向移動速度（回転軸Ｏを中心とする加工ローラの径方向への移動速度）および成形角度（板材Ｗに対する加工ローラの回転軸Ｑの傾き）ならびに加熱温度などの設定情報を取得する（ステップＳ１）。制御装置２００は、これらの情報を外部の装置から取得することとしてもよいし、スピニング成形装置１０１が記憶部を備え、制御装置２００が当該記憶部に記憶された情報を読み込むことによって取得することとしてもよい。
【００９５】
設定情報の取得後、制御装置２００は、加工ローラ３１、加熱器２０５、変位センサ２１４および放射温度計２１５の位置決めを行う（ステップＳ２）。具体的には、制御装置２００は、加工ローラ３１の加工ローラが板材Ｗにおける所定の成形箇所Ｕに当接するように加工ローラ３１を位置決めし、当該成形箇所Ｕ（回転軸Ｏを中心とする同一周上の領域）を加熱するように加熱器２０５を位置決めし、当該成形箇所Ｕの変位を計測できるように変位センサ２１４を位置決めし、当該成形箇所Ｕの表面温度を計測できるように放射温度計２１５を位置決めする。
【００９６】
その上で、制御装置２００は、主軸２０を回転軸Ｏ回りに回転させることにより、板材Ｗを回転させるとともに、加熱器２０５による板材Ｗの成形箇所Ｕへの加熱を開始する（ステップＳ３）。制御装置２００は、放射温度計２１５が検出する成形箇所Ｕの表面温度
を取得し、当該成形箇所Ｕの表面温度が成形可能な範囲内の温度となっているかどうか判定する（ステップＳ４）。例えば、チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）からなる板材Ｗを用いる場合、例えば５００〜１０００℃を成形可能な範囲として設定することができる。
【００９７】
出力調節器２１６は、放射温度計２１５により計測される板材Ｗの表面温度が所定の温度範囲内になるように加熱器２０５の出力を調節する。これにより、実際の板材Ｗの成形箇所Ｕの温度に基づいて加熱器２０５の出力が調節されるため、板材Ｗの成形箇所Ｕの温度をより適切に調節することができる。また、板材Ｗにおける加工ローラ３１の当接箇所の表面温度、すなわち、加熱器２０５が位置する側（図９の例においては裏面）とは反対側（表面）の板材Ｗの表面温度を放射温度計２１５で計測するため、放射温度計２１５が加熱器２０５に干渉されることなく高精度な温度計測を行うことができる。
【００９８】
成形箇所Ｕの表面温度が成形可能な範囲内の温度となっている場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、加工ローラ３１を用いて、成形箇所Ｕの加工による成形を開始する（ステップＳ５）。一方、成形箇所Ｕの表面温度が成形可能な範囲外の温度となっている場合（ステップＳ４でＮｏ）、成形箇所Ｕの表面温度が成形可能な範囲内の温度となるまで、加熱器２０５の出力を調整する。
【００９９】
制御装置２００は、加熱器２０５を、加工ローラ３１による成形動作に同調するように移動させるように制御する。なお、同調には、加工ローラ３１の移動に追従して加熱器２０５を移動させることと、加熱器２０５による加熱が完了してから（成形箇所Ｕの表面温度が成形可能な範囲内となってから）加工ローラ３１による成形を開始する（加工ローラを板材Ｗの成形箇所Ｕに当接させる）こととを含む。これにより、加工ローラ３１による成形動作に応じて加熱器２０５が移動するため、安定した成形が可能となる。また、加熱器２０５で成形箇所Ｕを確実に加熱してから加工ローラ３１による成形を行うことができるため、良好な成形品を得ることができる。
【０１００】
また、制御装置２００は、加工ローラ３１を、負荷計測器２１３により検出された負荷に応じた送り速度で板材Ｗに対して相対移動させるように制御する。具体的には、制御装置２００は、負荷計測器２１３により検出された負荷が予め設定されている成形可能な範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。負荷が成形可能な範囲内にあると判定された場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、加工を続行する。また、負荷が成形可能な範囲外にあると判定された場合（ステップＳ６でＮｏ）、加工ローラの送り速度を変更する制御を行う（ステップＳ７）。加工ローラの送り速度を変更する制御は、負荷が成形可能な範囲内となるまで繰り返し行われる。
【０１０１】
板材Ｗを回転させる際の板材Ｗに対する加工ローラ３１の送り速度が速いと成形速度は速いが負荷が大きくなり割れや変形のリスクが高まる。一方、送り速度が遅いと負荷は小さくなるが、成形速度が遅くなる。そこで、負荷が所定の範囲内となるように加工ローラ３１の送り速度を制御することにより、成形速度をできるだけ落とさずに適切な成形を行うことができる。
【０１０２】
また、制御装置２００は、変位センサ２１４により検出される板材Ｗの成形箇所Ｕの位置情報と、成形機３０から得られる加熱器２０５の位置制御情報とから、加熱器２０５と板材Ｗの成形箇所Ｕとの距離ｈが、予め定められた範囲内（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ）にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。加熱器２０５と成形箇所Ｕとの距離ｈが予め定められた範囲内にある場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、加工を続行する。また、距離ｈが予め定められた範囲内にない場合（ステップＳ８でＮｏ）、当該距離ｈが予め定められた距離となるように、加熱器２０５を板体Ａに対して相対移動させるように制御する（ステップＳ９）。
【０１０３】
これにより、加工による成形の際、板材Ｗが主軸２０の回転軸Ｏ方向に変位しても加熱器２０５と板材Ｗの成形箇所Ｕ（加熱箇所）との距離を一定に保持することができる。特に、本実施形態のように、高周波誘導加熱などのコイル２０６を用いる加熱器２０５においては、板材Ｗの成形箇所Ｕに対するコイル２０６の距離ｈが変化すると、コイル２０６から板材Ｗに加えられる熱量が比較的大きく変化する。したがって、加熱器２０５と板材Ｗの成形箇所Ｕとの間の距離ｈを一定に保持することにより、加工時において板材Ｗの成形箇所Ｕへの加熱を加工状態によらず一定にすることができる。
【０１０４】
このような、制御を行いながら、成形が行われる。そして、制御装置２００は所定の成形タイミングごとに成形が完了したかどうかの判定を行う（ステップＳ１０）。成形が完了していない場合（ステップＳ１０でＮｏ）、制御装置２００は、成形工程を継続する（ステップＳ３〜Ｓ９）。成形が完了した場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、制御装置２００は、処理を終了する。
【０１０５】
本実施形態においては、変位センサ２１４からの位置情報によって板材Ｗの成形箇所Ｕの位置を把握することができるため、これに基づいて加工ローラ３１および加熱器２０５を適切に制御することができ、板材Ｗを所望の形状に高精度に成形することができる。また、負荷計測器２１３からの負荷情報によって板材Ｗの成形箇所Ｕへの負荷の大きさを把握することができるため、これによってもマンドレルを用いることなく板材Ｗの成形精度を高くすることができる。
【０１０６】
（実施の形態８）
以下に、本発明の実施の形態８におけるスピニング成形装置について説明する。図１２は本発明の実施の形態８におけるスピニング成形装置を示す概略構成図である。本実施形態において前述した実施の形態７と同様の構成については同じ符号を付し説明を省略する。本実施形態におけるスピニング成形装置１０２が実施の形態６と異なる点は、図１２に示すように、板材Ｗにおける加工ローラ３１の当接位置（成形箇所Ｕ）よりも径方向外側の位置（成形進行方向における板材Ｗの未成形箇所側にある位置（予備加熱箇所Ｖ））で、板材Ｗを予備的に加熱する予備加熱器２０７をさらに備えていることである。なお、図１２には制御装置２００や負荷計測器２１３などの制御に関する構成は図示を省略している。
【０１０７】
ここで、成形進行方向は、板材Ｗにおける加工ローラ３１による成形が進行する方向として定義される。図１２の例において、成形進行方向は、回転軸Ｏの径方向内方から外方に向く方向である。この場合、予備加熱器２０７は、加熱器２０５より回転軸Ｏの径方向外側に配置される。
【０１０８】
本実施形態において、予備加熱器２０７は、板材Ｗの加熱器２０５が加熱する側とは反対側で、かつ、板材Ｗの加熱器２０５が加熱する位置（成形箇所Ｕ）より回転軸Ｏの径方向外側の位置と回転軸Ｏを中心とする同一周上にある位置（予備加熱箇所Ｖ）を加熱するように構成されている。すなわち、予備加熱器２０７は、板材Ｗの未成形箇所を予備的に加熱するように構成される。また、予備加熱器２０７は、加熱器２０５と同様に高周波誘導加熱による加熱が採用されるが、予備加熱器２０７においては、バーナなどによる加熱でもよい。ここで、予備加熱器２０７は、予備加熱箇所Ｂの温度が、加工具３の成形箇所Ｕへの押圧力の影響により予備加熱箇所Ｂが変形しない程度の温度となるように、出力が調整される。例えば、加熱器２０５による加熱より弱い加熱を行うことが好ましい。なお、予備加熱器２０７の加熱能力を加熱器２０５の加熱能力より低くするためには、予備加熱器２０７の出力を加熱器２０５の出力より低い出力としてもよいし、これに加えてまたはこれに代えて、同じ出力の加熱器において予備加熱器２０７と板材Ｗとの距離を加熱器２０５と板材Ｗとの距離より長くしたりしてもよい。また、予備加熱箇所Ｖは成形箇所Ｕに隣接することが好ましい。
【０１０９】
予備加熱器２０７は、予備加熱箇所Ｖの温度が、加工ローラ３１の成形箇所Ｕへの押圧力の影響により予備加熱箇所Ｖが変形しない程度の温度となるように、出力が調整される。
【０１１０】
予備加熱器２０７により、未成形箇所である予備加熱箇所Ｖが予備的に加熱されるため、加熱器２０５による局所的な加熱の際に温度上昇が早くなる。これにより、加工速度を速くしたり、板材Ｗが分厚い場合でも加工速度を遅くすることなく成形に必要な温度までの加熱を効率的に行うことができる。
【０１１１】
このような予備加熱は、板材Ｗの種類、板材Ｗの板厚、加熱温度、加工ローラ３１の能力（例えば加工ローラの推力）に応じて適宜用いられ得る。特に、板材Ｗの板厚と板材Ｗの表裏の表面温度差と加工ローラ３１の能力との関係に応じて予備加熱の要否を検討することができる。図１３は板材の板厚に対する板材の裏面と表面との表面温度差の関係を示すグラフである。図１３においては、チタン合金であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖからなる板材Ｗの加熱器２０５が加熱する側（裏面）の温度が９００℃の場合の裏面と表面との温度差（裏側表面温度−表側表面温度）を示す。
【０１１２】
図１３における斜線で示す領域Ｘ（板厚Ｄｔｈ以上かつ表面温度差Ｔｔｈ以上の領域）が予備加熱を用いることが効果的な領域を示している。この領域Ｘは、加工ローラ３１の能力の１つである加工ローラ３１の推力に応じて変化する。すなわち、加工ローラ３１の推力が大きくなると板厚のしきい値Ｄｔｈおよび表面温度差のしきい値Ｔｔｈはより大きい値となる。また、加工ローラ３１の推力が小さくなると板厚のしきい値Ｄｔｈおよび表面温度差のしきい値Ｔｔｈはより小さい値となる。要するに、加工ローラ３１の推力が小さくなると、より小さい板厚または表面温度差であっても、予備加熱を行う方が好ましくなる。
【０１１３】
なお、予備加熱器２０７は、板材Ｗの加熱器２０５が加熱する位置より回転軸Ｏの径方向外側の位置と回転軸Ｏを中心とする同一周上にある位置を加熱可能な限りどのように配置してもよい。例えば、予備加熱器２０７は板材Ｗにおける加熱器２０５と同じ側を加熱するように配置することとしてもよい。また、本実施形態においては予備加熱器２０７は加熱器２０５と回転軸Ｏを中心とする周方向に関して略同一位置に配置されているが、周方向にずれた位置に配置されてもよい。
【０１１４】
（実施の形態９）
以下に、本発明の実施の形態９におけるスピニング成形装置について説明する。図１４は本実施の形態におけるスピニング成形装置を示す概略構成図である。本実施の形態におけるスピニング成形装置１０３が前述した実施の形態７と異なる点は、図１４に示すように、板材Ｗの未成形箇所に当接し、加工ローラ３１の当接位置よりも径方向外側の位置で板材Ｗを支持する補助具２０８をさらに備えていることである。なお、図１４には、制御装置２００や負荷計測器２１３などの制御に関する構成は図示を省略している。
【０１１５】
本実施形態において、補助具２０８は、板材Ｗの未成形箇所に当接されることにより従動回転する補助ローラにより構成される。ただし、補助具２０８の構成は、板材Ｗに当接した状態で板材Ｗを傷付けない（当接による摩擦力が小さい）構成であれば、このようなローラに限られない。
【０１１６】
このような補助具２０８を用いることにより、板材Ｗを安定させ、効率よく加熱および加工を行うことができる。すなわち、補助具２０８により板材Ｗの未成形箇所が保持され
ることにより、加工ローラ３１による加工を行う際に発生する板材Ｗの外周縁の回転軸Ｏ方向の振れを抑制することができる。これにより、加熱器２０５による加熱を板材Ｗの成形箇所によらず均一化することができる。さらに、加工ローラ３１の板材Ｗに与える押圧力を板材Ｗの成形箇所によらず均一化することができる。したがって、板材Ｗの成形精度を高くすることができる。
【０１１７】
なお、補助具２０８は、板材Ｗの未成形箇所に当接する限り、どのように配置してもよい。例えば、図１４に示すように、補助具２０８は、板材Ｗの加工ローラ３１が当接する側と同じ側に設けてもよいし、反対側に設けてもよい。また、補助具２０８は、１個でも複数でもよい。
【０１１８】
以上、上記実施形態は例示であってこれに限定されるものではない。本発明は、上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲での全ての変更が意図される。例えば、複数の上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせることとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、成形する板材の多段成形にとって有益である。
【符号の説明】
【０１２０】
１１…固定治具、第１の固定治具
１４…第２の固定治具
２０…主軸
２１…受け治具、第１の受け治具
２２…第２の受け治具
２３…突起部
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…エッジ部
３…加工具
４１…第１の段差部
５１…第２の段差部
１００〜１０３…スピニング成形装置
２００…制御装置
２０５…加熱器
Ｗ…板材
Ｓ１…第１主面
Ｓ２…第２主面
Ａ１…受け面、第１の受け面
Ａ２…第２の受け面
【図１】
2014034140.tif 000003
【図２】
2014034140.tif 000004
【図３】
2014034140.tif 000005
【図４】
2014034140.tif 000006
【図５】
2014034140.tif 000007
【図６Ａ】
2014034140.tif 000008
【図６Ｂ】
2014034140.tif 000009
【図７】
2014034140.tif 000010
【図８Ａ】
2014034140.tif 000011
【図８Ｂ】
2014034140.tif 000012
【図９】
2014034140.tif 000013
【図１０】
2014034140.tif 000014
【図１１】
2014034140.tif 000015
【図１２】
2014034140.tif 000016
【図１３】
2014034140.tif 000017
【図１４】
2014034140.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月20日(2015.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に固定された板材を回転させながら、前記板材を局所的に加熱するとともに前記板材の第１主面に加工具を当接させて、前記第１主面から当該第１主面とは反対側の第２主面に向かって進む第１の段差部を成形する第１成形工程と、
前記主軸に固定された前記板材を回転させながら、前記板材を局所的に加熱するとともに前記第１の段差部よりも外周側で前記板材の前記第２主面に前記加工具を当接させて、前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形する第２成形工程と、
を含むスピニング成形方法。
【請求項２】
前記第１成形工程の前に準備工程を含むとともに、前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前に中間工程を含み、
前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定し、
前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、裏返された前記板材を前記第２の受け治具上に配置し、前記固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定する、請求項１に記載のスピニング成形方法。
【請求項３】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されている、請求項２に記載のスピニング成形方法。
【請求項４】
前記第２成形工程では、前記加工具を、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に当接させる、請求項３に記載のスピニング成形方法。
【請求項５】
前記第１成形工程の前に準備工程を含むとともに、前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前に中間工程を含み、
前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、第１の固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定し、
前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、裏返された前記板材を前記第２の受け治具上に配置し、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定する、請求項１に記載のスピニング成形方法。
【請求項６】
裏返された前記板材が前記第２の受け治具上に配置されたときには、前記第２の受け治具の前記突起部のみが前記板材の第１主面を受ける、請求項５に記載のスピニング成形方法。
【請求項７】
前記第１成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に加熱器を配置し、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第２主面を局所的に加熱し、
前記第２成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に前記加熱器を配置し、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面を局所的に加熱する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスピニング成形方法。
【請求項８】
前記第１成形工程及び前記第２成形工程を繰り返して前記板材を多段成形する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスピニング成形方法。
【請求項９】
成形する板材を回転させるための主軸と、
前記主軸に取り付けられる第１の受け治具であって、前記板材の第１主面と反対側の第２主面を受ける第１の受け面を有する第１の受け治具と、
前記主軸に前記第１の受け治具に代えて取り付けられる第２の受け治具であって、前記第１の受け面よりも大きい第２の受け面、および前記第２の受け面の周縁部に形成された、前記板材の第１主面を受ける環状の突起部、を有する第２の受け治具と、
前記板材を挟んで前記第１の受け面または前記第２の受け面と対向するように配置され、前記第１の受け治具または前記第２の受け治具を介して前記主軸に前記板材を固定する固定治具と、
前記第１の受け治具上に配置された前記板材の第１主面に当接して前記第２の受け治具の前記突起部の高さ以下の高さの第１の段差部を成形するとともに、裏返された状態で前記第２の受け治具上に配置された前記板材の第２主面に前記第１の段差部よりも外周側で当接して前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形するための加工具と、
を備えるスピニング成形装置。
【請求項１０】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されている、請求項９に記載のスピニング成形装置。
【請求項１１】
前記加工具は、前記第２の段差部を成形する際に、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に接させられる、請求項１０に記載のスピニング成形装置。
【請求項１２】
前記固定治具として、
前記第１の段差部を成形する際に用いられる第１の固定治具と、
前記第２の段差部を成形する際に用いられ、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具と、を備える、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のスピニング成形装置。
【請求項１３】
前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置され、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面または第２主面を局所的に加熱するよう構成された加熱器をさらに備える、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のスピニング成形装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月22日(2016.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に固定された板材を回転させながら、前記板材を局所的に加熱するとともに前記板材の第１主面に加工具を当接させて、前記第１主面から当該第１主面とは反対側の第２主面に向かって進む第１の段差部を成形する第１成形工程と、
前記主軸に固定された前記板材を回転させながら、前記板材を局所的に加熱するとともに前記第１の段差部よりも外周側で前記板材の前記第２主面に前記加工具を当接させて、前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形する第２成形工程と、を含み、
前記第１成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に加熱器を配置し、前記加熱器により前記板材の第２主面を局所的に加熱し、
前記第２成形工程では、前記板材を挟んで前記加工具と反対側に前記加熱器を配置し、前記加熱器により前記板材の第１主面を局所的に加熱する、スピニング成形方法。
【請求項２】
前記第１成形工程の前に準備工程を含むとともに、前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前に中間工程を含み、
前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定し、
前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、裏返された前記板材を前記第２の受け治具上に配置し、前記固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定する、請求項１に記載のスピニング成形方法。
【請求項３】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されている、請求項２に記載のスピニング成形方法。
【請求項４】
前記第２成形工程では、前記加工具を、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に当接させる、請求項３に記載のスピニング成形方法。
【請求項５】
主軸に固定された板材を回転させながら、前記板材を局所的に加熱するとともに前記板材の第１主面に加工具を当接させて、前記第１主面から当該第１主面とは反対側の第２主面に向かって進む第１の段差部を成形する第１成形工程と、
前記主軸に固定された前記板材を回転させながら、前記板材を局所的に加熱するとともに前記第１の段差部よりも外周側で前記板材の前記第２主面に前記加工具を当接させて、前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形する第２成形工程と、
前記第１成形工程の前の準備工程と、
前記第１成形工程の後であって前記第２成形工程の前の中間工程と、を含み、
前記準備工程では、前記主軸に取り付けられた第１の受け治具上に前記板材を配置し、第１の固定治具により前記板材を前記第１の受け治具を介して前記主軸に固定し、
前記中間工程では、前記第１の受け治具を、当該第１の受け治具よりも大きな第２の受け治具であって前記第１の段差部の底部を支持する環状の突起部を有する第２の受け治具に交換した後に、裏返された前記板材を前記第２の受け治具上に配置し、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具により前記板材を前記第２の受け治具を介して前記主軸に固定する、スピニング成形方法。
【請求項６】
裏返された前記板材が前記第２の受け治具上に配置されたときには、前記第２の受け治具の前記突起部のみが前記板材の第１主面を受ける、請求項５に記載のスピニング成形方法。
【請求項７】
前記第１成形工程では、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第２主面を局所的に加熱し、
前記第２成形工程では、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面を局所的に加熱する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスピニング成形方法。
【請求項８】
前記第１成形工程及び前記第２成形工程を繰り返して前記板材を多段成形する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスピニング成形方法。
【請求項９】
前記板材は、チタン合金からなる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のスピニング成形方法。
【請求項１０】
成形する板材を回転させるための主軸と、
前記主軸に取り付けられる第１の受け治具であって、前記板材の第１主面と反対側の第２主面を受ける第１の受け面を有する第１の受け治具と、
前記主軸に前記第１の受け治具に代えて取り付けられる第２の受け治具であって、前記第１の受け面よりも大きい第２の受け面、および前記第２の受け面の周縁部に形成された、前記板材の第１主面を受ける環状の突起部、を有する第２の受け治具と、
前記板材を挟んで前記第１の受け面または前記第２の受け面と対向するように配置され、前記第１の受け治具または前記第２の受け治具を介して前記主軸に前記板材を固定する固定治具と、
前記第１の受け治具上に配置された前記板材の第１主面に当接して前記第２の受け治具の前記突起部の高さ以下の高さの第１の段差部を成形するとともに、裏返された状態で前記第２の受け治具上に配置された前記板材の第２主面に前記第１の段差部よりも外周側で当接して前記第１の段差部とは逆向きの第２の段差部を成形するための加工具と、
前記板材を挟んで前記加工具と反対側に配置され、前記板材の第１主面または第２主面を局所的に加熱するよう構成された加熱器と、
を備えるスピニング成形装置。
【請求項１１】
前記第２の受け治具の前記突起部の先端に、前記第１の段差部の底部の径方向所定位置に向かって尖るエッジ部が形成されている、請求項１０に記載のスピニング成形装置。
【請求項１２】
前記加工具は、前記第２の段差部を成形する際に、前記第２の受け治具の前記エッジ部の近傍で前記板材の第２主面に接させられる、請求項１１に記載のスピニング成形装置。
【請求項１３】
前記固定治具として、
前記第１の段差部を成形する際に用いられる第１の固定治具と、
前記第２の段差部を成形する際に用いられ、前記第２の受け治具の前記突起部が前記板材と接触する部分の最小径以上の大きさを持つ第２の固定治具と、を備える、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のスピニング成形装置。
【請求項１４】
前記加熱器は、前記板材の前記加工具を当接させる位置と同一周上にある位置で前記板材の第１主面または第２主面を局所的に加熱する、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載のスピニング成形装置。
【国際調査報告】
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